ASTM A240: марки нержавеющих сталей для работы при высоком давлении

Как выбрать материал для сосудов, теплообменников и резервуаров, чтобы выдерживал нагрузку и соответствовал ASME

ASTM A240 – один из ключевых американских стандартов, определяющих требования к листовому, полосовому и плитному прокату из нержавеющих сталей для сосудов и оборудования, работающего под давлением. Он используется при проектировании по кодам ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC), в частности, разделам VIII (Pressure Vessels) и IX (Welding).

Основные марки нержавеющих сталей ASTM A240

Хотя стандарт включает десятки сплавов, в промышленности чаще всего используются несколько групп марок, различающихся по стойкости к коррозии, прочности и температурному диапазону.

1. AISI 304 / 304L – базовый уровень

Самая распространённая аустенитная нержавеющая сталь, применяемая для неагрессивных сред и умеренных температур до 450 °C.

• Хорошая свариваемость и формуемость.
• Подходит для резервуаров, теплообменников, баков с водой и неокисляющимися средами.
• Марка 304L с пониженным содержанием углерода (<0,03%) устойчива к межкристаллитной коррозии после сварки.

Ограничение: неустойчива к хлоридам, риск питтинга и коррозии в горячей воде или растворах солей.

2. AISI 316 / 316L – сталь для более агрессивных сред

Добавление 2–3% молибдена улучшает стойкость к точечной и щелевой коррозии.

• Применяется для аппаратов, контактирующих с хлоридами и слабокислыми растворами.
• Рабочий диапазон до 500 °C.
• Марка 316L – оптимальный выбор для сосудов, где требуется высокая свариваемость и долговечность сварных швов.

Ограничение: при температуре выше 550 °C молибден теряет эффективность, возможна сенсибилизация металла.

3. AISI 321 и 347 – стабилизированные марки для нагруженных зон

Если оборудование работает при длительном нагреве (450–850 °C), используют стабилизированные стали – 321 (Ti) и 347 (Nb).

• Титан и ниобий связывают углерод, предотвращая образование карбидов хрома и межкристаллитную коррозию.
• Применяются в нагревателях, выхлопных коллекторах, перегревателях, реакторах.
• Устойчивы к термоциклированию и деформации под нагрузкой.

Ограничение: меньшая коррозионная стойкость в средах с хлоридами по сравнению с 316L.

4. AISI 904L — высоколегированный вариант для агрессивных сред

Содержит до 25% никеля и 4,5% молибдена. Выдерживает сильные хлоридные и кислотные среды (уксусная, серная, фосфорная кислоты).

• Применяется в химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной промышленности.
• Работает при температурах до 550 °C.
• Сохраняет пластичность при высоком давлении и температуре.

Ограничение: высокая стоимость и сложность обработки. Используется там, где эксплуатационные риски превышают экономию на материале.

5. Duplex 2205 (S32205) и Super Duplex 2507 (S32750) – сочетание прочности и стойкости

Дуплексные нержавеющие стали представляют собой смесь аустенитной и ферритной структур.

• Прочность почти вдвое выше, чем у 304/316.
• Устойчивы к коррозии под напряжением и питтингу.
• Отлично работают при высоком давлении и переменных температурах.
• Используются в морской, нефтегазовой, химической и энергетической отраслях.

Ограничение: требовательны к режиму сварки – нарушение термобаланса может привести к выпадению хрупких фаз.

Особенности работы при высоком давлении

Для сосудов, сертифицируемых по ASME Section VIII, важны два показателя:

• предел текучести (Rp0.2) – определяет допустимые напряжения;
• устойчивость к межкристаллитной и щелевой коррозии, особенно в сварных швах.

Материалы по ASTM A240 проходят термообработку (растворный отжиг), обеспечивающую однородность структуры и стабильность свойств по толщине листа. Это позволяет применять их при давлениях до 350 бар и выше, в зависимости от конструкции и расчетного коэффициента.

Ограничения стандарта ASTM A240

Несмотря на универсальность, этот стандарт имеет рамки:

• он не распространяется на трубы и прутки (для них – ASTM A312, A479);
• не охватывает требования к сосуду в целом – только к материалу листа;
• не заменяет сертификацию по ASME – для допуска нужен SA-240, одобренный в Section II;
• не учитывает требования PED – для Европы применяется EN 10028-7.

ASTM A240 остаётся основным стандартом для нержавеющего листового проката, применяемого в сосудах под давлением по кодам ASME. Он охватывает широкий диапазон марок: от базовых 304L и 316L до дуплексных 2205 и супераустенитных 904L.

Выбор марки определяется средой и температурой: чем агрессивнее условия, тем выше должна быть доля легирующих компонентов.

Компания ЕМК поставляет листовой нержавеющий прокат по ASTM A240 / ASME SA-240 с сертификатами 3.1, 3.2 и допуском к ASME-сертификации. Напишите нам в мессенджер или оставьте заявку на сайте – мы поможем подобрать эквиваленты европейских марок, рассчитать толщину и подготовить комплект документов для сертификации оборудования под давлением.