Pilnīga leģētā tērauda cauruļu rokasgrāmata: ASTM A335 P5 līdz P92

Kas ir leģētā tērauda caurule? Kā tas atšķiras no oglekļa tērauda?

Leģētā tērauda caurulē ir apzināti pievienoti leģējošie elementi - hroms, molibdēns, niķelis, vanādijs un citi -, lai uzlabotu īpašības, kas pārsniedz to, ko spēj nodrošināt oglekļa tērauds. Šie sakausējuma elementi pārveido materiāla mikrostruktūru un veiktspējas īpašības. Hroms (Cr) uzlabo oksidācijas un korozijas izturību, veidojot stabilu hroma oksīda slāni. Molibdēns (Mo) paaugstina stiepes un šļūdes izturību augstās -temperatūras, stiprinot cieto šķīdumu. Vanādijs (V) un niobijs (Nb) uzlabo graudu struktūru un nodrošina nokrišņu stiprināšanu. Šo elementu kombinācija rada materiālus, kas saglabā izturību un iztur degradāciju temperatūrā, kurā oglekļa tērauds ātri sabojātos.

Galvenā atšķirība starp leģēto tēraudu un oglekļa tēraudu ir kopējā sakausējuma saturā. Oglekļa tērauds parasti satur tikai atlikušos elementus (mazāk nekā 1,6% kopā) ārpus oglekļa, mangāna, silīcija un kontrolētiem piemaisījumiem. Leģētais tērauds apzināti pievieno vairāk nekā 1% leģējošo elementu, lai sasniegtu īpašus mērķus. Šis papildu sakausējuma saturs padara leģētā tērauda caurules ievērojami dārgākas, - parasti 2-5x nekā oglekļa tērauda izmaksas, taču nodrošina apkalpošanu apstākļos, kad oglekļa tērauds nebūtu piemērots.

ASTM A335 standarta pārskats

ASTM A335 ir primārais standarts, kas attiecas uz bezšuvju ferīta sakausējuma tērauda caurulēm augstas temperatūras{1}}apkalpošanai. Standarts attiecas uz P5, P9, P11, P22, P91 un P92 pakāpēm, katrai no tām ir noteiktas specifiskas ķīmijas un īpašību prasības. ASME II sadaļas A daļa ASTM A335 atsaucas uz SA-335, un pieļaujamās sprieguma vērtības ir norādītas II sadaļas D daļā visām kategorijām. Saistītais standarts ASTM A213 attiecas uz tiem pašiem sakausējumiem, bet cauruļu formā (mazāks diametrs) katliem un siltummaiņiem. Prefikss "P" A335 apzīmē cauruli, bet "T" A213 apzīmē cauruli.

Zema leģētā tērauda cauruļu kategorijas

A335 P5 (5% Cr, 0,5% Mo)

P5 satur 4,0-6,0% hroma un 0,45-0,65% molibdēna, nodrošinot izcilu izturību pret oksidāciju un sulfidācijas koroziju augstā- temperatūrā. Augsts hroma saturs veido stabilu aizsargājošu oksīdu, kas ir izturīgs pret nogulsnēšanos temperatūrā līdz 650 grādiem. P5 parasti izmanto rafinēšanas rūpnīcās, piemēram, FCC (šķidruma katalītiskā krekinga) iekārtās, koksēšanas sildītājos un citos augstas temperatūras procesa cauruļvados, kur atrodas sēru saturoša vide.

A335 P9 (9% Cr, 1% Mo)

P9 palielina hroma saturu līdz 8,0-10,0% ar 0,90-1,10% molibdēna. Šis augstākais hroma līmenis vēl vairāk uzlabo oksidācijas un korozijas izturību salīdzinājumā ar P5. P9 ir norādīts rafinēšanas hidrodesulfurizācijas iekārtām, sēra reģenerācijas iekārtām un augstas temperatūras ogļūdeņražu pakalpojumiem. Tā 9% hroma saturs nodrošina labāku izturību pret politionskābes stresa korozijas plaisāšanu (PASCC) izslēgšanas laikā.

A335 P11 (1,25% Cr, 0,5% Mo)

P11 ir visplašāk izmantotā zema-leģētā tērauda marka ar 1,00-1,50% hroma un 0,44-0,65% molibdēna. Tas piedāvā uzlabotu izturību augstā temperatūrā salīdzinājumā ar oglekļa tēraudu par nelielu izmaksu piemaksu. P11 izmanto spēkstaciju karstās uzsildīšanas cauruļvados, rafinēšanas procesa cauruļvados vidējā temperatūrā un ķīmisko rūpnīcu augstas temperatūras līnijās. Tas ir viegli metināms ar priekšsildīšanu un PWHT.

A335 P22 (2,25% Cr, 1% Mo)

P22 ir naftas ķīmijas un enerģētikas nozares darba zirgs. Ar 1,90-2,60% hroma un 0,87-1,13% molibdēna, tas nodrošina izcilu šļūdes izturību temperatūrā līdz 593 grādiem. P22 plaši izmanto spēkstaciju galvenajos tvaika un karstās uzsildīšanas cauruļvados, rafinēšanas hidrokrekinga iekārtās un augstspiediena tvaika sistēmās. Tā izturības, izturības pret koroziju un mērenu izmaksu kombinācija padara to par noklusējuma izvēli daudziem augstas temperatūras lietojumiem pirms pārejas uz dārgākajām 9Cr kategorijām.

Augsti leģēta tērauda cauruļu kategorijas - P91 un P92

A335 P91 (9% Cr, 1% Mo, V, Nb)

P91 ir modificēts 9Cr-1Mo tērauds ar kontrolētām vanādija (0,18–0,25%) un niobija (0,06–0,10%) piedevām. Šie elementi veido smalkas nogulsnes, kas ievērojami uzlabo šļūdes izturību. P91 piedāvā aptuveni trīs reizes lielāku šļūdes pārrāvuma izturību nekā P22 pie 600 grādiem, nodrošinot plānākas sienas un samazinātu svaru augstas temperatūras cauruļvadu sistēmās. P91 nepieciešama precīza termiskā apstrāde (normalizācija pie 1040-1080 grādiem, kam seko rūdīšana 730-780 grādos), lai izstrādātu tā optimizētu rūdīta martensīta mikrostruktūru.

A335 P92 (9% Cr, 0,5% Mo, W, V)

P92 ir P91 evolūcija, kurā volframs (1,5-2,0%) daļēji aizstāj molibdēnu, lai vēl vairāk uzlabotu šļūdes izturību. P92 piedāvā aptuveni par 15-20% lielāku šļūdes pārrāvuma izturību nekā P91 pie 600 grādiem, padarot to piemērotu ultra-superkritisko spēkstaciju augstākās-temperatūras sekcijām. Tomēr P92 ir grūtāk metināt, un tam nepieciešama stingrāka termiskās apstrādes parametru kontrole. P92 maksimālā darba temperatūra ir aptuveni 620 grādi ilgstošai darbībai.

Leģētā tērauda cauruļu pielietojumi

Naftas pārstrādes un naftas ķīmijas rūpnīcas ir galvenie leģētā tērauda cauruļu patērētāji. FCC bloki izmanto P5 un P9 reaktora un reģeneratora cauruļvadiem, kur ir spēcīga augstas temperatūras sēra korozija. Hidrokrekinga bloki izmanto P22 un P91 reaktora notekūdeņu cauruļvadiem, kas darbojas pie 400-450 grādiem un 150–200 bāriem. Koksēšanas iekārtas izmanto P5 un P9 sildītāja caurulēm un pārvades līnijām, kas darbojas virs 500 grādiem. Ultra-superkritiskās spēkstacijas izmanto P91 un P92 galvenajiem tvaika cauruļvadiem, kas darbojas pie 600-620 grādiem un 250-300 bāriem. Sīkākus lietojumus enerģētikas nozarē skatiet mūsuElektrostacijas cauruļu rokasgrāmata.

Leģētā tērauda cauruļu termiskā apstrāde

Visām leģētā tērauda caurulēm nepieciešama termiskā apstrāde, lai attīstītu norādītās mehāniskās īpašības. Zema-sakausējuma markas (P5, P9, P11, P22) parasti tiek normalizētas pie 900-980 grādiem, kam seko rūdīšana pie 650-750 grādiem. Normalizācijas solis uzlabo graudu struktūru, savukārt rūdīšana nodrošina nepieciešamo cietību un stingrību. P91 un P92 nepieciešama precīzāka kontrole: normalizēt pie 1040-1080 grādiem (virs Ac3 temperatūras, lai pilnībā austenitizētos), kam seko atlaidināšana 730-780 grādos. Atdzesēšanas ātrums pēc rūdīšanas ir arī būtisks, lai izvairītos no atkārtotas sacietēšanas. PWHT (pēcmetināšanas termiskā apstrāde) ir obligāta visām leģētā tērauda cauruļu šuvēm, parasti 680–760 grādu temperatūrā 1 stundu uz 25 mm biezuma. Skatiet mūsuTermiskās apstrādes procesa rokasgrāmata(51), lai iegūtu detalizētus parametrus.

Leģētā tērauda metināšanas apsvērumi

Leģētā tērauda cauruļu metināšanai rūpīgi jāpievērš uzmanība priekšsildīšanai, starpplūsmas temperatūrai un PWHT. P11 nepieciešama priekšsildīšana 150-200 grādi, savukārt P22 — 200-300 grādi. P91 metināšana ir īpaši prasīga: priekšsildīšana līdz 200-250 grādiem, stingra caurlaides temperatūras kontrole (maks. 300 grādi) un tūlītēja PWHT pēc metināšanas. Metināšanai ar zemu-ūdeņraža daudzumu un pareizu elektrodu glabāšanu ir ļoti svarīgi izmantot leģētā tērauda metināšanas elektrodus, lai novērstu ūdeņraža{15}}izraisītu auksto plaisāšanu. Atšķirīgām metāla šuvēm starp zema leģēta un augsta leģēta tēraudu ir nepieciešama rūpīga pildvielas metāla izvēle un pēcmetināšanas termiskās apstrādes parametri, kas atbilst abiem materiāliem.

Starptautisko standartu krust{0}}atsauce

ASTM A335 P11 ir līdzvērtīgs EN 10216-2 13CrMo4-5 (1.7335), JIS G3458 STPA23 un GB/T 5310 15CrMoG. P22 ir ekvivalents EN 10216-2 10CrMo9-10 (1.7380), JIS G3458 STPA24 un GB/T 5310 12Cr2MoG. P91 ir līdzvērtīgs EN 10216-2 X10CrMoVNb9-1 (1.4903), JIS G3458 STPA27 un GB/T 5310 10Cr9Mo1VNb. Skatiet mūsuCauruļu standartu salīdzinājumspilnām{0}}atsaucēm.

Kā iegūt leģētā tērauda caurules

Pasūtot leģētā tērauda cauruli, norādiet: standartu un marku (piemēram, ASTM A335 P91), izmēru un grafiku (piemēram, 12" SCH 80), piegādes nosacījumus (normalizētu un rūdītu) un visas īpašās prasības. Leģētā tērauda caurulei jābūt piegādātai ar pilnu MTC, kas parāda ķīmiskās analīzes, mehāniskās īpašības un termiskās apstrādes detaļas. RažotājsPipe nodrošina visas pakāpes ATM2 P5 ar pilnu P5 P5. ārstēšanas un NDT iespējas, kā arī var organizēt trešās puses pārbaudi kvalitātes pārbaudei.