ASTM A335 P22 Σωλήνας από κράμα χάλυβα χωρίς ραφή για σέρβις σε υψηλές θερμοκρασίες

Επισκόπηση του ASTM A335 P22 Seamless Steel Pipe

Το ASTM A335 είναι η τυπική προδιαγραφή για σωλήνα φερριτικού κράματος χωρίς συγκόλληση που προορίζεται για σέρβις σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο βαθμός P22 είναι ο βαθμός 2,25Cr-1Mo αυτής της προδιαγραφής: ένας σωλήνας χάλυβα από κράμα χρωμίου-μολυβδαινίου που παράγεται με θερμή επεξεργασία ενός συμπαγούς μπιγιέτας σε ένα κοίλο χωρίς συγκόλληση χωρίς διαμήκη συγκόλληση, στη συνέχεια διαστασιολογείται, τελειώνει και υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία. Το ASME SA335 P22 είναι η έκδοση κώδικα της ίδιας προδιαγραφής και είναι τεχνικά ισοδύναμο για σκοπούς σχεδιασμού και προμήθειας.

Ο βαθμός P22 επιλέγεται όπου ο ανθρακούχος χάλυβας έχει φτάσει στο όριο θερμοκρασίας του, αλλά οι ποιότητες 9Cr θα πρόσθεταν περιττό κόστος και περιπλοκές συγκόλλησης. Είναι ένα κύριο υλικό για σωληνώσεις υπερθερμαντήρων και αναθερμαντήρων, σωληνώσεις κύριου ατμού, κεφαλές ατμού και γραμμές θερμής επεξεργασίας σε διυλιστήρια.

Η Χημική Σύνθεση και η Επίδρασή της στην Απόδοση

Το χρώμιο παρέχει την αντίσταση στην οξείδωση και την απολέπιση που επιτρέπει στον σωλήνα να επιβιώνει σε μακρά έκθεση σε ζεστό αέριο καύσης και ατμό. Το μολυβδαίνιο αυξάνει την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και την αντίσταση ερπυσμού, έτσι ο σωλήνας αντιστέκεται σε αργή παραμόρφωση υπό παρατεταμένη πίεση στη θερμοκρασία. Τα όρια ASTM A335 P22 για θερμική ανάλυση είναι:

Ο φώσφορος και το θείο διατηρούνται σε χαμηλά επίπεδα επειδή και τα δύο ευθραυστούν τον χάλυβα και μειώνουν την σκληρότητα στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα συγκόλλησης. Το περιορισμένο εύρος άνθρακα διατηρεί τη σκληρυνσιμότητα προβλέψιμη, ενώ εξακολουθεί να παρέχει την αντοχή εφελκυσμού που απαιτεί ο βαθμός.

Μηχανικές ιδιότητες σε θερμοκρασία δωματίου

Η προδιαγραφή καθορίζει τις ελάχιστες τιμές που πρέπει να πληρούνται με τη δοκιμή εφελκυσμού των δειγμάτων που λαμβάνονται από τον τελικό σωλήνα:

Εξυπηρέτηση υψηλής θερμοκρασίας και θερμική επεξεργασία

Το P22 διατηρεί χρήσιμη αντοχή ερπυσμού έως περίπου 593 μοίρες (1100 βαθμοί F) στην υπηρεσία ατμού και θερμού αερίου, γι' αυτό χρησιμοποιείται για τα πιο καυτά τμήματα συμβατικών λεβήτων. Η απαιτούμενη θερμική επεξεργασία βελτιώνει τη δομή των κόκκων, ανακουφίζει από τάσεις σχηματισμού και παρέχει τον συνδυασμό αντοχής και ολκιμότητας που απαιτεί η προδιαγραφή.

Για συγκολλημένες κατασκευές, ο θερμικός έλεγχος είναι ο αποφασιστικός παράγοντας στη διάρκεια ζωής του αρμού. Ένας χάλυβας 2,25Cr-1Mo σκληραίνει στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα και χάνει σκληρότητα εάν αυτή η ζώνη αφεθεί χωρίς επεξεργασία, επομένως η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση είναι υποχρεωτική και όχι προαιρετική.

Προθέρμανση πριν από τη συγκόλληση: τυπικά 200–300 μοίρες (400–575 βαθμοί F).

Περάστε τον έλεγχο θερμοκρασίας για να περιορίσετε τη σκληρότητα της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα.

Θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση σε ένα εύρος θερμοκρασίας που μετριάζει τη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα χωρίς να μειώνει την αντοχή του βασικού μετάλλου.

Ταίριαστα μέταλλα πλήρωσης 2,25Cr-1Mo όπως τα ER90S-B3 και E9015-B3 για συγκόλληση τόξου βολφραμίου αερίου και θωρακισμένου μεταλλικού τόξου.

Κατασκευή, Δοκιμές και Επιθεώρηση

Ο σωλήνας χωρίς ραφή παράγεται τρυπώντας ένα θερμαινόμενο στρογγυλό μπιγιέτα για να σχηματιστεί ένα κοίλο κέλυφος, επιμηκύνοντας και κυλώντας αυτό το κέλυφος στην απαιτούμενη διάμετρο και πάχος τοιχώματος, κατόπιν κολλώντας το μέγεθος και τελειώνοντας το προϊόν. Η απουσία ραφής συγκόλλησης δημιουργεί μια ομοιογενή διατομή με ομοιόμορφες ιδιότητες γύρω από την πλήρη περιφέρεια, και αυτός είναι ο λόγος που αυτή η οικογένεια προϊόντων κυριαρχεί στις σωληνώσεις υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας.

Η ποιότητα επαληθεύεται με συνδυασμό καταστροφικών και μη καταστροφικών δοκιμών: δοκιμή υδροστατικής πίεσης κάθε σωλήνα, ηλεκτρική μη καταστροφική δοκιμή όπως δινορεύμα ή επιθεώρηση υπερήχων για επιφανειακά και εσωτερικά ελαττώματα, δοκιμές ισοπέδωσης, κάμψης και σκληρότητας σε δείγματα, καθώς και χημική ανάλυση και δοκιμή εφελκυσμού για επιβεβαίωση της ποιότητας.

Τυπικές εφαρμογές και σύγκριση βαθμών

Σταθμοί παραγωγής ενέργειας με ορυκτά καύση: σωλήνες υπερθερμαντήρα και αναθερμαντήρα, κύριες γραμμές ατμού και κεφαλές ατμού.

Πετροχημική και διύλιση: σωληνώσεις διεργασίας γύρω από μονάδες καταλυτικής πυρόλυσης και υδρογονοπυρόλυσης.

Βιομηχανικοί λέβητες και λέβητες κοινής ωφέλειας: σωλήνες λέβητα και σωληνώσεις σύνδεσης.

Εναλλάκτες θερμότητας και μέρη πίεσης που εκτίθενται σε θερμικό κύκλο και υψηλή πίεση.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τον σωλήνα ASTM A335 P22

Ε: Τι σημαίνει η ονομασία P22 στο ASTM A335;
Προσδιορίζει τον φερριτικό κράμα χάλυβα χωρίς ραφή 2,25% χρωμίου, 1% μολυβδαινίου που παρέχεται για σέρβις υψηλής θερμοκρασίας, που συνήθως ονομάζεται χάλυβας 2,25Cr-1Mo.

Ε: Ποια είναι η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας για το σωλήνα P22;
Η χρήσιμη αντοχή ερπυσμού είναι γενικά αποδεκτή μέχρι περίπου 593 μοίρες (1100 βαθμοί F), με το ακριβές όριο που ορίζεται από τον κώδικα σχεδιασμού και το επίπεδο τάσης στο εξάρτημα.

Ε: Είναι το ASME SA335 P22 το ίδιο υλικό με το ASTM A335 P22;
Ναί. Το SA335 είναι ο κώδικας ASME που υιοθετεί την ίδια προδιαγραφή και οι βαθμοί είναι τεχνικά ισοδύναμοι.

Ε: Τι θερμική επεξεργασία απαιτείται για τον σωλήνα P22;
Ο σωλήνας παρέχεται πλήρως ανοπτημένος ή κανονικοποιημένος και μετριασμένος και οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι απαιτούν θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση πριν από την έναρξη λειτουργίας.

Ε: Σε τι διαφέρει το P22 από το P11;
Το P22 περιέχει 1,90–2,60% χρώμιο και 0,87–1,13% μολυβδαίνιο έναντι περίπου 1,25% χρωμίου και 0,5% μολυβδαινίου στο P11, δίνοντας στην P22 μεγαλύτερη αντοχή ερπυσμού και καλύτερη αντοχή στην οξείδωση.

Ε: Μπορεί ο σωλήνας P22 να συγκολληθεί στο χωράφι;
Ναι, με κατάλληλες διαδικασίες: ελεγχόμενη προθέρμανση περίπου 200–300 μοίρες, ταιριαστό μέταλλο πλήρωσης 2,25 Cr-1Mo και θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση για την αποκατάσταση της σκληρότητας της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα.

Το A335 P22 παραμένει μια αξιόπιστη επιλογή για σωληνώσεις υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης, επειδή η ισορροπία χρωμίου και μολυβδαινίου του προσφέρει αποδεδειγμένη απόδοση σε επίπεδο κόστους και συγκολλητικότητας που δεν μπορούν να ταιριάξουν οι ποιότητες υψηλής κράματος.