ASTM A691 Chromium-Σωλήνας χάλυβα από κράμα μολυβδαινίου για υπηρεσία υψηλών-Θερμοκρασιών
Επισκόπηση
ASTM A691εξώφυλλασωλήνας χάλυβα από κράμα χρωμίου-μολυβδαίνιο κατασκευασμένος με ηλεκτρική-σύντηξη-συγκόλληση (συμπεριλαμβανομένων διεργασιών ERW)προορίζεται για υπηρεσίες υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής-πίεσης, συνήθως σεεφαρμογές παραγωγής ενέργειας και διυλιστηρίων. Αυτή η προδιαγραφή είναι ησυγκολλημένο ισοδύναμο του ASTM A335σωλήνας χωρίς ραφή για παρόμοιες συνθήκες λειτουργίας.
Βαθμοί Υλικών & Εύρος Εφαρμογών
| Βαθμός | Ονομασία κράματος | Τυπικοί αριθμοί P- (ASME) | Εύρος θερμοκρασίας κύριας υπηρεσίας |
|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Μήνα (CMSH) | 1,25Cr-0,5Mo-Si | P-4, P-5A | Έως 1100 μοίρες F (593 μοίρες) |
| 2¼Cr-1Mo | 2,25Cr-1Mo | P-5B, P-5C | Έως 1200 μοίρες F (649 μοίρες) |
| 5Cr-½Μην | 5Cr-0,5Mo | P-7 | Έως 1200 μοίρες F (649 μοίρες) |
| 9Cr-1Mo | 9Cr-1Mo | P-9 | Έως 1200 μοίρες F (649 μοίρες) |
| 9Cr-1Mo-V | 9Cr-1Mo-V (Βαθμός 91) | P-91 | Έως 1300 μοίρες F (704 μοίρες) |
Σημείωμα:Αυτές οι ποιότητες χαρακτηρίζονται από την ονομαστική περιεκτικότητά τους σε χρώμιο και μολυβδαίνιο. Ο συγκολλημένος σωλήνας πρέπει να υποβληθεί σε πλήρη θερμική επεξεργασία (κανονικοποίηση και μετριασμός) μετά τη συγκόλληση για να πληροί τις απαιτήσεις μηχανικών ιδιοτήτων.
Μηχανικές ιδιότητες (Ελάχιστες Απαιτήσεις)
| Βαθμός | Αντοχή εφελκυσμού | Ισχύς απόδοσης | Επιμήκυνση σε 2" (λεπτά) |
|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Μην | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 2¼Cr-1Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 5Cr-½Μην | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 9Cr-1Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 9Cr-1Mo-V (Gr.91) | 85.000 psi (585 MPa) | 60.000 psi (415 MPa) | 20% |
Οι ιδιότητες εφαρμόζονται μετά την τελική θερμική επεξεργασία. Οι ιδιότητες εφελκυσμού υψηλότερης θερμοκρασίας ορίζονται στην Ενότητα ΙΙ του ASME, Μέρος Δ.
Χημική Σύνθεση (Βασικά Στοιχεία, Βάρος %)
| Βαθμός | C | Mn | P (μέγιστο) | S (μέγ.) | Σι | Cr | Μο | Αλλος |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Μην | 0,15 μέγ | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0.50-1.00 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 | - |
| 2¼Cr-1Mo | 0,15 μέγ | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0,50 μέγ | 2.00-2.50 | 0.87-1.13 | - |
| 5Cr-½Μην | 0,15 μέγ | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0,50 μέγ | 4.00-6.00 | 0.45-0.65 | - |
| 9Cr-1Mo | 0,15 μέγ | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0.25-1.00 | 8.00-10.00 | 0.90-1.10 | - |
| 9Cr-1Mo-V | 0.08-0.12 | 0.30-0.60 | 0.020 | 0.010 | 0.20-0.50 | 8.00-9.50 | 0.85-1.05 | V: 0.18-0.25 Σημ.: 0,06-0,10 N: 0.030-0.070 |
*Ο βαθμός 91 (9Cr-1Mo-V) έχει αυστηρούς ελέγχους σύνθεσης για βελτιωμένη δύναμη ερπυσμού.*
Διαδικασία Κατασκευής & Θερμικής Επεξεργασίας
Ακολουθία παραγωγής για το ERW A691:
Παραγωγή πλάκας/πηνίου:Κραματοποιημένος χάλυβας με ακριβή έλεγχο χημείας.
Προετοιμασία άκρων:Λερωμένες άκρες για συγκόλληση.
Μορφοποίηση & Συγκόλληση:Ψυχρή διαμόρφωση και συγκόλληση μέσω διαδικασίας ERW.
Πλήρες-Ομαλοποίηση σώματος:Θέρμανση πάνω από τη θερμοκρασία Ac₃ (συνήθως 1600-1900 βαθμοί F / 870-1040 βαθμοί, ανάλογα με τον βαθμό) ακολουθούμενη από ψύξη αέρα.
Πολτοποίηση:Επαναθέρμανση κάτω από Ac1 (συνήθως 1100-1350 μοίρες F / 595-730 μοίρες) και κράτημα για να επιτευχθεί η απαιτούμενη σκληρότητα και ολκιμότητα.
Δοκιμή και επιθεώρηση:Μηχανικές δοκιμές και NDE σε θερμικά-επεξεργασμένο υλικό.
Κρίσιμος:ΟΟι τελικές μηχανικές ιδιότητες καθορίζονται από αυτήν τη μετά{0}}θερμική επεξεργασία συγκόλλησης (PWHT), όχι από την-συγκολλημένη κατάσταση.
Τυπικά μεγέθη & ανοχές διαστάσεων
| Παράμετρος | Τυπικό εύρος | Ανοχές (ανά ASTM A691) |
|---|---|---|
| Εξωτερική διάμετρος | 4,5" έως 42"+ | ±0,75% της καθορισμένης OD |
| Πάχος Τοίχου | 0,188" έως 4,0"+ | +12.5%, -10% του ονομαστικού τοίχου |
| Μήκος | Έως 65 πόδια | +1/4", -0" για μήκη κοπής |
Σημείωση: Το A691 παράγεται συνήθως σε μεγαλύτερες διαμέτρους και παχύτερους τοίχους όπου η συγκόλληση είναι πιο οικονομική από την απρόσκοπτη κατασκευή (A335).
Υποχρεωτική Δοκιμή & Διασφάλιση Ποιότητας
| Δοκιμή | Απαίτηση | Συχνότητα | Σκοπός |
|---|---|---|---|
| Υδροστατική δοκιμή | Πίεση ανά καθορισμένο τύπο (min 1000 psi). | 100% του σωλήνα | Επαλήθευση στεγανότητας διαρροής. |
| Μη-Μη καταστροφική εξέταση | Ακτινογραφία πλήρους-μήκους (RT) ή υπερήχων (UT) συγκόλλησης. | 100% του σωλήνα | Ακεραιότητα συγκόλλησης και ανίχνευση επίπεδων ελαττωμάτων. |
| Δοκιμή εφελκυσμού | Ένα ανά θερμότητα, ανά πάχος τοιχώματος, ανά παρτίδα θερμικής επεξεργασίας. | Επιτακτικός | Επαληθεύστε τις μηχανικές ιδιότητες. |
| Δοκιμή Σκληρότητας | Brinell ή Rockwell σε κάθε κομμάτι (συχνά σε κουπόνι). | 100% του σωλήνα (ή ανά παρτίδα) | Επαληθεύστε τη σωστή θερμική επεξεργασία και ιδιοσυγκρασία. |
| Τεστ ισοπέδωσης | Για υλικό μικρότερο ή ίσο με 8⅝" OD. | 2 ανά παρτίδα | Επαλήθευση πλαστιμότητας. |
| Δοκιμή κάμψης | Εγκάρσια δοκιμή κάμψης κατά μήκος της συγκόλλησης. | 2 ανά παρτίδα | Ελκιμότητα ζώνης συγκόλλησης. |
Πιστοποίηση:Το πιστοποιητικό δοκιμής μύλου (MTC) πρέπει να περιλαμβάνει χημική ανάλυση, αποτελέσματα μηχανικών δοκιμών, αρχεία θερμικής επεξεργασίας και αναφορές NDE.
Βασικές Εφαρμογές
Παραγωγή ενέργειας:
Κύριες γραμμές ατμού & γραμμές ζεστού αναθέρμανσης(μονάδες ορυκτών καυσίμων)
Σωληνώσεις Υπερθερμαντήρα & Αναθερμαντήρα Λέβητα
Συστήματα κεφαλίδων υψηλής-Θερμοκρασίας
Σωληνώσεις γεννήτριας ατμού ανάκτησης θερμότητας (HRSG).
Διύλιση & Πετροχημικά Πετρελαίου:
Σωληνώσεις μονάδας καταλυτικής πυρόλυσης & υδρογονοπυρόλυσης
Reformer & Heater Transfer Lines
Σωληνώσεις σέρβις υδρογόνου υψηλής θερμοκρασίας-
Γενική υπηρεσία υψηλής- θερμοκρασίας:
Σωληνώσεις διεργασίαςσε χημικά εργοστάσια
Syngas & Synthesis Loops
Θέματα Σχεδιασμού & Κατασκευής
Βασικά πλεονεκτήματα σε σχέση με το Seamless (A335):
Οικονομικό-αποτελεσματικό for large diameters (>16") και χοντρούς τοίχους.
Διαθεσιμότηταμε μεγάλα, μονά μήκη.
Σταθερό πάχος τοιχώματοςγύρω από την περιφέρεια.
Κρίσιμες σημειώσεις κατασκευής:
Συγκόλληση:Απαιτεί προθέρμανση, ελεγχόμενη θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης καιμετά{0}}θερμική επεξεργασία συγκόλλησης (PWHT)αντιστοίχιση ή υπέρβαση της αρχικής θερμοκρασίας σκλήρυνσης σωλήνα.
Βαθμός 91 (9Cr-1Mo-V):Διαθέτει ειδικές τεχνικές συγκόλλησης "temper bead" και αυστηρές απαιτήσεις PWHT για τη διατήρηση της αντοχής σε ερπυσμό.
Κάμψη:Η καυτή κάμψη είναι στάνταρ. επαγωγική κάμψη χρησιμοποιείται συχνά. Πρέπει να ακολουθείται από πλήρη PWHT.
Όχι για Σοβαρή Κυκλική Υπηρεσία:Η διαμήκης συγκόλληση είναι μια πιθανή θέση έναρξης κόπωσης εκτός εάν επιθεωρηθεί διεξοδικά.
Σύγκριση με βασικά πρότυπα
| Χαρακτηριστικό | ASTM A691 (ERW) | ASTM A335 (Απρόσκοπτη) | ASTM A672 (EFW) |
|---|---|---|---|
| Διαδικασία | Συγκολλημένη ηλεκτρική αντίσταση | Χωρίς ραφή | Electric Fusion Welded (SAW/Submerged Arc) |
| Πρωτογενής Χρήση | Υψηλή-Θερμοκρασία/Πίεση | Υψηλή-Θερμοκρασία/Πίεση | Μέτρια θερμοκρασία/πίεση (συχνά για χαμηλή θερμοκρασία) |
| Κατεργασία με θερμοκρασία | Υποχρεωτικό (Κανονοποίηση & Μετριασμός) | Υποχρεωτικό (Κανονοποίηση & Μετριασμός) | Υποχρεωτικό (διάφορο) |
| Τυπικό εύρος μεγεθών | Μεσαίο έως μεγάλο OD | Πλήρης γκάμα | Μόνο μεγάλο OD |
| Οδηγός κόστους | Οικονομικό για μεγάλο/βαρύ τοίχο | Υψηλότερο κόστος για όλα τα μεγέθη | Οικονομικό για πολύ μεγάλο OD |
| Επιθεώρηση συγκόλλησης | RT ή UT υποχρεωτικό | Δεν ισχύει | RT ή UT υποχρεωτικό |
Περίληψη
Σωλήνας ASTM A691 ERWπαρέχει αΟικονομική-αποτελεσματική, υψηλής-απόδοσης εναλλακτική λύση σε σωλήνα χωρίς ραφή (A335)για σέρβις χάλυβα από κράμα χρωμίου-υψηλής θερμοκρασίας-μολυβδαινίου, ιδιαίτερα σε μεγάλες διαμέτρους. Η καταλληλότητά του εξαρτάται απόαυστηρή τήρηση της θερμικής επεξεργασίας μετά{0}}συγκόλλησηςκαι ολοκληρωμένη μη καταστροφική εξέταση για να διασφαλιστεί η ακεραιότητα της συγκόλλησης ισοδύναμη με το βασικό μέταλλο.
Είναι έναεξειδικευμένο προϊόνγια κρίσιμες υπηρεσίες όπου οι μηχανικοί σχεδιασμού πρέπει να αξιολογήσουν προσεκτικά τις ανταλλαγές-μετά από το κόστος, την παρουσία διαμήκους συγκόλλησης και τις συγκεκριμένες συνθήκες συντήρησης (ειδικά κυκλική φόρτωση).
*Σημείωση: Για όλες τις εφαρμογές κραμάτων σε υψηλές{0} θερμοκρασίες, ο σχεδιασμός πρέπει να ακολουθεί τους κωδικούς ASME B31.1 (Power Piping) ή B31.3 (Process Piping) και οι διαδικασίες συγκόλλησης πρέπει να πληρούν τις προϋποθέσεις σύμφωνα με την Ενότητα IX ASME.*
