Επισκόπηση
SA-213 T91είναι ένας χάλυβας από κράμα χρωμίου-μολυβδαινίου, ειδικά σχεδιασμένος για σέρβις σε υψηλές{{1} θερμοκρασίες. Είναι ένας από τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους βαθμούς στην κατασκευή σύγχρονων,-σταθμών παραγωγής ενέργειας υψηλής απόδοσης. Ο προσδιορισμός "Τ" σημαίνει ότι είναι αχωρίς ραφή σωλήνα.
Το βασικό του πλεονέκτημα είναι η εξαιρετική τουδύναμη ερπυσμού(αντοχή στην παραμόρφωση υπό-μακροχρόνια έκθεση σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία) σε σύγκριση με προηγούμενες κατηγορίες όπως T22 (2,25Cr-1Mo).
Βασικά Χαρακτηριστικά & Πλεονεκτήματα
Υψηλή-Ισχύς θερμοκρασίας:Μπορεί να λειτουργεί συνεχώς σε θερμοκρασίες μετάλλων έως περίπου 625 βαθμούς (1157 βαθμοί F). Αυτό επιτρέπει υψηλότερες πιέσεις και θερμοκρασίες ατμού, οδηγώντας σε μεγαλύτερη απόδοση της μονάδας παραγωγής ενέργειας.
Εξαιρετική αντοχή σε ερπυσμό και ρήξη:Η μικροδομή του είναι σταθεροποιημένη ώστε να αντιστέκεται σε παραμόρφωση και αστοχία για μεγάλες περιόδους (100,000+ ώρες) σε υψηλή καταπόνηση και θερμοκρασία.
Καλή αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση:Η περιεκτικότητα σε χρώμιο 9% παρέχει πολύ καλύτερη αντίσταση στην οξείδωση με ατμό και στη θερμή διάβρωση (σουλφίωση) από τους χάλυβες χαμηλού-κράματος όπως οι T11, T12 και T22.
Καλή αντίσταση στη θερμική κόπωση:Μπορεί να αντέξει τις κυκλικές καταπονήσεις που προκαλούνται από τη θέρμανση και την ψύξη.
Συγκολλησιμότητα:Είναι συγκολλήσιμο, αλλά απαιτεί αυστηρό έλεγχο των διαδικασιών και θερμική επεξεργασία μετά{0}συγκόλλησης (PWHT).
Χημική σύνθεση (Πρότυπο ASTM A213/A213M)
Η σύνθεση είναι κρίσιμη για την επίτευξη των επιθυμητών ιδιοτήτων.
| Στοιχείο | Σύνθεση (%) |
|---|---|
| Άνθρακας (C) | 0.08 - 0.12 |
| Μαγγάνιο (Mn) | 0.30 - 0.60 |
| Φώσφορος (P) | 0,020 μέγ |
| Θείο (S) | 0,010 μέγ |
| Πυρίτιο (Si) | 0.20 - 0.50 |
| Chromium (Cr) | 8.00 - 9.50 |
| Μολυβδαίνιο (Mo) | 0.85 - 1.05 |
| Βανάδιο (V) | 0.18 - 0.25 |
| Νιόβιο (Nb) | 0.06 - 0.10 |
| Νικέλιο (Ni) | 0,40 μέγ |
| Αλουμίνιο (Al) | 0,02 μέγ |
| Άζωτο (Ν) | 0.030 - 0.070 |
Γιατί αυτά τα στοιχεία;
Cr & Mo:Παρέχετε ενίσχυση στερεού διαλύματος και αντοχή στη διάβρωση.
V & Nb (Cb):Σχηματίστε λεπτά, σταθερά καρβίδια και καρβονιτρίδια που παρέχουν το κλειδίενίσχυση των βροχοπτώσεωνκαι αναστέλλουν την κίνηση της εξάρθρωσης σε υψηλές θερμοκρασίες.
N:Λειτουργεί με V και Nb για να σχηματίσει τα ενισχυτικά ανθρακικά και βοηθά στη σταθεροποίηση της μικροδομής.
Μηχανικές ιδιότητες (Πρότυπο ASTM A213/A213M)
| Ιδιοκτησία | Απαίτηση |
|---|---|
| Αντοχή εφελκυσμού | Μεγαλύτερο ή ίσο με 585 MPa (85.000 psi) |
| Ισχύς απόδοσης | Μεγαλύτερο ή ίσο με 415 MPa (60.000 psi) |
| Επιμήκυνση | Μεγαλύτερο ή ίσο με 20% (σε 2 ίντσες ή 50 mm) |
| Σκληρότητα | Μικρότερο ή ίσο με 250 HBW (Brinell) ή 265 HV (Vickers) |
Μεταλλουργία & Θερμική Επεξεργασία
Οι ανώτερες ιδιότητες του T91 είναι άμεσο αποτέλεσμα μιας συγκεκριμένης διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας:
Κανονικοποίηση:Θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία (περίπου. 1040-1080 βαθμοί / 1900-1975 βαθμοί F) για να σχηματιστεί μια ομοιογενής δομή ωστενίτη και να διαλυθούν τα στοιχεία κράματος.
Πολτοποίηση:Ψύχεται γρήγορα (σβήνει ο αέρας) και στη συνέχεια ξαναθερμαίνεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία (περίπου. 730-780 βαθμοί / 1350-1435 βαθμοί F). Αυτό μετριάζει τον μαρτενσίτη και καθιζάνει τα λεπτά, ενισχυτικά καρβίδια και καρβονιτρίδια των V, Nb και Cr.
Η μικροδομή που προκύπτει είναιμετριασμένο μαρτενσίτη, το οποίο είναι εξαιρετικά δυνατό και σταθερό σε υψηλές θερμοκρασίες.
Κοινές Εφαρμογές
Οι σωλήνες SA-213 T91 χρησιμοποιούνται στοτμήματα μεταφοράς θερμότηταςλέβητες και υπερθερμαντήρες όπου οι θερμοκρασίες και οι πιέσεις είναι πιο έντονες.
Σωλήνες υπερθερμαντήρα
Σωλήνες αναθερμαντήρα
Πάνελ Waterwall(σε περιοχές υψηλής εργασίας-προηγμένων λεβήτων)
Υψηλή-Κεφαλίδες και σωληνώσεις θερμοκρασίας(αν και συνήθως κατασκευάζονται από τις ισοδύναμες προδιαγραφές σωληνώσεων,SA-335 P91)
Θέματα κατασκευής και συγκόλλησης
Η εργασία με το T91 απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή:
Προθέρμανση:Υποχρεωτικό για την αποφυγή ψυχρής ρωγμής. Η τυπική προθέρμανση είναι 200-250 βαθμοί (400-480 βαθμοί F).
Αναλώσιμα συγκόλλησης:Πρέπει να χρησιμοποιείτε ταιριαστά μέταλλα πλήρωσης χημείας (π.χ. ER90S-B9 για TIG, E9015-B9 για SMAW).
Ανάρτηση-Θερμική επεξεργασία συγκόλλησης (PWHT): Απόλυτα επικριτικό.Πρέπει να εκτελείται εντός ενός συγκεκριμένου εύρους θερμοκρασίας (συνήθως 730-760 μοίρες / 1350-1400 βαθμοί F) για αρκετό χρόνο για να αποκατασταθεί η μικροδομή και η σκληρότητα στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ). Αν δεν το κάνετε αυτό μπορεί να οδηγήσει σε πρόωρη αποτυχία.
Ελεγχόμενη ψύξη:Μετά τη συγκόλληση, το εξάρτημα πρέπει να αφεθεί να κρυώσει αργά στη θερμοκρασία προθέρμανσης πριν από το PWHT.
Σύγκριση με άλλους βαθμούς
έναντι T22 (2,25Cr-1Mo):Το T91 είναι σημαντικά ισχυρότερο. Αυτό επιτρέπει λεπτότερα τοιχώματα σωλήνα, βελτιώνοντας τη μεταφορά θερμότητας και μειώνοντας τη θερμική καταπόνηση και το βάρος.
έναντι T92 / T911:Πρόκειται για προηγμένους χάλυβες 9% Cr με την προσθήκη βολφραμίου (W) και βορίου (B), προσφέροντας ακόμη μεγαλύτερη αντοχή ερπυσμού για τις πιο προηγμένες υπερ-υπερκρίσιμες (USC) εγκαταστάσεις. Το T91 είναι ο προκάτοχος αυτών των βαθμών.
Σημαντική σημείωση για την ταξινόμηση "ανθρακοχάλυβας".
Ενώ είναι σύνηθες να αναφέρεται στο T91 ως "χάλυβας λέβητα", αποκαλώντας το α"Ανθρακούχο χάλυβα"είναι τεχνικά λανθασμένη ονομασία. Είναι έναχάλυβας με χαμηλό-κράμαμε σημαντική ποσότητα στοιχείων κράματος (συνολικά πάνω από 10%). Οι γνήσιοι ανθρακούχες χάλυβες για λέβητες (όπως SA-210 A1/C) έχουν ελάχιστη περιεκτικότητα σε κράμα και χρησιμοποιούνται για τμήματα χαμηλότερης θερμοκρασίας όπως τοιχώματα νερού και εξοικονομητές.
Περίληψη
Το SA-213 T91 είναι ένα βασικό υλικό για την παραγωγή θερμικής ενέργειας υψηλής-απόδοσης. Η βελτιστοποιημένη χημεία και η ελεγχόμενη θερμική επεξεργασία του προσφέρουν έναν απαράμιλλο συνδυασμό αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχής σε ερπυσμό και αντοχής στη διάβρωση για την κατηγορία του, καθιστώντας το το κράμα εργασίας για κρίσιμους σωλήνες υπερθερμαντήρα και αναθερμαντήρα.
