مقدمه ای بر لوله دیگ فولادی 13CrMo4-5 / 1.7335

طبقه بندی مواد

13CrMo4-5 (شماره مواد1.7335) استفولاد کربنی نیستاما الففولاد کم آلیاژ-کروم-مولیبدنبه طور خاص برای خدمات دمای بالا در دیگهای بخار و مخازن تحت فشار طراحی شده است. این ماده نشان دهنده یکدرجه متوسطبین فولادهای کربنی ساده و فولادهای مقاوم در برابر خزش{0}آلیاژی بالاتر، که ترکیبی متعادل از خواص را برای محدوده دمایی خاص ارائه می‌کند.

طبقه بندی صحیح:
فولاد کم-خزش آلیاژی-مقاوم در برابر حرارت-فولاد مقاوم (1.25٪ گروه کروم)

تفکیک تعیین مواد:

13: تقریباً 1.3٪ محتوای کروم (در واقع محدوده 0.7-1.2٪)

Cr: عنصر آلیاژی کروم

مو: عنصر آلیاژی مولیبدن

4-5: هم محتوای کروم (~1%) و هم مولیبدن (~0.5%) را نشان می دهد

نامگذاری های جایگزین:فولاد 1Cr-0.5Mo، 1.25Cr-0.5Mo (ترکیب تقریبی)

ویژگی ها و کاربردهای کلیدی

ویژگی های متمایز:

مقاومت در برابر خزش افزایش یافته است: برتر از فولادهای کربنی ساده در دماهای بالا

جوش پذیری خوب: بهتر از فولادهای با کروم بالاتر اما به مراقبت بیشتری نسبت به فولادهای کربنی نیاز دارد

مقاومت در برابر اکسیداسیون: به دلیل محتوای کروم نسبت به فولادهای کربنی بهبود یافته است

مقاومت در برابر تردی مزاج: بهتر از برخی از گریدهای آلیاژی بالاتر

قابلیت ساخت خوب: با تجهیزات استاندارد قابل فرم دهی و ماشین کاری می باشد

زمینه تاریخی:

در اواسط قرن 20 توسعه یافتبرای کاربردهای دمای متوسط

سازگاری اروپاییاز گریدهای مشابه ایالات متحده مانند 1.25Cr-0.5Mo

به طور گسترده استفاده می شوددر نیروگاه های متعارف و صنایع فرآیندی

قابلیت اطمینان اثبات شدهبا سابقه خدمات گسترده

کاربردهای اولیه:

درام دیگ بخارو سرصفحه ها

لوله های سوپرهیترو پشتیبانی می کند

لوله کشی بخاردر نیروگاه های معمولی

لوله های مبدل حرارتیدر پالایشگاه ها

مخازن تحت فشاربرای پردازش شیمیایی

اجزای سیستم های گرمایش شهری

شرایط معمول خدمات:

محدوده دما: 450 تا 550 درجه سانتی گراد(بهینه 475-525 درجه سانتیگراد)

فشار: تا150 باربه طور معمول

عمر خدمات: 100000-150000 ساعتدر دمای طراحی

محدوده اقتصادی: مقرون به صرفه ترین-برای قابلیت دمایی آن

مشخصات فنی

جدول 1: الزامات ترکیب شیمیایی (EN 10216-2)

جدول 2: خواص مکانیکی دمای اتاق

جدول 3: ویژگی های دمای بالا

جدول 4: مقایسه با گریدهای فولادی مرتبط

تولید و فرآوری

فرآیند تولید:

متن

کوره پایه اکسیژن/قوس الکتریکی ← درمان ملاقه ← ریخته گری مداوم ← ساخت لوله (بدون درز یا جوش داده شده) ← عادی سازی (900-950 درجه سانتیگراد) + تمپر (650-700 درجه سانتیگراد) → خنک کننده → آزمایش → بازرسی نهایی

الزامات عملیات حرارتی:

عادی سازی: 900-950 درجه سانتی گراد به دنبال خنک کننده هوا

معتدل کردن: 650-700 درجه سانتی گراد به مدت 1-2 ساعت

ارسال{0}}درمان حرارتی جوش: برای ضخامت > 10-15 میلی متر مورد نیاز است

ریزساختار نهایی: فریت-پرلیت یا بینیت بسته به سرعت سرد شدن

تکنولوژی جوشکاری:

ویژگی های جوشکاری:

سختی پذیری متوسط: کمتر از فولادهای کروم بالاتر

خواص فلز جوش خوب: با رویه های مناسب

PWHT مورد نیاز است: برای اکثر کاربردها برای کاهش استرس

کنترل هیدروژن: برای جلوگیری از ترک خوردن مهم است

روش های جوشکاری توصیه شده:

متن

الزامات قبل از جوشکاری: • بررسی گواهینامه مواد • صلاحیت روش جوشکاری (WPQR) • انتخاب فلز پرکننده الزامات پیش گرمایش: • حداقل 150{2}}200 درجه سانتیگراد • افزایش با ضخامت و مهار فرآیندهای جوشکاری: • SMAW •S با گذردهی پایه پایین (TAWW) درزهای طولی • GMAW با محافظ گاز مناسب دمای بین گذر: • حداکثر: 250-300 درجه سانتی گراد • مانیتور مداوم عملیات حرارتی پس از جوش: • دما: 650-700 درجه سانتی گراد • زمان: 1-2 ساعت (حداقل 1 ساعت/25 میلی متر) • سرعت گرمایش/سرمایش 0 درجه سانتی گراد: 0 درجه حرارت/سرمایش 0 درجه سانتی گراد مواد پرکننده تسکین دهنده و نرم کننده HAZ: • مطابق: EN ISO 16834-A: G 42 4 M M1Mo • الکترود معمولی: E9015-B3 (AWS) یا معادل آن

ملاحظات طراحی

مزایای 13CrMo4-5:

قابلیت اطمینان اثبات شده: سابقه خدمات گسترده در صنعت برق

مقرون به صرفه-موثر: برای محدوده دمایی آن مقرون به صرفه است

قابلیت ساخت خوب: به راحتی خم می شود، شکل می گیرد و ماشین کاری می شود

رفتار قابل پیش بینی: خوب-خواص مواد را درک کردید

پذیرش کد: به طور گسترده در تمام کدهای طراحی اصلی پذیرفته شده است

محدودیت ها و اقدامات احتیاطی:

محدودیت دما: بالای 560 درجه سانتیگراد برای سرویس طولانی مدت مناسب نیست

خطر گرافیت سازی: بالقوه در شرایط خاص پس از سرویس طولانی مدت

نیاز PWHT: اغلب برای جوش‌های حاوی فشار{0}}اجباری است

قدرت متوسط: پایین تر از برخی از مواد جایگزین

حد اکسیداسیون: ممکن است در محیط های تهاجمی نیاز به حفاظت داشته باشد

پارامترهای طراحی:

فاکتور ایمنی: به طور معمول 1.5 در قدرت گسیختگی خزش

کمک هزینه خوردگی: 1-2 میلی متر بسته به محیط خدمات

حداقل دمای طراحی: -10 درجه سانتیگراد (کمتر با تست ضربه)

ملاحظات خستگی: برای اجزای سرویس چرخه ای مهم است

ویژگی های ریزساختاری

تبدیل فاز:

دمای آستنیته: 900-950 درجه سانتی گراد

نرخ خنک کننده بحرانی: متوسط

محصولات تحول: پرلیت، بینیت ممکن است

پاسخ معتدل: کاربیدهای پایدار (M3C, M7C3)

پایداری بلند مدت-

درشت کردن کاربید: تبدیل M3C به M7C3

خطر گرافیت سازی: در محدوده دمایی خاص (نادر)

کروی شدن: تجزیه پرلیت در طول زمان

کاویتاسیون خزشی: پس از تمدید-سرویس دمای بالا

تضمین کیفیت و استانداردها

الزامات صدور گواهینامه:

EN 10204 3.1 یا گواهی ماده 3.2

قابلیت ردیابی کامل به تعداد گرما/لات

تجزیه و تحلیل شیمیایی کامل

گزارش تست مکانیکی (دمای اتاق)

گزارش‌های آزمایش غیرمخرب-

سوابق عملیات حرارتی

استانداردهای قابل اجرا:

استانداردهای محصول: EN 10216-2 (بدون درز)، EN 10217-2 (جوش داده شده)

استاندارد مواد: EN 10028-2

استانداردهای تست: EN ISO 6892-1، EN ISO 148-1

استانداردهای جوشکاری: EN ISO 15614-1

کدهای طراحی: EN 12952, EN 13480, ASME Section I

تست ویژه (در صورت نیاز):

تست خزش: برای کاربردهای حیاتی

بررسی های سختی: فلز اصلی، HAZ و فلز جوش

بررسی ریزساختار: ارزیابی اندازه دانه

تست خم: برای صلاحیت روش جوشکاری

عملکرد و نگهداری خدمات

مکانیسم های تخریب:

خزش: عامل محدود کننده عمر اولیه-در دمای طراحی

اکسیداسیون: هر دو طرف خارجی و بخار-

گرافیت سازی: در جوش HAZ پس از خدمات بسیار طولانی (نادر)

خستگی حرارتی: در قطعات با چرخه دما

خوردگی: در محیط های تهاجمی خاص

بازرسی و نظارت:

بازرسی بصری منظم: برای تخریب سطح

تست اولتراسونیک: برای تشخیص آسیب خزش

میکروسکوپ همانندسازی: برای ارزیابی ریزساختاری

تست سختی: برای تشخیص نرم شدن

بررسی های ابعادی: برای اندازه گیری کرنش خزشی

ارزیابی زندگی باقیمانده:

بر اساس سابقه عملیات (دما، زمان)

اندازه گیری کرنش خزشی

ارزیابی ریزساختاری

آزمایش نمونه در موارد بحرانی

ملاحظات اقتصادی

عوامل هزینه:

هزینه مواد: 30-40 درصد بیشتر از فولادهای کربنی

هزینه ساخت: افزایش متوسط ​​به دلیل نیاز به جوش

هزینه چرخه عمر: مطلوب به دلیل عمر طولانی تر در دما

در دسترس بودن: در بازارهای اروپایی خوب است

کل هزینه مالکیت:

متن

هزینه اولیه: هزینه نصب متوسط: هزینه تعمیر و نگهداری متوسط: هزینه تعویض کم تا متوسط: عمر سرویس متوسط: 20-25 سال معمولی اقتصاد کلی: بسیار مطلوب برای برنامه های کاربردی طراحی شده

راهنمای انتخاب

زمانی که 13CrMo4-5 مناسب است:

دما مورد نیاز: محدوده عملیاتی 475-525 درجه سانتیگراد

پروژه های اقتصادی: جایی که تعادل عملکرد{0}هزینه بسیار مهم است

طرح های اثبات شده: برای اجزای دارای سابقه خدمات ثابت

ساخت خوب مورد نیاز است: اشکال پیچیده یا جوشکاری گسترده

مطابقت کد: پروژه هایی با استفاده از کدهای طراحی اروپایی

چه زمانی باید گزینه های جایگزین را در نظر گرفت:

زیر 475 درجه سانتیگراد: P460NH یا مشابه ممکن است مقرون به صرفه تر باشد

بالاتر از 525 درجه سانتیگراد: 10CrMo9-10 یا مشابه را در نظر بگیرید

خدمات چرخه ای بالا: ممکن است نیاز به انتخاب مواد مختلف داشته باشد

محیط های سخت: مواد مقاوم در برابر خوردگی-بیشتر مورد نیاز است

فشار بسیار بالا: ممکن است به مواد با مقاومت بالاتر نیاز باشد

مشخصات معادل:

کاربردها و روندهای مدرن

استفاده فعلی:

نیروگاه های متعارف: هنوز به طور گسترده در تاسیسات موجود استفاده می شود

پروژه های افزایش عمر: تعویض اجزای پیری

دیگ های صنعتی: برای تولید بخار فرآیند

نیروگاه های تولید همزمان: سیستم های ترکیبی حرارت و برق

ادغام تجدیدپذیر: پشتیبان گیری و قدرت تعادل

چشم انداز آینده:

جایگزینی تدریجی: توسط مواد جدیدتر در نیروگاه‌های-با راندمان بالا

ادامه استفاده: در بازارهای مقاوم سازی و تعمیر و نگهداری

برنامه های کاربردی خاص: جایی که خواص خاص آن بهینه باشد

استانداردسازی: هنوز در همه کدهای طراحی اصلی گنجانده شده است

تجزیه و تحلیل مقایسه ای با گزینه های اصلی

در مقابل . 16Mo3:

مزیت: قدرت خزش بهتر بالای 475 درجه سانتیگراد

نقطه ضعف: هزینه بالاتر، جوشکاری پیچیده تر

نقطه تصمیم گیری: ~475 درجه سانتیگراد دمای کار

در مقابل P460NH:

مزیت: ویژگی‌های درجه حرارت بالا-

نقطه ضعف: قدرت دمای اتاق پایین تر

نقطه تصمیم گیری: دما در مقابل فشار مورد نیاز

در مقابل X11CrMo5-1:

مزیت: جوش پذیری بهتر، هزینه کمتر

نقطه ضعف: قابلیت دمای پایین تر

نقطه تصمیم گیری: محدودیت دمای عملیاتی 525 درجه سانتیگراد

خلاصه:13CrMo4-5 نشان دهنده a استمطالب خوب-تثبیت شده و قابل اعتمادبرای کاربردهای دمای متوسط ​​در صنایع قدرت و فرآیند. آنترکیب متعادلی از مقاومت در برابر خزش، قابلیت ساخت و هزینهآن را aانتخاب استانداردبرای درام‌های دیگ بخار، هدرها و سیستم‌های لوله‌کشی که برای چندین دهه در محدوده 475{2}}525 درجه سانتیگراد کار می‌کنند. در حالی که مواد جدیدتر عملکرد بهبود یافته در دمای بالا را ارائه می دهند، 13CrMo4-5 همچنان برای کاربردهایی مشخص می شود که سابقه اثبات شده، در دسترس بودن خوب و اقتصاد مطلوب راه حل بهینه را ارائه می دهد. توجه مناسب بهروش های جوشکاری و عملیات حرارتیبرای کاربرد موفقیت آمیز ضروری است، اما این الزامات نسبت به فولادهای آلیاژی بالاتر سختگیرانه تر هستند و آن را برای طیف وسیعی از سازندگان و اپراتورها قابل دسترسی می کند.