15CrMo یک فولاد پرلیتی کم آلیاژ مقاوم در برابر حرارت است که در سیستم درجه ملی چین تعریف شده است و به طور گسترده به عنوان لوله بدون درز برای سرویس در دمای بالا تولید می شود. این گرید حاوی تقریباً 1٪ کروم و 0.5٪ مولیبدن است که در مقایسه با فولاد کربنی ساده، استحکام خزشی و مقاومت در برابر حمله هیدروژنی را افزایش می دهد. لوله بدون درز در این درجه معمولاً به GB 5310 برای سرویس دیگ فشار بالا یا GB/T 3077 که در آن لوله مکانیکی مشتق از نوار مورد نیاز است سفارش داده می شود و شیمی آن را در همان خانواده 1Cr-0.5Mo مانند ASTM A335 P12 و ASTM A213 T213 قرار می دهد.
ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی
15CrMo یک فولاد کاملاً کشته و ریزدانه است که در شرایط نرمال و نرم شده عرضه می شود. کروم مقاومت در برابر اکسیداسیون و استحکام در دمای بالا را بهبود می بخشد، در حالی که مولیبدن شکنندگی مزاج را سرکوب می کند و حد گسیختگی خزش را افزایش می دهد. مشخصات معمولی برای محصول لوله در زیر آورده شده است. مقادیر از الزامات GB 5310 / GB/T 3077 برای درجه پیروی می کنند.
| عنصر | C | سی | منگنز | Cr | مو | P | S |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| محدوده (%) | 0.12-0.18 | 0.17-0.37 | 0.40-0.70 | 0.80-1.10 | 0.40-0.55 | کمتر یا مساوی 0.030 | کمتر یا مساوی 0.030 |
| اموال | استحکام کششی | قدرت تسلیم | شرط تحویل |
|---|---|---|---|
| مورد نیاز | 440-640 مگاپاسکال | بزرگتر یا مساوی 295 مگاپاسکال | نرمال شده + معتدل |
محدودیت‌های کشیدگی، انرژی ضربه و سختی از استاندارد سفارش گرفته شده‌اند و ویژگی‌های دمای بالاتر که بر طراحی حاکم هستند، مقادیر گسیختگی خزشی و گسیختگی تنش هستند تا داده‌های کششی دمای اتاق.
زمینه های کاربرد لوله فولادی 15CrMo
دیگ های نیروگاه:سوپرهیترها، گرم کن‌ها، هدرها و لوله‌های بخار اصلی که در محدوده 450-540 درجه در فشار تا حدود 14 مگاپاسکال کار می‌کنند. درجه انتخاب استاندارد برای واحدهای زیر بحرانی باقی می ماند، جایی که قدرت خزش آن از عمر طراحی طولانی که در چند دهه اندازه گیری شده است پشتیبانی می کند. واحدهای فوق بحرانی و فوق بحرانی به گریدهای آلیاژی بالاتر مانند T91/P92 می روند.
پتروشیمی و پالایش:خطوط ورودی و خروجی راکتور هیدروژناسیون، لوله‌های مقطع همرفت کوره‌های ترک و بسته‌های مبدل حرارتی با دمای بالا. محدودیت‌های سرویس هیدروژن از منحنی نلسون API 941 پیروی می‌کنند و محدودیت‌های خدمات سولفید هیدروژن از NACE MR0175 پیروی می‌کنند، بنابراین انتخاب مواد باید در برابر فشار جزئی جریان فرآیند خاص تأیید شود.
مخازن تحت فشار:پوسته ها، سرها و لوله های نازل با دمای طراحی تا حدود 550 درجه تحت GB 150.2. صلاحیت روش جوشکاری مطابق NB/T 47014 انجام می شود و آزمایش ضربه در ضخامت دیواره بیشتر به یک نیاز مشخص تبدیل می شود.
ماشین آلات مهندسی:لوله های پشتیبانی هیدرولیک به GB/T 17396 و بشکه های سیلندر فشار بالا برای تجهیزات ساختمانی، که در آن کشش سرد دقت ابعادی مورد نیاز برای سوراخ های سوراخ شده را ارائه می دهد.
سیستم های کمکی هسته ای:مدارهای ثانویه و ثالثه مانند خطوط تامین آب در دمای متوسط؛ مسیر بخار اولیه جزیره هسته ای به جای آن از درجه های زنگ نزن آستنیتی استفاده می کند.
راهنمای انتخاب و پردازش
ضخامت دیواره معمولاً از فشار و دمای طراحی با استفاده از جداول تنش مجاز کد مربوطه انتخاب می‌شود و برای سرویس‌های مرطوب یا سولفیدی، مقدار خوردگی اضافه می‌شود. از آنجایی که درجه فولاد آلیاژی به جای فولاد کربنی است، کنترل دمای پیش‌گرم و بین‌گذر ضروری است: این ماده معمولاً در محدوده پیش‌گرم 150-250 درجه با پرکننده‌های کم هیدروژن منطبق جوش داده می‌شود، و عملیات حرارتی پس از جوش برای کاهش تنش پسماند در بخش‌های ضخیم اعمال می‌شود. ماشین‌کاری در شرایط نرمال‌شده و معتدل ساده است و کشش سرد برای رسیدن به تلرانس‌های نزدیک برای وظایف هیدرولیک و ابزار دقیق استفاده می‌شود.
بازرسی و مشکلات رایج
طرح‌های کیفیت معمولی تأیید شیمیایی را با تجزیه و تحلیل طیف‌نگاری، آزمایش کشش و ضربه، آزمایش هیدرواستاتیک، جریان گردابی یا آزمایش اولتراسونیک بدنه بدون درز، و بررسی ابعادی بیضی و خروج از مرکز دیوار را پوشش می‌دهند. دو اشتباه به طور مکرر در سرویس ظاهر می‌شوند: استفاده از شرایط ضربه‌ای در دمای پایین در درجه‌ای که زیر 20 درجه نیست، و تلقی کردن 15CrMo به عنوان قابل تعویض با گریدهای کروم بالاتر بدون احراز مجدد روش جوشکاری. هر دو مورد منجر به خطر شکستگی شکننده یا آسیب خزش غیرمنتظره می شوند.
سوالات متداول
س: لوله فولادی 15CrMo برای چه در نیروگاه ها استفاده می شود؟
برای سوپرهیترها، گرم کن ها، هدرهای بخار و خطوط بخار اصلی در واحدهای دیگ بخار زیر بحرانی، معمولاً در دمای فلز 450-540 درجه و فشار تا حدود 14 مگاپاسکال استفاده می شود.
س: آیا 15CrMo معادل ASTM A335 P12 است؟
هر دو درجه متعلق به خانواده 1Cr-0.5Mo هستند و رفتار دمای بالا قابل مقایسه را نشان می دهند، اما اسناد یکسانی نیستند. جایگزینی نیاز به مقایسه محدوده های شیمی، الزامات کششی و داده های خزش قبل از پذیرفته شدن توسط خریدار دارد.
س: آیا می توان از لوله 15CrMo در دمای پایین استفاده کرد؟
نه. این درجه برای سرویس در دمای بالا طراحی شده است و زیر 20 درجه نیست. خطوط با دمای پایین به مواد متفاوتی با چقرمگی ضربه تایید شده نیاز دارند.
س: چه مواد مصرفی جوشکاری برای لوله 15CrMo استفاده می شود؟
فلز پرکننده کم هیدروژن از کلاس 1Cr-0.5Mo، با پیش گرمایش تقریباً 150-250 درجه و عملیات حرارتی پس از جوش برای دیوارهای ضخیم‌تر استفاده می‌شود، که همگی توسط صلاحیت رویه NB/T 47014 یا کدی معادل پشتیبانی می‌شوند.
س: چه چیزی باید قبل از سرویس هیدروژن بررسی شود؟
فشار جزئی هیدروژن و دما باید در برابر منحنی نلسون API 941 رسم شود و در جایی که سولفید هیدروژن وجود دارد، محدودیت‌های سختی و شیمی NACE MR0175 نیز اعمال می‌شود.
س: لوله 15CrMo چگونه تامین می شود؟
این لوله به عنوان لوله بدون درز نورد گرم یا سرد در شرایط نرمال و معتدل ارائه می شود، با گواهینامه های آزمایش آسیاب که شیمی، خواص کششی و نتایج ضربه را پوشش می دهد، به علاوه در صورت مشخص شدن، آزمایش های غیر مخرب را پوشش می دهد.
