نمای کلی
SA-213 T91یک فولاد آلیاژی کروم{0}}مولیبدن است که به طور خاص برای خدمات در دمای بالا طراحی شده است. این یکی از پرکاربردترین گریدها در ساخت نیروگاه‌های مدرن و با راندمان بالا-است. علامت "T" نشان می دهد که a استلوله بدون درز.
مزیت اصلی آن استثنایی بودن آن استقدرت خزش(مقاومت در برابر تغییر شکل تحت-قرار گرفتن طولانی مدت در معرض تنش و دمای بالا) در مقایسه با گریدهای قبلی مانند T22 (2.25Cr-1Mo).
ویژگی ها و مزایا کلیدی
قدرت-درجه حرارت بالا:می تواند به طور مداوم در دمای فلز تا حدود 625 درجه (1157 درجه فارنهایت) کار کند. این اجازه می دهد تا فشار و دمای بخار بالاتری داشته باشد که منجر به راندمان بیشتر نیروگاه می شود.
قدرت خزش و پارگی عالی:ریزساختار آن برای مقاومت در برابر تغییر شکل و شکست در دوره های طولانی (100،{1}} ساعت) در تنش و دمای بالا تثبیت شده است.
مقاومت خوب در برابر اکسیداسیون و خوردگی:محتوای کروم 9 درصد نسبت به فولادهای کم آلیاژ مانند T11، T12 و T22 مقاومت بسیار بهتری در برابر اکسیداسیون بخار و خوردگی داغ (سولفیداسیون) دارد.
مقاومت در برابر خستگی حرارتی خوب:می تواند تنش های چرخه ای ناشی از گرمایش و سرمایش را تحمل کند.
قابلیت جوشکاری:قابل جوش است، اما به کنترل دقیق رویه‌ها و عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) نیاز دارد.
ترکیب شیمیایی (استاندارد ASTM A213/A213M)
ترکیب برای دستیابی به خواص مورد نظر بسیار مهم است.
| عنصر | ترکیب (%) |
|---|---|
| کربن (C) | 0.08 - 0.12 |
| منگنز (Mn) | 0.30 - 0.60 |
| فسفر (P) | حداکثر 0.020 |
| گوگرد (S) | حداکثر 0.010 |
| سیلیکون (Si) | 0.20 - 0.50 |
| کروم (کروم) | 8.00 - 9.50 |
| مولیبدن (Mo) | 0.85 - 1.05 |
| وانادیوم (V) | 0.18 - 0.25 |
| نیوبیم (Nb) | 0.06 - 0.10 |
| نیکل (Ni) | حداکثر 0.40 |
| آلومینیوم (Al) | حداکثر 0.02 |
| نیتروژن (N) | 0.030 - 0.070 |
چرا این عناصر؟
Cr & Mo:تقویت محلول جامد و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه دهید.
V & Nb (Cb):کاربیدها و کربنیتریدهای ریز و پایداری تشکیل دهید که کلید را فراهم می کنندتقویت بارشو از حرکت دررفتگی در دماهای بالا جلوگیری می کند.
N:با V و Nb کار می کند تا کربونیتریدهای تقویت کننده را تشکیل دهد و به تثبیت ریزساختار کمک می کند.
خواص مکانیکی (استاندارد ASTM A213/A213M)
| اموال | مورد نیاز |
|---|---|
| استحکام کششی | بزرگتر یا مساوی 585 مگاپاسکال (85000 psi) |
| قدرت تسلیم | بزرگتر یا مساوی 415 مگاپاسکال (60000 psi) |
| ازدیاد طول | بزرگتر یا مساوی 20٪ (در 2 اینچ یا 50 میلی متر) |
| سختی | کمتر یا مساوی 250 HBW (Brinell) یا 265 HV (Vickers) |
متالورژی و عملیات حرارتی
خواص برتر T91 نتیجه مستقیم یک فرآیند عملیات حرارتی خاص است:
عادی سازی:تا دمای بالا (تقریبا{0}} درجه / 1900-1975 درجه فارنهایت) حرارت داده می شود تا ساختار آستنیتی همگن تشکیل شود و عناصر آلیاژی حل شوند.
معتدل کردن:به سرعت خنک می شود (با هوا خاموش می شود) و سپس دوباره تا دمای پایین تر (تقریبا{0}} درجه / 1350-1435 درجه فارنهایت) گرم می شود. این امر مارتنزیت را معتدل می کند و کاربیدهای ریز و تقویت کننده و کربنیتریدهای V، Nb و Cr را رسوب می دهد.
ریزساختار به دست آمده استمارتنزیت گرم شدهکه در دماهای بالا بسیار قوی و پایدار است.
برنامه های کاربردی رایج
لوله SA-213 T91 دربخش های انتقال حرارتبویلرها و سوپرهیترها که دما و فشار در آنها شدیدتر است.
لوله های سوپرهیتر
لوله های بخاری
پانل های واتروال(در مناطق-بالا دیگ های پیشرفته)
سرصفحه‌ها و لوله‌کشی دمای بالا-(اگرچه اینها معمولاً از مشخصات لوله کشی معادل ساخته می شوند،SA-335 P91)
ملاحظات ساخت و جوشکاری
کار با T91 نیاز به مراقبت ویژه دارد:
پیش گرم کردن:برای جلوگیری از ترک سرد اجباری است. پیش گرمایش معمولی 200-250 درجه (400-480 درجه فارنهایت) است.
مواد مصرفی جوشکاری:باید از فلزات پرکننده شیمی منطبق استفاده کرد (به عنوان مثال، ER90S{3}}B9 برای TIG، E9015-B9 برای SMAW).
پست-تصفیه حرارتی جوش (PWHT): کاملا انتقادیباید در یک محدوده دمایی خاص (معمولاً 730-760 درجه / 1350-1400 درجه فارنهایت) برای مدت زمان کافی برای بازیابی ریزساختار و چقرمگی در منطقه متاثر از گرما (HAZ) انجام شود. عدم انجام این کار می تواند منجر به شکست زودرس شود.
خنک کننده کنترل شده:پس از جوشکاری، قطعه باید به آرامی تا دمای پیش گرم قبل از PWHT خنک شود.
مقایسه با نمرات دیگر
در مقابل T22 (2.25Cr-1Mo):T91 به طور قابل توجهی قوی تر است. این اجازه می دهد تا دیواره های لوله نازک تر، انتقال حرارت را بهبود بخشد و استرس حرارتی و وزن را کاهش دهد.
در مقابل T92 / T911:اینها فولادهای کروم 9% پیشرفته با افزودن تنگستن (W) و بور (B) هستند که استحکام خزشی حتی بالاتری را برای پیشرفته‌ترین نیروگاه‌های فوق بحرانی (USC) ارائه می‌دهند. T91 سلف این درجات است.
نکته مهم در طبقه بندی "فولاد کربن".
در حالی که معمولاً از T91 به عنوان "فولاد دیگ بخار" یاد می شود و آن را a می نامند"فولاد کربن"از نظر فنی یک نام اشتباه است یک استفولاد کم آلیاژ-با مقدار قابل توجهی از عناصر آلیاژی (در مجموع بیش از 10٪). فولادهای کربنی واقعی برای دیگهای بخار (مانند SA-210 A1/C) دارای حداقل آلیاژ هستند و برای مقاطع با دمای پایین تر مانند دیواره های آبی و اکونومایزرها استفاده می شوند.
خلاصه
SA{2}}213 T91 یک ماده اساسی برای تولید برق حرارتی با راندمان بالا است. شیمی بهینه و عملیات حرارتی کنترل‌شده آن ترکیبی بی‌نظیر از استحکام در دمای بالا، مقاومت در برابر خزش و مقاومت در برابر خوردگی را برای کلاس خود ارائه می‌کند و آن را به آلیاژی برای لوله‌های سوپرهیتر و گرم‌کننده‌های حیاتی تبدیل می‌کند.
