การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ของท่อเหล็กผสมหม้อไอน้ำที่ไร้รอยต่อสำหรับการใช้งานแรงดันต่ำและปานกลาง
องค์ประกอบของวัสดุและกระบวนการผลิต
ท่อเหล็กผสมหม้อไอน้ำไร้รอยต่อ, ออกแบบมาสำหรับแรงดันต่ำ (≤2.5 MPa) และแรงดันปานกลาง (2.5-10 MPa) การใช้งาน, รวมองค์ประกอบการผสมเช่นโครเมียม, โมลิบดีนัม, และวานาเดียมเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง, ความต้านทานการกัดกร่อน, และเสถียรภาพทางความร้อน. เกรดทั่วไป ได้แก่ ASTM A335 P11 (1.0-1.5% Cr, 0.44-0.65% Mo), หน้า 22 (1.9-2.6% Cr, 0.87-1.13% Mo), และ ASTM A213 T11/T22, ด้วยปริมาณคาร์บอน≤0.15% เพื่อให้แน่ใจว่าเชื่อมได้. การผลิตเกี่ยวข้องกับบิลเล็ตแข็งที่ร้อนแรงหรือวาดด้วยความเย็น, ผลิตท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางด้านนอก (OD) จาก 1/8” ถึง 24”, ความหนาของผนัง (WT) จาก sch 40 เพื่อ SCH 160 (2-25 มม.), และความยาวถึง 12 ม. มาตรฐานเช่น ASTM A335, A213, ห้องน้ำในตัว 10216-2, และจาก 17175 ทำให้มั่นใจ คุณภาพ. โครเมียมเป็นชั้นป้องกันออกไซด์, ในขณะที่ molybdenum ช่วยเพิ่มความต้านทานการคืบที่อุณหภูมิสูงถึง 550 ° C สำหรับแรงดันต่ำและ 600 ° C สำหรับระบบแรงดันปานกลาง. การปรับแต่งขนาดเกรน, เพิ่มความแข็งแรงของผลผลิต (205-415 MPa), ในขณะที่ม้วนร้อนช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอ. ท่อเหล่านี้มีความสำคัญต่อระบบหม้อไอน้ำ, แลกเปลี่ยนความร้อน, และการผลิตไฟฟ้า, ส่งน้ำ, อบไอน้ำ, หรือก๊าซภายใต้แรงกดดันควบคุม.
คุณสมบัติเชิงกลและประสิทธิภาพความร้อน
ท่อเหล็กโลหะผสมที่ไร้รอยต่อได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อประสิทธิภาพเชิงกลที่แข็งแกร่งในระดับต่ำ- และระบบหม้อไอน้ำแรงดันขนาดกลาง. ASTM A335 P11 เสนอความต้านทานแรงดึงที่≥415 MPa และความแข็งแรงของผลผลิต≥205 MPa, ด้วยการยืดตัว≥30%, เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันต่ำ (เช่น, หม้อต้มน้ำที่≤2.5 MPa). หน้า 22, ด้วยโครเมียมที่สูงขึ้นและโมลิบดีนัม, บรรลุความต้านทานแรงดึงที่คล้ายกัน แต่ความต้านทานการคืบที่ดีขึ้น, สนับสนุนระบบแรงดันขนาดกลาง (ถึง 10 MPa) ที่ 500-600 ° C, สำหรับภาษาอังกฤษ 10216-2. โครงสร้างที่ไร้รอยต่อช่วยลดความไม่สมบูรณ์ของการเชื่อม, สร้างความมั่นใจในการกระจายความเครียดที่สม่ำเสมอภายใต้การปั่นจักรยานความร้อน, ด้วยชีวิตที่เหนื่อยล้า 20-30% สูงกว่าท่อเชื่อม. คาร์บอนต่ำ (≤0.15%) และการควบคุมซัลเฟอร์/ฟอสฟอรัส (≤0.025%) ลดความอ่อนไหวให้น้อยที่สุด, ต่อจาก 17175. ผนังหนา (กำหนด 80-160) เพิ่มความจุความดัน, ด้วย 4” OD, กำหนด 80 การจัดการท่อ ~ 15 MPa ที่ 550 ° C, ต่อ ASME B31.1. คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ท่อเหล็กอัลลอยด์เหมาะสำหรับหม้อไอน้ำ, เครื่องทำความร้อน, และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, ความแข็งแกร่งในการปรับสมดุล, ความเหนียว, และเสถียรภาพทางความร้อน.
ความต้านทานการกัดกร่อนและความทนทาน
ท่อเหล็กโลหะผสมต่ำ- และหม้อไอน้ำแรงดันขนาดกลางเผชิญกับการกัดกร่อนจากไอน้ำอุณหภูมิสูง, ออกซิเจน, และสิ่งสกปรกเช่นคลอไรด์หรือสารประกอบกำมะถัน. โครเมียม (1-2.6%) สร้างเลเยอร์cr₂o₃ที่เสถียร, ลดอัตราการเกิดออกซิเดชันเป็น <0.1 มม./ปีที่ 500 ° C, เมื่อเทียบกับ 0.5-1 มม./ปีสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน. โมลิบดีนัม (0.44-1.13%) เพิ่มความต้านทานต่อหลุมในสภาพแวดล้อมไอน้ำเปียก, สำคัญสำหรับระบบแรงดันขนาดกลาง. เกรดเช่น ASTM A213 T22 ต้านทานการปรับสเกลได้สูงถึง 600 ° C, ต่อ ASTM A335, ยืดอายุการใช้งานไปสู่ 20-30 ปี. วัสดุบุผิวภายใน (เช่น, อีพ็อกซี่, awwa c213) หรือการบำบัดน้ำ (เช่น, deoxygenation) ลดอัตราการกัดกร่อนต่อไป <0.05 มม./ปี. ยังไงก็ตา, การคืบและความเมื่อยล้าอุณหภูมิสูงยังคงเป็นความท้าทาย, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานแรงดันปานกลาง. ค่าเริ่มต้นเช่นเดียว 10216-2 ตรวจสอบกำมะถันต่ำ (≤0.020%) เพื่อป้องกันการแตกร้าว. ท่อเหล่านี้มีประสิทธิภาพสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความทนทาน แต่ทนต่อการกัดกร่อนน้อยกว่าสแตนเลส, นำเสนอโซลูชันที่ประหยัดต้นทุนสำหรับระบบหม้อไอน้ำในโรงไฟฟ้าและเครื่องทำความร้อนในอุตสาหกรรม.
การวิเคราะห์เปรียบเทียบและการเพิ่มประสิทธิภาพแอปพลิเคชัน
ท่อเหล็กโลหะผสมที่ไร้รอยต่อ, ความแข็งแรง, และประสิทธิภาพความร้อนสำหรับต่ำ- และแอปพลิเคชันแรงดันขนาดกลาง. ASTM A335 P11 เหมาะกับหม้อไอน้ำแรงดันต่ำ (≤2.5 MPa, ≤500° C), ด้วยการลดต้นทุนเนื้อหาโลหะผสมที่ลดลงโดย 10-15% เมื่อเทียบกับ p22, ซึ่งเก่งในระบบแรงดันขนาดกลาง (2.5-10 MPa, ≤600° C) เนื่องจากความต้านทานการคืบสูงขึ้น. เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน (เช่น, มาตรฐาน ASTM A106), ท่อโลหะผสมต้านทานการกัดกร่อนและคืบ 5-10 ดีกว่าครั้ง, แต่ราคา 20% เพิ่มเติม. สแตนเลสมีความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า แต่เป็น 30-50% มีค่าใช้จ่ายมากขึ้น, การทำให้เหล็กอัลลอยด์เหมาะสำหรับสภาวะปานกลาง. ท่อที่ไม่มีรอยต่อ 20% ความจุความดันสูงกว่ารอยเนื่องจากโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอ, สำคัญสำหรับ superheaters และสายไอน้ำ. จบการแข่งขัน (ธรรมดา, ลาดเอียง:, เกลียว) และการบรรจุ (รวมหรือเป็นกลุ่ม) ตรวจสอบการติดตั้งที่หลากหลาย, ด้วยการจัดส่งภายใน 30 วัน. ความก้าวหน้าในอนาคต ได้แก่ การเคลือบโครงสร้างนาโนและการตรวจสอบการคืบแบบเรียลไทม์. การเลือกขึ้นอยู่กับความดันและอุณหภูมิ: P11 สำหรับแรงดันต่ำ, p22 สำหรับแรงดันปานกลาง. ตารางด้านล่างคู่มือแอปพลิเคชันที่ดีที่สุด.
ช่วงมิติโดยแอปพลิเคชัน
| แอพลิเคชัน | จากช่วง | ช่วง WT | ช่วงความยาว | มาตรฐาน |
|---|---|---|---|---|
| หม้อไอน้ำแรงดันต่ำ | 1/8” – 24” | กำหนด 40, 80, 120 | ถึง 12 ม | ASTM A335, A213, ห้องน้ำในตัว 10216-2, ดิน 17175 |
| หม้อต้มความดันปานกลาง | 1/2” – 16” | กำหนด 80, 120, 160 | ถึง 12 ม | ASTM A335 P11/P22, ห้องน้ำในตัว 10216-2 |
| แลกเปลี่ยนความร้อน | 1/2” – 12” | กำหนด 40, 80, 120 | ถึง 12 ม | ASTM A213 T11/T22, กิกะไบต์/ที 14976 |
| เส้นไอน้ำ | 1/8” – 20” | กำหนด 80, 160 | ถึง 12 ม | ASTM A335, ดิน 17175, JIS G3462 |
องค์ประกอบทางเคมีและสมบัติเชิงกล
| มาตรฐาน | เกรด | C (%) | ศรี (%) | Mn (%) | P (%) | S (%) | Cr (%) | Mo (%) | ความแข็งแรง (MPA ของฉัน) | ความแข็งแรงให้ผลผลิต (MPA ของฉัน) | ยืดตัว (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A335 | P11 | 0.05-0.15 | 0.50-1.00 | 0.30-0.60 | ≤0.025 | ≤0.025 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 | 415 | 205 | ≥30 |
| ASTM A335 | หน้า 22 | 0.05-0.15 | ≤0.50 | 0.30-0.60 | ≤0.025 | ≤0.025 | 1.90-2.60 | 0.87-1.13 | 415 | 205 | ≥30 |
| ASTM A213 | T11 | 0.05-0.15 | 0.50-1.00 | 0.30-0.60 | ≤0.025 | ≤0.025 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 | 415 | 205 | ≥30 |
| ASTM A213 | T22 | 0.05-0.15 | ≤0.50 | 0.30-0.60 | ≤0.025 | ≤0.025 | 1.90-2.60 | 0.87-1.13 | 415 | 205 | ≥30 |
| ห้องน้ำในตัว 10216-2 | 13CrMo4-5 | ≤0.15 | ≤0.50 | 0.40-0.70 | ≤0.025 | ≤0.020 | 0.70-1.15 | 0.40-0.60 | 440 | 290 | ≥22 |
| ดิน 17175 | 15Mo3 | 0.12-0.20 | 0.10-0.35 | 0.40-0.80 | ≤0.035 | ≤0.035 | – | 0.25-0.35 | 450 | 270 | ≥22 |
การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมของท่อเหล็กผสมหม้อไอน้ำที่ไร้รอยต่อสำหรับการใช้งานแรงดันต่ำและปานกลาง
ความเสถียรของโครงสร้างจุลภาคและผลการผสม
ประสิทธิภาพของท่อเหล็กโลหะผสมหม้อไอน้ำไร้รอยต่อในแรงดันต่ำ (≤2.5 MPa) และแรงดันปานกลาง (2.5-10 MPa) แอปพลิเคชันถูกขับเคลื่อนด้วยโครงสร้างจุลภาคของพวกเขา, ได้รับการปรับให้ดีที่สุดผ่านการประมวลผลการผสมและการประมวลผลทางกล. เกรดเช่น ASTM A335 P11 (1.0-1.5% Cr, 0.44-0.65% Mo) และ p22 (1.9-2.6% Cr, 0.87-1.13% Mo) มีเมทริกซ์เฟอร์ไรต์เบนไซต์, ด้วยโครเมียมที่สร้างคาร์ไบด์ (cr₇c₃) ที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง. โมลิบดีนัมรักษาเสถียร, สำคัญสำหรับหม้อไอน้ำแรงดันปานกลาง, สำหรับภาษาอังกฤษ 10216-2. ปริมาณคาร์บอนต่ำ (0.05-0.15%) ลดปริมาณการตกตะกอนของคาร์ไบด์, ลดความเสี่ยงจากการแพ้, ในขณะที่ควบคุมซัลเฟอร์และฟอสฟอรัส (≤0.025%) ป้องกันการ embrittlement, ต่อจาก 17175. การผลิตที่ไร้รอยต่อผ่านการหมุนร้อนหรือการวาดความเย็นช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของเมล็ด (ขนาด ~ 10-20 μm), เพิ่มความแข็งแรงของผลผลิต (205-290 MPa) และความต้านทานความเหนื่อยล้า. การวาดความเย็นเพิ่มความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อน, เพิ่มความแข็ง, ในขณะที่การรักษาด้วยความร้อนเป็นปกติช่วยลดความเครียดที่เหลืออยู่. ท่อเหล่านี้, ด้วย ODS จาก 1/8” ถึง 24” และ WTS จาก SCH 40 ถึง 160, Excel ในระบบหม้อไอน้ำ, แลกเปลี่ยนความร้อน, และสายไอน้ำ, สร้างความมั่นใจในความน่าเชื่อถือภายใต้การปั่นจักรยานความร้อนและความดัน.
ความต้านทานความเหนื่อยล้าและความร้อน
ท่อเหล็กโลหะผสมหม้อไอน้ำไร้รอยต่อได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้ทนต่อการคืบและความเมื่อยล้าจากความร้อนต่ำ- และระบบแรงดันขนาดกลาง. คืบคลาน, การเสียรูปช้าภายใต้ความเครียดที่ยั่งยืนที่อุณหภูมิสูง, ถูกบรรเทาโดยโมลิบดีนัมและโครเมียม, ซึ่งเสริมสร้างขอบเขตของเม็ดและต้านทานการคืบคลาน. ASTM A335 P22, ด้วย MO ที่สูงขึ้น (0.87-1.13%), จัดแสดงความแข็งแรงการแตกของคืบของ ~ 100 MPa ที่ 550 ° C สำหรับ 100,000 ชั่วโมง, ต่อ ASME B31.1, มีประสิทธิภาพสูงกว่า P11 ในแอปพลิเคชันแรงดันปานกลาง (ถึง 10 MPa). ความเหนื่อยล้าจากความร้อน, เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิวัฏจักร (เช่น, 200-600° C ในหม้อไอน้ำ), ถูกย่อให้เล็กสุดโดยโครงสร้างที่ราบรื่น, ซึ่งหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเครียดที่พบในท่อเชื่อม. ผนังหนา (กำหนด 80-160) ลดความเครียดจากการไล่ระดับความร้อน, ยืดอายุความเหนื่อยล้าโดย 20-30% เมื่อเทียบกับท่อที่บางกว่า. เกรดเช่น ASTM A213 T22 รักษาความเหนียว (ผลกระทบ charpy ≥20 j ที่ 20 ° C), สร้างความมั่นใจในความทนทานในการดำเนินงานแบบวัฏจักร. การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพการเพิ่มวานาเดียม (เช่น, 0.2% ใน P91 ตัวแปร) เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการคืบ, รองรับการออกแบบหม้อไอน้ำรุ่นต่อไปเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น.
กลยุทธ์การกัดกร่อนและการลดขนาด
การกัดกร่อนและการปรับขนาดในสภาพแวดล้อมหม้อไอน้ำ, ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำและสิ่งสกปรกที่อุณหภูมิสูง (เช่น, ออกซิเจน, คลอไรด์), เป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับท่อเหล็กโลหะผสม. โครเมียม (1-2.6%) รูปแบบการป้องกันเลเยอร์Cr₂o₃, ลดอัตราการเกิดออกซิเดชันเป็น <0.1 มม./ปีที่ 550 ° C, เมื่อเทียบกับ 0.5-1 มม./ปีสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน, ต่อ ASTM A335. โมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความต้านทานต่อหลุมและการกัดกร่อนการกัดกร่อนของความเครียด (SCC) ในไอน้ำเปียก, ด้วย p22 แสดงอัตราการกัดกร่อน <0.15 MM/ปีในสภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยคลอไรด์ (100 ppm cl⁻). วัสดุบุผิวภายใน, เช่นอีพ็อกซี่ฟิวชั่นที่ยึดติด (FBE, 200-400 µm, awwa c213), หรือการบำบัดน้ำ (เช่น, คนเก็บขยะออกซิเจน) ลดอัตราเพิ่มเติมลงไป <0.05 มม./ปี. การปรับขนาด, เกิดจากแคลเซียมหรือซิลิกาฝาก, ลดลงโดยพื้นผิวที่เรียบเนียน (เช่น, กัดกรด, สำหรับภาษาอังกฤษ 10216-2), ลดการยึดเกาะ. ระบบแรงดันกลางเผชิญกับความเสี่ยงที่สูงขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิสูงขึ้น, ต้องการโลหะผสมที่แข็งแกร่งเช่น 13CRMO4-5. กลยุทธ์ในอนาคต ได้แก่ การเคลือบ nanocomposite และเซ็นเซอร์การกัดกร่อนแบบเรียลไทม์เพื่อยืดอายุการใช้งาน 40+ ปีในการผลิตพลังงานและการให้ความร้อนในอุตสาหกรรม.
คุณจะต้องเป็น เข้าสู่ระบบ แสดงความคิดเห็น.