Науковий аналіз безшовної сталевої труби для котла для застосування низького та середнього тиску
Матеріальний склад та виробничий процес
Безшовні котлові сталеві труби, Розроблений для низького тиску (≤2,5 МПа) і середнього тиску (2.5-10 Мпа) Додатка, Включіть леговані елементи, такі як хром, молібден, і ванадій для посилення міцності, стійкість до корозії, і термічна стабільність. Поширені оцінки включають ASTM A335 P11 (1.0-1.5% Кл, 0.44-0.65% МО), P22 (1.9-2.6% Кл, 0.87-1.13% МО), і ASTM A213 T11/T22, з вмістом вуглецю ≤0,15% для забезпечення зварюваності. Виробництво включає в себе суцільні заготовки з гарячою рухом або холодним махом, виробництво труб із зовнішніми діаметром (ОД) з 1/8” 24”, товщина стін (МАС) від Ш. 40 для SCH 160 (2-25 мм), і довжина до 12 м. Такі стандарти, як ASTM A335, A213, АН 10216-2, і від 17175 забезпечити якість. Хром утворює захисний оксидний шар, У той час як молібден посилює стійкість до повзучості при температурі до 550 ° С для низького тиску та 600 ° С для систем середнього тиску. Холодне малювання вдосконалює розмір зерна, підвищення сили врожаю (205-415 Мпа), в той час як гаряче прокат забезпечує рівномірну мікроструктуру. Ці труби є критичними для котельних систем, Теплообмінники, і виробництво електроенергії, доставка води, пар, або газ під контрольованим тиском.
Механічні властивості та теплові показники
Безшовні труби з котел -лепасних сталевих сталевих виробів розроблені для надійної механічної продуктивності в низькому рівні- і системи котла середнього тиску. ASTM A335 P11 пропонує міцність на розрив ≥415 МПа та міцність виходу ≥205 МПа, з подовженням ≥30%, підходить для застосувань низького тиску (наприклад, котли з водної трубки при ≤2,5 МПа). P22, з більш високим хромом та молібденом, досягає подібної міцності на розрив, але кращий опір повзучості, Підтримка систем середнього тиску (До 10 Мпа) при 500-600 ° C, для EN 10216-2. Безшовна структура виключає зварювальні недосконалості, Забезпечення рівномірного розподілу стресу під термічним циклом, З життям втоми 20-30% вище зварених труб. Низький вуглець (≤0,15%) і контрольована сірка/фосфор (≤0,025%) Мінімізувати охоплення, від 17175. товсті стіни (Сч 80-160) Підвищення здатності тиску, з 4” ОД, Сч 80 обробка труб ~ 15 МПа при 550 ° C, на ASME B31.1. Ці властивості роблять плавальні сталеві труби ідеальними для парових котлів, пароперегрівачі, і теплообмінники, врівноважуюча сила, пластичність, і термічна стабільність.
Корозійна стійкість та довговічність
Легкові сталеві труби для низьких- і котли середнього тиску стикаються з корозією з високої температури, кисень, та домішки, як хлориди або сірчані сполуки. хром (1-2.6%) утворює стабільний шар Cr₂o₃, Зниження швидкості окислення до <0.1 мм/рік при 500 ° C, порівняно з 0.5-1 мм/рік для вуглецевої сталі. молібден (0.44-1.13%) підвищує опір піттінгу у мокрому паровому середовищі, критично важливі для систем середнього тиску. Такі сорти, як ASTM A213 T22, опір масштабуванням до 600 ° C, на ASTM A335, Поширення терміну служби до 20-30 років. Внутрішні накладки (наприклад, епоксидний, AWWA C213) або очищення води (наприклад, дезоксигенація) ще більше знизити коробку до <0.05 мм/рік. однак, Високотемпературна повзуча та теплова втома залишається проблемами, особливо в додатках середнього тиску. За замовчуванням, як один 10216-2 Забезпечити низьку сірку (≤0,020%) щоб запобігти розтріскуванню. Ці труби перевершують вуглецеву сталь у міцності, але менш стійкі до корозії, ніж нержавіюча сталь, пропонуючи економічно вигідне рішення для котельних систем на електростанціях та промисловому опаленнях.
Порівняльний аналіз та оптимізація додатків
Безшовна вартість котла з котел -сталевих труб, міцність, і теплові показники для низьких- та програми середнього тиску. ASTM A335 P11 підходить до котлів низького тиску (≤2,5 МПа, ≤500 ° C), З нижчим вмістом сплаву зменшують витрати на 10-15% порівняно з P22, який переважає в системах середнього тиску (2.5-10 Мпа, ≤600 ° C) Через більший опір повзучості. Порівняно з вуглецевою сталь (наприклад, ASTM А106), Труби із сплавів протистоять корозії та повзучості 5-10 часи краще, Але вартість 20% більше. Нержавіюча сталь пропонує чудову корозійну стійкість, але є 30-50% дорожче, Зробити сплавну сталь ідеальною для помірних умов. Безшовні труби забезпечують 20% більш висока здатність до тиску, ніж зварене внаслідок рівномірної мікроструктури, критично важливі для переходів та парової лінії. Кінцева обробка (Рівнина, Скошений, Різьбові) і упаковка (пакетний або масовий) Забезпечити універсальну установку, з доставкою всередині 30 днів. Майбутні досягнення включають наноструктуровані покриття та моніторинг повзучості в режимі реального часу. Вибір залежить від тиску та температури: P11 для низького тиску, P22 для середнього тиску. Таблиці нижче Керівництво Оптимальне застосування.
Діапазон розмірів за додатком
| Додаток | З діапазону | Діапазон WT | Діапазон тривалості | стандарти |
|---|---|---|---|---|
| Котли з низьким тиском | 1/8” – 24” | Сч 40, 80, 120 | До 12 м | ASTM A335, A213, АН 10216-2, DIN 17175 |
| Котли середнього тиску | 1/2” – 16” | Сч 80, 120, 160 | До 12 м | ASTM A335 P11/P22, АН 10216-2 |
| Теплообмінники | 1/2” – 12” | Сч 40, 80, 120 | До 12 м | ASTM A213 T11/T22, GB/Т 14976 |
| паропроводи | 1/8” – 20” | Сч 80, 160 | До 12 м | ASTM A335, DIN 17175, JIS G3462 |
Хімічний склад і механічні властивості
| Стандарт | Сорт | C (%) | Сі (%) | MN (%) | P (%) | S (%) | Кл (%) | МО (%) | Межа міцності (Мій MPA) | Плинності (Мій MPA) | Відносне подовження (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | P22 | 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 |
| АН 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 |
| DIN 17175 | 15Мо3 | 0.12-0.20 | 0.10-0.35 | 0.40-0.80 | ≤0.035 | ≤0.035 | – | 0.25-0.35 | 450 | 270 | ≥22 |
Розширений науковий аналіз безшовної сталевої труби для котла для застосування низького та середнього тиску
Мікроструктурна стабільність та сплавки
Продуктивність безшовних сталевих труб котла в низькому тисі (≤2,5 МПа) і середнього тиску (2.5-10 Мпа) Програми керуються їх мікроструктурою, Оптимізовано за допомогою леговання та термомеханічної обробки. Такі оцінки, як ASTM A335 P11 (1.0-1.5% Кл, 0.44-0.65% МО) і p22 (1.9-2.6% Кл, 0.87-1.13% МО) Особливо, з карбідами, що утворюють хрому (Cr₇c₃) що підвищує високотемпературну силу та корозійну стійкість. Molybdenum стабілізує мікроструктуру проти деформації повзучості при 500-600 ° C, критично важливі для котлів середнього тиску, для EN 10216-2. Низький вміст вуглецю (0.05-0.15%) мінімізує опади карбіду, Зменшення ризиків сенсибілізації, в той час як контрольована сірка та фосфор (≤0,025%) запобігти розливу, від 17175. Безшовне виробництво за допомогою гарячого кольорів або холодного малювання забезпечує рівномірність зерна (розмір ~ 10-20 мкм), підвищення сили врожаю (205-290 Мпа) і стійкість до втоми. Холодне малювання збільшує щільність дислокації, Посилення твердості, в той. Ці труби, з ODS від 1/8” 24” і WTS від Sch 40 для 160, Excel у котельних системах, Теплообмінники, і парові лінії, Забезпечення надійності при тепловому та тиску.
РЕПОРТІ ТА ТЕХНІЧНА СТОРІВНІСТЬ
Труби з безшовним котловим котеллом сталеві труби розроблені для витримки повзучості та теплової втоми в низькому рівні- та системи середнього тиску. повзучість, Повільна деформація при стійкому стресі при високих температурах, пом'якшується молібденом та хромом, які зміцнюють межі зерна та протистоять повзання дислокації. ASTM A335 P22, з вищим мо (0.87-1.13%), демонструє міцність розриву повзучості ~ 100 МПа при 550 ° C для 100,000 години, на ASME B31.1, Перевищення P11 у програмах середнього тиску (До 10 Мпа). Термічна втома, викликані циклічними змінами температури (наприклад, 200-600° С у парових котлах), мінімізується за допомогою безшовної структури, що уникає концентрації стресу, виявлених у зварених трубах. товсті стіни (Сч 80-160) Зменшити напруги теплового градієнта, продовження життя втоми 20-30% Порівняно з тоншими трубами. Такі оцінки, як ASTM A213 T22, підтримують міцність (Вплив charpy ≥20 Дж при 20 ° C), Забезпечення довговічності в циклічних операціях. Дослідження фокусується на оптимізації доповнень ванадію (наприклад, 0.2% У варіантах P91) Для подальшого підвищення опору повзучості, Підтримка конструкцій котла нового покоління для підвищення ефективності.
Стратегії корозій та масштабування
Корозія та масштабування в умовах котла, керований високотемпературною парою та домішками (наприклад, кисень, хлориди), є критичними проблемами для трубів з легальної сталі. хром (1-2.6%) утворює захисний шар Cr₂o₃, Зниження швидкості окислення до <0.1 мм/рік при 550 ° C, порівняно з 0.5-1 мм/рік для вуглецевої сталі, на ASTM A335. Молібден підвищує стійкість до піттінгу та розтріскування стресу (SCC) у мокрому парі, з P22 показує корозію <0.15 мм/рік у середовищах, багатих на хлорид (100 ppm cl⁻). Внутрішні накладки, наприклад, епоксид (ФБУ, 200-400 мкм, AWWA C213), або водопостачання (наприклад, кисневі відлякувачі) далі знижуйте ставки до <0.05 мм/рік. Масштаб, спричинені кальцієм або кремнеземними родовищами, пом'якшується гладкою поверхневою обробкою (наприклад, Соління, для EN 10216-2), мінімізація адгезії. Системи середнього тиску стикаються з більш високими ризиками через підвищені температури, вимагає надійних сплавів, таких як 13CRMO4-5. Майбутні стратегії включають нанокомпозитні покриття та датчики корозії в режимі реального часу для продовження терміну експлуатації труб до 40+ роки виробництва електроенергії та промислового опалення.
Ви повинні бути увійшли в Щоб залишити коментар.