Țeavă din oțel aliat cu crom-molibden ASTM A691 pentru service la temperatură înaltă-
Prezentare generală
ASTM A691acoperăConductă de oțel cu aliaj de crom-molibden realizată prin sudare-fuziune-electrică (inclusiv procese ERW)destinat pentru servicii la-înaltă temperatură și înaltă-presiune, de obicei înaplicații pentru generarea de energie și rafinărie. Această specificație esteechivalent sudat al ASTM A335țeavă fără sudură pentru condiții de service similare.
Clasele materialelor și intervalele de aplicare
| Nota | Denumirea aliajului | Numere P-tipic (ASME) | Interval de temperatură de serviciu primar |
|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo (CMSH) | 1,25Cr-0,5Mo-Si | P-4, P-5A | Până la 1100 grade F (593 grade) |
| 2¼Cr-1Mo | 2,25Cr-1Mo | P-5B, P-5C | Până la 1200 de grade F (649 de grade) |
| 5Cr-½Mo | 5Cr-0,5Mo | P-7 | Până la 1200 de grade F (649 de grade) |
| 9Cr-1Mo | 9Cr-1Mo | P-9 | Până la 1200 de grade F (649 de grade) |
| 9Cr-1Mo-V | 9Cr-1Mo-V (clasa 91) | P-91 | Până la 1300 grade F (704 grade) |
Nota:Aceste clase sunt desemnate prin conținutul lor nominal de crom și molibden. Țeava sudată trebuie să fie supusă unui tratament termic complet (normalizare și temperare) după sudare pentru a îndeplini cerințele de proprietate mecanică.
Proprietăți mecanice (cerințe minime)
| Nota | Rezistență la tracțiune | Puterea de curgere | Alungire în 2" (min) |
|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 2¼Cr-1Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 5Cr-½Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 9Cr-1Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 9Cr-1Mo-V (Gr.91) | 85.000 psi (585 MPa) | 60.000 psi (415 MPa) | 20% |
Proprietățile se aplică după tratamentul termic final. Proprietățile de întindere la temperatură mai înaltă sunt definite în ASME Secțiunea II, Partea D.
Compoziție chimică (Elemente cheie, %)
| Nota | C | Mn | P (max) | S (maximum) | Si | Cr | lu | Alte |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo | 0,15 max | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0.50-1.00 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 | - |
| 2¼Cr-1Mo | 0,15 max | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0,50 max | 2.00-2.50 | 0.87-1.13 | - |
| 5Cr-½Mo | 0,15 max | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0,50 max | 4.00-6.00 | 0.45-0.65 | - |
| 9Cr-1Mo | 0,15 max | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0.25-1.00 | 8.00-10.00 | 0.90-1.10 | - |
| 9Cr-1Mo-V | 0.08-0.12 | 0.30-0.60 | 0.020 | 0.010 | 0.20-0.50 | 8.00-9.50 | 0.85-1.05 | V: 0.18-0.25 Nb: 0,06-0,10 N: 0.030-0.070 |
*Gradul 91 (9Cr-1Mo-V) are controale stricte de compoziție pentru o rezistență sporită la fluaj.*
Proces de fabricație și tratament termic
Secvență de producție pentru ERW A691:
Producție plăci/bobine:Oțel aliat cu control chimic precis.
Pregătirea marginilor:Margini frezate pentru sudare.
Formare și sudare:Formate la rece și sudate prin proces ERW.
Normalizarea-corpului complet:Încălzire peste temperatura Ac₃ (de obicei 1600-1900 grade F / 870-1040 grade, în funcție de grad) urmată de răcire cu aer.
temperare:Reîncălzire sub Ac₁ (de obicei 1100-1350 grade F / 595-730 grade) și menținere pentru a obține duritatea și ductilitatea necesare.
Testare și inspecție:Testare mecanică și NDE pe material{0}}tratat termic.
Critic:Theproprietățile mecanice finale sunt stabilite prin acest tratament termic post-sudură (PWHT), nu de starea-sudate.
Dimensiuni standard și toleranțe dimensionale
| Parametru | Gama tipică | Toleranțe (conform ASTM A691) |
|---|---|---|
| Diametrul exterior | 4,5" până la 42"+ | ±0,75% din DO specificată |
| Grosimea peretelui | 0,188" până la 4,0"+ | +12.5%, -10% din peretele nominal |
| Lungime | Până la 65 ft | +1/4", -0" pentru lungimi tăiate |
Notă: A691 este produs în mod obișnuit în diametre mai mari și pereți mai groși, unde sudarea este mai economică decât fabricarea fără sudură (A335).
Testare obligatorie și asigurare a calității
| Test | Cerinţă | Frecvenţă | Scop |
|---|---|---|---|
| Test hidrostatic | Presiune pe formula specificată (min 1000 psi). | 100% din conductă | Verificarea etanșeității. |
| Examinare ne-distructivă | Radiografia-de lungime completă (RT) sau ultrasonică (UT) a sudurii. | 100% din conductă | Integritatea sudurii și detectarea defectelor plane. |
| Încercarea de tracțiune | Unul pe căldură, pe grosimea peretelui, pe lot de tratament termic. | Obligatoriu | Verificați proprietățile mecanice. |
| Test de duritate | Brinell sau Rockwell pe fiecare bucată (deseori pe cupon). | 100% din conductă (sau per lot) | Verificați tratamentul termic și temperarea corespunzătoare. |
| Test de aplatizare | Pentru material mai mic sau egal cu 8⅝" OD. | 2 pe lot | Verificarea ductilității. |
| Test de îndoire | Test de îndoire transversală peste sudare. | 2 pe lot | Ductilitatea zonei de sudare. |
Certificare:Certificatul de testare a fabricii (MTC) trebuie să includă analize chimice, rezultate ale testelor mecanice, înregistrări de tratament termic și rapoarte NDE.
Aplicații primare
Generare de energie:
Linii principale de abur și linii de reîncălzire la cald(instalații de combustibili fosili)
Conducte de supraîncălzire și reîncălzire cazan
Sisteme de antet cu temperatură ridicată-
Conducte generatoare de abur de recuperare a căldurii (HRSG).
Rafinarea petrolului și petrochimie:
Conducte pentru unitatea de cracare catalitică și hidrocracare
Linii de transfer Reformer și încălzitoare
Conducte de serviciu cu hidrogen cu temperatură ridicată-
Serviciu general de temperatură înaltă{0}:
Conducte de procesîn uzinele chimice
Sinteză și bucle de sinteză
Considerații de proiectare și fabricație
Avantaje cheie față de Seamless (A335):
Cost-eficiente for large diameters (>16") și pereți groși.
Disponibilitatede lungimi lungi, unice.
Grosimea constantă a pereteluiîn jurul circumferinței.
Note critice de fabricație:
Sudare:Necesită preîncălzire, temperatură controlată între treceri șitratament termic post-sudare (PWHT)potrivirea sau depășirea temperaturii inițiale de revenire a țevii.
Gradul 91 (9Cr-1Mo-V):Are tehnici specifice de sudură „cu sferă de temperare” și cerințe stricte PWHT pentru a menține rezistența la fluaj.
Îndoire:Îndoirea la cald este standard; îndoirea prin inducție folosită des. Trebuie urmat de PWHT complet.
Nu pentru serviciul ciclic sever:Sudura longitudinală este un loc potențial de inițiere a oboselii dacă nu este inspectată minuțios.
Comparație cu standardele cheie
| Caracteristica | ASTM A691 (ERW) | ASTM A335 (Fără sudură) | ASTM A672 (EFW) |
|---|---|---|---|
| Proces | Rezistență electrică sudată | Fără sudură | Sudate prin fuziune electrică (SAW/Arc scufundat) |
| Utilizare primară | -Temp/Presiune ridicată | -Temp/Presiune ridicată | Temperatură/Presiune moderată (adesea pentru temperatură scăzută) |
| Tratament termic | Necesar (Normalizare și temperare) | Necesar (Normalizare și temperare) | Necesar (variat) |
| Gama de dimensiuni tipice | OD mediu spre mare | Gamă completă | Doar OD mare |
| Driver de cost | Economic pentru perete mare/greu | Cost mai mare pentru toate dimensiunile | Economic pentru OD foarte mare |
| Inspecția sudurii | RT sau UT obligatoriu | Nu se aplică | RT sau UT obligatoriu |
Rezumat
Țeavă ASTM A691 ERWprevede aalternativă rentabilă,-de înaltă performanță la conducta fără sudură (A335)pentru servicii de oțel aliat cu crom-molibden la temperatură înaltă, în special la diametre mari. Adecvarea sa depinde derespectarea strictă a tratamentului termic post-sudareși examinare nedistructivă completă pentru a asigura integritatea sudurii echivalentă cu metalul de bază.
Este oprodus specializatpentru servicii critice în care inginerii de proiectare trebuie să evalueze cu atenție compromisurile-între cost, prezența unei suduri longitudinale și condițiile specifice de service (în special încărcarea ciclică).
*Notă: pentru toate aplicațiile de aliaj de-înaltă temperatură, proiectarea trebuie să respecte codurile ASME B31.1 (Conducte de alimentare) sau B31.3 (Tevile de proces), iar procedurile de sudare trebuie să fie calificate conform ASME Secțiunea IX.*
