Ống thép SA213 T23: Ưu điểm, đặc tính và hiệu suất nhiệt độ cao

Ống thép SA213 T23 là gì

SA213 T23 là loại ống thép hợp kim ferritic liền mạch được bao phủ bởi tiêu chuẩn ASTM A213 / ASME SA-213, thông số kỹ thuật sản phẩm dành cho nồi hơi, ống siêu nhiệt và ống trao đổi nhiệt bằng thép hợp kim ferritic và austenit liền mạch. Loại này giữ lại 2,25% crom gốc thuộc họ 2-1/4Cr-1Mo quen thuộc và bổ sung vonfram, vanadi, niobium và mức boron được kiểm soát, cùng nhau nâng cao độ bền rão ở nhiệt độ kim loại tăng cao. Sản phẩm ống liền mạch phù hợp cho các đầu góp và đường hơi là ASME SA-335 P23, và các phụ kiện rèn được cung cấp dưới dạng ASME SA-182 F23. Ống thường được phân phối ở điều kiện bình thường và được tôi luyện hoặc giảm căng thẳng, với đường kính ngoài thường từ khoảng 12,7 mm đến 168,3 mm và độ dày thành từ khoảng 2,0 mm trở lên, tùy thuộc vào thiết kế bộ phận áp suất.

Thành phần hóa học và tính chất cơ học

Bảng dưới đây tóm tắt các giới hạn thông số kỹ thuật điển hình. Người dùng phải luôn xác nhận phiên bản của thông số kỹ thuật mua hàng vì phạm vi chặt chẽ có thể được thỏa thuận giữa người mua và nhà máy đối với các bộ phận chịu áp lực tới hạn.

Yếu tố	Phạm vi điển hình, %
Cacbon (C)	0.04 - 0.10
Silic (Si)	tối đa 0,50
Mangan (Mn)	0.10 - 0.60
Phốt pho (P)	tối đa 0,030
Lưu huỳnh (S)	tối đa 0,010
Crom (Cr)	1.90 - 2.60
Molypden (Mo)	0.05 - 0.30
Vonfram (W)	1.45 - 1.75
Vanadi (V)	0.20 - 0.30
Niobi (Nb)	0.02 - 0.08
Boron (B)	0.001 - 0.006
Nitơ (N)	tối đa 0,030

Tài sản	Yêu cầu
Độ bền kéo	tối thiểu 585 MPa
Cường độ năng suất, bù 0,2%	tối thiểu 415 MPa
Độ giãn dài	tối thiểu 20%
Điều kiện giao hàng	Bình thường hóa và ôn hòa, hoặc giảm căng thẳng

Độ bền chủ yếu đến từ các chất kết tủa giàu vanadi, niobi và vonfram mịn được hình thành trong chu trình chuẩn hóa và ủ, do đó, việc kiểm soát xử lý nhiệt có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái rão cuối cùng của ống. Hàm lượng carbon thấp giữ cho cấu trúc bền chắc và giảm độ cứng ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt.

Độ bền của leo, hành vi oxy hóa và ăn mòn

Giá trị ứng suất cho phép được công bố đối với Cấp 23 trong dải 550-600 độ cao hơn giá trị của thép 2,25Cr-1Mo (Cấp 22) thông thường. Đối với một nhà thiết kế, điều này chuyển thành một bức tường mỏng hơn với cùng áp suất thiết kế, điều này có nghĩa là trọng lượng ống và đầu ống thấp hơn, quán tính nhiệt thấp hơn, phản ứng nhanh hơn với những thay đổi tải và giảm tải trên các cấu trúc hỗ trợ. Do đó, loại thép này là lựa chọn phổ biến khi một dự án muốn tính kinh tế và khả năng chế tạo của thép có hàm lượng crom thấp trong khi di chuyển chu trình hơi nước đến nhiệt độ cao hơn.

Nhiệt độ kim loại thiết kế có thể sử dụng thường được lấy ở khoảng 600 độ; trên mức đó thì cấp crom cao hơn được ưu tiên.

Việc giảm độ dày của tường làm giảm-ứng suất nhiệt xuyên qua tường và cải thiện khả năng chống mỏi nhiệt trong quá trình-khởi động và tắt máy.

Độ giãn nở nhiệt thấp hơn thép không gỉ austenit giúp đơn giản hóa việc hỗ trợ và giải phóng mặt bằng trong mặt dây chuyền nồi hơi.

Hàm lượng crom hỗ trợ hình thành lớp oxit bảo vệ ở cả phía khí thải và phía hơi nước, hạn chế sự đóng cặn và mất kim loại ở nhiệt độ cao. Vonfram và molypden tăng cường ma trận và cải thiện hoạt động trong môi trường khí thải, trong khi hàm lượng carbon thấp và tạp chất được kiểm soát làm giảm độ nhạy cảm với vết nứt ăn mòn do ứng suất trong điều kiện ẩm ướt, chứa clorua trong quá trình tắt máy.

Cấp độ này không phải là câu trả lời chung cho sự ăn mòn bên lò sưởi. Khi hàm lượng lưu huỳnh, clo hoặc kim loại kiềm trong nhiên liệu cao hoặc khi nhiệt độ kim loại vượt quá giới hạn thực tế của thép crom 2,25% thì cấp độ crom cao hơn hoặc ống đồng-đùn có lớp ngoài chống ăn mòn là giải pháp đáng tin cậy hơn. Việc lựa chọn phải luôn dựa trên nhiệt độ kim loại được tính toán, phân tích nhiên liệu và lượng cho phép ăn mòn được sử dụng trong thiết kế.

Hàn, uốn và chế tạo

Hàn ống cấp 23 tuân theo quy trình hàn hydro thấp thông thường: làm sạch bề mặt mối nối, làm nóng trước có kiểm soát cho các phần dày hơn, phù hợp với kim loại phụ hóa học và kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp. Do hàm lượng cacbon thấp và sự cân bằng hợp kim được thiết kế để hạn chế độ cứng nên yêu cầu xử lý nhiệt trước và sau khi hàn-hàn sẽ nhẹ hơn so với thép 2,25Cr-1Mo thông thường có cùng độ dày thành. Trong trường hợp mã hiện hành cho phép, có thể miễn xử lý nhiệt sau hàn đối với các mối nối ống có thành mỏng, đây là một lợi thế đáng kể khi lắp đặt tại chỗ các tấm quá nhiệt và tấm hâm nóng.

Uốn nguội, uốn nóng và uốn cong đều được thực hiện thương mại. Các chỗ uốn thường được giảm ứng suất sau khi tạo hình khi biến dạng nghiêm trọng và chu trình xử lý nhiệt được sử dụng cho thành phần hoàn thiện phải phù hợp với nhiệt độ ram mà máy nghiền ống sử dụng để cấu trúc kết tủa không bị tôi quá mức. Kiểm tra kích thước, kiểm tra độ mỏng của thành trên extrados và xác minh độ cứng sau khi xử lý nhiệt là các bước chất lượng tiêu chuẩn.

Ứng dụng điển hình

Ống quá nhiệt và hâm nóng trong nồi hơi dưới tới hạn, siêu tới hạn và siêu tới hạn-siêu tới hạn

Tấm tường nước và ống tiết kiệm nơi cường độ cao hơn cho phép tường mỏng hơn

Ống trao đổi nhiệt và tạo hơi nước trong các nhà máy điện và chế biến

Các đầu nối, ống góp và đường ống hơi chính được cung cấp theo loại ống phù hợp

Thay thế các bộ phận 2,25Cr-1Mo khi cần nâng cấp nhiệt độ ở mức khiêm tốn

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Tiêu chuẩn nào bao gồm ống thép SA213 T23?
Ống được bao phủ bởi tiêu chuẩn ASTM A213 / ASME SA-213. Dạng ống liền mạch là ASME SA-335 P23 và các phụ kiện rèn được bao phủ bởi ASME SA-182 F23, do đó một bộ phận áp suất hoàn chỉnh có thể được cung cấp trong cùng một dòng.

Hỏi: Nhiệt độ sử dụng tối đa của ống cấp 23 là bao nhiêu?
Nhiệt độ kim loại thiết kế khoảng 600 độ là giới hạn thực tế thông thường. Trên mức này, tốc độ oxy hóa tăng lên và lợi thế ứng suất cho phép biến mất, do đó cấp độ crom cao hơn trở thành lựa chọn tốt hơn.

Hỏi: Làm thế nào để so sánh với thép 2,25Cr-1Mo?
Cả hai đều có mức độ crom tương tự nhau, nhưng việc bổ sung vonfram, vanadi, niobi và boron thuộc Loại 23 mang lại độ bền rão cao hơn trong phạm vi 550-600 độ. Điều đó cho phép thành mỏng hơn và trọng lượng các bộ phận thấp hơn cho cùng một nhiệm vụ.

Hỏi: Có phải-có cần phải xử lý nhiệt sau mối hàn không?
Không phải lúc nào cũng vậy. Các mối nối ống thành mỏng được chế tạo bằng vật liệu tiêu hao phù hợp và hộp gia nhiệt trước có kiểm soát, tùy theo sự chấp nhận của quy tắc xây dựng hiện hành, sẽ được đưa vào sử dụng mà không cần xử lý nhiệt sau{1}}hàn.

Hỏi: Những tính chất cơ học nào được đảm bảo?
Độ bền kéo tối thiểu 585 MPa, cường độ năng suất tối thiểu 0,2% là 415 MPa và độ giãn dài tối thiểu 20%, được đo trên sản phẩm được chuẩn hóa và tôi luyện hoặc giảm căng thẳng.

Q: Những kích thước và hoàn thiện nào có sẵn?
Ống liền mạch thường được sản xuất với đường kính ngoài khoảng 12,7 mm đến 168,3 mm, được hoàn thiện nóng hoặc kéo nguội, có đầu trơn, đầu vát hoặc đầu có ren theo thỏa thuận ở giai đoạn đặt hàng.