Paip Keluli Dandang 12Cr3MoVSiTiB: Komposisi, Kekuatan Rayapan dan Rawatan Haba

12Cr3MoVSiTiB ialah gred tiub keluli-aloi, tahan haba-rendah yang disenaraikan dalam GB/T 5310, piawaian Cina untuk tiub keluli lancar untuk dandang tekanan tinggi-. Ia ialah gred ferit berbilang-diperkukuh elemen yang dibangunkan untuk pemanas lampau dan tiub pemanas semula dan untuk pengepala suhu-tinggi dalam unit arang batu-yang besar, di mana ia merapatkan jurang antara keluli 2.25Cr-1Mo dan gred martensit aloi yang lebih banyak.

Membaca Jawatan Gred dengan Betul

Penamaan ini mengikut konvensyen penamaan keluli tahan haba{0}}Cina, di mana digit utama memberikan kandungan karbon nominal dan digit berikut memberikan tahap kromium. Oleh itu, 12 bermaksud kandungan karbon kira-kira 0.12 %, dan 3 bermakna kira-kira 3 % kromium, bukan 12 % kromium. Mo, V, Si, Ti dan B ialah penambahan yang disengajakan. Ini ialah perbezaan penting dalam kerja pemilihan: gred itu tergolong dalam keluarga tahan haba-rendah-aloi dan tidak boleh dikelirukan dengan keluli martensit kromium 9 % hingga 12 % yang digunakan untuk paip stim utama dalam perkhidmatan superkritikal-ultra.

Komposisi Kimia

Penambahan boron ialah ciri yang memisahkan gred ini daripada keluli kromium 3% yang lebih awal. Boron mengasingkan ke sempadan butiran austenit terdahulu, memperlahankan kekasaran karbida sempadan semasa perkhidmatan lama, dan inilah yang membolehkan dinding tiub membawa beban untuk jangka hayat reka bentuk dandang. Titanium dan vanadium melaksanakan peranan yang sama di dalam bijirin, membentuk karbida stabil yang menahan pembubaran pada suhu perkhidmatan. Gabungan ini hanya berkesan apabila tahap fosforus, sulfur dan nitrogen sisa dipegang pada nilai rendah yang disenaraikan di atas, jadi amalan keluli bersih adalah sebahagian daripada spesifikasi dan bukannya tambahan pilihan.

Prestasi Suhu-Ditinggikan

Rangkaian perkhidmatan reka bentuk: pemanas lampau dan tiub pemanas semula dalam kelas stim 600 hingga 620 darjah Celsius

Pengoksidaan dan kakisan wap: jelas lebih baik daripada keluli 2.25Cr-1Mo, kerana kedua-dua kromium dan silikon dinaikkan

Kekuatan pecah rayapan: nilai 100 000 jam pada 600 darjah Celcius biasanya daripada tertib 60 hingga 90 MPa dan nilai penerimaan diambil daripada program ujian kelayakan pembuat tiub

Kelesuan terma: matriks ferit membawa kekonduksian terma yang tinggi dan pengembangan rendah berbanding dengan gred austenit, yang mengehadkan tegasan terma semasa permulaan-dan penutupan komponen-tebal

Sisa nikel sengaja disimpan di bawah kira-kira 0.30 %, yang mengekalkan kos aloi jauh di bawah kos-nikel austenit haba-tinggi

Grednya bukan bahan kelas 700 darjah Celsius. Apabila suhu wap bergerak melebihi kira-kira 620 darjah Celcius, reka bentuk beralih kepada 9 % keluli martensit kromium atau kepada tiub austenit, dan penalti ketebalan dinding bagi pilihan-kekuatan yang lebih rendah menjadi penentu. Memilih 12Cr3MoVSiTiB di atas jalur suhu yang layak adalah ralat yang paling biasa dilihat dalam semakan spesifikasi.

Rawatan Haba, Struktur Mikro dan Kawalan Proses

Struktur mikro yang diperlukan ialah matriks martensitik atau bainit terbaja yang membawa serakan karbida aloi yang halus, dan ia dihasilkan melalui rawatan tiga kali ganda: menormalkan dalam julat 1040 hingga 1080 darjah Celsius, penyejukan dipercepatkan dan pembajaan dalam julat 740 hingga 790 darjah Celsius. Suhu kemasan gelek panas dikawal pada 950 darjah Celcius tambah atau tolak 20 darjah, dan struktur yang dikerjakan kemudiannya dipadamkan oleh langkah normalisasi. Saiz butiran austenit sebelum ini dipegang pada gred 7 atau lebih halus, kerana butiran kasar mengurangkan kemuluran rayapan dan memendekkan peringkat tertier lengkung rayapan.

Menormalkan: 1040 hingga 1080 darjah Celsius, diikuti dengan penyejukan dipercepatkan

Pembajaan: 740 hingga 790 darjah Celsius, diikuti dengan penyejukan udara

Saiz bijian: saiz bijirin austenit sebelumnya gred 7 atau lebih halus

Kebersihan: P 0.015 % maks, S 0.008 % maks, N 80 ppm maks

Kemuluran arah ketebalan: Z-pengurangan arah bagi kawasan minimum 35 %, untuk mengelakkan koyak lamelar dalam pengepala yang dikimpal

Perbandingan dengan Gred Bersebelahan

Keperluan Kimpalan dan Fabrikasi

Kimpalan mengikut prosedur yang layak dengan prapanas dalam julat 200 hingga 300 darjah Celsius untuk bahagian bainit dan martensit, suhu interpass terkawal dan rawatan haba-pasca kimpalan dalam julat 740 hingga 780 darjah Celsius dipadankan dengan rawatan pembajaan logam asas. Logam pengisi lazimnya ialah 3 % kromium, molibdenum-bearing guna guna untuk rayapan-kekuatan-sendi yang dipadankan, atau boleh guna pakai 2.25Cr-1Mo dengan sambungan yang lebih lembut lebih disukai untuk kemuluran. Oleh kerana boron dan titanium sukar dipindahkan dengan pasti melalui arka, kekuatan yang sepadan diperolehi daripada bahagian logam asas sendi dan pengisi dipilih berdasarkan ujian kelayakan.

Pemeriksaan dan Penerimaan

Analisis kimia setiap haba, dengan boron dan nitrogen ditentukan oleh kaedah yang dipersetujui

Ujian tegangan pada suhu bilik dan ujian tegangan-suhu tinggi jika dinyatakan

Pengesahan creep rupture proses pengeluaran pada 600 darjah Celsius terhadap data yang layak

Pemeriksaan metalografik untuk saiz butiran austenit terdahulu dan taburan karbida

Ujian kekerasan badan tiub dan kimpalan selepas-rawatan haba kimpalan

Pemeriksaan ultrasonik badan penuh dan kimpalan, serta ujian tekanan hidrostatik

Z-pengurangan arah ujian kawasan pada-pengepala dinding dan produk plat tebal

Aplikasi Biasa

Gred digunakan untuk-pemanas super peringkat akhir dan tiub pemanas semula, pengepala alur keluar, paip penyambung dan talian pensampelan wap dalam dandang arang batu subkritikal dan superkritikal yang besar-, termasuk unit yang membakar arang batu alkali tinggi-di mana gas serombong adalah agresif. Ia juga muncul dalam-sistem pemulihan haba sisa gas serombong klorida tinggi dan dalam-manifold suhu tinggi yang lain-keluli ferit nikel rendah lebih disukai berbanding austenit atas sebab kelesuan terma.

Soalan Lazim

S: Adakah 12 dalam gred bermaksud 12 % kromium?
Tidak. Angka hadapan menandakan kandungan karbon nominal kira-kira 0.12 %, dan 3 berikut menunjukkan kira-kira 3 % kromium, jadi grednya ialah keluli tahan-aloi-rendah.

S: Apakah suhu perkhidmatan maksimum?
Jalur yang layak ialah kelas stim 600 hingga 620 darjah Celsius untuk tiub pemanas lampau dan pemanas semula; di atas julat itu gred kromium atau austenit 9% harus dipertimbangkan.

S: Mengapa boron ditambah kepada keluli ini?
Boron mengasingkan kepada sempadan butiran austenit terdahulu dan memperlahankan pengasar karbida, yang memanjangkan hayat rayapan pada suhu tinggi tanpa menambah nikel atau sejumlah besar kromium.

S: Apakah rawatan haba yang diperlukan?
Rawatan tiga kali ganda iaitu menormalkan pada 1040 hingga 1080 darjah Celsius, penyejukan dipercepatkan dan pembajaan pada 740 hingga 790 darjah Celsius, diikuti dengan penyejukan udara.

S: Bagaimanakah ia dibandingkan dengan keluli 2.25Cr-1Mo?
Ia menawarkan rintangan pengoksidaan wap yang lebih baik dan kekuatan rayapan kerana kromium dan silikon lebih tinggi, pada kos harga aloi yang lebih tinggi dan kawalan proses yang lebih ketat.

S: Apakah had kebersihan yang dikenakan?
Fosforus dipegang pada 0.015 % maksimum, sulfur hingga 0.008 % maksimum dan nitrogen hingga 80 ppm maksimum, dengan saiz butiran gred 7 atau lebih halus dan Z-pengurangan arah keluasan 35 % atau lebih pada bahagian tebal.