Dlaczego potrzebne są odporne na ciepło rury bez szwu
Wysokociśnieniowe rury kotłowe należą do rodziny rur bez szwu, ale zamawia się je ze znacznie większymi wymaganiami dotyczącymi samej stali niż zwykłe rury bez szwu. Podczas pracy są one narażone jednocześnie na wysokie ciśnienie wewnętrzne, wysoką temperaturę metalu, utleniające gazy spalinowe i parę wodną. W tych warunkach rura może stracić przekrój w wyniku utleniania i korozji na zewnątrz, zgorzelić się i przegrzać wewnątrz oraz pełzać pod ciśnieniem, dlatego materiał musi łączyć trwałą wytrzymałość, odporność na utlenianie, odporność na korozję i stabilność strukturalną.
Rury te stosowane są do budowy rur przegrzewaczy, rur przegrzewaczy, rur prowadzących powietrze, głównych rur parowych oraz wiązek wymienników ciepła do kotłów wysokociśnieniowych i ultrawysokich, a także do technologicznych wymienników ciepła w rafineriach, petrochemii, chemii i odzyskiwaniu ciepła odpadowego.
Gatunki do pracy w wysokich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem
Rodzina stali austenitycznych zapewnia najszerszy wybór. Standardowe gatunki obejmują 304, 304L, 304H, 304LN, 316L, 316H, 316Ti, 317, 317L, 321 i 321H; stabilizowane gatunki 321H i 347H są stosowane tam, gdzie lampa będzie pracować w zakresie uczulającym przez długie okresy czasu; oraz gatunki 309S i 310S o wysokiej zawartości chromu są wybierane tam, gdzie nadrzędnym wymaganiem jest odporność na utlenianie w najwyższych temperaturach metalu. Gatunek duplex S31803 wybiera się tam, gdzie wymagana jest wyższa wytrzymałość i lepsza odporność na korozję naprężeniową chlorkową niż standardowe gatunki austenityczne, a 904L klasy UNS N08904 stosuje się do silnie korozyjnych strumieni procesowych.
Rodzina ferrytycznych i martenzytycznych obejmuje gatunki 409, 409L, 410, 430, 436, 436L, 439, 439L i 444. Gatunki te są stosowane tam, gdzie rozszerzalność cieplna musi być niska, na przykład w niektórych wymiennikach ciepła i układach wydechowych, oraz gdzie wystarczająca jest umiarkowana odporność na korozję.
| Rodzina | Reprezentatywne stopnie | Typowy powód wyboru |
|---|---|---|
| Austenityczny | 304H, 316H, 321H, 347H | Wytrzymałość na pełzanie i stabilność strukturalna w podwyższonej temperaturze metalu |
| Austenit o wysokiej zawartości chromu | 309S, 310S | Odporność na utlenianie w najwyższych temperaturach metalu |
| Dupleks | S31803 | Wyższa wytrzymałość przy zwiększonej odporności na korozję naprężeniową chlorkową |
| Ferrytyczny i martenzytyczny | 409, 430, 436, 439, 444, 410 | Niska rozszerzalność cieplna i umiarkowana odporność na korozję |
Normy dotyczące dostaw bezszwowych i spawanych
Rury bez szwu żaroodporne są powszechnie dostarczane zgodnie z GB 13296, GB/T 14976 i GB/T 14975, ASTM i ASME A213, A312, A269, A789 i A790 oraz EN 10216-5 i DIN 17458. Rury spawane do tych samych zastosowań są dostarczane zgodnie z GB/T 12770 i GB/T 12771, ASTM i ASME A249, A312, A554, A778 i A789 oraz EN 10217-7 i DIN 17457.
Wybrana norma określa, które badania są obowiązkowe. Specyfikacje rur kotłowych i wymienników ciepła zwykle wymagają analizy chemicznej, próby rozciągania, próby twardości, próby spłaszczania i rozszerzania, próby hydrostatycznej lub pneumatycznej oraz badania prądami wirowymi lub ultradźwiękowego na całej długości, z wielkością ziarna i kontrolą korozji międzykrystalicznej dla stabilizowanych gatunków austenitycznych.
Aplikacje
Rury przegrzewacza i przegrzewacza wtórnego w kotłach użyteczności publicznej i przemysłowych.
Rury prowadzące powietrze, główne rury parowe i linie ponownego nagrzewania w urządzeniach wysokociśnieniowych i ultrawysokich.
Rury do wymienników ciepła i wiązki kolankowe w zakładach rafineryjnych, petrochemicznych i chemicznych.
Elementy wewnętrzne pieca i pieca, rury promiennikowe i rurociągi procesowe pracujące w wysokich temperaturach.
Odzysk ciepła odpadowego, spalanie i układy wydechowe, w których odporność na utlenianie ma kluczowe znaczenie.
Wskazówki dotyczące wyboru i przetwarzania
Wybór rozpoczyna się od projektowej temperatury metalu, gazów spalinowych lub atmosfery procesowej i korozyjności strumienia. W rodzinie austenitycznych wybierz najniższy gatunek stopu, który spełnia wymagania dotyczące pełzania i utleniania, ponieważ przejście na gatunek o wyższej zawartości chromu lub niklu podnosi zarówno koszt, jak i wrażliwość spoiny. Jeżeli rura będzie uczulona podczas pracy, należy określić gatunek stabilizowany, taki jak 321H lub 347H, lub gatunek o niskiej zawartości węgla, taki jak 304L lub 316L.
Do produkcji rur ze stali nierdzewnej wymagane jest czyste cięcie i przygotowanie, spawanie przy niskim zużyciu ciepła, kontrolowana temperatura międzyściegowa, a w przypadku gatunków stabilizowanych i dupleksowych należy zwrócić szczególną uwagę na dobór materiałów eksploatacyjnych i zakres doprowadzanego ciepła, ponieważ zbyt duże wprowadzanie ciepła niszczy równowagę fazową dupleksu. Wyżarzanie rozpuszczające po surowym formowaniu na zimno przywraca odporność na korozję, a obróbka trawiąca i pasywacyjna usuwa tlenek powstający w strefie wpływu ciepła.
Często zadawane pytania
P: Jaka jest różnica między rurą kotłową a zwykłą rurą bez szwu?
Proces produkcji jest podobny, ale rurę kotłową zamawia się według specyfikacji, która znacznie bardziej rygorystycznie kontroluje rodzaj stali i narzuca dodatkowe badania, takie jak właściwości w podwyższonej temperaturze, spłaszczanie, rozszerzanie, wielkość ziarna i badania nieniszczące.
P: Który gatunek jest stosowany, gdy wymagana jest odporność na utlenianie w najwyższej temperaturze?
Gatunki austenityczne o wysokiej zawartości chromu 309S i 310S są wybierane do zastosowań w metalach o najwyższych temperaturach, ponieważ ich zawartość chromu zapewnia najlepszą odporność na zgorzelinę w atmosferach utleniających.
P: Kiedy należy określić gatunek stabilizowany, taki jak 321H lub 347H?
Gdy rura będzie przebywać w zakresie temperatur uczulających przez długi czas podczas pracy lub gdy złącze spawane będzie wystawione na działanie środowiska korozyjnego o podwyższonej temperaturze.
P: Jakie są równoważne standardy bezproblemowych dostaw?
Typowe specyfikacje dotyczące szwu to GB 13296, GB/T 14976, GB/T 14975, ASTM A213, A312, A269, A789 i A790, EN 10216-5 i DIN 17458.
P: Jakie badania powinien obejmować certyfikat młyna?
Analiza chemiczna, wyniki rozciągania i twardości, wyniki spłaszczania i rozszerzania, próba ciśnieniowa oraz badanie prądami wirowymi lub ultradźwiękowymi na całej długości, a także wyniki wielkości ziaren i korozji międzykrystalicznej, gdy gatunek jest ustabilizowany.
P: Dlaczego podczas spawania rury duplex kontrolowane jest dopływ ciepła?
Stal nierdzewna typu duplex opiera się na zrównoważonej mikrostrukturze austenitu i ferrytu. Zbyt duże doprowadzenie ciepła lub zbyt mała szybkość chłodzenia zaburzają tę równowagę i zmniejszają zarówno wytrzymałość, jak i odporność na korozję złącza spawanego.
