Co sprawia, że rura jest rurą ze stali stopowej
Rury ze stali stopowej klasyfikuje się według materiału, z którego jest wykonana, a nie sposobu, w jaki jest uformowana. Dodanie celowych ilości pierwiastków, takich jak chrom, molibden, nikiel czy wanad do stali węglowej daje materiał, którego wytrzymałość, odporność na pełzanie, udarność czy odporność na korozję jest zupełnie inna niż zwykłej stali węglowej, a wykonana z niej rura przyjmuje nazwę materiału macierzystego.
Rozróżnienie od rury bez szwu jest zatem ortogonalne. Rura bez szwu opisuje drogę formowania bez spoiny wzdłużnej, a rura ze stopu opisuje skład chemiczny. Rury ze stali stopowej są powszechnie dostarczane jako rury bez szwu, a także jako rury ze szwem prostym lub ze szwem spiralnym, gdzie średnica i grubość ścianki czynią tę trasę bardziej ekonomiczną. Te dwie klasyfikacje odpowiadają na różne pytania i nie należy ich mylić podczas sporządzania zamówienia zakupu.
Dlaczego dodaje się pierwiastki stopowe
| Element | Wpływ na stal | Typowy powód dodania |
|---|---|---|
| Chrom | Zwiększa hartowność, odporność na utlenianie i wytrzymałość w wysokiej temperaturze | Rurociągi elektrowni i rafinerii w podwyższonej temperaturze |
| Molibden | Zwiększa wytrzymałość na pełzanie i odporność na atak wodoru | Gatunki chromowo-molibdenowe w obsłudze pary i wodoru |
| Nikiel | Poprawia wytrzymałość i hartowność w niskich temperaturach | Rurociągi kriogeniczne i niskotemperaturowe |
| Wanad i niob | Rozdrobnienie ziarna i wzmocnienie opadów | Nowoczesne gatunki odporne na pełzanie o wysokiej wytrzymałości |
| Mangan i krzem | Odtlenianie i wzmacnianie w roztworze stałym | Każdy gatunek rur ze stopów, w granicach standardowych |
Główne rodziny rur stopowych i ich standardy
Rura chromowo-molibdenowa zgodna z ASTM A335 obejmuje gatunki stopów ferrytycznych stosowanych do pracy w wysokich temperaturach, w tym gatunek chromu o zawartości 1,25%, gatunek chromu o zawartości 2,25% i gatunek martenzytyczny o zawartości chromu 9%. Europejska rodzina równoważna jest określona w EN 10216-2.
Rura niskotemperaturowa zgodna z ASTM A333 jest stopowa, aby zachować udarność w niskiej temperaturze roboczej i jest szeroko stosowana w rurociągach skroplonego gazu i w zimnym klimacie.
Rura kotła, przegrzewacza i wymiennika ciepła zgodna z ASTM A213 obejmuje te same szerokie rodziny stopów w postaci rur o małej średnicy.
Chińska rura zgodna z normami krajowymi GB/T 5310 i GB 6479 obejmuje wysokociśnieniową rurę kotłową i wysokociśnieniową rurę nawozów chemicznych i jest szeroko stosowana w projektach krajowych i eksportowych.
Odporne na korozję stopy i rury duplex do zastosowań chlorkowych lub kwasowych, wybierane, gdy wymagana zawartość stopu wykracza poza zakres gatunków niskostopowych.
Oceny standardowe w skrócie
Poniższe wartości to minimalne właściwości mechaniczne określone dla korpusu rury w odpowiedniej specyfikacji produktu ASTM. Są to minimalne wartości akceptowalne dla standardowych, a nie typowych wyników pomiarów.
| Stopień | Skład nominalny | Minimalna wytrzymałość na rozciąganie (MPa) | Minimalna granica plastyczności (MPa) | Typowa usługa |
|---|---|---|---|---|
| A335 P11 | 1,25% chromu, 0,5% molibdenu | 415 | 205 | Rurociągi parowe i technologiczne w umiarkowanej temperaturze |
| A335 P22 | 2,25% chromu, 1% molibdenu | 415 | 205 | Obsługa pary i wodoru w wysokiej temperaturze |
| A335 P91 | 9 procent chromu, 1 procent molibdenu, wanadu i niobu | 585 | 415 | Główne linie pary i ponownego ogrzewania w nowoczesnych elektrowniach |
| A333 klasa 6 | Stal węglowa stopowa z niklem | 415 | 240 | Niska temperatura i obsługa kriogeniczna |
Gdzie używana jest rura aluminiowa
Rura ze stopu wysokociśnieniowego jest podstawowym materiałem stosowanym w energetyce, gdzie przewody przegrzewacza i przegrzewacza wtórnego oraz główne linie pary pracują w zakresie temperatur powyżej zakresu, w którym stal węglowa ulega pełzaniu. W rafineriach i zakładach petrochemicznych transportuje strumienie technologiczne bogate w wodór i wysokotemperaturowe, a w zakładach nawozów chemicznych obsługuje obieg gazu syntezowego i amoniaku. Gatunki niskotemperaturowe służą do rurociągów skroplonego gazu ziemnego, separacji powietrza i zimnego klimatu. W każdym z tych obowiązków czynnikiem decydującym o wyborze jest połączenie temperatury, ciśnienia i składu chemicznego medium, a nie sama cena za tonę.
Wskazówki dotyczące doboru, obróbki cieplnej i spawania
Należy określić gatunek, specyfikację produktu i warunki obróbki cieplnej. Rury chromowo-molibdenowe są zwykle dostarczane w stanie normalizowanym i odpuszczanym lub, w przypadku wyższych gatunków chromu, w całkowicie odpuszczonym stanie martenzytycznym, a certyfikat musi wykazywać rzeczywisty cykl obróbki cieplnej, ponieważ ten sam gatunek poddany innej obróbce cieplnej nie zapewni tej samej wydajności pełzania.
Spawanie rur stopowych jest bardziej wymagające niż spawanie stali węglowej. Należy kontrolować temperaturę podgrzewania wstępnego i międzyściegową, obowiązkowe są materiały eksploatacyjne o niskiej zawartości wodoru i zwykle wymagana jest obróbka cieplna po spawaniu w celu odpuszczenia strefy wpływu twardego ciepła. W przypadku 9-procentowych gatunków chromu cykl termiczny jest krytyczny i zwykle jest podyktowany kwalifikowaną specyfikacją procedury spawania, obejmującą kontrolę twardości gotowego złącza. Kupujący powinni wymagać procedury spawania, certyfikatu materiałów eksploatacyjnych i wszelkich zapisów dotyczących obróbki cieplnej po spawaniu jako części pakietu dokumentacji.
Typowe pułapki
Traktowanie stopów i bez szwu jako synonimów, co prowadzi do zamówienia niewłaściwego materiału do pracy w wysokich temperaturach.
Zaakceptowanie certyfikatu stwierdzającego gatunek, ale nie stan obróbki cieplnej, co powoduje, że właściwości pełzania są niemożliwe do sprawdzenia.
Zastąpienie niższego gatunku chromu na podstawie podobnej wytrzymałości na rozciąganie, co ignoruje różnicę w zachowaniu się w wysokich temperaturach.
Ignorowanie różnicy pomiędzy minimalnymi określonymi właściwościami a typowymi wartościami dostarczonymi przy projektowaniu do granic możliwości.
Brak planowania obróbki cieplnej po spawaniu przed produkcją, przez co wydajność pieca staje się ograniczeniem projektu.
Często zadawane pytania
P: Czy rura ze stali stopowej jest zawsze bezszwowa?
Nie. Te dwa opisy odpowiadają na różne pytania. Stop odnosi się do składu chemicznego materiału, natomiast bezszwowy odnosi się do trasy formowania, a rury ze stopu są dostarczane zarówno bez szwu, jak i spawane, w zależności od średnicy, grubości ścianki i specyfikacji.
P: Jaka jest różnica między rurą chromowo-molibdenową a rurą ze stali węglowej?
Gatunki chromowo-molibdenowe zawierają celowe dodatki chromu i molibdenu, które zwiększają wytrzymałość na pełzanie i stabilność w wysokiej temperaturze, dzięki czemu mogą służyć w temperaturach, w których zwykła stal węglowa odkształcałaby się powoli pod obciążeniem.
P: Dlaczego konieczna jest obróbka cieplna po spawaniu rur ze stopów?
Spawanie tworzy twardą, kruchą strefę wpływu ciepła. Odpuszczanie tej strefy poprzez obróbkę cieplną po spawaniu przywraca wytrzymałość i łagodzi naprężenia szczątkowe, które są niezbędne dla bezpiecznej pracy w wysokiej temperaturze lub ciśnieniu.
P: Jak wybrać pomiędzy niższą i wyższą klasą chromu?
Wybór zależy od temperatury projektowej, ciśnienia wewnętrznego, składu chemicznego medium i wymaganej trwałości projektowej. Wyższe gatunki chromu kosztują więcej, ale pozwalają na cieńsze ściany lub wyższe temperatury, dlatego porównania dokonuje się na podstawie całkowitego kosztu instalacji i trwałości.
P: Czy rury aluminiowe można poddać recyklingowi?
Tak. Rura stalowa w pełni nadaje się do recyklingu, a zawartość stopu jest odzyskiwana jako wartość złomu, co potwierdza argument efektywności wykorzystania zasobów przemawiający za stosowaniem rur ze stopów wysokociśnieniowych w instalacjach o długiej żywotności.
P: Jakie dokumenty powinny towarzyszyć dostawie rur ze stopów?
Świadectwo próby walcowniczej przedstawiające liczbę wytopową, analizę chemiczną, wyniki rozciągania i plastyczności, warunki obróbki cieplnej i obowiązującą normę, wraz z wszelkimi dodatkowymi zapisami badań, takimi jak próba udarności lub badanie twardości wymagane na mocy zamówienia.
