Jak materiał rury stalowej L360 wpływa na odporność na wysokie-temperatury

Podstawa materiałowa rury L360

L360 to gatunek rur przewodowych zgodny z API 5L i GB/T 9711 o określonej minimalnej granicy plastyczności wynoszącej 360 MPa. Jest to stal węglowo-manganowa z dodatkami mikro-stopów, a nie stal stopowa i nie jest klasyfikowana jako materiał-odporny na pełzanie. To rozróżnienie ma znaczenie: zdolność rury do pracy w podwyższonej temperaturze wynika z trzech czynników materiałowych, a mianowicie składu chemicznego stali, mikrostruktury powstałej podczas walcowania oraz wszelkiej późniejszej obróbki cieplnej.

Czynniki materiałowe zmieniające zachowanie-w wysokich temperaturach

Dodawanie stopów i mikro-stopów: niob, wanad i tytan tworzą stabilne węgliki i azotki, które ustalają granice ziaren i udoskonalają strukturę, co poprawia utrzymanie wytrzymałości w miarę wzrostu temperatury. Dodatki chromu i molibdenu poprawiają odporność na utlenianie i tworzenie się kamienia, ale są one obecne tylko w ograniczonych ilościach w chemii L360, więc zapewniany przez nie zysk jest skromny.

Mikrostruktura powstająca podczas walcowania: rura produkowana w procesie walcowania kontrolowanego termomechanicznie ma drobnoziarnistą, jednolitą strukturę ziaren, która jest bardziej stabilna w temperaturze niż grubo-walcowana struktura z perlitem pasmowym.

Obróbka cieplna: normalizowanie udoskonala strukturę ziaren i usuwa naprężenia toczne, a hartowanie, po którym następuje odpuszczanie, daje odpuszczoną strukturę martenzytu lub bainitu o lepszej równowadze wytrzymałości i wiązkości, chociaż temperatura odpuszczania ustala następnie górną użyteczną temperaturę produktu.

Czystość i elementy resztkowe: niska zawartość siarki i kontrolowany kształt wtrąceń zmniejszają ryzyko kruchości i pękania podczas cykli termicznych.

Na co pozwala kod projektu

Same właściwości materiału nie wyznaczają limitu temperatury. W przypadku obsługi rurociągów norma ASME B31.8 zmniejsza dopuszczalne naprężenia wraz ze wzrostem temperatury projektowej, stosując współczynnik obniżający temperaturę zastosowany do określonej minimalnej granicy plastyczności. Poniższe współczynniki to wartości stosowane dla rury przewodowej w tym kodzie.

Konsekwencja jest raczej praktyczna niż teoretyczna: jeśli linia jest zaprojektowana do pracy w temperaturze 200 stopni Celsjusza, dopuszczalne naprężenie spada o około dziesięć procent w porównaniu z warunkami otoczenia, a grubość ścianki musi odpowiednio wzrosnąć. Rury przewodowe ze stali węglowej nie są używane w przypadku zastosowań z długotrwałym-ograniczonym pełzaniem, a tam, gdzie projekt wymaga długotrwałej-pracy w temperaturach znacznie przekraczających zakres obniżania wartości znamionowych, zamiast nich wybiera się rurę ze stopu chromu-molibdenu lub austenitu.

Środki przetwarzania, które pomagają

Zamów rurę PSL2 tam, gdzie ważna jest wytrzymałość w temperaturze, ponieważ PSL2 zapewnia kontrolowany skład chemiczny, granicę granicy plastyczności-do-rozciągania i obowiązkowe testy udarności.

Określ wyraźnie stan dostawy, np.-walcowanie, normalizowanie lub walcowanie termomechaniczne, ponieważ ten sam gatunek zachowuje się inaczej w każdym stanie.

Utrzymuj procedurę spawania w terenie w dopuszczalnym zakresie dopływu ciepła; nadmierne doprowadzenie ciepła zwiększa-strefę wpływu ciepła i zmniejsza wytrzymałość, mimo że poziom wytrzymałości pozostaje niezmieniony.

Weź pod uwagę wewnętrzną powłokę lub wykładzinę, w przypadku której medium jest agresywne, ponieważ-słaby słabość stali węglowej w wysokiej temperaturze to zwykle korozja i zgorzelina, a nie utrata wytrzymałości.

Warto także jasno określić ograniczenie: zwiększenie zawartości stopu w cieplnym L360 lub dodanie bardziej agresywnej obróbki cieplnej będzie w dalszym ciągu zapewniać niewielką poprawę w zakresie utrzymania wytrzymałości, ale nie będzie w stanie przekształcić gatunku rury przewodowej w stop-odporny na pełzanie. Gdy temperatura projektowa przekroczy zakres wartości znamionowych, poprawną odpowiedzią jest zmiana specyfikacji materiału, a nie modyfikacja gatunku L360.

Często zadawane pytania

P: Czy rura stalowa L360 nadaje się do pracy w wysokich-temperaturach?
Można go stosować w granicach temperatur określonych w przepisach dotyczących rurociągu, gdzie dopuszczalne naprężenie jest obniżone powyżej 121 stopni Celsjusza; nie jest to materiał-odporny na pełzanie, przeznaczony do długotrwałej pracy-w wysokich temperaturach.

P: Czy dodatki stopowe naprawdę poprawiają-odporność rur przewodowych na wysokie temperatury?
Mikro-pierwiastki stopowe, takie jak niob, wanad i tytan, poprawiają strukturę ziaren i poprawiają zachowanie wytrzymałości, a chrom i molibden są odporne na utlenianie, ale ilości dozwolone w chemii L360 utrzymują korzyści na umiarkowanym poziomie.

P: Czy obróbka cieplna podnosi użyteczną temperaturę rury?
Normalizowanie, czyli hartowanie i odpuszczanie, poprawia równowagę wytrzymałości i ciągliwości oraz sprawia, że ​​konstrukcja jest bardziej stabilna, ale nie zmienia to podstawowego faktu, że stal jest gatunkiem węglowo-manganowym.

P: O ile zwiększenie grubości ścianki jest potrzebne w przypadku obsługi na gorąco?
Grubość ścianki wynika z dopuszczalnego naprężenia po zastosowaniu współczynnika obniżającego temperaturę, dlatego należy ją przeliczyć dla każdej temperatury projektowej, a nie oszacować.

P: Kiedy należy wybrać inny materiał?
Gdy temperatura projektowa przekracza zakres objęty obniżeniem wartości znamionowych dla rur przewodowych ze stali węglowej lub gdy medium jest korozyjne w temperaturze; wówczas należy wybrać rurę ze stopu chromu-molibdenu lub ze stali nierdzewnej.