ASME B31.3 vs ASME B31.1

ASME B31.1 vs. ASME B31.3: Kend rørdesignkoderne

/i /af

Indledning

Inden for rørdesign og konstruktion er det afgørende at vælge den passende rørkode for at sikre sikkerhed, effektivitet og overholdelse af industristandarder. To af de mest anerkendte rørdesignkoder er ASME B31.1 og ASME B31.3. Mens de begge kommer fra American Society of Mechanical Engineers (ASME) og styrer design og konstruktion af rørsystemer, er deres applikationer markant forskellige. Forståelse af ASME B31.1 vs. ASME B31.3 debat er afgørende for at vælge den korrekte kode til dit projekt, uanset om det involverer kraftværker, kemisk behandling eller industrianlæg.

Oversigt: ASME B31.1 vs. ASME B31.3

What is ASME B31.3 or Process Piping Code?

ASME B31.1 er standarden, der styrer design, konstruktion og vedligeholdelse af kraftværksrørsystemer. Det gælder rørsystemer i kraftværker, industrianlæg og andre anlæg, hvor elproduktion er involveret. Denne kode fokuserer stærkt på integriteten af systemer, der håndterer højtryksdamp, vand og varme gasser.

Typiske applikationer: Kraftværker, varmesystemer, turbiner og kedelanlæg.
Trykområde: Højtryksdamp- og væskesystemer.
Temperaturområde: Højtemperaturservice, især til damp- og gasapplikationer.

What is ASME B31.1 or Power Piping Code?

ASME B31.3 applies to the design and construction of piping systems used in chemical, petrochemical, and pharmaceutical industries. It governs systems that transport chemicals, gases, or liquids under different pressure and temperature conditions, often including hazardous materials. This code also covers the associated support systems and the safety considerations of handling chemicals and dangerous substances.

Typiske applikationer: Kemiske forarbejdningsanlæg, raffinaderier, farmaceutiske faciliteter, fødevare- og drikkevarefabrikker.
Trykområde: Generelt lavere end trykområdet i ASME B31.1, afhængigt af væsketyper og deres klassificering.
Temperaturområde: varies depending på de kemiske væsker, men det er typisk lavere end de ekstreme forhold i ASME B31.1.

Difference Between ASME B31.3 and ASME B31.1 (ASME B31.3 vs ASME B31.1)

ASME B31.3 vs ASME B31.1

ASME B31.3 vs ASME B31.1

Sr No Parameter ASME B31.3-Process Piping ASME B31.1-Power Piping
1 Omfang Provides rules for Process or Chemical Plants Provides rules for Power Plants
2 Basic Allowable Material Stress Basic allowable material stress value is higher (For example the allowable stress value for A 106 B material at 250 Deg C is 132117.328 Kpa as per ASME B31.3) Basic allowable material stress value is lower (For example the allowable stress value for A 106 B material at 250 Deg C is 117900.344 Kpa as per ASME B31.3)
3 Allowable Sagging (Sustained) The ASME B31.3 code does not specifically limit allowable sagging. An allowable sagging of up to 15 mm is generally acceptable. ASME B31.3 does not provide a suggested support span. ASME B31.1 clearly specifies the allowable sagging value as 2.5 mm. Table 121.5-1 of ASME B31.1 provides suggested support span.
4 SIF on Reducers Process Piping Code ASME B31.3 does not use SIF (SIF=1.0) for reducer stress calculation Power Piping code ASME B31.1 uses a maximum SIF of 2.0 for reducers while stress calculation.
5 Factor of Safety ASME B31.3 uses a factor of safety of 3; relatively lower than ASME B31.1. ASME B31.1 uses a safety factor of 4 to have higher reliability as compared to Process plants
6 SIF for Butt Welded Joints ASME B31.3 uses a SIF of 1.0 for buttwelded joints ASME B31.1 uses a SIF of up to 1.9 max in stress calculation.
7 Approach towards SIF ASME B31.3 uses a complex in-plane, out-of-plane SIF approach. ASME B31.1 uses a simplified single SIF Approach.
8 Maximum values of Sc and Sh As per the Process Piping code, the maximum value of Sc and Sh are limited to 138 Mpa or 20 ksi. For the Power piping code, the maximum value of Sc and Sh are 138 Mpa only if the minimum tensile strength of the material is 70 ksi (480Mpa); otherwise, it depends on the values provided in the mandatory appendix A as per temperature.
9 Allowable Stress for Occasional Stresses The allowable value of occasional stress is 1.33 times Sh As per ASME B31.1, the allowable value of occasional stress is 1.15 to 1.20 times Sh
10 The equation for Pipe Wall Thickness Calculation The equation for pipe wall thickness calculation is valid for t<D/6 There is no such limitation in the Power piping wall thickness calculation. However, they add a limitation on maximum design pressure.
11 Section Modulus, Z for Sustained and Occasional Stresses While Sustained and Occasional stress calculation the Process Piping code reduces the thickness by corrosion and other allowances. ASME B31.1 calculates the section modulus using nominal thickness. Thickness is not reduced by corrosion and other allowances.
12 Rules for material usage below -29 Deg. C ASME B31.3 provides extensive rules for the use of materials below -29 degrees C The power piping code provides no such rules for pipe materials below -29 degrees C.
13 Maximum Value of Cyclic Stress Range Factor The maximum value of cyclic stress range factor f is 1.2 The maximum value of is 1.0
14 Allowance for Pressure Temperature Variation As per clause 302.2.4 of ASME B31.3, occasional pressure temperature variation can exceed the allowable by (a) 33% for no more than 10 hours at any one time and no more than 100 hours/year, or (b) 20% for no more than 50 hours at any one time and no more than 500 hours/year. As per clause 102.2.4 of ASME B31.1, occasional pressure temperature variation can exceed the allowable by (a) 15% if the event duration occurs for no more than 8 hours at any one time and not more than 800 hours/year or (b) 20% if the event duration occurs for not more than 1 hour at any one time and not more than 80 hour/year.
15 Designliv Process Piping is normally designed for 20 to 30 years of service life. Power Piping is generally designed for 40 years or more of service life.
16 PSV reaction force ASME B31.3 does not provide specific equations for PSV reaction force calculation. ASME B31.1 provides specific equations for PSV reaction force calculation.

Konklusion

Den kritiske forskel i ASME B31.1 vs. ASME B31.3 debatten ligger i industriens applikationer, materialekrav og sikkerhedshensyn. ASME B31.1 er ideel til elproduktion og højtemperatursystemer med fokus på mekanisk integritet. På samme tid, ASME B31.3 is tailored for the chemical and process industries, emphasizing the safe handling of hazardous materials and chemical compatibility. By understanding the distinctions between these two standards, you can decide which code best suits your project’s requirements, ensuring compliance and safety throughout the project’s lifecycle. Whether you are involved in power plant design or system’ processing, choosing the correct piping code is crucial for a successful project.

ASME BPVC Sektion II, del A

ASME BPVC Sektion II Del A: Jernmaterialespecifikationer

/i /af

Indledning

ASME BPVC Sektion II, del A: Jernmaterialespecifikationer er et afsnit af ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC), der dækker specifikationer for jernholdige materialer (primært jern) anvendes til konstruktion af kedler, trykbeholdere og andet trykholdende udstyr. Dette afsnit omhandler specifikt kravene til stål- og jernmaterialer, herunder kulstofstål, legeret stål og rustfrit stål.

Relaterede materialespecifikationer for rør og plader

Rør:

SA-178/SA-178M – El-modstandssvejset kulstofstål og kulstof-manganstål kedel og overhedningsrør
SA-179/SA-179M – Sømløse koldtrukne varmeveksler- og kondensatorrør med lavt kulstofindhold i stål
SA-192/SA-192M – Sømløse kedelrør i kulstofstål til højtryksservice
SA-209/SA-209M – Sømløse kulstof-molybdænlegering-stålkedel og overhedningsrør
SA-210/SA-210M – Sømløse medium-carbon stålkedel og overhedningsrør
SA-213/SA-213M – Sømløse ferritisk og austenitisk legeret stålkedel, overhedning og varmevekslerrør
SA-214/SA-214M – El-modstandssvejsede kulstofstål varmeveksler og kondensatorrør
SA-249/SA-249M – Svejset austenitisk stålkedel, overhedning, varmeveksler og kondensatorrør
SA-250/SA-250M – El-modstandssvejsede ferritisk legering-stål kedel og overhedningsrør
SA-268/SA-268M – Sømløse og svejsede ferritiske og martensitiske rustfri stålrør til generel service
SA-334/SA-334M – Sømløse og svejsede kulstof- og legeringsstålrør til lavtemperaturservice
SA-335/SA-335M – Sømløst ferritisk legeret stålrør til højtemperaturservice
SA-423/SA-423M – Sømløse og elektrisk svejsede lavlegerede stålrør
SA-450/SA-450M – Generelle krav til kulstof- og lavlegerede stålrør
SA-556/SA-556M – Sømløse koldtrukne fødevandsvarmerør i kulstofstål
SA-557/SA-557M – El-modstandssvejsede kulstofstål fødevandsvarmerør
SA-688/SA-688M – Sømløse og svejsede austenitiske fødevandsvarmerør i rustfrit stål
SA-789/SA-789M – Sømløs og svejset ferritisk/austenitisk rustfrit stålrør til generel service
SA-790/SA-790M – Sømløst og svejset ferritisk/austenitisk rustfrit stålrør
SA-803/SA-803M – Sømløse og svejsede ferritiske fodervandsvarmerør i rustfrit stål
SA-813/SA-813M – Enkelt- eller dobbeltsvejset austenitisk rustfrit stålrør
SA-814/SA-814M – Koldbearbejdet svejset austenitisk rustfrit stålrør

ASME BPVC

ASME BPVC

Plader:

SA-203/SA-203M – Trykbeholderplader, legeret stål, nikkel
SA-204/SA-204M – Trykbeholderplader, legeret stål, molybdæn
SA-285/SA-285M – Trykbeholderplader, kulstofstål, lav- og mellemtrækstyrke
SA-299/SA-299M – Trykbeholderplader, kulstofstål, mangan-silicium
SA-302/SA-302M – Trykbeholderplader, legeret stål, mangan-molybdæn og mangan-molybdæn-nikkel
SA-353/SA-353M – Trykbeholderplader, legeret stål, dobbeltnormaliseret og hærdet 9% nikkel
SA-387/SA-387M – Trykbeholderplader, legeret stål, krom-molybdæn
SA-516/SA-516M – Trykbeholderplader, kulstofstål, til service med moderat og lav temperatur
SA-517/SA-517M – Trykbeholderplader, legeret stål, højstyrke, bratkølet og hærdet
SA-533/SA-533M – Trykbeholderplader, legeret stål, bratkølet og hærdet, mangan-molybdæn og mangan-molybdæn-nikkel
SA-537/SA-537M – Trykbeholderplader, varmebehandlet, kul-mangan-siliciumstål
SA-542/SA-542M – Trykbeholderplader, legeret stål, bratkølet og hærdet, chrom-molybdæn og chrom-molybdæn-vanadium
SA-543/SA-543M – Trykbeholderplader, legeret stål, bratkølet og hærdet, nikkel-krom-molybdæn
SA-553/SA-553M – Trykbeholderplader, legeret stål, bratkølet og hærdet 7, 8 og 9% nikkel
SA-612/SA-612M – Trykbeholderplader, kulstofstål, høj styrke, til service med moderat og lavere temperatur
SA-662/SA-662M – Trykbeholderplader, carbon-mangan-siliciumstål, til moderat og lavere temperaturservice
SA-841/SA-841M – Trykbeholderplader, produceret ved termomekanisk kontrolproces (TMCP)

Konklusion

Som konklusion er ASME BPVC Sektion II, del A: Jernmaterialespecifikationer en kritisk ressource til at sikre sikkerheden, pålideligheden og kvaliteten af jernholdige materialer, der bruges til at konstruere kedler, trykbeholdere og andet trykholdende udstyr. Ved at levere omfattende specifikationer for de mekaniske og kemiske egenskaber af materialer som kulstofstål, legeret stål og rustfrit stål sikrer dette afsnit, at materialer opfylder de strenge standarder, der kræves til højtryks- og højtemperaturapplikationer. Dens detaljerede vejledning om produktformularer, testprocedurer og overholdelse af industristandarder gør den uundværlig for ingeniører, producenter og inspektører, der er involveret i design og konstruktion af trykudstyr. Som sådan er ASME BPVC Sektion II, del A, afgørende for petrokemiske, nukleare og elproduktionsindustrier, hvor trykbeholdere og kedler skal fungere sikkert og effektivt under strenge mekaniske belastningsforhold.

Kølende SAE4140 sømløst stålrør

Analyse af årsagerne til ringformede revner i bratkølede SAE 4140 sømløse stålrør

/i /af

Årsagen til den ringformede revne i rørenden af SAE 4140 sømløse stålrør blev undersøgt ved kemisk sammensætningsundersøgelse, hårdhedstest, metallografisk observation, scanningelektronmikroskop og energispektrumanalyse. Resultaterne viser, at den ringformede revne i SAE 4140 sømløse stålrør er en slukningsrevne, der generelt forekommer i rørets ende. Årsagen til slukningsrevnen er de forskellige kølehastigheder mellem inder- og ydervæggene, og ydervæggens kølehastighed er meget højere end den indvendige vægs, hvilket resulterer i revnefejl forårsaget af spændingskoncentration nær indervægspositionen. Den ringformede revne kan elimineres ved at øge kølehastigheden af stålrørets indvendige væg under bratkøling, forbedre ensartetheden af kølehastigheden mellem inder- og ydervæggen og kontrollere temperaturen efter bratkøling til at være inden for 150 ~ 200 ℃ for at reducere slukningsstressen ved selvhærdning.

SAE 4140 er et CrMo lavlegeret konstruktionsstål, er den amerikanske ASTM A519 standardkvalitet, i den nationale standard 42CrMo baseret på stigningen i Mn-indholdet; derfor er SAE 4140-hærdbarheden blevet yderligere forbedret. SAE 4140 sømløse stålrør, i stedet for solidt smedning, kan rullende billetproduktion af forskellige typer hule aksler, cylindre, ærmer og andre dele betydeligt forbedre produktionseffektiviteten og spare stål; SAE 4140 stålrør er meget udbredt i olie- og gasfelts minedrift skrueboreværktøjer og andet boreudstyr. SAE 4140 sømløse stålrørshærdningsbehandling kan opfylde kravene til forskellige stålstyrker og sejhedsmatchning ved at optimere varmebehandlingsprocessen. Alligevel viser det sig ofte at påvirke produktleveringsfejl i produktionsprocessen. Dette papir fokuserer hovedsageligt på SAE 4140 stålrør i bratkølingsprocessen i midten af vægtykkelsen af enden af røret, producerer en ringformet revnedefektanalyse og foreslår forbedringstiltag.

1. Testmaterialer og -metoder

En virksomhed fremstillede specifikationer for ∅ 139,7 × 31,75 mm sømløse stålrør af stålkvalitet SAE 4140, produktionsprocessen for billetopvarmning → gennemboring → rulning → dimensionering → temperering (850 ℃ iblødsætningstid på 70 min bratkøling + rørkøling uden for vandbruseren +735 ℃ iblødsætningstid på 2 timers temperering) → Fejldetektion og inspektion. Efter anløbningsbehandlingen viste fejldetektionsinspektionen, at der var en ringformet revne i midten af vægtykkelsen ved rørenden, som vist i fig. 1; den ringformede revne viste sig i en afstand på ca. 21~24 mm fra ydersiden, cirklede rundt om rørets omkreds og var delvist diskontinuerlig, mens der ikke blev fundet en sådan defekt i rørlegemet.

Fig.1 Den ringformede revne ved rørenden

Fig.1 Den ringformede revne ved rørenden

Tag partiet af bratkølingsprøver af stålrør til bratkølingsanalyse og bratkølingsorganisationsobservation og spektralanalyse af sammensætningen af stålrøret på samme tid i de hærdede stålrørsrevner for at tage prøver med høj effekt for at observere sprækkemikromorfologien , kornstørrelsesniveau, og i scanningselektronmikroskopet med et spektrometer for revnerne i den indre sammensætning af mikroarealanalysen.

2. Testresultater

2.1 Kemisk sammensætning

Tabel 1 viser resultaterne af spektralanalyse af den kemiske sammensætning, og sammensætningen af elementerne er i overensstemmelse med kravene i ASTM A519-standarden.

Tabel 1 Analyseresultater for kemisk sammensætning (massefraktion, %)

Element C Si Mn P S Cr Mo Cu Ni
Indhold 0.39 0.20 0.82 0.01 0.005 0.94 0.18 0.05 0.02
ASTM A519-krav 0.38-0.43 0.15-0.35 0.75-1.00 ≤ 0,04 ≤ 0,04 0.8-1.1 0.15-0.25 ≤ 0,35 ≤ 0,25

2.2 Rørhærdningstest

På de bratkølede prøver af den samlede vægtykkelses-hærdningshårdhedstest kan resultaterne for den samlede vægtykkelseshårdhed, som vist i figur 2, ses i figur 2, i 21 ~ 24 mm fra ydersiden af bratkølingshårdheden begyndte at falde betydeligt, og fra ydersiden af de 21 ~ 24 mm er højtemperatur-anløbning af røret fundet i området af ringrevnen, området under og over vægtykkelsen af hårdheden af den ekstreme forskel mellem placeringen af vægtykkelsen af regionen nåede 5 (HRC) eller deromkring. Hårdhedsforskellen mellem dette områdes nedre og øvre vægtykkelse er omkring 5 (HRC). Den metallografiske organisation i den bratkølede tilstand er vist i fig. 3. Fra den metallografiske organisation i fig. 3; det kan ses, at organisationen i det ydre område af røret er en lille mængde ferrit + martensit, mens organisationen nær den indre overflade ikke er quenched, med en lille mængde ferrit og bainit, hvilket fører til den lave quenching hårdhed fra rørets ydre overflade til rørets indvendige overflade i en afstand på 21 mm. Den høje grad af konsistens af ringrevner i rørvæggen og placeringen af ekstreme forskelle i bratkølingshårdhed tyder på, at der sandsynligvis vil opstå ringrevner i bratkølingsprocessen. Den høje konsistens mellem ringrevnernes placering og den ringere bratkølende hårdhed indikerer, at ringrevnerne kan være opstået under bratkølingsprocessen.

Fig.2 Værdien for bratkølingshårdhed i fuld vægtykkelse

Fig.2 Værdien for bratkølingshårdhed i fuld vægtykkelse

Fig.3 Bratkølestruktur af stålrør

Fig.3 Bratkølestruktur af stålrør

2.3 De metallografiske resultater af stålrøret er vist i henholdsvis fig. 4 og fig. 5.

Stålrørets matrixorganisation er hærdet austenit + en lille mængde ferrit + en lille mængde bainit, med en kornstørrelse på 8, hvilket er en gennemsnitlig hærdet organisation; revnerne strækker sig langs den langsgående retning, som hører til langs den krystallinske revnedannelse, og de to sider af revnerne har de typiske egenskaber, at de går i indgreb; der er fænomenet afkulning på begge sider, og højtemperatur gråt oxidlag kan observeres på overfladen af revnerne. Der er afkulning på begge sider, og der kan observeres et højtemperatur gråt oxidlag på revneoverfladen, og der kan ikke ses ikke-metalliske indeslutninger i nærheden af revnen.

Fig.4 Observationer af revnemorfologi

Fig.4 Observationer af revnemorfologi

Fig.5 Mikrostruktur af crack

Fig.5 Mikrostruktur af crack

2.4 Revnefrakturmorfologi og energispektrumanalyseresultater

Efter bruddet er åbnet, observeres bruddets mikromorfologi under scanningselektronmikroskopet, som vist i fig. 6, som viser, at bruddet har været udsat for høje temperaturer, og der er sket højtemperaturoxidation på overfladen. Bruddet er hovedsageligt langs krystalbruddet, med kornstørrelsen fra 20 til 30 μm, og der findes ingen grove korn og unormale organisatoriske defekter; energispektrumanalysen viser, at bruddets overflade hovedsageligt består af jern og dets oxider, og der ses ingen unormale fremmedelementer. Spektralanalyse viser, at brudoverfladen primært er jern og dets oxider, uden noget unormalt fremmedelement.

Fig.6 Frakturmorfologi af revne

Fig.6 Frakturmorfologi af revne

3 Analyse og diskussion

3.1 Analyse af revnefejl

Fra et synspunkt om sprækkemikromorfologi er revneåbningen lige; halen er buet og skarp; revneforlængelsen viser karakteristikaene ved revnedannelse langs krystallen, og de to sider af revnen har typiske maskekarakteristika, som er de sædvanlige karakteristika ved slukning af revner. Alligevel viste den metallografiske undersøgelse, at der er afkulningsfænomener på begge sider af revnen, hvilket ikke er i overensstemmelse med karakteristikaene for de traditionelle bratkølingsrevner, idet der tages højde for det faktum, at stålrørets anløbningstemperatur er 735 ℃, og Ac1 er 738 ℃ i SAE 4140, hvilket ikke er i overensstemmelse med de konventionelle egenskaber ved slukning af revner. I betragtning af at den anvendte anløbningstemperatur for røret er 735 °C og Ac1 i SAE 4140 er 738 °C, som er meget tæt på hinanden, antages det, at afkulningen på begge sider af revnen er relateret til høj- temperaturhærdning under anløbningen (735 °C) og er ikke en revne, der allerede eksisterede før varmebehandlingen af røret.

3.2 Årsager til revnedannelse

Årsagerne til bratkølingsrevner er generelt relateret til bratkølingsopvarmningstemperaturen, bratkølingshastigheden, metallurgiske defekter og bratkølingsspændinger. Ud fra resultaterne af sammensætningsanalyse opfylder den kemiske sammensætning af røret kravene i SAE 4140 stålkvalitet i ASTM A519-standarden, og der blev ikke fundet overskridende elementer; der blev ikke fundet ikke-metalliske indeslutninger i nærheden af revnerne, og energispektrumanalysen ved revnebruddet viste, at de grå oxidationsprodukter i revnerne var Fe og dets oxider, og der blev ikke set unormale fremmedelementer, hvorfor det kan udelukkes, at metallurgiske defekter forårsagede de ringformede revner; rørets kornstørrelsesgrad var Grade 8, og kornstørrelsesgraden var Grade 7, og kornstørrelsen var Grade 8, og kornstørrelsen var Grade 8. Kornstørrelsesniveauet for røret er 8; kornet er raffineret og ikke groft, hvilket indikerer, at slukningsrevnen ikke har noget at gøre med slukningsvarmetemperaturen.

Dannelsen af bratningsrevner er tæt forbundet med bratkølingsspændingerne, opdelt i termiske og organisatoriske spændinger. Termisk spænding skyldes stålrørets køleproces; overfladelaget og hjertet af stålrørets kølehastighed er ikke konsistente, hvilket resulterer i ujævn sammentrækning af materialet og indre spændinger; resultatet er, at stålrørets overfladelag udsættes for trykspændinger og hjertet af trækspændingerne; vævsspændinger er slukningen af stålrørsorganisationen til martensittransformationen, sammen med udvidelsen af volumen af inkonsistens i genereringen af de interne spændinger, organisationen af spændinger genereret af resultatet er overfladelaget af trækspændinger, centrum af trækspændingerne. Disse to slags spændinger i stålrøret findes i samme del, men retningsrollen er den modsatte; den kombinerede effekt af resultatet er, at en af de to spændinger dominerende faktor, termisk spænding dominerende rolle er resultatet af emnet hjerte trækstyrke, overfladetryk; væv stress dominerende rolle er resultatet af emnet hjerte træktryk overflade træk.

SAE 4140 stålrør bratkøling ved hjælp af roterende ydre brusekøling produktion, kølehastigheden af den ydre overflade er meget større end den indvendige overflade, det ydre metal af stålrøret er alt bratkølet, mens det indre metal ikke er helt bratkølet for at producere en del af ferrit- og bainitorganisation, kan det indre metal på grund af det indre metal ikke omdannes fuldt ud til martensitisk organisation, stålrørets indre metal udsættes uundgåeligt for trækspændingen, der genereres af udvidelsen af martensittens ydre væg, og kl. på samme tid, på grund af de forskellige typer af organisation, er dens specifikke volumen forskellig mellem det indre og ydre metal. På samme tid, på grund af de forskellige former for organisation, er det særlige volumen af de indre og ydre lag af metallet forskelligt , og krympningshastigheden ikke er den samme under afkøling, vil trækspænding også blive genereret ved grænsefladen mellem de to typer organisation, og fordelingen af spændingen er domineret af de termiske spændinger, og trækspændingen genereret ved grænsefladen mellem de to typer organisering inde i røret er den største, hvilket resulterer i, at ringen dæmper revner, der opstår i området af rørets vægtykkelse tæt på den indvendige overflade (21~24 mm væk fra den ydre overflade); desuden er enden af stålrøret en geometrifølsom del af hele røret, der er tilbøjelig til at generere stress. Derudover er enden af røret en geometrisk følsom del af hele røret, som er tilbøjelig til spændingskoncentration. Denne ringrevne opstår normalt kun i enden af røret, og sådanne revner er ikke fundet i rørlegemet.

Sammenfattende er bratkølede SAE 4140 tykvæggede stålrør ringformede revner forårsaget af ujævn afkøling af inder- og ydervægge; kølehastigheden af den ydre væg er meget højere end den for den indre væg; produktion af SAE 4140 tykvæggede stålrør for at ændre den eksisterende kølemetode, kan ikke kun bruges uden for køleprocessen, behovet for at styrke afkølingen af stålrørets indervæg for at forbedre ensartetheden af kølehastigheden af de indvendige og ydre vægge af det tykvæggede stålrør for at reducere spændingskoncentrationen, hvilket eliminerer ringrevnerne. Ringrevner.

3.3 Forbedringsforanstaltninger

For at undgå bratkølingsrevner er alle de forhold, der bidrager til udviklingen af bratkølende trækspændinger, faktorer for dannelsen af revner, herunder opvarmningstemperaturen, køleprocessen og udledningstemperaturen. Forbedrede procesforanstaltninger, der foreslås, omfatter: bratkølingstemperatur på 830-850 ℃; brugen af en intern dyse matchet med rørets midterlinje, kontrol af den passende interne sprøjtestrøm, forbedring af kølehastigheden af det indre hul for at sikre, at kølehastigheden af de indre og ydre vægge af tykvæggede stålrørs kølehastighed ensartethed; kontrol af post-quenching temperatur på 150-200 ℃, brugen af stålrør resterende temperatur af selvhærdning, reducere quenching spændinger i stålrøret.

Brugen af forbedret teknologi producerer ∅158,75 × 34,93 mm, ∅139,7 × 31,75 mm, ∅254 × 38,1 mm, ∅224 × 26 mm og så videre ifølge snesevis af stålrørsspecifikationer. Efter ultralydsfejlinspektion er produkterne kvalificerede uden ringdæmpende revner.

4. Konklusion

(1) Ifølge de makroskopiske og mikroskopiske karakteristika ved rørrevner tilhører de ringformede revner ved rørenderne af SAE 4140 stålrør revnefejlen forårsaget af bratkølingsspænding, som normalt opstår ved rørenderne.

(2) Afkølede SAE 4140 tykvæggede stålrør ringformede revner er forårsaget af ujævn afkøling af inder- og ydervægge. Afkølingshastigheden af ydervæggen er meget højere end indervæggens. For at forbedre ensartetheden af kølehastigheden af inder- og ydervæggene af det tykvæggede stålrør skal produktionen af SAE 4140 tykvæggede stålrør styrke afkølingen af indervæggen.

ASME SA213 T91 sømløst stålrør

ASME SA213 T91: Hvor meget ved du?

/i /af

Baggrund & Introduktion

ASME SA213 T91, stålnummeret i ASME SA213/SA213M standard, tilhører det forbedrede 9Cr-1Mo stål, som blev udviklet fra 1970'erne til 1980'erne af US Rubber Ridge National Laboratory og Metallurgical Materials Laboratory i US Combustion Engineering Corporation i samarbejde. Udviklet baseret på det tidligere 9Cr-1Mo stål, brugt i atomkraft (kan også bruges i andre områder) højtemperatur tryksatte dele materialer, er tredje generation af varmstyrke stålprodukter; dets hovedtræk er at reducere kulstofindholdet, i begrænsningen af de øvre og nedre grænser for kulstofindholdet, og en mere stringent kontrol af indholdet af resterende elementer, såsom P og S, på samme tid, tilføje et spor af 0,030-0,070% af N, og spor af de faste hårdmetaldannende elementer 0,18-0,25% af V og 0,06-0,10% af Nb, for at forfine kornkravene og derved forbedre den plastiske sejhed og svejsbarheden af stål, forbedre stålets stabilitet af stål ved høje temperaturer, efter denne multi-kompositforstærkning, dannelsen af en ny type martensitisk højkrom varmebestandigt legeret stål.

ASME SA213 T91, der normalt producerer produkter til rør med lille diameter, bruges hovedsageligt i kedler, overhedere og varmevekslere.

Internationale tilsvarende kvaliteter af T91 stål

Land

 USA Tyskland Japan Frankrig Kina
Tilsvarende stålkvalitet SA-213 T91 X10CrMoVNNb91 HCM95 TUZ10CDVNb0901 10Cr9Mo1VNbN

Vi vil genkende dette stål fra flere aspekter her.

I. Kemisk sammensætning af ASME SA213 T91

Element C Mn P S Si Cr Mo Ni V NB N Al
Indhold 0.07-0.14 0.30-0.60 ≤0,020 ≤0,010 0.20-0.50 8.00-9.50 0.85-1.05 ≤0,40 0.18-0.25 0.06-0.10 0.030-0.070 ≤0,020

II. Præstationsanalyse

2.1 Legeringselementers rolle på materialeegenskaberne: T91 stållegeringselementer spiller en solid løsningsforstærkende og diffusionsstyrkende rolle og forbedrer stålets oxidations- og korrosionsbestandighed, analyseret eksplicit som følger.
2.1.1 Kulstof er den mest tydelige styrkende effekt af faste opløsninger af stålelementer; med stigningen i kulstofindhold, den kortsigtede styrke af stål, plasticitet og sejhed fald, T91 sådant stål, vil stigningen i kulstofindhold accelerere hastigheden af carbid sfæroidisering og aggregeringshastighed, accelerere omfordelingen af legeringselementer, reducere stålets svejsbarhed, korrosionsbestandighed og oxidationsbestandighed, så varmebestandigt stål generelt ønsker at reducere mængden af kulstofindhold. Alligevel vil styrken af stål blive reduceret, hvis kulstofindholdet er for lavt. T91-stål har sammenlignet med 12Cr1MoV-stål et reduceret kulstofindhold på 20%, hvilket er en nøje overvejelse af virkningen af ovenstående faktorer.
2.1.2 T91 stål indeholder spor af nitrogen; nitrogens rolle afspejles i to aspekter. På den ene side, rollen af fast opløsning styrkelse, nitrogen ved stuetemperatur i stålopløseligheden er minimal, T91 stål svejset varmepåvirket zone i processen med svejsning opvarmning og post-svejsning varmebehandling, vil der være en række faste stoffer opløsning og udfældningsproces af VN: Svejsevarme varmepåvirket zone er blevet dannet inden for den austenitiske organisation på grund af opløseligheden af VN, nitrogenindholdet stiger, og derefter stiger graden af overmætning i organiseringen af rumtemperaturen i efterfølgende varmebehandling af svejsningen er der let VN-udfældning, hvilket øger stabiliteten af organisationen og forbedrer værdien af den varige styrke af den varmepåvirkede zone. På den anden side indeholder T91 stål også en lille mængde A1; nitrogen kan dannes med sin A1N, A1N i mere end 1 100 ℃ kun et stort antal af opløst i matrixen, og derefter genudfældet ved lavere temperaturer, hvilket kan spille en bedre diffusionsstyrkende effekt.
2.1.3 tilføje krom hovedsagelig for at forbedre oxidationsbestandigheden af varmebestandigt stål, korrosionsbestandighed, kromindhold på mindre end 5%, 600 ℃ begyndte at oxidere voldsomt, mens mængden af kromindhold op til 5% har en fremragende oxidationsmodstand. 12Cr1MoV stål i de følgende 580 ℃ har en god oxidationsmodstand, dybden af korrosion på 0,05 mm/a, 600 ℃, når ydeevnen begyndte at forringes, dybden af korrosion på 0,13 mm/a. T91 indeholdende chromindhold på 1 100 ℃ før et stort antal opløst i matrixen, og ved lavere temperaturer og genudfældning kan spille en lyddiffusionsstyrkende effekt. /T91 chromindhold steget til omkring 9%, brugen af temperaturen kan nå 650 ℃, den primære foranstaltning er at gøre matrixen opløst i mere chrom.
2.1.4 vanadium og niobium er vitale carbiddannende grundstoffer. Når det tilsættes for at danne et fint og stabilt legeret carbid med Carbon, er der en solid diffusionsforstærkende effekt.
2.1.5 Tilsætning af molybdæn forbedrer hovedsageligt stålets termiske styrke og styrker faste opløsninger.

2.2 Mekaniske egenskaber

T91 billet har efter den afsluttende varmebehandling til normalisering + højtemperaturtempering en trækstyrke ved stuetemperatur ≥ 585 MPa, rumtemperatur flydespænding ≥ 415 MPa, hårdhed ≤ 250 HB, forlængelse (50 mm afstand mellem standard cirkulær prøve) ≥ 20%, den tilladte spændingsværdi [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

Varmebehandlingsproces: normaliseringstemperatur på 1040 ℃, holdetid på ikke mindre end 10 minutter, anløbstemperatur på 730 ~ 780 ℃, holdetid på ikke mindre end en time.

2.3 Svejseydelse

I overensstemmelse med International Welding Institutes anbefalede kulstofækvivalentformel er T91 stålkulstofækvivalent beregnet til 2.43%, og den synlige T91-svejsbarhed er dårlig.
Stålet har ikke tendens til at genopvarme Revner.

2.3.1 Problemer med T91-svejsning

2.3.1.1 Revner af hærdet organisation i den varmepåvirkede zone
T91 afkølingskritiske hastighed er lav, austenit er meget stabil, og afkøling sker ikke hurtigt under standard perlittransformation. Det skal afkøles til en lavere temperatur (ca. 400 ℃) for at blive omdannet til martensit og grov organisering.
Svejsning produceret af den varmepåvirkede zone i de forskellige organisationer har forskellige tætheder, ekspansionskoefficienter, og forskellige gitterformer i opvarmnings- og afkølingsprocessen vil uundgåeligt blive ledsaget af forskellig volumenudvidelse og sammentrækning; på den anden side har opvarmningen på grund af svejsningen ujævne og højtemperaturegenskaber, så de T91 svejsede samlinger er enorme interne belastninger. Hærdede grove martensitorganiseringssamlinger, der er i en kompleks stresstilstand, på samme tid, svejseafkølingsprocessen hydrogendiffusion fra svejsningen til nærsømmeområdet, tilstedeværelsen af brint har bidraget til martensitskørhed, denne kombination af effekter, det er let at producere kolde revner i det slukkede område.

2.3.1.2 Varmepåvirket zone kornvækst
Termisk svejsning påvirker kornvæksten væsentligt i den varmepåvirkede zone af svejsede samlinger, især i smeltezonen umiddelbart ved siden af den maksimale opvarmningstemperatur. Når afkølingshastigheden er mindre, vil den svejste varmepåvirkede zone fremstå grov massiv ferrit- og karbidorganisation, således at stålets plasticitet falder betydeligt; afkølingshastigheden er betydelig på grund af produktionen af grov martensitorganisation, men også plasticiteten af svejsede samlinger vil blive reduceret.

2.3.1.3 Generering af blødgjort lag
T91 stål svejset i hærdet tilstand, den varmepåvirkede zone producerer et uundgåeligt blødgørende lag, som er mere alvorligt end blødgøring af perlit varmebestandigt stål. Blødgøring er mere bemærkelsesværdig, når du bruger specifikationer med langsommere opvarmnings- og afkølingshastigheder. Derudover er bredden af det blødgjorte lag og dets afstand fra smeltelinjen relateret til opvarmningsbetingelserne og karakteristikaene ved svejsning, forvarmning og varmebehandling efter svejsning.

2.3.1.4 Spændingskorrosionsrevner
T91 stål i post-svejsning varmebehandling før køletemperaturen er generelt ikke mindre end 100 ℃. Hvis afkølingen er ved stuetemperatur, og miljøet er relativt fugtigt, er det let at spændekorrosionsrevner. Tyske regler: Før varmebehandlingen efter svejsningen skal den afkøles til under 150 ℃. I tilfælde af tykkere emner, filetsvejsninger og dårlig geometri er køletemperaturen ikke mindre end 100 ℃. Hvis afkøling ved stuetemperatur og luftfugtighed er strengt forbudt, ellers er det let at producere spændingskorrosionsrevner.

2.3.2 Svejseproces

2.3.2.1 Svejsemetode: Manuel svejsning, wolfram-pol gas-skærmet eller smelte-pol automatisk svejsning kan anvendes.
2.3.2.2 Svejsemateriale: kan vælge WE690 svejsetråd eller svejsestang.

Valg af svejsemateriale:
(1) Svejsning af samme slags stål – hvis manuel svejsning kan bruges til at lave CM-9Cb manuel svejsestang, kan wolframgas-beskyttet svejsning bruges til at lave TGS-9Cb, smeltestang automatisk svejsning kan bruges til at lave MGS- 9Cb ledning;
(2) uens stålsvejsning – såsom svejsning med austenitisk rustfrit stål tilgængelige ERNiCr-3 svejsetilbehør.

2.3.2.3 Punkter for svejseproces:
(1) valget af forvarmningstemperatur før svejsning
T91 stål Ms punkt er omkring 400 ℃; forvarmningstemperatur er generelt valgt til 200 ~ 250 ℃. Forvarmningstemperaturen må ikke være for høj. Ellers reduceres fugeafkølingshastigheden, hvilket kan være forårsaget i de svejsede samlinger ved korngrænserne af hårdmetaludfældning og dannelsen af ferritorganisering, hvorved slagsejheden af de stålsvejsede samlinger ved stuetemperatur reduceres væsentligt. Tyskland giver en forvarmningstemperatur på 180 ~ 250 ℃; USCE giver en forvarmningstemperatur på 120 ~ 205 ℃.

(2) valg af svejsekanal / mellemlagstemperatur
Mellemlagstemperaturen må ikke være lavere end den nedre grænse for forvarmningstemperaturen. Stadig, som med valget af forvarmningstemperatur, kan mellemlagstemperaturen ikke være for høj.T91 svejsemellemlagstemperatur styres generelt til 200 ~ 300 ℃. Franske regler: mellemlagstemperaturen overstiger ikke 300 ℃. Amerikanske regler: mellemlagstemperaturen kan placeres mellem 170 ~ 230 ℃.

(3) valget af post-svejsning varmebehandling starttemperatur
T91 kræver afkøling efter svejsning til under Ms-punktet og holde i en vis periode før hærdningsbehandling, med en eftersvejsning afkølingshastighed på 80 ~ 100 ℃/t. Hvis den ikke er isoleret, vil den fælles austenitiske organisation muligvis ikke blive fuldstændig transformeret; tempererende opvarmning vil fremme karbidudfældning langs de austenitiske korngrænser, hvilket gør organisationen meget skør. T91 kan dog ikke afkøles til stuetemperatur før anløbning efter svejsning, fordi kold Revnedannelse er farlig, når dens svejsede samlinger afkøles til stuetemperatur. For T91 kan den bedste varmebehandling efter svejsning starttemperatur på 100 ~ 150 ℃ og holde i en time sikre fuldstændig organisationstransformation.

(4) varmebehandling efter svejsning tempereringstemperatur, holdetid, valg af anløbskølehastighed
Hærdningstemperatur: T91 ståls koldrevne tendens er mere signifikant, og under visse forhold er den tilbøjelig til forsinket revnedannelse, så de svejsede samlinger skal hærdes inden for 24 timer efter svejsning. T91 post-svejsning tilstand af organisationen af lægte martensit, efter anløbning, kan ændres til hærdet martensit; dens ydeevne er overlegen i forhold til lægtemartensiten. Tempereringstemperaturen er lav; tempereringseffekten er ikke synlig; svejsemetallet er let at ælde og skørt; tempereringstemperaturen er for høj (mere end AC1-linjen), kan samlingen austenitiseres igen, og i den efterfølgende afkølingsproces genkøles. Samtidig, som beskrevet tidligere i denne artikel, bør fastlæggelsen af hærdningstemperaturen også tage hensyn til påvirkningen af det fugeblødgørende lag. Generelt T91 temperering temperatur på 730 ~ 780 ℃.
Holdetid: T91 kræver en holdetid efter svejsning af anløbning på mindst en time for at sikre, at dens organisation er fuldstændig omdannet til hærdet martensit.
Anløbskølehastighed: For at reducere restspændingen af T91 stålsvejsede samlinger skal kølehastigheden være mindre end fem ℃/min.
Samlet set kan T91 stålsvejseprocessen i temperaturstyringsprocessen kort udtrykkes i figuren nedenfor:

Temperaturkontrolproces i svejseprocessen af T91 stålrør

Temperaturkontrolproces i svejseprocessen af T91 stålrør

III. Forståelse af ASME SA213 T91

3.1 T91 stål, ved legeringsprincippet, især tilsætning af en lille mængde niob, vanadium og andre sporelementer, forbedrer højtemperaturstyrken og oxidationsmodstanden betydeligt sammenlignet med 12 Cr1MoV stål, men dets svejseydelse er dårlig.
3.2 T91 stål har en større tendens til kold Revner under svejsning og skal forsvejses forvarmet til 200 ~ 250 ℃, hvorved mellemlagstemperaturen holdes på 200 ~ 300 ℃, hvilket effektivt kan forhindre kolde revner.
3.3 T91 stål eftersvejsning varmebehandling skal afkøles til 100 ~ 150 ℃, isolering en time, opvarmning og temperering temperatur til 730 ~ 780 ℃, isoleringstid på ikke mindre end en time, og endelig ikke mere end 5 ℃ / min. hastighed afkøling til stuetemperatur.

IV. Fremstillingsproces for ASME SA213 T91

Fremstillingsprocessen for SA213 T91 kræver flere metoder, herunder smeltning, gennemboring og valsning. Smelteprocessen skal kontrollere den kemiske sammensætning for at sikre, at stålrøret har fremragende korrosionsbestandighed. Gennemborings- og rulleprocesserne kræver præcis temperatur- og trykstyring for at opnå de nødvendige mekaniske egenskaber og dimensionsnøjagtighed. Derudover skal stålrør varmebehandles for at fjerne indre spændinger og forbedre korrosionsbestandigheden.

V. Anvendelser af ASME SA213 T91

ASME SA213 T91 er et varmebestandigt stål med høj krom, der hovedsageligt anvendes til fremstilling af højtemperatur-overhedere og -eftervarmere og andre tryksatte dele af subkritiske og superkritiske kraftværkskedler med metalvægstemperaturer, der ikke overstiger 625°C, og kan også bruges som høje -temperaturtryksatte dele af trykbeholdere og atomkraft. SA213 T91 har fremragende krybemodstand og kan opretholde stabil størrelse og form ved høje temperaturer og under langvarig belastning. Dens hovedanvendelser omfatter kedler, overhedere, varmevekslere og andet udstyr i el-, kemiske og olieindustrien. Det er meget udbredt i den petrokemiske industris vandkølede vægge af højtrykskedler, economizer-rør, overhedere, eftervarmere og rør.

NACE MR0175 ISO 15156 vs NACE MR0103 ISO 17495-1

NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1

/i /af

Indledning

I olie- og gasindustrien, især i onshore- og offshore-miljøer, er det altafgørende at sikre lang levetid og pålidelighed af materialer, der udsættes for aggressive forhold. Det er her standarder som NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1 kommer i spil. Begge standarder giver kritisk vejledning til materialevalg i sure servicemiljøer. Det er dog vigtigt at forstå forskellene mellem dem for at vælge de rigtige materialer til dine operationer.

I dette blogindlæg vil vi udforske de vigtigste forskelle mellem NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1, og tilbyder praktiske råd til olie- og gasfagfolk, der navigerer i disse standarder. Vi vil også diskutere de specifikke applikationer, udfordringer og løsninger, som disse standarder giver, især i forbindelse med barske olie- og gasfeltmiljøer.

Hvad er NACE MR0175/ISO 15156 og NACE MR0103/ISO 17495-1?

NACE MR0175/ISO 15156:
Denne standard er globalt anerkendt for at regulere materialevalg og korrosionskontrol i surgasmiljøer, hvor hydrogensulfid (H₂S) er til stede. Det giver retningslinjer for design, fremstilling og vedligeholdelse af materialer, der anvendes i onshore og offshore olie- og gasoperationer. Målet er at mindske de risici, der er forbundet med brint-induceret cracking (HIC), sulfid stress cracking (SSC) og stress corrosion cracking (SCC), som kan kompromittere integriteten af kritisk udstyr som rørledninger, ventiler og brøndhoveder.

NACE MR0103/ISO 17495-1:
På den anden side, NACE MR0103/ISO 17495-1 er primært fokuseret på materialer, der anvendes i raffinerings- og kemiske forarbejdningsmiljøer, hvor eksponering for sur service kan forekomme, men med et lidt andet omfang. Den dækker kravene til udstyr, der er udsat for mildt korrosive forhold, med vægt på at sikre, at materialer kan modstå den aggressive karakter af specifikke raffineringsprocesser som destillation eller krakning, hvor korrosionsrisikoen er forholdsvis lavere end i opstrøms olie- og gasoperationer.

NACE MR0175 ISO 15156 vs NACE MR0103 ISO 17495-1

NACE MR0175 ISO 15156 vs NACE MR0103 ISO 17495-1

Hovedforskelle: NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1

Nu hvor vi har et overblik over hver standard, er det vigtigt at fremhæve de forskelle, der kan påvirke materialevalg på området. Disse sondringer kan i væsentlig grad påvirke materialernes ydeevne og driftsikkerheden.

1. Anvendelsesområde

Den primære forskel mellem NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1 ligger inden for deres anvendelsesområde.

NACE MR0175/ISO 15156 er skræddersyet til udstyr, der bruges i sure servicemiljøer, hvor svovlbrinte er til stede. Det er afgørende i opstrømsaktiviteter såsom efterforskning, produktion og transport af olie og gas, især i offshore- og onshorefelter, der beskæftiger sig med sur gas (gas indeholdende svovlbrinte).

NACE MR0103/ISO 17495-1, mens den stadig adresserer sur service, er den mere fokuseret på raffinering og kemiske industrier, især hvor sur gas er involveret i processer som raffinering, destillation og krakning.

2. Miljømæssig sværhedsgrad

Miljøforholdene er også en nøglefaktor i anvendelsen af disse standarder. NACE MR0175/ISO 15156 behandler mere alvorlige forhold med sur service. For eksempel dækker det højere koncentrationer af svovlbrinte, som er mere ætsende og udgør en højere risiko for materialenedbrydning gennem mekanismer som brintinduceret cracking (HIC) og sulfid stress cracking (SSC).

I modsætning hertil NACE MR0103/ISO 17495-1 betragter miljøer, der kan være mindre alvorlige med hensyn til hydrogensulfideksponering, men stadig kritiske i raffinaderi- og kemiske anlægsmiljøer. Den kemiske sammensætning af de væsker, der er involveret i raffineringsprocesserne, er muligvis ikke så aggressive som dem, man støder på i surgasfelter, men udgør stadig en risiko for korrosion.

3. Materialekrav

Begge standarder giver specifikke kriterier for materialevalg, men de adskiller sig i deres strenge krav. NACE MR0175/ISO 15156 lægger større vægt på at forhindre brintrelateret korrosion i materialer, som kan forekomme selv i meget lave koncentrationer af svovlbrinte. Denne standard kræver materialer, der er modstandsdygtige over for SSC, HIC og korrosionstræthed i sure miljøer.

På den anden side, NACE MR0103/ISO 17495-1 er mindre foreskrivende med hensyn til brint-relateret revnedannelse, men kræver materialer, der kan håndtere ætsende midler i raffineringsprocesser, og fokuserer ofte mere på generel korrosionsbestandighed frem for specifikke brint-relaterede risici.

4. Test og verifikation

Begge standarder kræver test og verifikation for at sikre, at materialer fungerer i deres respektive miljøer. Imidlertid, NACE MR0175/ISO 15156 kræver mere omfattende test og mere detaljeret verifikation af materialets ydeevne under sure driftsforhold. Testene omfatter specifikke retningslinjer for SSC, HIC og andre fejltilstande forbundet med surgasmiljøer.

NACE MR0103/ISO 17495-1, mens det også kræver materialeprøvning, er det ofte mere fleksibelt med hensyn til testkriterierne med fokus på at sikre, at materialer opfylder generelle korrosionsbestandighedsstandarder frem for at fokusere specifikt på hydrogensulfid-relaterede risici.

Hvorfor skal du bekymre dig om NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1?

Forståelse af disse forskelle kan hjælpe med at forhindre materialefejl, sikre driftssikkerhed og overholde industriens regler. Uanset om du arbejder på en offshore-olieplatform, et rørledningsprojekt eller i et raffinaderi, vil brug af de relevante materialer i henhold til disse standarder sikre dig mod dyre fejl, uventet nedetid og potentielle miljøfarer.

Til olie- og gasoperationer, især i onshore og offshore sure servicemiljøer, NACE MR0175/ISO 15156 er standarden. Det sikrer, at materialer modstår de hårdeste miljøer, og mindsker risici som SSC og HIC, der kan føre til katastrofale fejl.

I modsætning hertil, for operationer inden for raffinering eller kemisk forarbejdning, NACE MR0103/ISO 17495-1 tilbyder mere skræddersyet vejledning. Det gør det muligt at anvende materialer effektivt i miljøer med sur gas, men med mindre aggressive forhold sammenlignet med olie- og gasudvinding. Fokus her er mere på generel korrosionsbestandighed i procesmiljøer.

Praktisk vejledning for fagfolk inden for olie og gas

Når du vælger materialer til projekter i begge kategorier, skal du overveje følgende:

Forstå dit miljø: Vurder, om din virksomhed er involveret i udvinding af sur gas (opstrøms) eller raffinering og kemisk forarbejdning (nedstrøms). Dette vil hjælpe dig med at bestemme, hvilken standard du skal anvende.

Materialevalg: Vælg materialer, der er i overensstemmelse med den relevante standard baseret på miljøforhold og typen af service (sur gas vs. raffinering). Rustfrit stål, højlegerede materialer og korrosionsbestandige legeringer anbefales ofte baseret på miljøets sværhedsgrad.

Test og verifikation: Sørg for, at alle materialer er testet i henhold til de respektive standarder. For surgasmiljøer kan yderligere test for SSC, HIC og korrosionstræthed være nødvendig.

Rådfør dig med eksperter: Det er altid en god idé at rådføre sig med korrosionsspecialister eller materialeingeniører, der er bekendt med NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1 for at sikre optimal materialeydelse.

Konklusion

Afslutningsvis forstå sondringen mellem NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1 er afgørende for at træffe informerede beslutninger om materialevalg til både opstrøms og nedstrøms olie- og gasapplikationer. Ved at vælge den passende standard for din drift sikrer du den langsigtede integritet af dit udstyr og hjælper med at forhindre katastrofale fejl, der kan opstå fra forkert specificerede materialer. Uanset om du arbejder med sur gas i offshore-felter eller kemisk behandling i raffinaderier, vil disse standarder give de nødvendige retningslinjer for at beskytte dine aktiver og opretholde sikkerheden.

Hvis du er i tvivl om, hvilken standard du skal følge eller har brug for yderligere hjælp til materialevalg, så kontakt en materialeekspert for skræddersyet rådgivning om NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1 og sørg for, at dine projekter både er sikre og i overensstemmelse med industriens bedste praksis.

Kedel og varmeveksler

Kedel og varmeveksler: Vejledning til valg af sømløse rør

/i /af

Indledning

I industrier som elproduktion, olie og gas, petrokemikalier og raffinaderier er sømløse rør væsentlige komponenter, især i udstyr, der skal modstå ekstreme temperaturer, høje tryk og barske, korrosive miljøer. Kedler, varmevekslere, kondensatorer, overhedere, luftforvarmere og economizere bruger disse rør. Hver af disse applikationer kræver specifikke materialeegenskaber for at sikre ydeevne, sikkerhed og lang levetid. Valget af sømløse rør til kedlen og varmeveksleren afhænger af den specifikke temperatur, tryk, korrosionsbestandighed og mekanisk styrke.

Denne vejledning giver et dybdegående kig på de forskellige materialer, der bruges til sømløse rør, herunder kulstofstål, legeret stål, rustfrit stål, titanlegeringer, nikkelbaserede legeringer, kobberlegeringer og zirconiumlegeringer. Vi vil også undersøge de relevante standarder og kvaliteter og derved hjælpe dig med at træffe mere informerede beslutninger for dine kedel- og varmevekslerprojekter.

Oversigt over CS, AS, SS, nikkellegeringer, titan- og zirconiumlegeringer, kobber og kobberlegeringer

1. Korrosionsbestandighedsegenskaber

Hvert materiale, der bruges til sømløse rør, har specifikke korrosionsbestandighedsegenskaber, der bestemmer dets egnethed til forskellige miljøer.

Kulstofstål: Begrænset korrosionsbestandighed, bruges typisk med beskyttende belægninger eller foringer. Udsat for rust ved tilstedeværelse af vand og ilt, medmindre den er behandlet.
Legeret stål: Moderat modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion. Legeringstilsætninger som krom og molybdæn forbedrer korrosionsbestandigheden ved høje temperaturer.
Rustfrit stål: Fremragende modstandsdygtighed over for generel korrosion, spændingskorrosionsrevner og grubetæring på grund af dets chromindhold. Højere kvaliteter, såsom 316L, har forbedret modstandsdygtighed over for klorid-induceret korrosion.
Nikkelbaserede legeringer: Fremragende modstandsdygtighed over for aggressive miljøer som sure, alkaliske og kloridrige miljøer. Meget ætsende applikationer bruger legeringer som Inconel 625, Hastelloy C276 og Alloy 825.
Titanium og zirconium: Overlegen modstandsdygtighed over for saltlage i havvand og andre stærkt ætsende medier. Titanium er særligt modstandsdygtigt over for klorid og sure miljøer, mens zirconiumlegeringer udmærker sig under meget sure forhold.
Kobber og kobberlegeringer: Fremragende modstandsdygtighed over for korrosion i ferskvand og havvand, med kobber-nikkel-legeringer, der viser exceptionel modstand i havmiljøer.

2. Fysiske og termiske egenskaber

Kulstofstål:
Massefylde: 7,85 g/cm³
Smeltepunkt: 1.425-1.500°C
Termisk ledningsevne: ~50 W/m·K
Legeret stål:
Massefylde: Varierer lidt efter legeringselementer, typisk omkring 7,85 g/cm³
Smeltepunkt: 1.450-1.530°C
Termisk ledningsevne: Lavere end kulstofstål på grund af legeringselementer.
Rustfrit stål:
Massefylde: 7,75-8,0 g/cm³
Smeltepunkt: ~1.400-1.530°C
Termisk ledningsevne: ~16 W/m·K (lavere end kulstofstål).
Nikkelbaserede legeringer:
Densitet: 8,4-8,9 g/cm³ (afhængig af legering)
Smeltepunkt: 1.300-1.400°C
Termisk ledningsevne: Typisk lav, ~10-16 W/m·K.
Titanium:
Massefylde: 4,51 g/cm³
Smeltepunkt: 1.668°C
Termisk ledningsevne: ~22 W/m·K (relativt lav).
Kobber:
Massefylde: 8,94 g/cm³
Smeltepunkt: 1.084°C
Termisk ledningsevne: ~390 W/m·K (fremragende termisk ledningsevne).

3. Kemisk sammensætning

Kulstofstål: Primært jern med 0,3%-1,2% kulstof og små mængder mangan, silicium og svovl.
Legeret stål: Indeholder elementer som krom, molybdæn, vanadium og wolfram for at forbedre styrke og temperaturbestandighed.
Rustfrit stål: Indeholder typisk 10.5%-30% krom sammen med nikkel, molybdæn og andre elementer afhængigt af kvaliteten.
Nikkelbaserede legeringer: Overvejende nikkel (40%-70%) med krom, molybdæn og andre legeringselementer for at øge korrosionsbestandigheden.
Titanium: Grade 1 og 2 er kommercielt rent titanium, mens Grade 5 (Ti-6Al-4V) inkluderer 6% aluminium og 4% vanadium.
Kobberlegeringer: Kobberlegeringer indeholder forskellige elementer som nikkel (10%-30%) for korrosionsbestandighed (f.eks. Cu-Ni 90/10).

4. Mekaniske egenskaber

Kulstofstål: Trækstyrke: 400-500 MPa, Flydestyrke: 250-350 MPa, Forlængelse: 15%-25%
Legeret stål: Trækstyrke: 500-900 MPa, Flydestyrke: 300-700 MPa, Forlængelse: 10%-25%
Rustfrit stål: Trækstyrke: 485-690 MPa (304/316), Flydestyrke: 170-300 MPa, Forlængelse: 35%-40%
Nikkelbaserede legeringer: Trækstyrke: 550-1.000 MPa (Inconel 625), Flydestyrke: 300-600 MPa, Forlængelse: 25%-50%
Titanium: Trækstyrke: 240-900 MPa (varierer efter kvalitet), udbyttestyrke: 170-880 MPa, forlængelse: 15%-30%
Kobberlegeringer: Trækstyrke: 200-500 MPa (afhænger af legeringen), Flydestyrke: 100-300 MPa, Forlængelse: 20%-35%

5. Varmebehandling (leveringstilstand)

Kulstof og legeret stål: Leveres i udglødet eller normaliseret stand. Varmebehandlinger omfatter quenching og temperering for at forbedre styrke og sejhed.
Rustfrit stål: Leveres i udglødet tilstand for at fjerne indre spændinger og forbedre duktiliteten.
Nikkelbaserede legeringer: Opløsning udglødet for at optimere mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed.
Titanium og zirconium: Leveres typisk i en udglødet tilstand for at maksimere duktilitet og sejhed.
Kobberlegeringer: Leveres i blød udglødet tilstand, især til formningsapplikationer.

6. Formning

Kulstof og legeret stål: Kan være varm- eller koldformet, men legeret stål kræver mere indsats på grund af deres højere styrke.
Rustfrit stål: Koldformning er almindelig, selvom arbejdshærdningshastigheden er højere end kulstofstål.
Nikkelbaserede legeringer: Mere udfordrende at forme på grund af høj styrke og arbejdshærdningshastigheder; kræver ofte varmt arbejde.
Titanium: Formning udføres bedst ved forhøjede temperaturer på grund af dens høje styrke ved stuetemperatur.
Kobberlegeringer: Let at forme på grund af god duktilitet.

7. Svejsning

Kulstof og legeret stål: Generelt let at svejse ved hjælp af konventionelle teknikker, men forvarmning og varmebehandling efter svejsning (PWHT) kan være påkrævet.
Rustfrit stål: Almindelige svejsemetoder omfatter TIG, MIG og buesvejsning. Omhyggelig kontrol af varmetilførslen er nødvendig for at undgå sensibilisering.
Nikkelbaserede legeringer: Udfordrende at svejse på grund af høj termisk udvidelse og modtagelighed for revner.
Titanium: Svejset i et afskærmet miljø (inert gas) for at undgå forurening. Forholdsregler er nødvendige på grund af titaniums reaktivitet ved høje temperaturer.
Kobberlegeringer: Let at svejse, især kobber-nikkel-legeringer, men forvarmning kan være nødvendig for at forhindre revner.

8. Korrosion af svejsninger

Rustfrit stål: Kan lide af lokal korrosion (f.eks. grubetæring, sprækkekorrosion) i den svejsevarmepåvirkede zone, hvis den ikke kontrolleres korrekt.
Nikkelbaserede legeringer: Udsat for spændingskorrosion, hvis den udsættes for klorider ved høje temperaturer.
Titanium: Svejsninger skal være ordentligt afskærmet mod ilt for at undgå skørhed.

9. Afkalkning, bejdsning og rengøring

Kulstof og legeret stål: Bejdsning fjerner overfladeoxider efter varmebehandling. Almindelige syrer omfatter saltsyre og svovlsyre.
Rustfrit stål og nikkellegeringer: Bejdsning med salpeter/flussyre bruges til at fjerne varmefarve og genoprette korrosionsbestandigheden efter svejsning.
Titanium: Milde sure bejdsningsopløsninger bruges til at rense overfladen og fjerne oxider uden at beskadige metallet.
Kobberlegeringer: Syrengøring bruges til at fjerne overfladepletter og oxider.

10. Overfladeproces (AP, BA, MP, EP osv.)

AP (udglødet og syltet): Standardfinish til de fleste rustfri og nikkellegeringer efter udglødning og bejdsning.
BA (Bright Annealed): Opnås ved udglødning i en kontrolleret atmosfære for at producere en glat, reflekterende overflade.
MP (mekanisk poleret): Mekanisk polering forbedrer overfladens glathed, hvilket reducerer risikoen for forurening og korrosionsinitiering.
EP (elektropoleret): En elektrokemisk proces, der fjerner overflademateriale for at skabe en ultraglat finish, hvilket reducerer overfladens ruhed og forbedrer korrosionsbestandigheden.

Rustfri varmeveksler

                                                                                                                Rustfri varmeveksler

I. Forståelse af sømløse rør

Sømløse rør adskiller sig fra svejsede rør ved, at de ikke har en svejset søm, hvilket kan være et svagt punkt i nogle højtryksanvendelser. Sømløse rør dannes i første omgang af et solidt emne, som derefter opvarmes, og efterfølgende ekstruderes det eller trækkes over en dorn for at skabe rørformen. Fraværet af sømme giver dem overlegen styrke og pålidelighed, hvilket gør dem ideelle til højtryks- og højtemperaturmiljøer.

Almindelige applikationer:

Kedler: Sømløse rør er essentielle i konstruktionen af vandrør- og brandrørskedler, hvor høje temperaturer og tryk er til stede.
Varmevekslere: Brugt til at overføre varme mellem to væsker, skal sømløse rør i varmevekslere modstå korrosion og opretholde termisk effektivitet.
Kondensatorer: Sømløse rør hjælper med at kondensere damp til vand i elproduktions- og kølesystemer.
Overhedning: Sømløse rør bruges til at overophede damp i kedler, hvilket øger effektiviteten af turbiner i kraftværker.
Luftforvarmere: Disse rør overfører varme fra røggasser til luft, hvilket forbedrer kedlens effektivitet.
Økonomer: Sømløse rør i economizere forvarmer fødevandet ved hjælp af spildvarme fra kedlens udstødning, hvilket øger den termiske effektivitet.

Kedler, varmevekslere, kondensatorer, overhedere, luftforvarmere og economizere er integrerede komponenter i flere industrier, især dem, der er involveret i varmeoverførsel, energiproduktion og væskestyring. Specifikt finder disse komponenter primær anvendelse i følgende industrier:

1. Elproduktionsindustrien

Kedler: Anvendes i kraftværker til at omdanne kemisk energi til termisk energi, ofte til dampproduktion.
Superheatere, Economizers og Air Preheaters: Disse komponenter forbedrer effektiviteten ved at forvarme forbrændingsluften, genvinde varme fra udstødningsgasser og yderligere opvarme dampen.
Varmevekslere og kondensatorer: Anvendes til køling og varmegenvinding i termiske kraftværker, især i dampdrevne turbiner og kølecyklusser.

2. Olie- og gasindustrien

Varmevekslere: Afgørende i raffineringsprocesser, hvor varme overføres mellem væsker, såsom ved destillation af råolie eller i offshore-platforme til gasbehandling.
Kedler og Economizers: Findes i raffinaderier og petrokemiske anlæg til dampproduktion og energigenvinding.
Kondensatorer: Bruges til at kondensere gasser til væsker under destillationsprocesserne.

3. Kemisk industri

Varmevekslere: Anvendes i vid udstrækning til at opvarme eller afkøle kemiske reaktioner og til at genvinde varme fra eksoterme reaktioner.
Kedler og overhedninger: Bruges til at producere den damp, der kræves til forskellige kemiske processer, og til at levere energi til destillations- og reaktionstrin.
Air Preheaters og Economizers: Forbedre effektiviteten i energikrævende kemiske processer ved at genvinde varme fra udstødningsgasser og reducere brændstofforbruget.

4. Marineindustrien

Kedler og varmevekslere: Essentielle i marinefartøjer til dampgenerering, opvarmning og kølesystemer. Marine varmevekslere bruges ofte til at køle skibets motorer og generere strøm.
Kondensatorer: Bruges til at omdanne udstødningsdamp tilbage til vand til genbrug i skibets kedelsystemer.

5. Fødevare- og drikkevareindustrien

Varmevekslere: Almindeligvis brugt til pasteurisering, sterilisering og fordampningsprocesser.
Kedler og Economizers: Bruges til at producere damp til fødevareforarbejdning og til at genvinde varme fra udstødningen for at spare på brændstofforbruget.

6. HVAC (Opvarmning, Ventilation og Air Conditioning)

Varmevekslere og luftforvarmere: Anvendes i HVAC-systemer til effektiv varmeoverførsel mellem væsker eller gasser, der giver opvarmning eller afkøling til bygninger og industrianlæg.
Kondensatorer: Anvendes i klimaanlæg til at afvise varme fra kølemidlet.

7. Papirmasse- og papirindustri

Kedler, varmevekslere og økonomisere: Giver damp- og varmegenvinding i processer som pulp, papirtørring og kemisk genvinding.
Overhedere og luftforvarmere: Forbedre energieffektiviteten i genvindingskedler og den overordnede varmebalance i papirfabrikker.

8. Metallurgisk og stålindustri

Varmevekslere: Anvendes til afkøling af varme gasser og væsker i stålproduktion og metallurgiske processer.
Kedler og Economizers: Giver varme til forskellige processer som højovnsdrift, varmebehandling og valsning.

9. Lægemiddelindustri

Varmevekslere: Bruges til at kontrollere temperaturen under lægemiddelproduktion, fermenteringsprocesser og sterile miljøer.
Kedler: Generer den damp, der kræves til sterilisering og opvarmning af farmaceutisk udstyr.

10. Affald-til-energi-anlæg

Kedler, kondensatorer og økonomisere: Bruges til at omdanne affald til energi gennem forbrænding, mens varmegenvindes for at forbedre effektiviteten.

Lad os nu dykke ned i de materialer, der gør sømløse rør velegnede til disse krævende applikationer.

II. Kulstofstålrør til kedel og varmeveksler

Kulstofstål er et af de mest udbredte materialer til sømløse rør i industrielle applikationer, primært på grund af dets fremragende styrke, samt dets overkommelighed og udbredte tilgængelighed. Kulstofstålrør tilbyder moderat temperatur- og trykmodstand, hvilket gør dem velegnede til en bred vifte af applikationer.

Egenskaber af kulstofstål:
Høj styrke: Kulstofstålrør kan modstå betydeligt tryk og stress, hvilket gør dem ideelle til brug i kedler og varmevekslere.
Omkostningseffektiv: Sammenlignet med andre materialer er kulstofstål relativt billigt, hvilket gør det til et populært valg i store industrielle applikationer.
Moderat korrosionsbestandighed: Selvom kulstofstål ikke er så korrosionsbestandigt som rustfrit stål, kan det behandles med belægninger eller foringer for at forbedre dets levetid i korrosive miljøer.

Hovedstandarder og karakterer:

ASTM A179: Denne standard dækker sømløse koldtrukne stålrør med lavt kulstofindhold, der bruges til varmeveksler- og kondensatorapplikationer. Disse rør har fremragende varmeoverførselsegenskaber og bruges almindeligvis i lav til moderat temperatur og trykapplikationer.
ASTM A192: Sømløse kedelrør i kulstofstål designet til højtryksservice. Disse rør bruges i dampgenerering og andre højtryksmiljøer.
ASTM A210: Denne standard dækker sømløse mellemkulstofstålrør til kedel- og overhedningsapplikationer. A-1 og C kvaliteterne tilbyder varierende niveauer af styrke og temperaturmodstand.
ASTM A334 (Klasse 1, 3, 6): Sømløse og svejsede kulstofstålrør designet til lavtemperaturservice. Disse kvaliteter bruges i varmevekslere, kondensatorer og andre lavtemperaturapplikationer.
EN 10216-2 (P235GH, P265GH TC1/TC2): Europæisk standard for sømløse stålrør, der anvendes i trykapplikationer, især i kedler og højtemperaturservice.

Kulstofstålrør er et fremragende valg til kedel- og varmevekslerapplikationer, hvor høj styrke og moderat korrosionsbestandighed er påkrævet. Men til applikationer, der involverer ikke kun ekstremt høje temperaturer, men også barske korrosive miljøer, foretrækkes legerings- eller rustfri stålrør ofte på grund af deres overlegne modstand og holdbarhed.

III. Legeret stålrør til kedel og varmeveksler

Legerede stålrør er designet til højtemperatur- og højtrykskedel- og varmevekslerapplikationer. Disse rør er legeret med elementer som chrom, molybdæn og vanadium for at forbedre deres styrke, hårdhed og modstandsdygtighed over for korrosion og varme. Legerede stålrør er meget udbredt i kritiske applikationer, såsom overhedere, economizere og højtemperaturvarmevekslere, på grund af deres exceptionelle styrke og modstandsdygtighed over for varme og tryk.

Egenskaber af legeret stål:
Høj varmebestandighed: Legeringselementer som chrom og molybdæn forbedrer disse rørs højtemperaturydelse, hvilket gør dem velegnede til applikationer med ekstreme temperaturer.
Forbedret korrosionsbestandighed: Legeret stålrør giver bedre modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion sammenlignet med kulstofstål, især i højtemperaturmiljøer.
Forbedret styrke: Legeringselementer øger også styrken af disse rør, så de kan modstå højt tryk i kedler og andet kritisk udstyr.

Hovedstandarder og karakterer:

ASTM A213 (Klasse T5, T9, T11, T22, T91, T92): Denne standard dækker sømløse ferritiske og austenitiske legerings-stålrør til brug i kedler, overhedere og varmevekslere. Kvaliteterne adskiller sig i deres legeringssammensætning og vælges ud fra de specifikke temperatur- og trykkrav.
T5 og T9: Velegnet til moderat til høj temperatur.
T11 og T22: Bruges almindeligvis i højtemperaturapplikationer, der giver forbedret varmebestandighed.
T91 og T92: Avancerede højstyrkelegeringer designet til ultrahøje temperaturer i kraftværker.
EN 10216-2 (16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, 15NiCuMoNb5-6-4, X20CrMoV11-1): Europæiske standarder for sømløse legerede stålrør, der anvendes i højtemperaturapplikationer. Disse rør er almindeligt anvendt i kedler, overhedere og economizers i kraftværker.
16Mo3: Et legeret stål med gode højtemperaturegenskaber, velegnet til brug i kedler og trykbeholdere.
13CrMo4-5 og 10CrMo9-10: Chrom-molybdæn-legeringer, der tilbyder fremragende varme- og korrosionsbestandighed til højtemperaturapplikationer.

Legeret stålrør er den foretrukne mulighed for højtemperatur- og højtryksmiljøer, hvor kulstofstål muligvis ikke giver tilstrækkelig ydeevne til kedlen og varmeveksleren.

IV. Rustfri stålrør til kedel og varmeveksler

Rustfrit stålrør tilbyder enestående korrosionsbestandighed, hvilket gør dem ideelle til kedel- og varmevekslerapplikationer, der involverer ætsende væsker, høje temperaturer og barske miljøer. De er meget udbredt i varmevekslere, overhedere og kedler, hvor der udover korrosionsbestandighed også kræves højtemperaturstyrke for optimal ydeevne.

Egenskaber af rustfrit stål:
Korrosionsbestandighed: Rustfrit ståls modstandsdygtighed over for korrosion kommer fra dets chromindhold, som danner et beskyttende oxidlag på overfladen.
Høj styrke ved forhøjede temperaturer: Rustfrit stål bevarer sine mekaniske egenskaber selv ved høje temperaturer, hvilket gør det velegnet til overhedning og andre varmeintensive applikationer.
Langtidsholdbarhed: Rustfrit ståls modstandsdygtighed over for korrosion og oxidation sikrer en lang levetid, selv i barske miljøer.

Hovedstandarder og karakterer:

ASTM A213 / ASTM A249: Disse standarder dækker sømløse og svejsede rustfri stålrør til brug i kedler, overhedere og varmevekslere. Fælles karakterer inkluderer:
TP304 / TP304L (EN 1.4301 / 1.4307): Austenitiske rustfri stålkvaliteter er meget udbredt på grund af deres korrosionsbestandighed og styrke.
TP310S / TP310MoLN (EN 1.4845 / 1.4466): Højtemperatur rustfri stålkvaliteter med fremragende oxidationsbestandighed.
TP316 / TP316L (EN 1.4401 / 1.4404): Molybdænholdige kvaliteter med forbedret korrosionsbestandighed, især i kloridmiljøer.
TP321 (EN 1.4541): Stabiliseret rustfrit stål, der anvendes i højtemperaturmiljøer for at forhindre intergranulær korrosion.
TP347H / TP347HFG (EN 1.4550 / 1.4961): Højkulstof, stabiliserede kvaliteter til højtemperaturapplikationer såsom overhedere og kedler.
UNS N08904 (904L) (EN 1.4539): Super austenitisk rustfrit stål med fremragende korrosionsbestandighed, især i sure miljøer.
ASTM A269: Dækker sømløse og svejsede austenitiske rustfrie stålrør til generel korrosionsbestandig service.
ASTM A789: Standard for duplex rustfri stålrør, der tilbyder en kombination af fremragende korrosionsbestandighed og høj styrke.
UNS S31803, S32205, S32750, S32760: Duplex og super duplex rustfri stålkvaliteter, der tilbyder overlegen korrosionsbestandighed, især i kloridholdige miljøer.
EN 10216-5: Europæisk standard, der dækker sømløse rør i rustfrit stål, inklusive følgende kvaliteter:
1.4301 / 1.4307 (TP304 / TP304L)
1.4401 / 1.4404 (TP316 / TP316L)
1,4845 (TP310S)
1,4466 (TP310MoLN)
1.4539 (UNS N08904 / 904L)

Rustfrit stålrør er meget alsidige og bruges i en lang række applikationer, herunder varmevekslere, kedler og overhedere, hvor både korrosionsbestandighed og højtemperaturstyrke ikke kun er påkrævet, men også afgørende for optimal ydeevne.

V. Nikkelbaserede legeringer til kedel og varmeveksler

Nikkelbaserede legeringer er blandt de mest korrosionsbestandige materialer til rådighed og bruges almindeligvis i kedel- og varmevekslerapplikationer, der involverer ekstreme temperaturer, korrosive miljøer og højtryksforhold. Nikkellegeringer giver enestående modstand mod oxidation, sulfidering og karburering, hvilket gør dem ideelle til varmevekslere, kedler og overhedere i barske miljøer.

Egenskaber af nikkelbaserede legeringer:
Enestående korrosionsbestandighed: Nikkellegeringer modstår korrosion i sure, alkaliske og kloridmiljøer.
Højtemperaturstabilitet: Nikkellegeringer bevarer deres styrke og korrosionsbestandighed selv ved høje temperaturer, hvilket gør dem velegnede til højtemperaturapplikationer.
Oxidations- og sulfideringsbestandighed: Nikkellegeringer er modstandsdygtige over for oxidation og sulfidering, som kan forekomme i højtemperaturmiljøer, der involverer svovlholdige forbindelser.

Hovedstandarder og karakterer:

ASTM B163 / ASTM B407 / ASTM B444: Disse standarder dækker nikkelbaserede legeringer til sømløse rør, der anvendes i kedler, varmevekslere og overhedere. Fælles karakterer inkluderer:
Inconel 600 / 601: Fremragende modstandsdygtighed over for oxidation og højtemperaturkorrosion, hvilket gør disse legeringer ideelle til overhedere og højtemperaturvarmevekslere.
Inconel 625: Tilbyder overlegen modstandsdygtighed over for en lang række ætsende miljøer, herunder sure og kloridrige miljøer.
Incoloy 800 / 800H / 800HT: Anvendes i højtemperaturapplikationer på grund af deres fremragende modstandsdygtighed over for oxidation og karburering.
Hastelloy C276 / C22: Disse nikkel-molybdæn-chrom-legeringer er kendt for deres enestående korrosionsbestandighed i stærkt korrosive miljøer, herunder sure og chloridholdige medier.
ASTM B423: Dækker sømløse rør fremstillet af nikkel-jern-krom-molybdæn-legeringer såsom Alloy 825, som giver fremragende modstandsdygtighed over for spændingskorrosionsrevner og generel korrosion i forskellige miljøer.
EN 10216-5: Europæisk standard for nikkelbaserede legeringer brugt i sømløse rør til højtemperatur- og korrosive applikationer, herunder kvaliteter som:
2.4816 (Inconel 600)
2.4851 (Inconel 601)
2.4856 (Inconel 625)
2.4858 (legering 825)

Nikkelbaserede legeringer vælges ofte til kritiske applikationer, hvor korrosionsbestandighed og ydeevne ved høje temperaturer er afgørende, såsom i kraftværker, kemisk behandling og olie- og gasraffinaderier Kedel og varmeveksler.

VI. Titanium og zirkoniumlegeringer til kedel og varmeveksler

Titanium- og zirconiumlegeringer tilbyder en unik kombination af styrke, korrosionsbestandighed og letvægtsegenskaber, hvilket gør dem ideelle til specifikke anvendelser i varmevekslere, kondensatorer og kedler.

Egenskaber af titanlegeringer:
Høj styrke-til-vægt-forhold: Titanium er lige så stærkt som stål, men betydeligt lettere, hvilket gør det velegnet til vægtfølsomme applikationer.
Fremragende korrosionsbestandighed: Titaniumlegeringer er meget modstandsdygtige over for korrosion i havvand, sure miljøer og chloridholdige medier.
God varmebestandighed: Titaniumlegeringer bevarer deres mekaniske egenskaber ved forhøjede temperaturer, hvilket gør dem velegnede til varmevekslerrør i kraftværker og kemisk behandling.
Egenskaber af zirkoniumlegeringer:
Enestående korrosionsbestandighed: Zirkoniumlegeringer er meget modstandsdygtige over for korrosion i sure miljøer, herunder svovlsyre, salpetersyre og saltsyre.
Højtemperaturstabilitet: Zirkoniumlegeringer bevarer deres styrke og korrosionsbestandighed ved forhøjede temperaturer, hvilket gør dem ideelle til højtemperaturvarmevekslerapplikationer.

Hovedstandarder og karakterer:

ASTM B338: Denne standard dækker sømløse og svejsede titanlegeringsrør til brug i varmevekslere og kondensatorer. Fælles karakterer inkluderer:
Grade 1 / Grade 2: Kommercielt rene titaniumkvaliteter med fremragende korrosionsbestandighed.
Grade 5 (Ti-6Al-4V): En titanlegering med forbedret styrke og ydeevne ved høje temperaturer.
ASTM B523: Dækker sømløse og svejste rør af zirkoniumlegering til brug i varmevekslere og kondensatorer. Fælles karakterer inkluderer:
Zirconium 702: En kommercielt ren zirconiumlegering med enestående korrosionsbestandighed.
Zirconium 705: En legeret zirconiumkvalitet med forbedrede mekaniske egenskaber og høj temperatur stabilitet.

Titanium og zirkoniumlegeringer er almindeligt anvendt i stærkt korrosive miljøer såsom havvandsafsaltningsanlæg, kemiske forarbejdningsindustrier og atomkraftværker Kedel og varmeveksler på grund af deres overlegne korrosionsbestandighed og lette egenskaber.

VII. Kobber og kobberlegeringer til kedel og varmeveksler

Kobber og dets legeringer, herunder messing, bronze og kobber-nikkel, er meget udbredt i varmevekslere, kondensatorer og kedler på grund af deres fremragende varmeledningsevne og korrosionsbestandighed.

Egenskaber af kobberlegeringer:
Fremragende termisk ledningsevne: Kobberlegeringer er kendt for deres høje termiske ledningsevne, hvilket gør dem ideelle til varmevekslere og kondensatorer.
Korrosionsbestandighed: Kobberlegeringer modstår korrosion i vand, herunder havvand, hvilket gør dem velegnede til marine- og afsaltning.
Antimikrobielle egenskaber: Kobberlegeringer har naturlige antimikrobielle egenskaber, hvilket gør dem velegnede til anvendelser inden for sundhedspleje og vandbehandling.

Hovedstandarder og karakterer:

ASTM B111: Denne standard dækker sømløse kobber- og kobberlegeringsrør til brug i varmevekslere, kondensatorer og fordampere. Fælles karakterer inkluderer:
C44300 (Admiralty Brass): En kobber-zink-legering med god korrosionsbestandighed, især i havvandsapplikationer.
C70600 (Kobber-Nikkel 90/10): En kobber-nikkel-legering med fremragende korrosionsbestandighed i havvand og havmiljøer.
C71500 (Kobber-Nikkel 70/30): Endnu en kobber-nikkel-legering med højere nikkelindhold for øget korrosionsbestandighed.

Kobber og kobberlegeringer er meget udbredt i marine kedel- og varmevekslerapplikationer, kraftværker og HVAC-systemer på grund af deres fremragende termiske ledningsevne og modstandsdygtighed over for havvandskorrosion.

Ud over kedlen og varmeveksleren er kondensatorer, overhedere, luftforvarmere og economizere også vitale komponenter, der væsentligt optimerer energieffektiviteten. For eksempel køler kondensatoren udstødningsgasserne fra både kedlen og varmeveksleren, mens overhederen på den anden side øger damptemperaturen for at forbedre ydeevnen. I mellemtiden udnytter luftforvarmeren udstødningsgasser til at opvarme den indkommende luft, hvorved den samlede effektivitet af kedlen og varmevekslersystemet yderligere forbedres. Endelig spiller economizere en afgørende rolle ved at genvinde spildvarme fra røggasser til at forvarme vand, hvilket i sidste ende reducerer energiforbruget og øger effektiviteten af både kedlen og varmeveksleren.

VIII. Konklusion: Valg af de rigtige materialer til kedlen og varmeveksleren

Sømløse rør er en integreret del af ydeevnen af kedler, varmevekslere, kondensatorer, overhedere, luftforvarmere og economizere i industrier som elproduktion, olie og gas og kemisk behandling. Valget af materiale til sømløse rør afhænger af de specifikke anvendelseskrav, herunder temperatur, tryk, korrosionsbestandighed og mekanisk styrke.

Kulstofstål tilbyder overkommelige priser og styrke til moderate temperatur- og trykapplikationer.
Legeret stål giver overlegen ydeevne og styrke ved høje temperaturer i kedler og overhedere.
Rustfrit stål leverer fremragende korrosionsbestandighed og holdbarhed i varmevekslere og overhedere.
Nikkelbaserede legeringer er det bedste valg til ekstremt ætsende og høje temperaturmiljøer.
Titanium og zirconium legeringer er ideelle til lette og stærkt korrosive applikationer.
Kobber og kobberlegeringer foretrækkes på grund af deres varmeledningsevne og korrosionsbestandighed i varmevekslere og kondensatorer.

Kedel- og varmevekslersystemer spiller en afgørende rolle i forskellige industrier ved effektivt at overføre varme fra et medium til et andet. En kedel og varmeveksler arbejder sammen om at generere og overføre varme, hvilket giver essentiel varme til dampproduktion i kraftværker og fremstillingsprocesser.

Ved at forstå disse materialers egenskaber og anvendelser kan ingeniører og designere træffe informerede beslutninger, hvilket sikrer sikker og effektiv drift af deres udstyr. Når du vælger materialer til kedlen og varmeveksleren, er det afgørende at overveje de specifikke krav til din applikation. Derudover bør du konsultere de relevante standarder for at sikre kompatibilitet og optimal ydeevne.