ASME B31.3 versus ASME B31.1

ASME B31.1 versus ASME B31.3: Ken de codes voor leidingontwerp

/in /door

Invoering

Bij het ontwerpen en engineeren van leidingen is het selecteren van de juiste leidingcode essentieel om veiligheid, efficiëntie en naleving van industrienormen te garanderen. Twee van de meest algemeen erkende leidingontwerpcodes zijn ASME B31.1 En ASME B31.3. Hoewel ze beide afkomstig zijn van de American Society of Mechanical Engineers (ASME) en het ontwerp en de constructie van pijpleidingsystemen regelen, verschillen hun toepassingen aanzienlijk. Inzicht in de ASME B31.1 versus ASME B31.3 Debatteren is cruciaal voor het selecteren van de juiste code voor uw project, of het nu gaat om energiecentrales, chemische verwerking of industriële faciliteiten.

Overzicht: ASME B31.1 versus ASME B31.3

What is ASME B31.3 or Process Piping Code?

ASME B31.1 is de norm die het ontwerp, de constructie en het onderhoud van leidingsystemen van elektriciteitscentrales regelt. Het is van toepassing op leidingsystemen in elektriciteitscentrales, industriële installaties en andere faciliteiten waar elektriciteitsopwekking bij betrokken is. Deze code richt zich sterk op de integriteit van systemen die omgaan met hogedrukstoom, water en hete gassen.

Typische toepassingen: Energiecentrales, verwarmingssystemen, turbines en ketelsystemen.
Drukbereik: Hogedrukstoom- en vloeistofsystemen.
Temperatuurbereik: Geschikt voor hoge temperaturen, met name voor stoom- en gastoepassingen.

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.

Typische toepassingen: Chemische verwerkingsfabrieken, raffinaderijen, farmaceutische fabrieken, voedingsmiddelen- en drankenfabrieken.
Drukbereik: Over het algemeen lager dan het drukbereik in ASME B31.1, afhankelijk van het type vloeistof en hun classificatie.
Temperatuurbereik: varies depending op de chemische vloeistoffen, maar het is doorgaans lager dan de extreme omstandigheden in ASME B31.1.

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

ASME B31.3 versus ASME B31.1

ASME B31.3 versus ASME B31.1

Sr No Parameter ASME B31.3-Process Piping ASME B31.1-Power Piping
1 Domein 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 Ontwerp Leven 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.

Conclusie

Het cruciale verschil in de ASME B31.1 versus ASME B31.3 De discussie gaat over industriële toepassingen, materiaalvereisten en veiligheidsaspecten. ASME B31.1 is ideaal voor energieopwekking en hogetemperatuursystemen, met de nadruk op mechanische integriteit. Tegelijkertijd, 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 Sectie II Deel A

ASME BPVC Sectie II Deel A: Specificaties voor ferromaterialen

/in /door

Invoering

ASME BPVC Sectie II Deel A: Specificaties van ferro-materialen is een deel van de ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) die specificaties voor ferromaterialen (voornamelijk ijzer) omvat gebruikt bij de constructie van boilers, drukvaten en andere drukvaste apparatuur. Deze sectie behandelt specifiek de vereisten voor staal- en ijzermaterialen, waaronder koolstofstaal, gelegeerd staal en roestvrij staal.

Gerelateerde materiaalspecificaties voor buizen en platen

Buizen:

SA-178/SA-178M – Elektrische weerstand gelaste koolstofstalen en koolstof-mangaanstalen ketel- en oververhitterbuizen
SA-179/SA-179M – Naadloze koudgetrokken koolstofarme stalen warmtewisselaar- en condensatorbuizen
SA-192/SA-192M – Naadloze koolstofstalen ketelbuizen voor hogedrukservice
SA-209/SA-209M – Naadloze koolstof-molybdeen gelegeerde stalen ketel- en oververhitterbuizen
SA-210/SA-210M – Naadloze buizen voor ketels en oververhitters van middelzwaar koolstofstaal
SA-213/SA-213M – Naadloze ferritische en austenitische gelegeerde stalen ketel-, oververhitter- en warmtewisselaarbuizen
SA-214/SA-214M – Elektrisch-weerstand-gelaste koolstofstalen warmtewisselaar- en condensatorbuizen
SA-249/SA-249M – Gelaste austenitische stalen ketel-, oververhitter-, warmtewisselaar- en condensorbuizen
SA-250/SA-250M – Elektrisch-weerstandsgelaste ferritische gelegeerde stalen ketel- en oververhitterbuizen
SA-268/SA-268M – Naadloze en gelaste ferritische en martensitische roestvrijstalen buizen voor algemene service
SA-334/SA-334M – Naadloze en gelaste koolstof- en gelegeerde stalen buizen voor lage temperaturen
SA-335/SA-335M – Naadloze ferritische gelegeerde stalen buis voor hogetemperatuurtoepassingen
SA-423/SA-423M – Naadloze en elektrisch gelaste buizen van laaggelegeerd staal
SA-450/SA-450M – Algemene vereisten voor koolstof- en laaggelegeerde stalen buizen
SA-556/SA-556M – Naadloze koudgetrokken koolstofstalen voedingswaterverwarmerbuizen
SA-557/SA-557M – Elektrisch-weerstand-gelaste koolstofstalen voedingswaterverwarmerbuizen
SA-688/SA-688M – Naadloze en gelaste austenitische roestvrijstalen voedingswaterverwarmerbuizen
SA-789/SA-789M – Naadloze en gelaste ferritische/austenitische roestvrijstalen buizen voor algemene toepassingen
SA-790/SA-790M – Naadloze en gelaste ferritische/austenitische roestvrijstalen buizen
SA-803/SA-803M – Naadloze en gelaste ferritische roestvrijstalen voedingswaterverwarmerbuizen
SA-813/SA-813M – Enkel- of dubbelgelaste austenitische roestvaststalen buis
SA-814/SA-814M – Koudbewerkte gelaste austenitische roestvrijstalen buis

ASME BPVC

ASME BPVC

Borden:

SA-203/SA-203M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, nikkel
SA-204/SA-204M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, molybdeen
SA-285/SA-285M – Drukvatplaten, koolstofstaal, lage en gemiddelde treksterkte
SA-299/SA-299M – Drukvatplaten, koolstofstaal, mangaan-silicium
SA-302/SA-302M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, mangaan-molybdeen en mangaan-molybdeen-nikkel
SA-353/SA-353M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, dubbel genormaliseerd en getemperd 9% nikkel
SA-387/SA-387M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, chroom-molybdeen
SA-516/SA-516M – Drukvatplaten, koolstofstaal, voor gebruik bij matige en lage temperaturen
SA-517/SA-517M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, hoge sterkte, geblust en getemperd
SA-533/SA-533M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, geblust en getemperd, mangaan-molybdeen en mangaan-molybdeen-nikkel
SA-537/SA-537M – Drukvatplaten, warmtebehandeld, koolstof-mangaan-siliciumstaal
SA-542/SA-542M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, geblust en getemperd, chroom-molybdeen en chroom-molybdeen-vanadium
SA-543/SA-543M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, geblust en getemperd, nikkel-chroom-molybdeen
SA-553/SA-553M – Drukvatplaten, gelegeerd staal, geblust en getemperd 7, 8 en 9% nikkel
SA-612/SA-612M – Drukvatplaten, koolstofstaal, hoge sterkte, voor gebruik bij matige en lagere temperaturen
SA-662/SA-662M – Drukvatplaten, koolstof-mangaan-siliciumstaal, voor gebruik bij matige en lagere temperaturen
SA-841/SA-841M – Drukvatplaten, geproduceerd door Thermo-Mechanisch Controle Proces (TMCP)

Conclusie

Concluderend is ASME BPVC Sectie II Deel A: Ferrous Material Specificaties een cruciale bron voor het waarborgen van de veiligheid, betrouwbaarheid en kwaliteit van ferromaterialen die worden gebruikt voor de constructie van boilers, drukvaten en andere drukvaste apparatuur. Door uitgebreide specificaties te bieden over de mechanische en chemische eigenschappen van materialen zoals koolstofstaal, gelegeerd staal en roestvrij staal, zorgt deze sectie ervoor dat materialen voldoen aan de strenge normen die vereist zijn voor toepassingen met hoge druk en hoge temperaturen. De gedetailleerde richtlijnen over productvormen, testprocedures en naleving van industrienormen maken het onmisbaar voor ingenieurs, fabrikanten en inspecteurs die betrokken zijn bij het ontwerp en de constructie van drukapparatuur. Als zodanig is ASME BPVC Sectie II Deel A cruciaal voor de petrochemische, nucleaire en energieopwekkingsindustrie, waar drukvaten en boilers veilig en efficiënt moeten werken onder strenge mechanische stressomstandigheden.

Blussing van SAE4140 naadloze stalen buizen

Analyse van de oorzaken van ringvormige scheuren in gebluste SAE 4140 naadloze stalen buizen

/in /door

De reden voor de ringvormige scheur aan het uiteinde van de SAE 4140 naadloze stalen buis werd bestudeerd door middel van een chemische samenstellingstest, hardheidstest, metallografische observatie, scanning elektronenmicroscoop en energiespectrumanalyse. De resultaten tonen aan dat de ringvormige scheur van de SAE 4140 naadloze stalen buis een blusscheur is, die over het algemeen aan het uiteinde van de buis optreedt. De reden voor de blusscheur is de verschillende koelsnelheid tussen de binnen- en buitenwanden, en de koelsnelheid van de buitenwand is veel hoger dan die van de binnenwand, wat resulteert in scheurfalen veroorzaakt door spanningsconcentratie nabij de positie van de binnenwand. De ringvormige scheur kan worden geëlimineerd door de koelsnelheid van de binnenwand van de stalen buis tijdens het blussen te verhogen, de uniformiteit van de koelsnelheid tussen de binnen- en buitenwand te verbeteren en de temperatuur na het blussen te regelen tot binnen 150 ~ 200 ℃ om de blusspanning door zelftempering te verminderen.

SAE 4140 is een CrMo laaggelegeerd constructiestaal, is de Amerikaanse ASTM A519 standaardkwaliteit, in de nationale norm 42CrMo gebaseerd op de toename van het Mn-gehalte; daarom is de hardbaarheid van SAE 4140 verder verbeterd. SAE 4140 naadloze stalen buis, in plaats van massieve smeedstukken, kan de walsproductie van verschillende soorten holle assen, cilinders, hulzen en andere onderdelen de productie-efficiëntie aanzienlijk verbeteren en staal besparen; SAE 4140 stalen buis wordt veel gebruikt in olie- en gasveldmijnbouwschroefboorgereedschappen en andere boorapparatuur. SAE 4140 naadloze stalen buis temperbehandeling kan voldoen aan de vereisten van verschillende staalsterktes en taaiheidsmatching door het warmtebehandelingsproces te optimaliseren. Toch blijkt het vaak productleveringsdefecten in het productieproces te beïnvloeden. Dit artikel richt zich voornamelijk op SAE 4140 stalen buis in het blusproces in het midden van de wanddikte van het uiteinde van de buis, produceert een ringvormige scheurdefectanalyse en stelt verbeteringsmaatregelen voor.

1. Testmaterialen en -methoden

Een bedrijf produceerde specificaties voor ∅ 139,7 × 31,75 mm SAE 4140 staalkwaliteit naadloze stalen buis, het productieproces voor de billet verwarming → piercen → rollen → dimensioneren → temperen (850 ℃ weektijd van 70 min blussen + pijp roteren buiten de waterdouche koeling +735 ℃ weektijd van 2 uur temperen) → Foutdetectie en inspectie. Na de temperbehandeling onthulde de foutdetectie-inspectie dat er een ringvormige scheur in het midden van de wanddikte aan het uiteinde van de buis zat, zoals weergegeven in Afb. 1; de ringvormige scheur verscheen op ongeveer 21~24 mm afstand van de buitenkant, cirkelde rond de omtrek van de buis en was gedeeltelijk onderbroken, terwijl er geen dergelijk defect werd gevonden in het buislichaam.

Figuur 1 De ringvormige scheur aan het uiteinde van de pijp

Figuur 1 De ringvormige scheur aan het uiteinde van de pijp

Neem de partij stalen buisblusmonsters voor blusanalyse en observatie van de blusorganisatie, en spectrale analyse van de samenstelling van de stalen buis, en neem tegelijkertijd in de geharde stalen buisscheuren monsters met een hoog vergrotingsvermogen om de micromorfologie van de scheur, het korrelgrootteniveau en in de rasterelektronenmicroscoop met een spectrometer voor de interne samenstelling van de scheuren van de micro-oppervlakteanalyse te observeren.

2. Testresultaten

2.1 Chemische samenstelling

Tabel 1 toont de resultaten van de spectrale analyse van de chemische samenstelling. De samenstelling van de elementen voldoet aan de eisen van de ASTM A519-norm.

Tabel 1 Resultaten van de chemische samenstellingsanalyse (massafractie, %)

Element C Si Mn P S Cr ma Cu Ni
Inhoud 0.39 0.20 0.82 0.01 0.005 0.94 0.18 0.05 0.02
ASTM A519-vereiste 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 Test op buishardheid

Op de gebluste monsters van de totale wanddikte-blushardheidstest, zijn de resultaten van de totale wanddikte-hardheid, zoals weergegeven in Afbeelding 2, te zien in Afbeelding 2, in 21 ~ 24 mm van de buitenkant van de blushardheid begon aanzienlijk te dalen, en van de buitenkant van de 21 ~ 24 mm is de hogetemperatuurtempering van de pijp gevonden in het gebied van de ringscheur, het gebied onder en boven de wanddikte van de hardheid van het extreme verschil tussen de positie van de wanddikte van het gebied bereikte 5 (HRC) of zo. Het hardheidsverschil tussen de onderste en bovenste wanddikte van dit gebied is ongeveer 5 (HRC). De metallografische organisatie in de gebluste toestand wordt weergegeven in Afb. 3. Vanuit de metallografische organisatie in Afb. 3; het is te zien dat de organisatie in het buitenste gebied van de pijp een kleine hoeveelheid ferriet + martensiet is, terwijl de organisatie nabij het binnenoppervlak niet is geblust, met een kleine hoeveelheid ferriet en bainiet, wat leidt tot de lage blushardheid van het buitenoppervlak van de pijp tot het binnenoppervlak van de pijp op een afstand van 21 mm. De hoge mate van consistentie van ringscheuren in de pijpwand en de positie van extreem verschil in blushardheid suggereren dat ringscheuren waarschijnlijk worden geproduceerd in het blusproces. De hoge consistentie tussen de locatie van de ringscheuren en de inferieure blushardheid geeft aan dat de ringscheuren mogelijk zijn geproduceerd tijdens het blusproces.

Figuur 2 De waarde van de blushardheid in volledige wanddikte

Figuur 2 De waarde van de blushardheid in volledige wanddikte

Figuur 3 Blusstructuur van stalen buis

Figuur 3 Blusstructuur van stalen buis

2.3 De metallografische resultaten van de stalen buis worden respectievelijk weergegeven in figuur 4 en figuur 5.

De matrixorganisatie van de stalen buis is getemperd austeniet + een kleine hoeveelheid ferriet + een kleine hoeveelheid bainiet, met een korrelgrootte van 8, wat een gemiddelde getemperde organisatie is; de scheuren strekken zich uit langs de longitudinale richting, die langs de kristallijne scheuring hoort, en de twee zijden van de scheuren hebben de typische kenmerken van ingrijpen; er is het fenomeen van ontkoling aan beide zijden, en een grijze oxidelaag met hoge temperatuur is waarneembaar op het oppervlak van de scheuren. Er is ontkoling aan beide zijden, en een grijze oxidelaag met hoge temperatuur kan worden waargenomen op het scheuroppervlak, en er zijn geen niet-metalen insluitsels te zien in de buurt van de scheur.

Figuur 4 Observaties van scheurmorfologie

Figuur 4 Observaties van scheurmorfologie

Figuur 5 Microstructuur van de scheur

Figuur 5 Microstructuur van de scheur

2.4 Resultaten van de scheurbreukmorfologie en energiespectrumanalyse

Nadat de breuk is geopend, wordt de micromorfologie van de breuk waargenomen onder de scanning elektronenmicroscoop, zoals weergegeven in Fig. 6, die laat zien dat de breuk is blootgesteld aan hoge temperaturen en dat er oxidatie bij hoge temperaturen heeft plaatsgevonden op het oppervlak. De breuk bevindt zich voornamelijk langs de kristalbreuk, met een korrelgrootte variërend van 20 tot 30 μm, en er worden geen grove korrels en abnormale organisatorische defecten gevonden; de energiespectrumanalyse laat zien dat het oppervlak van de breuk voornamelijk is samengesteld uit ijzer en zijn oxiden, en er worden geen abnormale vreemde elementen gezien. Spectraalanalyse laat zien dat het breukoppervlak voornamelijk uit ijzer en zijn oxiden bestaat, zonder abnormale vreemde elementen.

Figuur 6 Fractuurmorfologie van de scheur

Figuur 6 Fractuurmorfologie van de scheur

3 Analyse en discussie

3.1 Analyse van scheurdefecten

Vanuit het oogpunt van de scheurmicromorfologie is de scheuropening recht; de staart is gebogen en scherp; het scheuruitbreidingspad vertoont de kenmerken van scheuren langs het kristal en de twee zijden van de scheur hebben typische meshing-kenmerken, wat de gebruikelijke kenmerken zijn van blusscheuren. Toch ontdekte het metallografisch onderzoek dat er aan beide zijden van de scheur ontkolingsverschijnselen zijn, wat niet in overeenstemming is met de kenmerken van de traditionele blusscheuren, rekening houdend met het feit dat de tempertemperatuur van de stalen buis 735 ℃ is en Ac1 738 ℃ is in SAE 4140, wat niet in overeenstemming is met de conventionele kenmerken van blusscheuren. Aangezien de voor de buis gebruikte ontlaattemperatuur 735 °C bedraagt en de Ac1 van SAE 4140 738 °C bedraagt, wat erg dicht bij elkaar ligt, wordt aangenomen dat de ontkoling aan beide zijden van de scheur verband houdt met de ontlating bij hoge temperatuur tijdens het ontlaten (735 °C) en niet een scheur is die al bestond vóór de warmtebehandeling van de buis.

3.2 Oorzaken van scheuren

De oorzaken van blusscheuren zijn over het algemeen gerelateerd aan de blusverwarmingstemperatuur, de bluskoelsnelheid, metallurgische defecten en blusspanningen. Uit de resultaten van de samenstellingsanalyse blijkt dat de chemische samenstelling van de pijp voldoet aan de vereisten van SAE 4140 staalsoort in de ASTM A519-norm en dat er geen overschrijdingen van elementen zijn gevonden; er zijn geen niet-metalen insluitsels gevonden in de buurt van de scheuren en de energiespectrumanalyse bij de scheurbreuk toonde aan dat de grijze oxidatieproducten in de scheuren Fe en zijn oxiden waren en dat er geen abnormale vreemde elementen werden gezien, dus kan worden uitgesloten dat metallurgische defecten de ringvormige scheuren hebben veroorzaakt; de korrelgroottegraad van de pijp was graad 8 en de korrelgroottegraad was graad 7 en de korrelgrootte was graad 8 en de korrelgrootte was graad 8. Het korrelgrootteniveau van de pijp is 8; de korrel is verfijnd en niet grof, wat aangeeft dat de blusscheur niets te maken heeft met de blusverwarmingstemperatuur.

De vorming van blusscheuren is nauw verwant aan de blusspanningen, verdeeld in thermische en organisatorische spanningen. Thermische spanning is te wijten aan het koelproces van de stalen buis; de oppervlaktelaag en het hart van de stalen buis koelsnelheid zijn niet consistent, wat resulteert in ongelijke samentrekking van het materiaal en interne spanningen; het resultaat is dat de oppervlaktelaag van de stalen buis wordt onderworpen aan drukspanningen en het hart van de trekspanningen; weefselspanningen zijn het blussen van de stalen buisorganisatie tot de martensiettransformatie, samen met de uitbreiding van het volume van inconsistentie in de generatie van de interne spanningen, de organisatie van spanningen gegenereerd door het resultaat is de oppervlaktelaag van trekspanningen, het centrum van de trekspanningen. Deze twee soorten spanningen in de stalen buis bestaan in hetzelfde onderdeel, maar de richtingrol is het tegenovergestelde; het gecombineerde effect van het resultaat is dat een van de twee spanningen' dominante factor, thermische spanning dominante rol is het resultaat van het werkstuk hart trek, oppervlaktedruk; De dominante rol van weefselspanning is het resultaat van de trekspanning van het hart van het werkstuk en de oppervlaktespanning.

SAE 4140 stalen buis blussen met behulp van roterende buitenste douche koeling productie, de koelsnelheid van het buitenoppervlak is veel groter dan het binnenoppervlak, het buitenste metaal van de stalen buis is allemaal geblust, terwijl het binnenste metaal niet volledig is geblust om een deel van de ferriet- en bainietorganisatie te produceren, het binnenste metaal als gevolg van het binnenste metaal kan niet volledig worden omgezet in martensitische organisatie, het binnenste metaal van de stalen buis wordt onvermijdelijk onderworpen aan de trekspanning die wordt gegenereerd door de uitzetting van de buitenwand van de martensiet, en tegelijkertijd, als gevolg van de verschillende soorten organisatie, is het specifieke volume verschillend tussen het binnenste en buitenste metaal Tegelijkertijd, als gevolg van de verschillende soorten organisatie, is het specifieke volume van de binnenste en buitenste lagen van het metaal verschillend, en is de krimpsnelheid niet hetzelfde tijdens het afkoelen, zal er ook trekspanning worden gegenereerd op het grensvlak van de twee soorten organisatie, en de verdeling van de spanning wordt gedomineerd door de thermische spanningen, en de trekspanning die wordt gegenereerd op het grensvlak van de twee soorten organisatie in de buis is de grootste, wat resulteert in de ringblusscheuren die optreden in het gebied van de wanddikte van de pijp dicht bij het binnenoppervlak (21~24 mm verwijderd van het buitenoppervlak); bovendien is het uiteinde van de stalen pijp een geometriegevoelig deel van de hele pijp, dat vatbaar is voor het genereren van spanning. Bovendien is het uiteinde van de pijp een geometrisch gevoelig deel van de hele pijp, dat vatbaar is voor spanningsconcentratie. Deze ringscheur treedt meestal alleen op aan het uiteinde van de pijp, en dergelijke scheuren zijn niet gevonden in het pijplichaam.

Samenvattend, gebluste SAE 4140 dikwandige stalen buis ringvormige scheuren worden veroorzaakt door ongelijkmatige koeling van de binnen- en buitenwanden; de koelsnelheid van de buitenwand is veel hoger dan die van de binnenwand; productie van SAE 4140 dikwandige stalen buis om de bestaande koelmethode te veranderen, kan niet alleen buiten het koelproces worden gebruikt, de noodzaak om de koeling van de binnenwand van de stalen buis te versterken, om de uniformiteit van de koelsnelheid van de binnen- en buitenwanden van de dikwandige stalen buis te verbeteren om de spanningsconcentratie te verminderen, waardoor de ringscheuren worden geëlimineerd. Ringscheuren.

3.3 Verbetermaatregelen

Om blusscheuren te voorkomen, zijn in het ontwerp van het blusproces alle omstandigheden die bijdragen aan de ontwikkeling van blustrekspanningen factoren voor de vorming van scheuren, inclusief de verwarmingstemperatuur, het koelproces en de afvoertemperatuur. Verbeterde procesmaatregelen die worden voorgesteld, omvatten: blustemperatuur van 830-850 ℃; het gebruik van een interne spuitmond die is afgestemd op de middellijn van de buis, controle van de juiste interne sproeistroom, verbetering van de koelsnelheid van het binnenste gat om ervoor te zorgen dat de koelsnelheid van de binnen- en buitenwanden van dikwandige stalen buis koelsnelheid uniformiteit; controle van de post-blustemperatuur van 150-200 ℃, het gebruik van stalen buisresttemperatuur van de zelftempering, vermindering van de blusspanningen in de stalen buis.

Het gebruik van verbeterde technologie produceert ∅158,75 × 34,93 mm, ∅139,7 × 31,75 mm, ∅254 × 38,1 mm, ∅224 × 26 mm, enzovoort, volgens tientallen specificaties voor stalen buizen. Na ultrasone foutinspectie worden de producten gekwalificeerd, zonder ring-quenching scheuren.

4. Conclusie

(1) Volgens de macroscopische en microscopische kenmerken van pijpscheuren behoren de ringvormige scheuren aan de pijpuiteinden van SAE 4140 stalen pijpen tot de scheurbreuk veroorzaakt door blusspanning, die gewoonlijk aan de pijpuiteinden optreedt.

(2) Gebluste SAE 4140 dikwandige stalen buis ringvormige scheuren worden veroorzaakt door ongelijkmatige koeling van de binnen- en buitenwanden. De koelsnelheid van de buitenwand is veel hoger dan die van de binnenwand. Om de uniformiteit van de koelsnelheid van de binnen- en buitenwanden van de dikwandige stalen buis te verbeteren, moet de productie van SAE 4140 dikwandige stalen buis de koeling van de binnenwand versterken.

ASME SA213 T91 Naadloze Stalen Buis

ASME SA213 T91: Hoeveel weet u?

/in /door

Achtergrond & Inleiding

ASME SA213 T91, het staalnummer in de ASME SA213/SA213M standaard, behoort tot het verbeterde 9Cr-1Mo staal, dat in de jaren 70 tot 80 werd ontwikkeld door het US Rubber Ridge National Laboratory en het Metallurgical Materials Laboratory van de US Combustion Engineering Corporation in samenwerking. Ontwikkeld op basis van het eerdere 9Cr-1Mo staal, gebruikt in kernenergie (kan ook in andere gebieden worden gebruikt) hoge-temperatuur drukonderdelen materialen, is de derde generatie van hete-sterkte staalproducten; de belangrijkste eigenschap is het verminderen van het koolstofgehalte, in de beperking van de boven- en ondergrenzen van het koolstofgehalte, en strengere controle van het gehalte aan restelementen, zoals P en S, tegelijkertijd, het toevoegen van een spoor van 0,030-0,070% van de N, en sporen van de vaste hardmetaalvormende elementen 0,18-0,25% van V en 0,06-0,10% van Nb, om de korrelvereisten te verfijnen, waardoor de plastische taaiheid en lasbaarheid van staal worden verbeterd, de stabiliteit van staal bij hoge temperaturen wordt verbeterd, na deze multi-composietversterking, de vorming van een nieuw type martensitisch hoog-chroom hittebestendig gelegeerd staal.

ASME SA213 T91 wordt doorgaans gebruikt voor de productie van producten voor buizen met een kleine diameter en wordt vooral gebruikt in boilers, oververhitters en warmtewisselaars.

Internationale overeenkomstige kwaliteiten van T91-staal

Land

 VS Duitsland Japan Frankrijk China
Equivalente staalsoort SA-213 T91 X10CrMoVNNb91 HCM95 TUZ10CDVNb0901 10Cr9Mo1VNbN

We herkennen dit staal hier aan verschillende aspecten.

I. Chemische samenstelling van ASME SA213 T91

Element C Mn P S Si Cr ma Ni V Nb N Al
Inhoud 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. Prestatieanalyse

2.1 De rol van legeringselementen op de materiaaleigenschappen: T91-staallegeringselementen spelen een solide rol bij het versterken van de oplossing en het versterken van de diffusie en verbeteren de oxidatie- en corrosiebestendigheid van het staal, wat expliciet als volgt wordt geanalyseerd.
2.1.1 Koolstof is het meest zichtbare solide oplossing versterkende effect van stalen elementen; met de toename van het koolstofgehalte, de korte termijn sterkte van staal, plasticiteit en taaiheid afnemen, de T91 dergelijk staal, de stijging van het koolstofgehalte zal de snelheid van carbide sferoïdisatie en aggregatiesnelheid versnellen, de herverdeling van legeringselementen versnellen, de lasbaarheid, corrosiebestendigheid en oxidatiebestendigheid van staal verminderen, dus hittebestendig staal wil over het algemeen de hoeveelheid koolstofgehalte verminderen. Toch zal de sterkte van staal afnemen als het koolstofgehalte te laag is. T91 staal, vergeleken met 12Cr1MoV staal, heeft een verlaagd koolstofgehalte van 20%, wat een zorgvuldige overweging is van de impact van de bovenstaande factoren.
2.1.2 T91-staal bevat sporen stikstof; de rol van stikstof wordt weerspiegeld in twee aspecten. Enerzijds is de rol van vaste oplossingsversterking, stikstof bij kamertemperatuur in de oplosbaarheid van staal minimaal, T91-staal gelaste warmte-beïnvloede zone in het proces van lasverwarming en post-las warmtebehandeling, zal er een opeenvolging zijn van vaste oplossing en neerslagproces van VN: Lasverwarming warmte-beïnvloede zone is gevormd binnen de austenitische organisatie vanwege de oplosbaarheid van de VN, neemt het stikstofgehalte toe en daarna neemt de mate van oververzadiging in de organisatie van de kamertemperatuur toe in de daaropvolgende warmtebehandeling van de las is er een lichte VN-neerslag, wat de stabiliteit van de organisatie verhoogt en de waarde van de blijvende sterkte van de warmte-beïnvloede zone verbetert. Anderzijds bevat T91-staal ook een kleine hoeveelheid A1; stikstof kan worden gevormd met zijn A1N, A1N bij meer dan 1 100 ℃ alleen een groot aantal opgelost in de matrix, en vervolgens opnieuw neergeslagen bij lagere temperaturen, wat een beter diffusie versterkend effect kan hebben.
2.1.3 voeg chroom toe voornamelijk om de oxidatieweerstand van hittebestendig staal, corrosieweerstand, chroomgehalte van minder dan 5%, 600 ℃ begon heftig te oxideren, terwijl de hoeveelheid chroomgehalte tot 5% een uitstekende oxidatieweerstand heeft. 12Cr1MoV-staal in de volgende 580 ℃ heeft een goede oxidatieweerstand, de corrosiediepte van 0,05 mm / a, 600 ℃ toen de prestaties begonnen te verslechteren, de corrosiediepte van 0,13 mm / a. T91 met een chroomgehalte van 1 100 ℃ voordat een groot aantal in de matrix is opgelost, en bij lagere temperaturen en herprecipitatie kan een geluid diffusie versterkend effect spelen. /T91 chroomgehalte verhoogd tot ongeveer 9%, het gebruik van temperatuur kan 650 ℃ bereiken, de primaire maatregel is om de matrix op te lossen in meer chroom.
2.1.4 Vanadium en niobium zijn essentiële carbidevormende elementen. Wanneer toegevoegd om een fijne en stabiele legeringcarbide met koolstof te vormen, is er een solide diffusieversterkend effect.
2.1.5 Het toevoegen van molybdeen verbetert vooral de thermische sterkte van het staal en versterkt vaste oplossingen.

2.2 Mechanische eigenschappen

T91-staaf heeft na de laatste warmtebehandeling voor normaliseren + hogetemperatuurtempering een treksterkte bij kamertemperatuur ≥ 585 MPa, vloeigrens bij kamertemperatuur ≥ 415 MPa, hardheid ≤ 250 HB, rek (50 mm afstand van het standaard ronde monster) ≥ 20%, de toegestane spanningswaarde [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

Warmtebehandelingsproces: normalisatietemperatuur van 1040 ℃, houdtijd van niet minder dan 10 min, tempertemperatuur van 730 ~ 780 ℃, houdtijd van niet minder dan een uur.

2.3 Lasprestaties

Volgens de door het International Welding Institute aanbevolen koolstofequivalentformule wordt het koolstofequivalent van T91-staal berekend op 2,43%. De zichtbare lasbaarheid van T91 is echter slecht.
Het staal heeft geen neiging om opnieuw op te warmen en barstvorming te veroorzaken.

2.3.1 Problemen met T91-lassen

2.3.1.1 Barsten van de verharde organisatie in de hitte-beïnvloede zone
T91-koelsnelheid is laag, austeniet is zeer stabiel en koeling vindt niet snel plaats tijdens standaard perliettransformatie. Het moet worden gekoeld tot een lagere temperatuur (ongeveer 400 ℃) om te worden getransformeerd in martensiet en grove organisatie.
Lassen geproduceerd door de warmte-beïnvloede zone van de verschillende organisaties heeft verschillende dichtheden, uitzettingscoëfficiënten en verschillende roostervormen in het verwarmings- en koelproces zal onvermijdelijk gepaard gaan met verschillende volume-uitbreiding en -contractie; aan de andere kant, vanwege het lassen heeft verwarming ongelijkmatige en hoge temperatuurkenmerken, dus de T91-lasverbindingen zijn enorme interne spanningen. Geharde grove martensietorganisatieverbindingen die zich in een complexe spanningstoestand bevinden, tegelijkertijd, het laskoelingsproces waterstofdiffusie van de las naar het gebied nabij de naad, de aanwezigheid van waterstof heeft bijgedragen aan de martensietverbrossing, deze combinatie van effecten, het is gemakkelijk om koude scheuren te produceren in het gebluste gebied.

2.3.1.2 Graangroei in de hitte-beïnvloede zone
Thermische cycli van lassen hebben een significante invloed op de korrelgroei in de warmte-beïnvloede zone van gelaste verbindingen, met name in de smeltzone direct grenzend aan de maximale verwarmingstemperatuur. Wanneer de afkoelsnelheid gering is, zal de gelaste warmte-beïnvloede zone grove massieve ferriet- en carbide-organisatie vertonen, zodat de plasticiteit van het staal significant afneemt; de afkoelsnelheid is significant vanwege de productie van grove martensiet-organisatie, maar ook de plasticiteit van gelaste verbindingen zal worden verminderd.

2.3.1.3 Generatie van verzachte laag
T91-staal gelast in de getemperde toestand, de hitte-beïnvloede zone produceert een onvermijdelijke verzachtende laag, die ernstiger is dan de verzachting van perliet hittebestendig staal. Verzachting is opmerkelijker bij het gebruik van specificaties met langzamere verwarmings- en koelsnelheden. Bovendien zijn de breedte van de verzachte laag en de afstand tot de smeltlijn gerelateerd aan de verwarmingscondities en kenmerken van het lassen, voorverwarmen en warmtebehandeling na het lassen.

2.3.1.4 Spanningscorrosiescheuren
T91-staal in de warmtebehandeling na het lassen voordat de afkoeltemperatuur over het algemeen niet lager is dan 100 ℃. Als de koeling op kamertemperatuur is en de omgeving relatief vochtig is, is het gemakkelijk om spanningscorrosiescheuren te veroorzaken. Duitse regelgeving: Voor de warmtebehandeling na het lassen moet het worden afgekoeld tot onder de 150 ℃. In het geval van dikkere werkstukken, hoeklassen en slechte geometrie, is de afkoeltemperatuur niet lager dan 100 ℃. Als koeling op kamertemperatuur en vochtigheid ten strengste verboden is, is het anders gemakkelijk om spanningscorrosiescheuren te produceren.

2.3.2 Lasproces

2.3.2.1 Lasmethode: Er kan gebruik worden gemaakt van handmatig lassen, gasbeschermd lassen met wolfraampolen of automatisch lassen met smeltpolen.
2.3.2.2 Lasmateriaal: keuze uit WE690 lasdraad of lasstaaf.

Keuze van lasmateriaal:
(1) Lassen van hetzelfde soort staal – als handmatig lassen kan worden gebruikt om CM-9Cb handmatige lasstaaf te maken, kan wolfraamgas afgeschermd lassen worden gebruikt om TGS-9Cb te maken, kan automatisch lassen met smeltpool worden gebruikt om MGS-9Cb draad te maken;
(2) lassen van ongelijksoortig staal – zoals lassen met austenitisch roestvast staal, waarvoor ERNiCr-3-lasverbruiksartikelen beschikbaar zijn.

2.3.2.3 Lasprocespunten:
(1) de keuze van de voorverwarmingstemperatuur vóór het lassen
T91 staal Ms punt is ongeveer 400 ℃; voorverwarmingstemperatuur wordt over het algemeen geselecteerd op 200 ~ 250 ℃. De voorverwarmingstemperatuur mag niet te hoog zijn. Anders wordt de gewrichtskoelsnelheid verminderd, wat kan worden veroorzaakt in de gelaste verbindingen bij de korrelgrenzen van carbideprecipitatie en de vorming van ferrietorganisatie, waardoor de slagvastheid van de stalen gelaste verbindingen bij kamertemperatuur aanzienlijk wordt verminderd. Duitsland biedt een voorverwarmingstemperatuur van 180 ~ 250 ℃; de USCE biedt een voorverwarmingstemperatuur van 120 ~ 205 ℃.

(2) de keuze van het laskanaal/de tussenlaagtemperatuur
De tussenlaagtemperatuur mag niet lager zijn dan de ondergrens van de voorverwarmingstemperatuur. Toch mag de tussenlaagtemperatuur, net als bij de selectie van de voorverwarmingstemperatuur, niet te hoog zijn. De T91-lastussenlaagtemperatuur wordt over het algemeen geregeld op 200 ~ 300 ℃. Franse regelgeving: de tussenlaagtemperatuur mag niet hoger zijn dan 300 ℃. Amerikaanse regelgeving: de tussenlaagtemperatuur mag zich bevinden tussen 170 ~ 230 ℃.

(3) de keuze van de starttemperatuur van de warmtebehandeling na het lassen
T91 vereist koeling na het lassen tot onder het Ms-punt en moet gedurende een bepaalde periode worden vastgehouden vóór de temperbehandeling, met een koelsnelheid na het lassen van 80 ~ 100 ℃ / uur. Als het niet is geïsoleerd, wordt de austenitische organisatie van de verbinding mogelijk niet volledig getransformeerd; temperverwarming bevordert de neerslag van carbide langs de austenitische korrelgrenzen, waardoor de organisatie erg broos wordt. T91 kan echter niet worden afgekoeld tot kamertemperatuur vóór het temperen na het lassen, omdat koud scheuren gevaarlijk is wanneer de gelaste verbindingen worden afgekoeld tot kamertemperatuur. Voor T91 kan de beste starttemperatuur voor de warmtebehandeling na het lassen van 100 ~ 150 ℃ en een uur vasthouden een volledige transformatie van de organisatie garanderen.

(4) tempertemperatuur na warmtebehandeling na het lassen, houdtijd, selectie van temperkoelsnelheid
Tempereertemperatuur: T91 staal heeft een grotere neiging tot koud scheuren en onder bepaalde omstandigheden is het vatbaar voor vertraagde scheuren, dus de gelaste verbindingen moeten binnen 24 uur na het lassen worden getemperd. T91 post-lastoestand van de organisatie van de lat martensiet, na het temperen, kan worden veranderd in getemperd martensiet; de prestatie is beter dan de lat martensiet. De tempereertemperatuur is laag; het tempereffect is niet duidelijk; het lasmetaal is gemakkelijk te verouderen en te bros; de tempereertemperatuur is te hoog (meer dan de AC1-lijn), de verbinding kan opnieuw worden geaustenitiseerd en in het daaropvolgende koelproces opnieuw worden geblust. Tegelijkertijd, zoals eerder in dit artikel beschreven, moet bij het bepalen van de tempereertemperatuur ook rekening worden gehouden met de invloed van de verzachtingslaag van de verbinding. Over het algemeen is de T91-tempereertemperatuur 730 ~ 780 ℃.
Houdtijd: T91 heeft na het lassen een houdtijd van minimaal één uur nodig om te zorgen dat de structuur volledig wordt omgezet in getemperd martensiet.
Afkoelsnelheid bij temperen: Om de restspanning van T91-staallasverbindingen te verminderen, moet de afkoelsnelheid lager zijn dan vijf ℃/min.
Globaal kan het T91-staallasproces in het temperatuurregelproces kort worden weergegeven in de onderstaande afbeelding:

Temperatuurregelingsproces in het lasproces van T91-stalen buis

Temperatuurregelingsproces in het lasproces van T91-stalen buis

III. Begrip van ASME SA213 T91

3.1 T91-staal verbetert door het legeringsprincipe, met name door de toevoeging van een kleine hoeveelheid niobium, vanadium en andere sporenelementen, de sterkte bij hoge temperaturen en de oxidatiebestendigheid aanzienlijk vergeleken met 12 Cr1MoV-staal, maar de lasprestaties zijn slecht.
3.2 T91-staal heeft een grotere neiging tot koudscheuren tijdens het lassen en moet vóór het lassen worden voorverwarmd tot 200 ~ 250 ℃, waarbij de tussenlaagtemperatuur op 200 ~ 300 ℃ wordt gehouden. Dit kan koudscheuren effectief voorkomen.
3.3 Na de warmtebehandeling van T91-staal na het lassen moet het worden afgekoeld tot 100 ~ 150 ℃, de isolatie een uur, de opwarm- en ontlaattemperatuur tot 730 ~ 780 ℃, de isolatietijd niet minder dan een uur en ten slotte niet meer dan 5 ℃ / min. snelheidsafkoeling tot kamertemperatuur.

IV. Productieproces van ASME SA213 T91

Het productieproces van SA213 T91 vereist verschillende methoden, waaronder smelten, piercen en rollen. Het smeltproces moet de chemische samenstelling controleren om ervoor te zorgen dat de stalen pijp een uitstekende corrosiebestendigheid heeft. De pierce- en rolprocessen vereisen nauwkeurige temperatuur- en drukregeling om de vereiste mechanische eigenschappen en maatnauwkeurigheid te verkrijgen. Bovendien moeten stalen pijpen warmtebehandeld worden om interne spanningen te verwijderen en de corrosiebestendigheid te verbeteren.

V. Toepassingen van ASME SA213 T91

ASME SA213 T91 is een hittebestendig staal met een hoog chroomgehalte, voornamelijk gebruikt bij de productie van hogetemperatuur-oververhitters en -herverhitters en andere onder druk staande onderdelen van subkritische en superkritische elektriciteitscentraleketels met metalen wandtemperaturen die niet hoger zijn dan 625 °C, en kan ook worden gebruikt als hogetemperatuur-onder druk staande onderdelen van drukvaten en kernenergie. SA213 T91 heeft een uitstekende kruipweerstand en kan een stabiele grootte en vorm behouden bij hoge temperaturen en onder langdurige belastingen. De belangrijkste toepassingen zijn boilers, oververhitters, warmtewisselaars en andere apparatuur in de energie-, chemische en petroleumindustrie. Het wordt veel gebruikt in de watergekoelde wanden van hogedrukketels, economizerbuizen, oververhitters, herverhitters en buizen van de petrochemische industrie.

NACE MR0175 ISO 15156 versus NACE MR0103 ISO 17495-1

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

/in /door

Invoering

In de olie- en gasindustrie, met name in onshore- en offshore-omgevingen, is het van het grootste belang om de levensduur en betrouwbaarheid van materialen die aan agressieve omstandigheden worden blootgesteld, te waarborgen. Dit is waar normen zoals NACE MR0175/ISO 15156 versus NACE MR0103/ISO 17495-1 in het spel komen. Beide normen bieden cruciale richtlijnen voor materiaalselectie in zure serviceomgevingen. Het is echter essentieel om de verschillen tussen hen te begrijpen voor het selecteren van de juiste materialen voor uw activiteiten.

In dit blogbericht gaan we de belangrijkste verschillen tussen NACE MR0175/ISO 15156 versus NACE MR0103/ISO 17495-1, en bieden praktisch advies voor professionals in de olie- en gassector die deze normen gebruiken. We bespreken ook de specifieke toepassingen, uitdagingen en oplossingen die deze normen bieden, met name in de context van zware olie- en gasveldomgevingen.

Wat zijn NACE MR0175/ISO 15156 en NACE MR0103/ISO 17495-1?

NACE MR0175/ISO 15156:
Deze norm wordt wereldwijd erkend voor het regelen van materiaalselectie en corrosiecontrole in zure gasomgevingen, waar waterstofsulfide (H₂S) aanwezig is. Het biedt richtlijnen voor het ontwerp, de productie en het onderhoud van materialen die worden gebruikt in onshore en offshore olie- en gasoperaties. Het doel is om de risico's te beperken die gepaard gaan met waterstofgeïnduceerde scheurvorming (HIC), sulfide-spanningsscheurvorming (SSC) en spanningscorrosiescheurvorming (SCC), die de integriteit van kritieke apparatuur zoals pijpleidingen, kleppen en boorkoppen in gevaar kunnen brengen.

NACE MR0103/ISO 17495-1:
Anderzijds, NACE MR0103/ISO 17495-1 richt zich primair op materialen die worden gebruikt in raffinage- en chemische verwerkingsomgevingen, waar blootstelling aan zure service kan optreden, maar met een iets andere reikwijdte. Het behandelt de vereisten voor apparatuur die wordt blootgesteld aan licht corrosieve omstandigheden, met de nadruk op het waarborgen dat materialen bestand zijn tegen de agressieve aard van specifieke raffinageprocessen zoals distillatie of kraken, waarbij het corrosierisico relatief lager is dan bij upstream olie- en gasoperaties.

NACE MR0175 ISO 15156 versus NACE MR0103 ISO 17495-1

NACE MR0175 ISO 15156 versus NACE MR0103 ISO 17495-1

Belangrijkste verschillen: NACE MR0175/ISO 15156 vs NACE MR0103/ISO 17495-1

Nu we een overzicht hebben van elke norm, is het belangrijk om de verschillen te benadrukken die van invloed kunnen zijn op de materiaalselectie in het veld. Deze verschillen kunnen de prestaties van materialen en de veiligheid van de operaties aanzienlijk beïnvloeden.

1. Toepassingsgebied

Het belangrijkste verschil tussen NACE MR0175/ISO 15156 versus NACE MR0103/ISO 17495-1 ligt binnen het toepassingsgebied.

NACE MR0175/ISO 15156 is op maat gemaakt voor apparatuur die wordt gebruikt in zure serviceomgevingen waar waterstofsulfide aanwezig is. Het is cruciaal bij upstream-activiteiten zoals exploratie, productie en transport van olie en gas, met name in offshore- en onshorevelden die omgaan met zuur gas (gas dat waterstofsulfide bevat).

NACE MR0103/ISO 17495-1richt zich weliswaar nog steeds op zure diensten, maar is meer gericht op de raffinage- en chemische industrie, met name waar zuur gas betrokken is bij processen zoals raffinage, distillatie en kraken.

2. Milieu-ernst

Bij de toepassing van deze normen spelen ook de omgevingsomstandigheden een belangrijke rol. NACE MR0175/ISO 15156 richt zich op zwaardere omstandigheden van zure service. Het omvat bijvoorbeeld hogere concentraties waterstofsulfide, dat corrosiever is en een hoger risico op materiaaldegradatie oplevert via mechanismen zoals waterstofgeïnduceerde scheurvorming (HIC) en sulfide-spanningsscheurvorming (SSC).

Daarentegen, NACE MR0103/ISO 17495-1 beschouwt omgevingen die minder ernstig zijn in termen van blootstelling aan waterstofsulfide, hoewel ze nog steeds kritisch zijn in raffinaderij- en chemische fabrieksomgevingen. De chemische samenstelling van de vloeistoffen die betrokken zijn bij de raffinageprocessen is mogelijk niet zo agressief als die in zure gasvelden, maar vormt nog steeds een risico op corrosie.

3. Materiaalvereisten

Beide normen hanteren specifieke criteria voor de materiaalkeuze, maar ze stellen verschillende strenge eisen. NACE MR0175/ISO 15156 legt meer nadruk op het voorkomen van waterstofgerelateerde corrosie in materialen, die zelfs bij zeer lage concentraties waterstofsulfide kan optreden. Deze norm vraagt om materialen die bestand zijn tegen SSC, HIC en corrosievermoeidheid in zure omgevingen.

Anderzijds, NACE MR0103/ISO 17495-1 is minder voorschrijvend wat betreft waterstofgerelateerd kraken, maar vereist materialen die bestand zijn tegen corrosieve stoffen in raffinageprocessen, waarbij vaak meer nadruk wordt gelegd op algemene corrosiebestendigheid dan op specifieke waterstofgerelateerde risico's.

4. Testen en verificatie

Beide normen vereisen testen en verificatie om te garanderen dat materialen in hun respectievelijke omgevingen zullen presteren. Echter, NACE MR0175/ISO 15156 vereist uitgebreidere tests en meer gedetailleerde verificatie van materiaalprestaties onder zure serviceomstandigheden. De tests omvatten specifieke richtlijnen voor SSC, HIC en andere faalmodi die verband houden met zure gasomgevingen.

NACE MR0103/ISO 17495-1vereist weliswaar ook materiaaltesten, maar is vaak flexibeler wat betreft de testcriteria. De nadruk ligt op het garanderen dat materialen voldoen aan algemene normen voor corrosiebestendigheid in plaats van specifiek op risico's die verband houden met waterstofsulfide.

Waarom zou u moeten kiezen tussen NACE MR0175/ISO 15156 en NACE MR0103/ISO 17495-1?

Inzicht in deze verschillen kan helpen materiaalfalen te voorkomen, operationele veiligheid te garanderen en te voldoen aan de regelgeving van de industrie. Of u nu werkt op een offshore olieplatform, een pijpleidingproject of in een raffinaderij, het gebruik van de juiste materialen volgens deze normen beschermt u tegen kostbare storingen, onverwachte downtime en mogelijke gevaren voor het milieu.

Voor olie- en gasoperaties, met name in onshore en offshore zure service-omgevingen, NACE MR0175/ISO 15156 is de standaard. Het zorgt ervoor dat materialen bestand zijn tegen de zwaarste omgevingen, en beperkt risico's zoals SSC en HIC die kunnen leiden tot catastrofale storingen.

Daarentegen geldt voor raffinage- of chemische verwerkingsactiviteiten: NACE MR0103/ISO 17495-1 biedt meer op maat gemaakte begeleiding. Het maakt het mogelijk om materialen effectief te gebruiken in omgevingen met zuur gas, maar met minder agressieve omstandigheden vergeleken met olie- en gaswinning. De focus ligt hier meer op algemene corrosiebestendigheid in verwerkingsomgevingen.

Praktische handleiding voor professionals in de olie- en gassector

Houd bij het selecteren van materialen voor projecten in beide categorieën rekening met het volgende:

Begrijp uw omgeving: Evalueer of uw operatie betrokken is bij de winning van zuur gas (upstream) of bij raffinage en chemische verwerking (downstream). Dit zal u helpen bepalen welke norm u moet toepassen.

Materiaalkeuze: Kies materialen die voldoen aan de relevante norm op basis van de omgevingsomstandigheden en het type service (zuur gas versus raffinage). Roestvrij staal, hooggelegeerde materialen en corrosiebestendige legeringen worden vaak aanbevolen op basis van de ernst van de omgeving.

Testen en verificatie: Zorg ervoor dat alle materialen worden getest volgens de respectievelijke normen. Voor zure gasomgevingen kunnen aanvullende tests voor SSC, HIC en corrosievermoeidheid nodig zijn.

Raadpleeg experts:Het is altijd een goed idee om corrosiespecialisten of materiaalkundigen te raadplegen die bekend zijn met NACE MR0175/ISO 15156 versus NACE MR0103/ISO 17495-1 om optimale materiaalprestaties te garanderen.

Conclusie

Concluderend, het begrijpen van het onderscheid tussen NACE MR0175/ISO 15156 versus NACE MR0103/ISO 17495-1 is essentieel voor het nemen van weloverwogen beslissingen over materiaalkeuze voor zowel upstream als downstream olie- en gastoepassingen. Door de juiste norm voor uw operatie te kiezen, verzekert u de integriteit van uw apparatuur op de lange termijn en helpt u catastrofale storingen te voorkomen die kunnen ontstaan door onjuist gespecificeerde materialen. Of u nu werkt met zuur gas in offshorevelden of chemische verwerking in raffinaderijen, deze normen bieden de nodige richtlijnen om uw activa te beschermen en de veiligheid te handhaven.

Als u niet zeker weet welke norm u moet volgen of als u verdere hulp nodig hebt bij de materiaalkeuze, neem dan contact op met een materiaaldeskundige voor advies op maat over NACE MR0175/ISO 15156 versus NACE MR0103/ISO 17495-1 en zorg ervoor dat uw projecten zowel veilig zijn als voldoen aan de beste praktijken in de sector.

Ketel en warmtewisselaar

Ketel en warmtewisselaar: Selectiegids voor naadloze buizen

/in /door

Invoering

In industrieën zoals energieopwekking, olie en gas, petrochemie en raffinaderijen zijn naadloze buizen essentiële componenten, met name in apparatuur die bestand moet zijn tegen extreme temperaturen, hoge druk en agressieve, corrosieve omgevingen. Boilers, warmtewisselaars, condensors, oververhitters, luchtvoorverwarmers en economizers gebruiken deze buizen. Elk van deze toepassingen vereist specifieke materiaaleigenschappen om prestaties, veiligheid en levensduur te garanderen. De selectie van naadloze buizen voor de boiler en warmtewisselaar is afhankelijk van de specifieke temperatuur, druk, corrosiebestendigheid en mechanische sterkte.

Deze gids biedt een diepgaand inzicht in de verschillende materialen die worden gebruikt voor naadloze buizen, waaronder koolstofstaal, gelegeerd staal, roestvrij staal, titaniumlegeringen, nikkellegeringen, koperlegeringen en zirkoniumlegeringen. We zullen ook de relevante normen en klassen onderzoeken, waardoor u beter geïnformeerde beslissingen kunt nemen voor uw Boiler and Heat Exchanger-projecten.

Overzicht van CS, AS, SS, nikkellegeringen, titanium- en zirkoniumlegeringen, koper en koperlegeringen

1. Corrosiebestendige eigenschappen

Elk materiaal dat voor naadloze buizen wordt gebruikt, heeft specifieke corrosiebestendige eigenschappen die bepalen hoe geschikt het is voor verschillende omgevingen.

Koolstofstaal: Beperkte corrosiebestendigheid, doorgaans gebruikt met beschermende coatings of voeringen. Onderhevig aan roestvorming in aanwezigheid van water en zuurstof, tenzij behandeld.
Gelegeerd staal: Matige weerstand tegen oxidatie en corrosie. Legeringtoevoegingen zoals chroom en molybdeen verbeteren de corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen.
Roestvrij staal: Uitstekende weerstand tegen algemene corrosie, spanningscorrosie en pitting vanwege het chroomgehalte. Hogere kwaliteiten, zoals 316L, hebben een verbeterde weerstand tegen chloride-geïnduceerde corrosie.
Nikkelgebaseerde legeringen: Uitstekende bestendigheid tegen agressieve omgevingen zoals zure, alkalische en chloriderijke omgevingen. Zeer corrosieve toepassingen gebruiken legeringen zoals Inconel 625, Hastelloy C276 en Alloy 825.
Titanium en zirkonium: Superieure bestendigheid tegen zeewaterpekels en andere zeer corrosieve media. Titanium is vooral bestand tegen chloride en zure omgevingen, terwijl zirkoniumlegeringen excelleren in zeer zure omstandigheden.
Koper en koperlegeringen: Uitstekende corrosiebestendigheid in zoet- en zeewater, waarbij koper-nikkellegeringen een uitzonderlijke bestendigheid in maritieme omgevingen vertonen.

2. Fysische en thermische eigenschappen

Koolstofstaal:
Dichtheid: 7,85 g/cm³
Smeltpunt: 1.425-1.500°C
Thermische geleidbaarheid: ~50 W/m·K
Gelegeerd staal:
Dichtheid: varieert lichtjes per legeringselement, meestal rond de 7,85 g/cm³
Smeltpunt: 1.450-1.530°C
Thermische geleidbaarheid: Lager dan koolstofstaal vanwege legeringselementen.
Roestvrij staal:
Dichtheid: 7,75-8,0 g/cm³
Smeltpunt: ~1.400-1.530°C
Thermische geleidbaarheid: ~16 W/m·K (lager dan koolstofstaal).
Nikkelgebaseerde legeringen:
Dichtheid: 8,4-8,9 g/cm³ (afhankelijk van legering)
Smeltpunt: 1.300-1.400°C
Thermische geleidbaarheid: Meestal laag, ~10-16 W/m·K.
Titanium:
Dichtheid: 4,51 g/cm³
Smeltpunt: 1.668°C
Thermische geleidbaarheid: ~22 W/m·K (relatief laag).
Koper:
Dichtheid: 8,94 g/cm³
Smeltpunt: 1.084°C
Thermische geleidbaarheid: ~390 W/m·K (uitstekende thermische geleidbaarheid).

3. Chemische samenstelling

Koolstofstaal: Voornamelijk ijzer met 0,3%-1,2% koolstof en kleine hoeveelheden mangaan, silicium en zwavel.
Gelegeerd staal: Bevat elementen zoals chroom, molybdeen, vanadium en wolfraam om de sterkte en temperatuurbestendigheid te verbeteren.
Roestvrij staal: Bevat doorgaans 10.5%-30% chroom, samen met nikkel, molybdeen en andere elementen, afhankelijk van de klasse.
Nikkelgebaseerde legeringen: Overwegend nikkel (40%-70%) met chroom, molybdeen en andere legeringselementen om de corrosiebestendigheid te verbeteren.
Titanium: Graad 1 en 2 zijn commercieel zuiver titanium, terwijl klasse 5 (Ti-6Al-4V) 6% aluminium en 4% vanadium bevat.
Koperlegeringen: Koperlegeringen bevatten verschillende elementen zoals nikkel (10%-30%) voor corrosiebestendigheid (bijv. Cu-Ni 90/10).

4. Mechanische eigenschappen

Koolstofstaal: Treksterkte: 400-500 MPa, Vloeigrens: 250-350 MPa, Rek: 15%-25%
Gelegeerd staal: Treksterkte: 500-900 MPa, Vloeigrens: 300-700 MPa, Rek: 10%-25%
Roestvrij staal: Treksterkte: 485-690 MPa (304/316), Vloeigrens: 170-300 MPa, Rek: 35%-40%
Nikkelgebaseerde legeringen: Treksterkte: 550-1.000 MPa (Inconel 625), Vloeigrens: 300-600 MPa, Rek: 25%-50%
Titanium: Treksterkte: 240-900 MPa (verschilt per klasse), Vloeigrens: 170-880 MPa, Rek: 15%-30%
Koperlegeringen: Treksterkte: 200-500 MPa (afhankelijk van de legering), Vloeigrens: 100-300 MPa, Rek: 20%-35%

5. Warmtebehandeling (leveringsconditie)

Koolstof- en gelegeerd staal: Geleverd in gegloeide of genormaliseerde toestand. Warmtebehandelingen omvatten blussen en temperen om de sterkte en taaiheid te verbeteren.
Roestvrij staal: Wordt geleverd in gegloeide toestand om interne spanningen te verwijderen en de ductiliteit te verbeteren.
Nikkelgebaseerde legeringen: Oplossingsgegloeid om de mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid te optimaliseren.
Titanium en zirkonium: Meestal geleverd in gegloeide toestand om de ductiliteit en taaiheid te maximaliseren.
Koperlegeringen: Wordt geleverd in zachtgegloeide toestand, speciaal voor vormtoepassingen.

6. Vormen

Koolstof- en gelegeerd staal: Kan warm of koud vervormd worden, maar gelegeerde staalsoorten vereisen meer inspanning vanwege hun hogere sterkte.
Roestvrij staal: Koudvervormen komt veel voor, maar de verhardingssnelheid is hoger dan bij koolstofstaal.
Nikkelgebaseerde legeringen: Moeilijker te vormen vanwege de hoge sterkte en de verhardingssnelheid; vereist vaak warmbewerking.
Titanium: Vormen gaat het beste bij hoge temperaturen, omdat het materiaal bij kamertemperatuur een hoge sterkte heeft.
Koperlegeringen: Gemakkelijk te vormen dankzij goede ductiliteit.

7. Lassen

Koolstof- en gelegeerd staal: Over het algemeen eenvoudig te lassen met conventionele technieken, maar voorverwarmen en warmtebehandeling na het lassen (PWHT) kan vereist zijn.
Roestvrij staal: Gangbare lasmethoden zijn onder andere TIG, MIG en booglassen. Zorgvuldige controle van warmte-inbreng is noodzakelijk om sensibilisatie te voorkomen.
Nikkelgebaseerde legeringen: Moeilijk te lassen vanwege de hoge thermische uitzetting en gevoeligheid voor scheuren.
Titanium: Gelast in een afgeschermde omgeving (inert gas) om verontreiniging te voorkomen. Voorzorgsmaatregelen zijn nodig vanwege de reactiviteit van titanium bij hoge temperaturen.
Koperlegeringen: Gemakkelijk te lassen, vooral koper-nikkellegeringen, maar voorverwarmen kan nodig zijn om scheuren te voorkomen.

8. Corrosie van lassen

Roestvrij staal: Kan plaatselijke corrosie (bijv. putcorrosie, spleetcorrosie) veroorzaken in de warmtebeïnvloede zone van de las als dit niet goed onder controle wordt gehouden.
Nikkelgebaseerde legeringen: Gevoelig voor spanningscorrosie bij blootstelling aan chloriden bij hoge temperaturen.
Titanium: Lassen moeten goed worden afgeschermd tegen zuurstof om brosheid te voorkomen.

9. Ontkalken, beitsen en reinigen

Koolstof- en gelegeerd staal: Beitsen verwijdert oppervlakteoxiden na warmtebehandeling. Veelvoorkomende zuren zijn zoutzuur en zwavelzuur.
Roestvrij staal en nikkellegeringen: Beitsen met salpeterzuur/waterstoffluoridezuur wordt gebruikt om lasverkleuring te verwijderen en de corrosiebestendigheid te herstellen na het lassen.
Titanium: Licht zure beitsoplossingen worden gebruikt om het oppervlak te reinigen en oxiden te verwijderen zonder het metaal te beschadigen.
Koperlegeringen: Zuurreiniging wordt gebruikt om oppervlakteaanslag en oxiden te verwijderen.

10. Oppervlakteproces (AP, BA, MP, EP, enz.)

AP (gegloeid en gebeitst): Standaardafwerking voor de meeste roestvaste en nikkellegeringen na gloeien en beitsen.
BA (Glanzend gegloeid): Wordt bereikt door gloeien in een gecontroleerde atmosfeer, waardoor een glad, reflecterend oppervlak ontstaat.
MP (Mechanisch gepolijst): Mechanisch polijsten verbetert de gladheid van het oppervlak, waardoor het risico op verontreiniging en corrosievorming afneemt.
EP (elektrogepolijst): Een elektrochemisch proces waarbij oppervlaktemateriaal wordt verwijderd om een ultragladde afwerking te creëren. Hierdoor wordt de oppervlakteruwheid verminderd en de corrosiebestendigheid verbeterd.

RVS warmtewisselaar

                                                                                                                RVS warmtewisselaar

I. Naadloze buizen begrijpen

Naadloze buizen verschillen van gelaste buizen doordat ze geen gelaste naad hebben, wat een zwak punt kan zijn in sommige hogedruktoepassingen. Naadloze buizen worden in eerste instantie gevormd uit een massief blok, dat vervolgens wordt verhit en vervolgens wordt geëxtrudeerd of over een mandrel wordt getrokken om de buisvorm te creëren. De afwezigheid van naden geeft ze superieure sterkte en betrouwbaarheid, waardoor ze ideaal zijn voor omgevingen met hoge druk en hoge temperaturen.

Veel voorkomende toepassingen:

Ketels: Naadloze buizen zijn essentieel bij de constructie van waterpijp- en vlampijpketels, waar hoge temperaturen en druk heersen.
Warmtewisselaars: Naadloze buizen in warmtewisselaars worden gebruikt om warmte tussen twee vloeistoffen over te brengen. Ze moeten corrosiebestendig zijn en hun thermische efficiëntie behouden.
condensors: Naadloze buizen zorgen voor de condensatie van stoom tot water in energieopwekkings- en koelsystemen.
Oververhitters: Naadloze buizen worden gebruikt om stoom in boilers te oververhitten, waardoor de efficiëntie van turbines in energiecentrales wordt verbeterd.
Luchtvoorverwarmers: Deze buizen brengen de warmte van de rookgassen over naar de lucht, waardoor de efficiëntie van de ketel verbetert.
Economen: Naadloze buizen in economizers verwarmen het voedingswater voor met behulp van restwarmte uit de keteluitlaat, waardoor de thermische efficiëntie wordt verhoogd.

Ketels, warmtewisselaars, condensors, oververhitters, luchtvoorverwarmers en economizers zijn integrale componenten in verschillende industrieën, met name die welke betrokken zijn bij warmteoverdracht, energieproductie en vloeistofbeheer. Deze componenten worden met name primair gebruikt in de volgende industrieën:

1. Energieopwekkingsindustrie

Ketels: Worden in energiecentrales gebruikt om chemische energie om te zetten in thermische energie, vaak voor stoomopwekking.
Oververhitters, economizers en luchtvoorverwarmers: Deze componenten verbeteren de efficiëntie door de verbrandingslucht voor te verwarmen, warmte uit uitlaatgassen terug te winnen en de stoom verder te verwarmen.
Warmtewisselaars en condensoren: worden gebruikt voor koeling en warmteterugwinning in thermische energiecentrales, met name in stoomturbines en koelcycli.

2. Olie- en gasindustrie

Warmtewisselaars: Onmisbaar in raffinageprocessen, waarbij warmte wordt overgedragen tussen vloeistoffen, zoals bij de destillatie van ruwe olie of op offshoreplatforms voor gasverwerking.
Ketels en economizers: worden gebruikt in raffinaderijen en petrochemische fabrieken voor stoomopwekking en energieterugwinning.
Condensatoren: worden gebruikt om gassen tijdens de destillatieprocessen te condenseren tot vloeistoffen.

3. Chemische industrie

Warmtewisselaars: Worden veel gebruikt om chemische reacties te verwarmen of te koelen en om warmte terug te winnen uit exotherme reacties.
Ketels en oververhitters: worden gebruikt om de stoom te produceren die nodig is voor verschillende chemische processen en om energie te leveren voor destillatie- en reactiestappen.
Luchtvoorverwarmers en economizers: Verbeter de efficiëntie van energie-intensieve chemische processen door warmte terug te winnen uit uitlaatgassen en het brandstofverbruik te verlagen.

4. Maritieme industrie

Boilers en warmtewisselaars: Essentieel in zeeschepen voor stoomopwekking, verwarmings- en koelsystemen. Marine warmtewisselaars worden vaak gebruikt om de motoren van het schip te koelen en stroom op te wekken.
Condensatoren: Worden gebruikt om uitlaatstoom om te zetten in water, dat opnieuw gebruikt kan worden in de ketelsystemen van het schip.

5. Voedings- en drankenindustrie

Warmtewisselaars: Worden veel gebruikt voor pasteurisatie-, sterilisatie- en verdampingsprocessen.
Ketels en economizers: worden gebruikt om stoom te produceren voor voedselverwerkingsprocessen en om warmte terug te winnen uit de uitlaatgassen om brandstofverbruik te besparen.

6. HVAC (Verwarming, Ventilatie en Airconditioning)

Warmtewisselaars en luchtvoorverwarmers: worden gebruikt in HVAC-systemen voor efficiënte warmteoverdracht tussen vloeistoffen of gassen, en zorgen voor verwarming of koeling van gebouwen en industriële faciliteiten.
Condensatoren: worden in airconditioningsystemen gebruikt om warmte van het koelmiddel af te voeren.

7. Pulp- en papierindustrie

Ketels, warmtewisselaars en economizers: zorgen voor stoom- en warmteterugwinning in processen zoals pulpproductie, papierdroging en chemische terugwinning.
Oververhitters en luchtvoorverwarmers: Verbeter de energie-efficiëntie in de terugwinningsketels en de algehele warmtebalans van papierfabrieken.

8. Metaal- en staalindustrie

Warmtewisselaars: worden gebruikt voor het koelen van hete gassen en vloeistoffen in de staalproductie en in metallurgische processen.
Ketels en economizers: Leveren warmte voor verschillende processen, zoals hoogovens, warmtebehandeling en walsen.

9. Farmaceutische industrie

Warmtewisselaars: worden gebruikt voor het regelen van de temperatuur tijdens de productie van medicijnen, fermentatieprocessen en steriele omgevingen.
Boilers: genereren de stoom die nodig is voor het steriliseren en verwarmen van farmaceutische apparatuur.

10. Afvalenergiecentrales

Ketels, condensors en economizers: worden gebruikt om afval om te zetten in energie door verbranding, terwijl warmte wordt teruggewonnen om de efficiëntie te verbeteren.

Laten we nu eens dieper ingaan op de materialen die naadloze buizen geschikt maken voor deze veeleisende toepassingen.

II. Koolstofstalen buizen voor ketel en warmtewisselaar

Koolstofstaal is een van de meest gebruikte materialen voor naadloze buizen in industriële toepassingen, voornamelijk vanwege de uitstekende sterkte, maar ook vanwege de betaalbaarheid en brede beschikbaarheid. Koolstofstalen buizen bieden een gemiddelde temperatuur- en drukbestendigheid, waardoor ze geschikt zijn voor een breed scala aan toepassingen.

Eigenschappen van koolstofstaal:
Hoge sterkte: Buizen van koolstofstaal kunnen grote druk en spanning weerstaan, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in boilers en warmtewisselaars.
Kosteneffectief: Vergeleken met andere materialen is koolstofstaal relatief goedkoop, waardoor het een populaire keuze is voor grootschalige industriële toepassingen.
Matige corrosiebestendigheid: koolstofstaal is niet zo corrosiebestendig als roestvrij staal, maar het kan worden behandeld met coatings of voeringen om de levensduur in corrosieve omgevingen te verlengen.

Belangrijkste normen en klassen:

ASTM A179: Deze norm omvat naadloze koudgetrokken koolstofarme stalen buizen die worden gebruikt voor warmtewisselaar- en condensortoepassingen. Deze buizen hebben uitstekende warmteoverdrachtseigenschappen en worden vaak gebruikt in toepassingen met lage tot matige temperaturen en druk.
ASTM A192: Naadloze koolstofstalen boilerbuizen ontworpen voor hogedrukservice. Deze buizen worden gebruikt in stoomgeneratie en andere hogedrukomgevingen.
ASTM A210: Deze norm omvat naadloze buizen van gemiddeld koolstofstaal voor ketel- en oververhittertoepassingen. De A-1 en C-klassen bieden verschillende niveaus van sterkte en temperatuurbestendigheid.
ASTM A334 (Klassen 1, 3, 6): Naadloze en gelaste koolstofstalen buizen ontworpen voor lagetemperatuurservice. Deze klassen worden gebruikt in warmtewisselaars, condensors en andere lagetemperatuurtoepassingen.
EN 10216-2 (P235GH, P265GH TC1/TC2): Europese norm voor naadloze stalen buizen die worden gebruikt in druktoepassingen, met name in boilers en bij hoge temperaturen.

Koolstofstalen buizen zijn een uitstekende keuze voor ketel- en warmtewisselaartoepassingen waar hoge sterkte en matige corrosiebestendigheid vereist zijn. Voor toepassingen waarbij niet alleen extreem hoge temperaturen maar ook agressieve corrosieve omgevingen een rol spelen, worden echter vaak buizen van gelegeerd of roestvrij staal verkozen vanwege hun superieure bestendigheid en duurzaamheid.

III. Gelegeerde stalen buizen voor ketel en warmtewisselaar

Gelegeerde stalen buizen zijn ontworpen voor hoge-temperatuur en hoge-druk ketel- en warmtewisselaartoepassingen. Deze buizen zijn gelegeerd met elementen zoals chroom, molybdeen en vanadium om hun sterkte, hardheid en weerstand tegen corrosie en hitte te verbeteren. Gelegeerde stalen buizen worden veel gebruikt in kritische toepassingen, zoals oververhitters, economizers en hoge-temperatuur warmtewisselaars, vanwege hun uitzonderlijke sterkte en weerstand tegen hitte en druk.

Eigenschappen van gelegeerd staal:
Hoge hittebestendigheid: Legeringselementen zoals chroom en molybdeen verbeteren de prestaties van deze buizen bij hoge temperaturen, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met extreme temperaturen.
Verbeterde corrosiebestendigheid: buizen van gelegeerd staal bieden een betere weerstand tegen oxidatie en corrosie vergeleken met koolstofstaal, met name in omgevingen met hoge temperaturen.
Verbeterde sterkte: Legeringselementen vergroten bovendien de sterkte van deze buizen, waardoor ze bestand zijn tegen de hoge druk in boilers en andere belangrijke apparatuur.

Belangrijkste normen en klassen:

ASTM A213 (Klassen T5, T9, T11, T22, T91, T92): Deze norm omvat naadloze ferritische en austenitische gelegeerde stalen buizen voor gebruik in boilers, oververhitters en warmtewisselaars. De klassen verschillen in hun legeringssamenstelling en worden geselecteerd op basis van de specifieke temperatuur- en drukvereisten.
T5 en T9: Geschikt voor gebruik bij matige tot hoge temperaturen.
T11 en T22: Worden vaak gebruikt bij toepassingen met hoge temperaturen en bieden een betere hittebestendigheid.
T91 en T92: Geavanceerde, zeer sterke legeringen, ontworpen voor gebruik bij extreem hoge temperaturen in energiecentrales.
EN 10216-2 (16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, 15NiCuMoNb5-6-4, X20CrMoV11-1): Europese normen voor naadloze gelegeerde stalen buizen die worden gebruikt in toepassingen met hoge temperaturen. Deze buizen worden vaak gebruikt in boilers, oververhitters en economizers in energiecentrales.
16Mo3: Een gelegeerd staal met goede eigenschappen bij hoge temperaturen, geschikt voor gebruik in boilers en drukvaten.
13CrMo4-5 en 10CrMo9-10: Chroom-molybdeenlegeringen die uitstekende hitte- en corrosiebestendigheid bieden voor toepassingen bij hoge temperaturen.

Buizen van gelegeerd staal zijn de beste optie voor omgevingen met hoge temperaturen en hoge druk, waarbij koolstofstaal mogelijk niet voldoende prestaties levert voor de ketel en warmtewisselaar.

IV. Roestvrijstalen buizen voor ketel en warmtewisselaar

Roestvrijstalen buizen bieden uitzonderlijke corrosiebestendigheid, waardoor ze ideaal zijn voor ketel- en warmtewisselaartoepassingen met corrosieve vloeistoffen, hoge temperaturen en zware omstandigheden. Ze worden veel gebruikt in warmtewisselaars, oververhitters en boilers, waar naast corrosiebestendigheid ook sterkte bij hoge temperaturen vereist is voor optimale prestaties.

Eigenschappen van roestvrij staal:
Corrosiebestendigheid: De corrosiebestendigheid van roestvrij staal komt voort uit het chroomgehalte, dat een beschermende oxidelaag op het oppervlak vormt.
Hoge sterkte bij hoge temperaturen: roestvast staal behoudt zijn mechanische eigenschappen, zelfs bij hoge temperaturen, waardoor het geschikt is voor oververhitters en andere hitte-intensieve toepassingen.
Duurzaamheid op lange termijn: De corrosie- en oxidatiebestendigheid van roestvrij staal zorgt voor een lange levensduur, zelfs in zware omstandigheden.

Belangrijkste normen en klassen:

ASTM A213 / ASTM A249: Deze normen omvatten naadloze en gelaste roestvrijstalen buizen voor gebruik in boilers, oververhitters en warmtewisselaars. Veelvoorkomende kwaliteiten zijn:
TP304 / TP304L (EN 1.4301 / 1.4307): Austenitische roestvaste staalsoorten worden veel gebruikt vanwege hun corrosiebestendigheid en sterkte.
TP310S / TP310MoLN (EN 1.4845 / 1.4466): Hittebestendige roestvaste staalsoorten met uitstekende oxidatiebestendigheid.
TP316 / TP316L (EN 1.4401 / 1.4404): Molybdeenhoudende kwaliteiten met een verbeterde corrosiebestendigheid, met name in chlorideomgevingen.
TP321 (EN 1.4541): Gestabiliseerde roestvaste staalsoort die in omgevingen met hoge temperaturen wordt gebruikt om interkristallijne corrosie te voorkomen.
TP347H / TP347HFG (EN 1.4550 / 1.4961): Gestabiliseerde typen met een hoog koolstofgehalte voor toepassingen bij hoge temperaturen, zoals oververhitters en boilers.
UNS N08904 (904L) (EN 1.4539): Superaustenitisch roestvast staal met uitstekende corrosiebestendigheid, vooral in zure omgevingen.
ASTM A269: Omvat naadloze en gelaste austenitische roestvrijstalen buizen voor algemene corrosiebestendige toepassingen.
ASTM A789: Standaard voor duplex roestvaststalen buizen, die een combinatie bieden van uitstekende corrosiebestendigheid en hoge sterkte.
UNS S31803, S32205, S32750, S32760: Duplex en super duplex roestvast staalsoorten die een superieure corrosiebestendigheid bieden, vooral in omgevingen met veel chloriden.
EN 10216-5: Europese norm voor naadloze buizen van roestvrij staal, waaronder de volgende kwaliteiten:
1.4301 / 1.4307 (TP304 / TP304L)
1.4401 / 1.4404 (TP316 / TP316L)
1.4845 (TP310S)
1,4466 (TP310MoLN)
1.4539 (UNS-N08904 / 904L)

Buizen van roestvast staal zijn zeer veelzijdig en worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder warmtewisselaars, boilers en oververhitters, waarbij zowel corrosiebestendigheid als sterkte bij hoge temperaturen niet alleen vereist zijn, maar ook essentieel zijn voor optimale prestaties.

V. Nikkelgebaseerde legeringen voor ketels en warmtewisselaars

Nikkelgebaseerde legeringen behoren tot de meest corrosiebestendige materialen die beschikbaar zijn en worden vaak gebruikt in boiler- en warmtewisselaartoepassingen met extreme temperaturen, corrosieve omgevingen en hoge drukomstandigheden. Nikkellegeringen bieden uitstekende weerstand tegen oxidatie, sulfidering en carburatie, waardoor ze ideaal zijn voor warmtewisselaars, boilers en oververhitters in zware omgevingen.

Eigenschappen van nikkelgebaseerde legeringen:
Uitzonderlijke corrosiebestendigheid: Nikkel-legeringen zijn bestand tegen corrosie in zure, alkalische en chloride-omgevingen.
Stabiliteit bij hoge temperaturen: Nikkellegeringen behouden hun sterkte en corrosiebestendigheid, zelfs bij hoge temperaturen. Hierdoor zijn ze geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen.
Oxidatie- en sulfidatiebestendigheid: Nikkellegeringen zijn bestand tegen oxidatie en sulfidatie, die kunnen optreden in omgevingen met hoge temperaturen en zwavelhoudende verbindingen.

Belangrijkste normen en klassen:

ASTM B163 / ASTM B407 / ASTM B444: Deze normen omvatten legeringen op nikkelbasis voor naadloze buizen die worden gebruikt in boilers, warmtewisselaars en oververhitters. Veelvoorkomende kwaliteiten zijn:
Inconel 600 / 601: Uitstekende weerstand tegen oxidatie en corrosie bij hoge temperaturen, waardoor deze legeringen ideaal zijn voor oververhitters en warmtewisselaars met hoge temperaturen.
Inconel 625: Biedt superieure weerstand tegen een breed scala aan corrosieve omgevingen, waaronder zure en chloriderijke omgevingen.
Incoloy 800 / 800H / 800HT: Wordt gebruikt bij toepassingen met hoge temperaturen vanwege de uitstekende weerstand tegen oxidatie en carburatie.
Hastelloy C276 / C22: Deze nikkel-molybdeen-chroomlegeringen staan bekend om hun uitstekende corrosiebestendigheid in zeer corrosieve omgevingen, waaronder zure en chloridehoudende media.
ASTM B423: Omvat naadloze buizen gemaakt van nikkel-ijzer-chroom-molybdeenlegeringen zoals legering 825, die een uitstekende weerstand biedt tegen spanningscorrosie en algemene corrosie in verschillende omgevingen.
EN 10216-5: Europese norm voor legeringen op nikkelbasis die worden gebruikt in naadloze buizen voor toepassingen bij hoge temperaturen en corrosie, waaronder kwaliteiten zoals:
2.4816 (Inconel 600)
2.4851 (Inconel 601)
2.4856 (Inconel 625)
2.4858 (Legering 825)

Nikkelgebaseerde legeringen worden vaak gekozen voor kritische toepassingen waarbij corrosiebestendigheid en prestaties bij hoge temperaturen essentieel zijn, zoals in energiecentrales, chemische verwerking en olie- en gasraffinaderijen (ketels en warmtewisselaars).

VI. Titanium- en zirkoniumlegeringen voor ketels en warmtewisselaars

Titanium- en zirkoniumlegeringen bieden een unieke combinatie van sterkte, corrosiebestendigheid en lichtgewicht eigenschappen, waardoor ze ideaal zijn voor specifieke toepassingen in warmtewisselaars, condensors en boilers.

Eigenschappen van titaniumlegeringen:
Hoge sterkte-gewichtsverhouding: Titanium is net zo sterk als staal, maar aanzienlijk lichter. Hierdoor is het geschikt voor toepassingen waarbij het gewicht belangrijk is.
Uitstekende corrosiebestendigheid: titaniumlegeringen zijn zeer goed bestand tegen corrosie in zeewater, zure omgevingen en chloridehoudende media.
Goede hittebestendigheid: Titaniumlegeringen behouden hun mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen, waardoor ze geschikt zijn voor warmtewisselaarbuizen in energiecentrales en chemische verwerking.
Eigenschappen van zirkoniumlegeringen:
Uitstekende corrosiebestendigheid: Zirkoniumlegeringen zijn zeer goed bestand tegen corrosie in zure omgevingen, zoals zwavelzuur, salpeterzuur en zoutzuur.
Stabiliteit bij hoge temperaturen: Zirkoniumlegeringen behouden hun sterkte en corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen in warmtewisselaars met hoge temperaturen.

Belangrijkste normen en klassen:

ASTM B338: Deze norm omvat naadloze en gelaste titaniumlegeringbuizen voor gebruik in warmtewisselaars en condensors. Veelvoorkomende kwaliteiten zijn:
Graad 1 / Graad 2: Commerciële zuivere titaniumsoorten met uitstekende corrosiebestendigheid.
Graad 5 (Ti-6Al-4V): Een titaniumlegering met verbeterde sterkte en hoge temperatuurbestendigheid.
ASTM B523: Omvat naadloze en gelaste buizen van zirkoniumlegering voor gebruik in warmtewisselaars en condensors. Veelvoorkomende kwaliteiten zijn:
Zirkonium 702: Een commercieel zuivere zirkoniumlegering met uitstekende corrosiebestendigheid.
Zirkonium 705: Een gelegeerde zirkoniumsoort met verbeterde mechanische eigenschappen en hoge temperatuurstabiliteit.

Titanium- en zirkoniumlegeringen worden vaak gebruikt in zeer corrosieve omgevingen, zoals ontziltingsinstallaties voor zeewater, chemische verwerkingsindustrieën en kerncentrales (ketels en warmtewisselaars), vanwege hun superieure corrosiebestendigheid en lichte gewicht.

VII. Koper en koperlegeringen voor ketel en warmtewisselaar

Koper en koperlegeringen, zoals messing, brons en koper-nikkel, worden veel gebruikt in warmtewisselaars, condensors en boilers vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheid en corrosiebestendigheid.

Eigenschappen van koperlegeringen:
Uitstekende thermische geleidbaarheid: Koperlegeringen staan bekend om hun hoge thermische geleidbaarheid, waardoor ze ideaal zijn voor warmtewisselaars en condensatoren.
Corrosiebestendigheid: Koperlegeringen zijn bestand tegen corrosie in water, inclusief zeewater, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen in de zeevaart en bij ontzilting.
Antimicrobiële eigenschappen: Koperlegeringen hebben natuurlijke antimicrobiële eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen in de gezondheidszorg en waterzuivering.

Belangrijkste normen en klassen:

ASTM B111: Deze norm omvat naadloze koperen en koperlegeringsbuizen voor gebruik in warmtewisselaars, condensors en verdampers. Veelvoorkomende kwaliteiten zijn:
C44300 (Admiralty Brass): Een koper-zinklegering met een goede corrosiebestendigheid, vooral bij toepassingen in zeewater.
C70600 (koper-nikkel 90/10): Een koper-nikkellegering met uitstekende corrosiebestendigheid in zeewater en maritieme omgevingen.
C71500 (koper-nikkel 70/30): Een andere koper-nikkellegering met een hoger nikkelgehalte voor een betere corrosiebestendigheid.

Koper en koperlegeringen worden veel gebruikt in maritieme ketel- en warmtewisselaartoepassingen, energiecentrales en HVAC-systemen vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheid en weerstand tegen zeewatercorrosie.

Naast de ketel en warmtewisselaar zijn condensors, oververhitters, luchtvoorverwarmers en economizers ook essentiële componenten die de energie-efficiëntie aanzienlijk optimaliseren. De condensor koelt bijvoorbeeld de uitlaatgassen van zowel de ketel als de warmtewisselaar, terwijl de oververhitter daarentegen de stoomtemperatuur verhoogt voor betere prestaties. Ondertussen gebruikt de luchtvoorverwarmer uitlaatgassen om de inkomende lucht te verwarmen, waardoor de algehele efficiëntie van het ketel- en warmtewisselaarsysteem verder wordt verbeterd. Tot slot spelen economizers een cruciale rol door restwarmte uit rookgassen terug te winnen om water voor te verwarmen, wat uiteindelijk het energieverbruik vermindert en de efficiëntie van zowel de ketel als de warmtewisselaar verhoogt.

VIII. Conclusie: De juiste materialen kiezen voor de ketel en warmtewisselaar

Naadloze buizen zijn integraal voor de prestaties van boilers, warmtewisselaars, condensors, oververhitters, luchtvoorverwarmers en economizers in industrieën zoals energieopwekking, olie en gas en chemische verwerking. De keuze van het materiaal voor naadloze buizen hangt af van de specifieke toepassingsvereisten, waaronder temperatuur, druk, corrosiebestendigheid en mechanische sterkte.

Koolstofstaal biedt betaalbaarheid en sterkte voor toepassingen met gemiddelde temperaturen en druk.
Gelegeerd staal Biedt superieure prestaties bij hoge temperaturen en sterkte in boilers en oververhitters.
Roestvrij staal Biedt uitstekende corrosiebestendigheid en duurzaamheid in warmtewisselaars en oververhitters.
Nikkel-gebaseerde legeringen zijn de beste keuze voor extreem corrosieve omgevingen met hoge temperaturen.
Titanium- en zirkoniumlegeringen zijn ideaal voor lichte en zeer corrosieve toepassingen.
Koper en koperlegeringen worden vanwege hun thermische geleidbaarheid en corrosiebestendigheid geprefereerd in warmtewisselaars en condensoren.

Ketel- en warmtewisselaarsystemen spelen een cruciale rol in verschillende industrieën door warmte efficiënt van het ene medium naar het andere over te brengen. Een ketel en warmtewisselaar werken samen om warmte te genereren en over te brengen, en leveren essentiële warmte voor stoomproductie in energiecentrales en productieprocessen.

Door de eigenschappen en toepassingen van deze materialen te begrijpen, kunnen ingenieurs en ontwerpers weloverwogen beslissingen nemen en de veilige en efficiënte werking van hun apparatuur garanderen. Bij het selecteren van materialen voor de boiler en warmtewisselaar is het cruciaal om rekening te houden met de specifieke vereisten van uw toepassing. Daarnaast moet u de relevante normen raadplegen om compatibiliteit en optimale prestaties te garanderen.