ASME B31.3 so với ASME B31.1

ASME B31.1 so với ASME B31.3: Tìm hiểu về các quy định thiết kế đường ống

/TRONG /qua

Giới thiệu

Trong thiết kế và kỹ thuật đường ống, việc lựa chọn mã đường ống phù hợp là điều cần thiết để đảm bảo an toàn, hiệu quả và tuân thủ các tiêu chuẩn của ngành. Hai trong số các mã thiết kế đường ống được công nhận rộng rãi nhất là Tiêu chuẩn ASME B31.1 Và Tiêu chuẩn ASME B31.3. Mặc dù cả hai đều xuất phát từ Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (ASME) và quản lý thiết kế và xây dựng hệ thống đường ống, nhưng ứng dụng của chúng lại khác nhau đáng kể. Hiểu về ASME B31.1 so với ASME B31.3 tranh luận là rất quan trọng để lựa chọn mã phù hợp cho dự án của bạn, cho dù dự án đó liên quan đến nhà máy điện, chế biến hóa chất hay cơ sở công nghiệp.

Tổng quan: ASME B31.1 so với ASME B31.3

What is ASME B31.3 or Process Piping Code?

Tiêu chuẩn ASME B31.1 là tiêu chuẩn quản lý thiết kế, xây dựng và bảo trì hệ thống đường ống nhà máy điện. Tiêu chuẩn này áp dụng cho hệ thống đường ống trong nhà máy điện, nhà máy công nghiệp và các cơ sở khác có liên quan đến phát điện. Quy tắc này tập trung nhiều vào tính toàn vẹn của các hệ thống xử lý hơi nước áp suất cao, nước và khí nóng.

Ứng dụng tiêu biểu: Nhà máy điện, hệ thống sưởi ấm, tua bin và hệ thống lò hơi.
Phạm vi áp suất: Hệ thống hơi nước và chất lỏng áp suất cao.
Phạm vi nhiệt độ: Dịch vụ nhiệt độ cao, đặc biệt cho các ứng dụng hơi nước và khí.

What is ASME B31.1 or Power Piping Code?

Tiêu chuẩn 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.

Ứng dụng tiêu biểu: Nhà máy chế biến hóa chất, nhà máy lọc dầu, cơ sở dược phẩm, nhà máy thực phẩm và đồ uống.
Phạm vi áp suất: Nói chung thấp hơn phạm vi áp suất trong ASME B31.1, tùy thuộc vào loại chất lỏng và phân loại của chúng.
Phạm vi nhiệt độ: varies depending trên chất lỏng hóa học, nhưng nó thường thấp hơn các điều kiện khắc nghiệt trong Tiêu chuẩn ASME B31.1.

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

ASME B31.3 so với ASME B31.1

ASME B31.3 so với ASME B31.1

Sr No Tham số ASME B31.3-Process Piping ASME B31.1-Power Piping
1 Phạm vi 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 Thiết kế cuộc sống 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.

Phần kết luận

Sự khác biệt quan trọng trong ASME B31.1 so với ASME B31.3 Cuộc tranh luận nằm ở các ứng dụng trong ngành, yêu cầu về vật liệu và các cân nhắc về an toàn. Tiêu chuẩn ASME B31.1 lý tưởng cho hệ thống phát điện và nhiệt độ cao, tập trung vào tính toàn vẹn cơ học. Đồng thời, Tiêu chuẩn 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 Phần II Phần A

ASME BPVC Phần II Phần A: Thông số kỹ thuật vật liệu sắt

/TRONG /qua

Giới thiệu

ASME BPVC Phần II Phần A: Thông số kỹ thuật vật liệu sắt là một phần của Tiêu chuẩn nồi hơi và bình chịu áp suất ASME (BPVC) bao gồm các thông số kỹ thuật cho vật liệu sắt (chủ yếu là sắt) được sử dụng trong việc xây dựng nồi hơi, bình chịu áp suất và các thiết bị chịu áp suất khác. Phần này đề cập cụ thể đến các yêu cầu đối với vật liệu thép và sắt, bao gồm thép cacbon, thép hợp kim và thép không gỉ.

Thông số kỹ thuật vật liệu liên quan cho ống và tấm

Ống:

SA-178/SA-178M – Ống lò hơi và ống siêu nhiệt bằng thép cacbon và thép cacbon mangan hàn điện trở
SA-179/SA-179M – Ống trao đổi nhiệt và ngưng tụ bằng thép cacbon thấp kéo nguội liền mạch
SA-192/SA-192M – Ống nồi hơi thép cacbon liền mạch cho dịch vụ áp suất cao
SA-209/SA-209M – Ống nồi hơi và ống siêu nhiệt bằng thép hợp kim cacbon-molypden liền mạch
SA-210/SA-210M – Ống lò hơi và ống siêu nhiệt bằng thép các-bon trung bình liền mạch
SA-213/SA-213M – Ống trao đổi nhiệt, bộ siêu nhiệt và lò hơi thép hợp kim Ferritic và Austenitic liền mạch
SA-214/SA-214M – Ống trao đổi nhiệt và ngưng tụ bằng thép cacbon hàn điện trở
SA-249/SA-249M – Lò hơi thép Austenitic hàn, bộ siêu nhiệt, bộ trao đổi nhiệt và ống ngưng tụ
SA-250/SA-250M – Ống nồi hơi và ống siêu nhiệt bằng thép hợp kim Ferritic hàn điện trở
SA-268/SA-268M – Ống thép không gỉ Ferritic và Martensitic hàn và liền mạch cho dịch vụ chung
SA-334/SA-334M – Ống thép hợp kim và cacbon hàn và liền mạch dùng cho dịch vụ nhiệt độ thấp
SA-335/SA-335M – Ống thép hợp kim Ferritic liền mạch cho dịch vụ nhiệt độ cao
SA-423/SA-423M – Ống thép hợp kim thấp hàn điện và liền mạch
SA-450/SA-450M – Yêu cầu chung đối với ống thép cacbon và thép hợp kim thấp
SA-556/SA-556M – Ống cấp nước nóng bằng thép cacbon kéo nguội liền mạch
SA-557/SA-557M – Ống cấp nước nóng bằng thép cacbon hàn điện trở
SA-688/SA-688M – Ống cấp nước nóng bằng thép không gỉ Austenitic hàn và liền mạch
SA-789/SA-789M – Ống thép không gỉ Ferritic/Austenitic hàn và liền mạch cho dịch vụ chung
SA-790/SA-790M – Ống thép không gỉ Ferritic/Austenitic liền mạch và hàn
SA-803/SA-803M – Ống cấp nước nóng bằng thép không gỉ Ferritic hàn và liền mạch
SA-813/SA-813M – Ống thép không gỉ Austenitic hàn đơn hoặc hàn đôi
SA-814/SA-814M – Ống thép không gỉ Austenitic hàn nguội

ASME BPVC

ASME BPVC

Đĩa:

SA-203/SA-203M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, niken
SA-204/SA-204M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, molypden
SA-285/SA-285M – Tấm bình chịu áp suất, thép cacbon, cường độ kéo thấp và trung bình
SA-299/SA-299M – Tấm bình chịu áp suất, Thép cacbon, Mangan-Silic
SA-302/SA-302M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, mangan-molypden và mangan-molypden-niken
SA-353/SA-353M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, niken 9% được chuẩn hóa kép và tôi luyện
SA-387/SA-387M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, crom-molypden
SA-516/SA-516M – Tấm bình chịu áp suất, thép cacbon, dùng cho dịch vụ nhiệt độ trung bình và thấp
SA-517/SA-517M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, cường độ cao, tôi và ram
SA-533/SA-533M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, tôi và ram, mangan-molypden và mangan-molypden-niken
SA-537/SA-537M – Tấm bình chịu áp suất, thép cacbon-mangan-silic đã qua xử lý nhiệt
SA-542/SA-542M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, tôi và ram, crom-molypden và crom-molypden-vanadi
SA-543/SA-543M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, tôi và ram, niken-crom-molypden
SA-553/SA-553M – Tấm bình chịu áp suất, thép hợp kim, tôi và ram 7, 8 và 9% Niken
SA-612/SA-612M – Tấm bình chịu áp suất, thép cacbon, độ bền cao, dùng cho nhiệt độ trung bình và thấp
SA-662/SA-662M – Tấm bình chịu áp suất, thép cacbon-mangan-silicon, dùng cho dịch vụ nhiệt độ trung bình và thấp
SA-841/SA-841M – Tấm bình chịu áp suất, được sản xuất theo quy trình kiểm soát nhiệt cơ (TMCP)

Phần kết luận

Tóm lại, ASME BPVC Phần II Phần A: Thông số kỹ thuật vật liệu sắt là nguồn tài nguyên quan trọng để đảm bảo tính an toàn, độ tin cậy và chất lượng của vật liệu sắt được sử dụng để chế tạo nồi hơi, bình chịu áp suất và các thiết bị chịu áp suất khác. Bằng cách cung cấp các thông số kỹ thuật toàn diện về các tính chất cơ học và hóa học của các vật liệu như thép cacbon, thép hợp kim và thép không gỉ, phần này đảm bảo rằng các vật liệu đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt cần thiết cho các ứng dụng áp suất cao và nhiệt độ cao. Hướng dẫn chi tiết về dạng sản phẩm, quy trình thử nghiệm và việc tuân thủ các tiêu chuẩn của ngành khiến nó trở nên không thể thiếu đối với các kỹ sư, nhà sản xuất và thanh tra viên tham gia vào quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị chịu áp suất. Do đó, ASME BPVC Phần II Phần A rất quan trọng đối với các ngành công nghiệp hóa dầu, hạt nhân và phát điện, nơi các bình chịu áp suất và nồi hơi phải hoạt động an toàn và hiệu quả trong điều kiện ứng suất cơ học nghiêm ngặt.

Làm nguội ống thép liền mạch SAE4140

Phân tích nguyên nhân gây ra vết nứt hình vòng trong ống thép liền mạch SAE 4140 đã tôi

/TRONG /qua

Nguyên nhân gây ra vết nứt hình vòng ở đầu ống của ống thép liền mạch SAE 4140 đã được nghiên cứu bằng cách kiểm tra thành phần hóa học, thử nghiệm độ cứng, quan sát kim loại học, kính hiển vi điện tử quét và phân tích phổ năng lượng. Kết quả cho thấy vết nứt hình vòng của ống thép liền mạch SAE 4140 là vết nứt dập tắt, thường xảy ra ở đầu ống. Nguyên nhân gây ra vết nứt dập tắt là tốc độ làm mát khác nhau giữa thành trong và thành ngoài, tốc độ làm mát của thành ngoài cao hơn nhiều so với thành trong, dẫn đến nứt vỡ do ứng suất tập trung gần vị trí thành trong. Có thể loại bỏ vết nứt hình vòng bằng cách tăng tốc độ làm mát của thành trong của ống thép trong quá trình dập tắt, cải thiện tính đồng đều của tốc độ làm mát giữa thành trong và thành ngoài, và kiểm soát nhiệt độ sau khi dập tắt trong phạm vi 150 ~ 200 ℃ để giảm ứng suất dập tắt bằng cách tự tôi luyện.

SAE 4140 là thép kết cấu hợp kim thấp CrMo, là loại tiêu chuẩn ASTM A519 của Hoa Kỳ, trong tiêu chuẩn quốc gia 42CrMo dựa trên sự gia tăng hàm lượng Mn; do đó, khả năng tôi luyện SAE 4140 đã được cải thiện hơn nữa. Ống thép liền mạch SAE 4140, thay vì rèn rắn, sản xuất phôi cán các loại trục rỗng, xi lanh, ống lót và các bộ phận khác có thể cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và tiết kiệm thép; Ống thép SAE 4140 được sử dụng rộng rãi trong các công cụ khoan vít khai thác dầu khí và các thiết bị khoan khác. Xử lý tôi luyện ống thép liền mạch SAE 4140 có thể đáp ứng các yêu cầu về độ bền và độ dẻo dai của thép khác nhau bằng cách tối ưu hóa quy trình xử lý nhiệt. Tuy nhiên, nó thường được phát hiện ảnh hưởng đến các khuyết tật giao sản phẩm trong quá trình sản xuất. Bài báo này chủ yếu tập trung vào ống thép SAE 4140 trong quá trình tôi ở giữa độ dày thành của đầu ống, đưa ra phân tích khuyết tật nứt hình vòng và đưa ra các biện pháp cải tiến.

1. Vật liệu và phương pháp thử nghiệm

Một công ty đã sản xuất thông số kỹ thuật cho ống thép liền mạch cấp thép SAE 4140 ∅ 139,7 × 31,75 mm, quy trình sản xuất phôi thép nung → đục lỗ → cán → định cỡ → ram (thời gian ngâm 850 ℃ trong 70 phút làm nguội + ống quay bên ngoài vòi sen nước làm mát + thời gian ngâm 735 ℃ trong 2 giờ ram) → Phát hiện và kiểm tra khuyết tật. Sau khi xử lý ram, kiểm tra phát hiện khuyết tật cho thấy có một vết nứt hình khuyên ở giữa độ dày thành ống tại đầu ống, như thể hiện trong Hình 1; vết nứt hình khuyên xuất hiện cách bên ngoài khoảng 21~24 mm, bao quanh chu vi của ống và không liên tục một phần, trong khi không tìm thấy khuyết tật nào như vậy trong thân ống.

Hình 1 Vết nứt hình vòng ở đầu ống

Hình 1 Vết nứt hình vòng ở đầu ống

Lấy một lô mẫu tôi ống thép để phân tích tôi và quan sát tổ chức tôi, và phân tích quang phổ thành phần của ống thép, đồng thời, trong các vết nứt của ống thép đã tôi để lấy mẫu công suất cao để quan sát hình thái vi mô của vết nứt, mức độ kích thước hạt và trong kính hiển vi điện tử quét bằng máy quang phổ để phân tích thành phần bên trong của vết nứt theo diện tích vi mô.

2. Kết quả kiểm tra

2.1 Thành phần hóa học

Bảng 1 cho thấy kết quả phân tích phổ thành phần hóa học và thành phần của các nguyên tố phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn ASTM A519.

Bảng 1 Kết quả phân tích thành phần hóa học (phần khối lượng, %)

Yếu tố C Sĩ Mn P S Cr Mơ Củ Ni
Nội dung 0.39 0.20 0.82 0.01 0.005 0.94 0.18 0.05 0.02
Yêu cầu ASTM A519 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 Kiểm tra độ cứng của ống

Trên các mẫu tôi của phép thử độ cứng tôi toàn bộ độ dày thành, kết quả độ cứng tôi toàn bộ độ dày thành, như thể hiện trong Hình 2, có thể thấy trong Hình 2, ở 21 ~ 24 mm từ bên ngoài độ cứng tôi bắt đầu giảm đáng kể, và từ bên ngoài 21 ~ 24 mm là quá trình tôi nhiệt độ cao của ống được tìm thấy trong vùng vết nứt vòng, diện tích bên dưới và bên trên độ dày thành của độ cứng có sự khác biệt cực độ giữa vị trí của độ dày thành của vùng đạt tới 5 (HRC) hoặc hơn. Sự khác biệt độ cứng giữa độ dày thành trên và dưới của khu vực này là khoảng 5 (HRC). Tổ chức kim loại học ở trạng thái tôi được thể hiện trong Hình 3. Từ tổ chức kim loại học trong Hình 3; có thể thấy rằng tổ chức ở vùng ngoài của ống là một lượng nhỏ ferit + martensite, trong khi tổ chức gần bề mặt bên trong không được tôi, với một lượng nhỏ ferit và bainite, dẫn đến độ cứng tôi thấp từ bề mặt ngoài của ống đến bề mặt bên trong của ống ở khoảng cách 21 mm. Độ đồng nhất cao của các vết nứt vòng trong thành ống và vị trí có sự khác biệt cực lớn về độ cứng tôi cho thấy rằng các vết nứt vòng có khả năng được tạo ra trong quá trình tôi. Độ đồng nhất cao giữa vị trí các vết nứt vòng và độ cứng tôi kém hơn cho thấy rằng các vết nứt vòng có thể đã được tạo ra trong quá trình tôi.

Hình 2 Giá trị độ cứng tôi ở độ dày toàn bộ thành

Hình 2 Giá trị độ cứng tôi ở độ dày toàn bộ thành

Hình 3 Cấu trúc tôi của ống thép

Hình 3 Cấu trúc tôi của ống thép

2.3 Kết quả kim loại học của ống thép được thể hiện lần lượt ở Hình 4 và Hình 5.

Tổ chức ma trận của ống thép là austenit tôi luyện + một lượng nhỏ ferit + một lượng nhỏ bainit, với kích thước hạt là 8, là tổ chức tôi luyện trung bình; các vết nứt kéo dài theo hướng dọc, thuộc về vết nứt tinh thể và hai bên của vết nứt có đặc điểm điển hình là bám dính; có hiện tượng khử cacbon ở cả hai bên và có thể quan sát thấy lớp oxit xám nhiệt độ cao trên bề mặt vết nứt. Có hiện tượng khử cacbon ở cả hai bên và có thể quan sát thấy lớp oxit xám nhiệt độ cao trên bề mặt vết nứt và không thể nhìn thấy tạp chất phi kim loại nào ở gần vết nứt.

Hình 4 Quan sát hình thái vết nứt

Hình 4 Quan sát hình thái vết nứt

Hình 5 Cấu trúc vi mô của vết nứt

Hình 5 Cấu trúc vi mô của vết nứt

2.4 Kết quả phân tích hình thái nứt gãy và phổ năng lượng

Sau khi vết nứt được mở ra, hình thái vi mô của vết nứt được quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét, như thể hiện trong Hình 6, cho thấy vết nứt đã chịu nhiệt độ cao và quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao đã xảy ra trên bề mặt. Vết nứt chủ yếu dọc theo vết nứt tinh thể, với kích thước hạt dao động từ 20 đến 30 μm và không tìm thấy hạt thô và khuyết tật tổ chức bất thường; phân tích phổ năng lượng cho thấy bề mặt của vết nứt chủ yếu bao gồm sắt và oxit của nó, và không thấy các nguyên tố lạ bất thường. Phân tích phổ cho thấy bề mặt vết nứt chủ yếu là sắt và oxit của nó, không có nguyên tố lạ bất thường.

Hình 6 Hình thái gãy của vết nứt

Hình 6 Hình thái gãy của vết nứt

3 Phân tích và thảo luận

3.1 Phân tích khuyết tật nứt

Theo quan điểm về hình thái vi mô vết nứt, phần mở vết nứt thẳng; đuôi cong và sắc; đường mở rộng vết nứt cho thấy đặc điểm của vết nứt dọc theo tinh thể và hai bên vết nứt có đặc điểm ăn khớp điển hình, đây là đặc điểm thông thường của vết nứt tôi. Tuy nhiên, kiểm tra kim loại học phát hiện ra rằng có hiện tượng khử cacbon ở cả hai bên vết nứt, không phù hợp với đặc điểm của vết nứt tôi truyền thống, có tính đến thực tế là nhiệt độ tôi của ống thép là 735 ℃ và Ac1 là 738 ℃ trong SAE 4140, không phù hợp với đặc điểm thông thường của vết nứt tôi. Xét đến nhiệt độ tôi luyện được sử dụng cho ống là 735 °C và Ac1 của SAE 4140 là 738 °C, rất gần nhau, có thể cho rằng quá trình khử cacbon ở cả hai bên vết nứt có liên quan đến quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao trong quá trình tôi luyện (735 °C) chứ không phải là vết nứt đã tồn tại trước khi xử lý nhiệt ống.

3.2 Nguyên nhân nứt

Nguyên nhân gây ra vết nứt tôi thường liên quan đến nhiệt độ gia nhiệt tôi, tốc độ làm nguội tôi, khuyết tật luyện kim và ứng suất tôi. Từ kết quả phân tích thành phần, thành phần hóa học của ống đáp ứng các yêu cầu của mác thép SAE 4140 trong tiêu chuẩn ASTM A519 và không tìm thấy nguyên tố vượt quá; không tìm thấy tạp chất phi kim loại gần các vết nứt và phân tích phổ năng lượng tại vết nứt gãy cho thấy các sản phẩm oxy hóa màu xám trong các vết nứt là Fe và oxit của nó, và không thấy các nguyên tố lạ bất thường, vì vậy có thể loại trừ rằng các khuyết tật luyện kim gây ra các vết nứt hình khuyên; cấp kích thước hạt của ống là Cấp 8, và cấp kích thước hạt là Cấp 7, và kích thước hạt là Cấp 8, và kích thước hạt là Cấp 8. Mức kích thước hạt của ống là 8; hạt được tinh chế và không thô, điều này cho thấy vết nứt tôi không liên quan gì đến nhiệt độ gia nhiệt tôi.

Sự hình thành các vết nứt dập tắt có liên quan chặt chẽ đến ứng suất dập tắt, được chia thành ứng suất nhiệt và ứng suất tổ chức. Ứng suất nhiệt là do quá trình làm mát của ống thép; tốc độ làm mát lớp bề mặt và lõi của ống thép không đồng nhất, dẫn đến sự co lại không đồng đều của vật liệu và ứng suất bên trong; kết quả là lớp bề mặt của ống thép phải chịu ứng suất nén và lõi của ứng suất kéo; ứng suất mô là sự dập tắt của tổ chức ống thép thành biến đổi martensite, cùng với sự giãn nở của thể tích không đồng nhất trong quá trình tạo ra ứng suất bên trong, tổ chức ứng suất do kết quả tạo ra là lớp bề mặt của ứng suất kéo, tâm của ứng suất kéo. Hai loại ứng suất này trong ống thép tồn tại trong cùng một phần, nhưng vai trò hướng ngược lại; hiệu ứng kết hợp của kết quả là một trong hai yếu tố chi phối của ứng suất, vai trò chi phối của ứng suất nhiệt là kết quả của lực kéo của lõi phôi, áp suất bề mặt; vai trò chi phối của ứng suất mô là kết quả của áp suất kéo của lõi phôi kéo bề mặt.

Làm nguội ống thép SAE 4140 sử dụng sản xuất làm mát vòi sen ngoài quay, tốc độ làm mát của bề mặt ngoài lớn hơn nhiều so với bề mặt trong, kim loại bên ngoài của ống thép đều được làm nguội, trong khi kim loại bên trong không được làm nguội hoàn toàn để tạo ra một phần tổ chức ferit và bainit, kim loại bên trong do kim loại bên trong không thể chuyển đổi hoàn toàn thành tổ chức martensitic, kim loại bên trong của ống thép chắc chắn phải chịu ứng suất kéo do sự giãn nở của thành ngoài của martensit, đồng thời, do các loại tổ chức khác nhau, thể tích riêng của nó giữa kim loại bên trong và bên ngoài khác nhau Đồng thời, do các loại tổ chức khác nhau, thể tích riêng của các lớp kim loại bên trong và bên ngoài là khác nhau và tốc độ co ngót không giống nhau trong quá trình làm nguội, ứng suất kéo cũng sẽ được tạo ra tại giao diện của hai loại tổ chức và sự phân bố ứng suất bị chi phối bởi ứng suất nhiệt và ứng suất kéo tạo ra tại giao diện của hai loại tổ chức bên trong ống là lớn nhất, dẫn đến các vết nứt làm nguội vòng xảy ra ở khu vực độ dày thành của ống gần bề mặt bên trong (cách bề mặt bên ngoài 21~24 mm); ngoài ra, đầu ống thép là bộ phận nhạy cảm về hình học của toàn bộ ống, dễ sinh ra ứng suất. Ngoài ra, đầu ống là bộ phận nhạy cảm về hình học của toàn bộ ống, dễ sinh ra ứng suất tập trung. Vết nứt vòng này thường chỉ xảy ra ở đầu ống và chưa phát hiện thấy vết nứt như vậy ở thân ống.

Tóm lại, các vết nứt hình vòng của ống thép thành dày SAE 4140 đã tôi là do quá trình làm mát không đều của thành trong và ngoài; tốc độ làm mát của thành ngoài cao hơn nhiều so với thành trong; sản xuất ống thép thành dày SAE 4140 để thay đổi phương pháp làm mát hiện có, không thể chỉ sử dụng bên ngoài quy trình làm mát, cần tăng cường làm mát thành trong của ống thép, cải thiện tính đồng đều của tốc độ làm mát của thành trong và ngoài của ống thép thành dày để giảm sự tập trung ứng suất, loại bỏ các vết nứt vòng. Các vết nứt vòng.

3.3 Biện pháp cải tiến

Để tránh nứt do tôi, trong quá trình thiết kế tôi, tất cả các điều kiện góp phần vào sự phát triển của ứng suất kéo tôi là các yếu tố hình thành vết nứt, bao gồm nhiệt độ gia nhiệt, quá trình làm mát và nhiệt độ xả. Các biện pháp cải tiến quy trình được đề xuất bao gồm: nhiệt độ tôi 830-850 ℃; sử dụng vòi phun bên trong phù hợp với đường tâm của ống, kiểm soát lưu lượng phun bên trong thích hợp, cải thiện tốc độ làm mát của lỗ bên trong để đảm bảo tốc độ làm mát của thành trong và ngoài của ống thép thành dày đồng đều tốc độ làm mát; kiểm soát nhiệt độ sau khi tôi 150-200 ℃, sử dụng nhiệt độ dư của ống thép tự tôi, giảm ứng suất tôi trong ống thép.

Sử dụng công nghệ cải tiến sản xuất ∅158,75 × 34,93 mm, ∅139,7 × 31,75 mm, ∅254 × 38,1 mm, ∅224 × 26 mm, v.v., theo hàng chục thông số kỹ thuật của ống thép. Sau khi kiểm tra khuyết tật siêu âm, các sản phẩm đạt tiêu chuẩn, không có vết nứt làm nguội vòng.

4. Kết luận

(1) Theo đặc điểm vĩ mô và vi mô của vết nứt ống, vết nứt hình khuyên ở đầu ống của ống thép SAE 4140 thuộc về sự cố nứt do ứng suất dập tắt, thường xảy ra ở đầu ống.

(2) Các vết nứt hình vòng của ống thép thành dày SAE 4140 bị tôi là do quá trình làm mát không đều của thành trong và thành ngoài. Tốc độ làm mát của thành ngoài cao hơn nhiều so với thành trong. Để cải thiện tính đồng đều của tốc độ làm mát của thành trong và thành ngoài của ống thép thành dày, quá trình sản xuất ống thép thành dày SAE 4140 cần tăng cường quá trình làm mát của thành trong.

Ống thép liền mạch ASME SA213 T91

ASME SA213 T91: Bạn biết bao nhiêu?

/TRONG /qua

Bối cảnh & Giới thiệu

ASME SA213 T91, số thép trong Tiêu chuẩn ASME SA213/SA213M Tiêu chuẩn, thuộc về thép 9Cr-1Mo cải tiến, được Phòng thí nghiệm quốc gia Rubber Ridge của Hoa Kỳ và Phòng thí nghiệm vật liệu luyện kim của Tổng công ty Kỹ thuật đốt cháy Hoa Kỳ hợp tác phát triển từ những năm 1970 đến những năm 1980. Được phát triển dựa trên thép 9Cr-1Mo trước đó, được sử dụng trong vật liệu linh kiện chịu áp suất nhiệt độ cao trong điện hạt nhân (cũng có thể được sử dụng trong các lĩnh vực khác), là thế hệ thứ ba của sản phẩm thép cường độ nóng; Tính năng chính của nó là giảm hàm lượng cacbon, trong giới hạn giới hạn trên và dưới của hàm lượng cacbon, và kiểm soát chặt chẽ hơn hàm lượng các nguyên tố còn lại, chẳng hạn như P và S, đồng thời, thêm một lượng vết 0,030-0,070% của N và các lượng vết của các nguyên tố tạo thành cacbua rắn 0,18-0,25% của V và 0,06-0,10% của Nb, để tinh chỉnh các yêu cầu về hạt, do đó cải thiện độ dai dẻo và khả năng hàn của thép, cải thiện tính ổn định của thép ở nhiệt độ cao, sau khi gia cố nhiều hợp chất này, hình thành một loại thép hợp kim chịu nhiệt martensitic có hàm lượng crom cao mới.

ASME SA213 T91, thường sản xuất các sản phẩm cho ống có đường kính nhỏ, chủ yếu được sử dụng trong nồi hơi, bộ quá nhiệt và bộ trao đổi nhiệt.

Các loại thép T91 tương ứng quốc tế

Quốc gia

 Hoa Kỳ Đức Nhật Bản Pháp Trung Quốc
Cấp thép tương đương SA-213 T91 X10CrMoVNNb91 HCM95 TUZ10CDVNb0901 10Cr9Mo1VNbN

Chúng ta sẽ nhận ra loại thép này ở nhiều khía cạnh sau đây.

I. Thành phần hóa học của ASME SA213 T91

Yếu tố C Mn P S Sĩ Cr Mơ Ni V. Nb N Al
Nội dung 0.07-0.14 0.30-0.60 .0.020 .00,010 0.20-0.50 8.00-9.50 0.85-1.05 .40,40 0.18-0.25 0.06-0.10 0.030-0.070 .0.020

II. Phân tích hiệu suất

2.1 Vai trò của các nguyên tố hợp kim lên tính chất vật liệu: Các nguyên tố hợp kim thép T91 đóng vai trò tăng cường dung dịch rắn và tăng cường khuếch tán, cải thiện khả năng chống oxy hóa và ăn mòn của thép, được phân tích rõ ràng như sau.
2.1.1 Carbon là tác dụng tăng cường dung dịch rắn rõ ràng nhất của các thành phần thép; khi hàm lượng carbon tăng, độ bền ngắn hạn của thép, độ dẻo và độ dai giảm, thép T91 như vậy, hàm lượng carbon tăng sẽ đẩy nhanh tốc độ cầu hóa và tốc độ kết tụ của carbide, đẩy nhanh sự phân phối lại các thành phần hợp kim, làm giảm khả năng hàn, khả năng chống ăn mòn và khả năng chống oxy hóa của thép, vì vậy thép chịu nhiệt nói chung muốn giảm lượng carbon. Tuy nhiên, độ bền của thép sẽ giảm nếu hàm lượng carbon quá thấp. Thép T91, so với thép 12Cr1MoV, có hàm lượng carbon giảm 20%, đây là một sự cân nhắc cẩn thận về tác động của các yếu tố trên.
2.1.2 Thép T91 chứa một lượng nhỏ nitơ; vai trò của nitơ được phản ánh ở hai khía cạnh. Một mặt, vai trò của dung dịch rắn tăng cường, nitơ ở nhiệt độ phòng trong độ hòa tan của thép là tối thiểu, thép T91 hàn vùng ảnh hưởng nhiệt trong quá trình gia nhiệt hàn và xử lý nhiệt sau hàn, sẽ có một loạt các quá trình dung dịch rắn và kết tủa của VN: Vùng ảnh hưởng nhiệt do gia nhiệt hàn đã được hình thành trong tổ chức austenit do độ hòa tan của VN, hàm lượng nitơ tăng lên và sau đó, mức độ quá bão hòa trong tổ chức nhiệt độ phòng tăng lên trong quá trình xử lý nhiệt tiếp theo của mối hàn có kết tủa VN nhẹ, làm tăng tính ổn định của tổ chức và cải thiện giá trị độ bền lâu dài của vùng ảnh hưởng nhiệt. Mặt khác, thép T91 cũng chứa một lượng nhỏ A1; nitơ có thể được hình thành với A1N của nó, A1N ở nhiệt độ hơn 1 100 ℃ chỉ có một lượng lớn A1N hòa tan vào chất nền, sau đó kết tủa lại ở nhiệt độ thấp hơn, có thể phát huy tác dụng tăng cường khuếch tán tốt hơn.
2.1.3 thêm crom chủ yếu để cải thiện khả năng chống oxy hóa của thép chịu nhiệt, khả năng chống ăn mòn, hàm lượng crom dưới 5%, 600 ℃ bắt đầu bị oxy hóa dữ dội, trong khi lượng hàm lượng crom lên đến 5% có khả năng chống oxy hóa tuyệt vời. Thép 12Cr1MoV ở 580 ℃ sau có khả năng chống oxy hóa tốt, độ sâu ăn mòn 0,05 mm / a, 600 ℃ khi hiệu suất bắt đầu giảm, độ sâu ăn mòn 0,13 mm / a. T91 chứa hàm lượng crom 1 100 ℃ trước khi một số lượng lớn hòa tan vào ma trận, và ở nhiệt độ thấp hơn và kết tủa lại có thể phát huy tác dụng tăng cường khuếch tán âm thanh. / Hàm lượng crom T91 tăng lên khoảng 9%, việc sử dụng nhiệt độ có thể đạt tới 650 ℃, biện pháp chính là làm cho ma trận hòa tan trong nhiều crom hơn.
2.1.4 Vanadi và Niobi là những nguyên tố quan trọng tạo thành cacbua. Khi thêm vào để tạo thành hợp kim cacbua mịn và ổn định với Cacbon, có tác dụng khuếch tán-tăng cường rắn.
2.1.5 Việc bổ sung molypden chủ yếu cải thiện độ bền nhiệt của thép và tăng cường độ bền cho dung dịch rắn.

2.2 Tính chất cơ học

Phôi T91 sau khi qua xử lý nhiệt cuối cùng để thường hóa + ram ở nhiệt độ cao có độ bền kéo ở nhiệt độ phòng ≥ 585 MPa, giới hạn chảy ở nhiệt độ phòng ≥ 415 MPa, độ cứng ≤ 250 HB, độ giãn dài (khoảng cách 50 mm của mẫu tròn tiêu chuẩn) ≥ 20%, giá trị ứng suất cho phép [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

Quy trình xử lý nhiệt: nhiệt độ bình thường hóa 1040℃, thời gian giữ không ít hơn 10 phút, nhiệt độ ram 730 ~ 780℃, thời gian giữ không ít hơn một giờ.

2.3 Hiệu suất hàn

Theo công thức tương đương cacbon do Viện hàn quốc tế khuyến nghị, cacbon tương đương của thép T91 được tính là 2,43% và khả năng hàn T91 nhìn thấy được là kém.
Thép không có xu hướng bị nứt khi nung nóng lại.

2.3.1 Các vấn đề với hàn T91

2.3.1.1 Nứt tổ chức cứng trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt
Tốc độ tới hạn làm nguội T91 thấp, austenit rất ổn định, quá trình biến đổi perlit tiêu chuẩn không diễn ra quá trình làm nguội nhanh, phải làm nguội đến nhiệt độ thấp hơn (khoảng 400℃) mới có thể biến đổi thành mactenxit và tổ chức thô.
Hàn tạo ra bởi vùng chịu ảnh hưởng nhiệt của các tổ chức khác nhau có mật độ, hệ số giãn nở và các dạng mạng khác nhau trong quá trình gia nhiệt và làm mát chắc chắn sẽ đi kèm với sự giãn nở và co lại thể tích khác nhau; mặt khác, do quá trình gia nhiệt hàn có đặc điểm không đồng đều và nhiệt độ cao, vì vậy các mối hàn T91 có ứng suất bên trong rất lớn. Các mối hàn tổ chức martensite thô cứng ở trạng thái ứng suất phức tạp, đồng thời, quá trình làm mát mối hàn, hydro khuếch tán từ mối hàn đến khu vực gần đường nối, sự hiện diện của hydro đã góp phần vào sự giòn của martensite, sự kết hợp của các hiệu ứng này, rất dễ tạo ra các vết nứt lạnh ở khu vực đã tôi.

2.3.1.2 Sự phát triển của hạt vùng chịu ảnh hưởng nhiệt
Chu kỳ nhiệt hàn ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của hạt trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt của mối hàn, đặc biệt là ở vùng nóng chảy ngay cạnh nhiệt độ gia nhiệt tối đa. Khi tốc độ làm nguội nhỏ, vùng chịu ảnh hưởng nhiệt hàn sẽ xuất hiện tổ chức ferit và cacbua khối thô, do đó độ dẻo của thép giảm đáng kể; tốc độ làm nguội đáng kể do sản xuất tổ chức martensite thô, nhưng độ dẻo của mối hàn cũng sẽ giảm.

2.3.1.3 Tạo lớp mềm
Thép T91 được hàn ở trạng thái tôi luyện, vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt tạo ra lớp mềm hóa không thể tránh khỏi, nghiêm trọng hơn so với quá trình mềm hóa của thép chịu nhiệt perlite. Quá trình mềm hóa đáng chú ý hơn khi sử dụng các thông số kỹ thuật có tốc độ gia nhiệt và làm nguội chậm hơn. Ngoài ra, chiều rộng của lớp mềm hóa và khoảng cách của nó so với đường nóng chảy có liên quan đến các điều kiện gia nhiệt và đặc điểm của quá trình hàn, gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau hàn.

2.3.1.4 Nứt ăn mòn ứng suất
Thép T91 trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn trước khi làm mát nhiệt độ thường không thấp hơn 100 ℃. Nếu làm mát ở nhiệt độ phòng và môi trường tương đối ẩm ướt, dễ xảy ra nứt ăn mòn ứng suất. Quy định của Đức: Trước khi xử lý nhiệt sau hàn, phải làm mát xuống dưới 150 ℃. Trong trường hợp phôi dày hơn, mối hàn góc và hình học kém, nhiệt độ làm mát không thấp hơn 100 ℃. Nếu làm mát ở nhiệt độ phòng và độ ẩm bị nghiêm cấm, nếu không sẽ dễ xảy ra nứt ăn mòn ứng suất.

2.3.2 Quy trình hàn

2.3.2.1 Phương pháp hàn: Có thể sử dụng phương pháp hàn thủ công, hàn bằng khí bảo vệ cực vonfram hoặc hàn tự động bằng cực nóng chảy.
2.3.2.2 Vật liệu hàn: có thể chọn dây hàn hoặc que hàn WE690.

Lựa chọn vật liệu hàn:
(1) Hàn cùng loại thép – nếu có thể dùng hàn thủ công để chế tạo que hàn thủ công CM-9Cb, có thể dùng hàn khí bảo vệ vonfram để chế tạo TGS-9Cb, có thể dùng hàn tự động cực nóng chảy để chế tạo dây MGS-9Cb;
(2) hàn thép không giống nhau – chẳng hạn như hàn bằng thép không gỉ austenit có sẵn vật tư hàn ERNiCr-3.

2.3.2.3 Các điểm quy trình hàn:
(1) lựa chọn nhiệt độ nung nóng trước khi hàn
Điểm Ms thép T91 khoảng 400 ℃; nhiệt độ gia nhiệt trước thường được chọn ở mức 200 ~ 250 ℃. Nhiệt độ gia nhiệt trước không được quá cao. Nếu không, tốc độ làm nguội mối hàn sẽ giảm, có thể do kết tủa cacbua và sự hình thành tổ chức ferit ở ranh giới hạt mối hàn, do đó làm giảm đáng kể độ dai va đập của mối hàn thép ở nhiệt độ phòng. Đức cung cấp nhiệt độ gia nhiệt trước là 180 ~ 250 ℃; USCE cung cấp nhiệt độ gia nhiệt trước là 120 ~ 205 ℃.

(2) lựa chọn kênh hàn / nhiệt độ lớp xen kẽ
Nhiệt độ lớp xen kẽ không được thấp hơn giới hạn dưới của nhiệt độ nung nóng trước. Tuy nhiên, cũng như khi lựa chọn nhiệt độ nung nóng trước, nhiệt độ lớp xen kẽ không được quá cao. Nhiệt độ lớp xen kẽ hàn T91 thường được kiểm soát ở mức 200 ~ 300 ℃. Quy định của Pháp: nhiệt độ lớp xen kẽ không vượt quá 300 ℃. Quy định của Hoa Kỳ: nhiệt độ lớp xen kẽ có thể nằm trong khoảng 170 ~ 230 ℃.

(3) lựa chọn nhiệt độ bắt đầu xử lý nhiệt sau hàn
T91 yêu cầu làm mát sau khi hàn xuống dưới điểm Ms và giữ trong một thời gian nhất định trước khi xử lý tôi, với tốc độ làm mát sau khi hàn là 80 ~ 100 ℃ / h. Nếu không được cách nhiệt, tổ chức austenit liên kết có thể không được chuyển đổi hoàn toàn; gia nhiệt tôi sẽ thúc đẩy sự kết tủa cacbua dọc theo ranh giới hạt austenit, làm cho tổ chức rất giòn. Tuy nhiên, T91 không thể được làm mát đến nhiệt độ phòng trước khi tôi sau khi hàn vì Nứt lạnh rất nguy hiểm khi các mối hàn của nó được làm mát đến nhiệt độ phòng. Đối với T91, nhiệt độ bắt đầu xử lý nhiệt sau khi hàn tốt nhất là 100 ~ 150 ℃ và giữ trong một giờ có thể đảm bảo chuyển đổi tổ chức hoàn toàn.

(4) nhiệt độ tôi luyện sau khi hàn, thời gian giữ, lựa chọn tốc độ làm nguội tôi luyện
Nhiệt độ tôi: Xu hướng nứt nguội thép T91 đáng kể hơn và trong một số điều kiện nhất định, nó dễ bị nứt chậm, vì vậy các mối hàn phải được tôi trong vòng 24 giờ sau khi hàn. Trạng thái sau hàn T91 của tổ chức martensite thanh, sau khi tôi, có thể được thay đổi thành martensite tôi; hiệu suất của nó vượt trội so với martensite thanh. Nhiệt độ tôi thấp; hiệu ứng tôi không rõ ràng; kim loại mối hàn dễ bị lão hóa và giòn; nhiệt độ tôi quá cao (cao hơn đường AC1), mối nối có thể được austenit hóa lại và trong quá trình làm mát tiếp theo để làm nguội lại. Đồng thời, như đã mô tả trước đó trong bài báo này, việc xác định nhiệt độ tôi cũng nên xem xét ảnh hưởng của lớp làm mềm mối nối. Nhìn chung, nhiệt độ tôi T91 là 730 ~ 780 ℃.
Thời gian giữ: T91 yêu cầu thời gian giữ nhiệt sau khi hàn ít nhất là một giờ để đảm bảo cấu trúc của nó được chuyển hoàn toàn thành martensit đã được tôi.
Tốc độ làm nguội: Để giảm ứng suất dư của mối hàn thép T91, tốc độ làm nguội phải nhỏ hơn 5℃/phút.
Nhìn chung, quá trình hàn thép T91 trong quá trình kiểm soát nhiệt độ có thể được thể hiện ngắn gọn trong hình dưới đây:

Quá trình kiểm soát nhiệt độ trong quá trình hàn ống thép T91

Quá trình kiểm soát nhiệt độ trong quá trình hàn ống thép T91

III. Hiểu biết về ASME SA213 T91

3.1 Thép T91, theo nguyên lý hợp kim hóa, đặc biệt là thêm một lượng nhỏ niobi, vanadi và các nguyên tố vi lượng khác, cải thiện đáng kể độ bền nhiệt độ cao và khả năng chống oxy hóa so với thép 12 Cr1MoV, nhưng hiệu suất hàn của nó lại kém.
3.2 Thép T91 có xu hướng nứt nguội trong quá trình hàn lớn hơn, cần phải gia nhiệt trước khi hàn ở nhiệt độ 200 ~ 250℃, duy trì nhiệt độ lớp xen kẽ ở mức 200 ~ 300℃, có thể ngăn ngừa nứt nguội hiệu quả.
3.3 Thép T91 sau khi xử lý nhiệt hàn phải làm nguội đến 100 ~ 150℃, cách nhiệt một giờ, nhiệt độ làm nóng và ram đến 730 ~ 780℃, thời gian cách nhiệt không ít hơn một giờ và cuối cùng, tốc độ làm nguội đến nhiệt độ phòng không quá 5℃/phút.

IV. Quy trình sản xuất ASME SA213 T91

Quy trình sản xuất SA213 T91 đòi hỏi một số phương pháp, bao gồm nấu chảy, đột và cán. Quy trình nấu chảy phải kiểm soát thành phần hóa học để đảm bảo ống thép có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Các quy trình đột và cán đòi hỏi phải kiểm soát nhiệt độ và áp suất chính xác để có được các tính chất cơ học và độ chính xác về kích thước cần thiết. Ngoài ra, ống thép cần được xử lý nhiệt để loại bỏ ứng suất bên trong và cải thiện khả năng chống ăn mòn.

V. Ứng dụng của ASME SA213 T91

Tiêu chuẩn ASME SA213 T91 là loại thép chịu nhiệt có hàm lượng crom cao, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất các bộ siêu nhiệt và bộ gia nhiệt lại nhiệt độ cao và các bộ phận chịu áp suất khác của nồi hơi nhà máy điện dưới tới hạn và siêu tới hạn với nhiệt độ thành kim loại không quá 625°C, và cũng có thể được sử dụng làm bộ phận chịu áp suất nhiệt độ cao của bình chịu áp suất và điện hạt nhân. SA213 T91 có khả năng chống biến dạng tuyệt vời và có thể duy trì kích thước và hình dạng ổn định ở nhiệt độ cao và dưới tải trọng dài hạn. Các ứng dụng chính của nó bao gồm nồi hơi, bộ siêu nhiệt, bộ trao đổi nhiệt và các thiết bị khác trong ngành điện, hóa chất và dầu mỏ. Nó được sử dụng rộng rãi trong các thành làm mát bằng nước của nồi hơi áp suất cao, ống tiết kiệm, bộ siêu nhiệt, bộ gia nhiệt lại và ống của ngành công nghiệp hóa dầu.

NACE MR0175 ISO 15156 so với NACE MR0103 ISO 17495-1

NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1

/TRONG /qua

Giới thiệu

Trong ngành dầu khí, đặc biệt là trong môi trường trên bờ và ngoài khơi, việc đảm bảo độ bền và độ tin cậy của vật liệu tiếp xúc với điều kiện khắc nghiệt là tối quan trọng. Đây là lúc các tiêu chuẩn như NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1 phát huy tác dụng. Cả hai tiêu chuẩn đều cung cấp hướng dẫn quan trọng để lựa chọn vật liệu trong môi trường dịch vụ chua. Tuy nhiên, hiểu được sự khác biệt giữa chúng là điều cần thiết để lựa chọn vật liệu phù hợp cho hoạt động của bạn.

Trong bài đăng trên blog này, chúng ta sẽ khám phá những điểm khác biệt chính giữa NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1và đưa ra lời khuyên thực tế cho các chuyên gia dầu khí đang điều hướng các tiêu chuẩn này. Chúng tôi cũng sẽ thảo luận về các ứng dụng, thách thức và giải pháp cụ thể mà các tiêu chuẩn này cung cấp, đặc biệt là trong bối cảnh môi trường mỏ dầu khí khắc nghiệt.

NACE MR0175/ISO 15156 và NACE MR0103/ISO 17495-1 là gì?

Tiêu chuẩn MR0175/ISO 15156:
Tiêu chuẩn này được công nhận trên toàn cầu về việc quản lý lựa chọn vật liệu và kiểm soát ăn mòn trong môi trường khí chua, nơi có hydro sunfua (H₂S). Tiêu chuẩn này cung cấp các hướng dẫn về thiết kế, sản xuất và bảo trì vật liệu được sử dụng trong các hoạt động dầu khí trên bờ và ngoài khơi. Mục tiêu là giảm thiểu các rủi ro liên quan đến nứt do hydro (HIC), nứt ứng suất sunfua (SSC) và nứt ăn mòn ứng suất (SCC), có thể làm giảm tính toàn vẹn của các thiết bị quan trọng như đường ống, van và đầu giếng.

Tiêu chuẩn MR0103/ISO 17495-1:
Mặt khác, Tiêu chuẩn MR0103/ISO 17495-1 chủ yếu tập trung vào các vật liệu được sử dụng trong môi trường tinh chế và xử lý hóa chất, nơi có thể xảy ra tiếp xúc với dịch vụ chua, nhưng với phạm vi hơi khác. Tiêu chuẩn này bao gồm các yêu cầu đối với thiết bị tiếp xúc với điều kiện ăn mòn nhẹ, nhấn mạnh vào việc đảm bảo vật liệu có thể chịu được bản chất hung hăng của các quy trình tinh chế cụ thể như chưng cất hoặc nứt, nơi rủi ro ăn mòn thấp hơn so với các hoạt động dầu khí thượng nguồn.

NACE MR0175 ISO 15156 so với NACE MR0103 ISO 17495-1

NACE MR0175 ISO 15156 so với NACE MR0103 ISO 17495-1

Sự khác biệt chính: NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1

Bây giờ chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về từng tiêu chuẩn, điều quan trọng là phải nêu bật những khác biệt có thể tác động đến việc lựa chọn vật liệu trong lĩnh vực này. Những khác biệt này có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của vật liệu và sự an toàn của hoạt động.

1. Phạm vi áp dụng

Sự khác biệt chính giữa NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1 nằm trong phạm vi áp dụng của chúng.

Tiêu chuẩn MR0175/ISO 15156 được thiết kế riêng cho thiết bị sử dụng trong môi trường dịch vụ chua có hydro sunfua. Nó rất quan trọng trong các hoạt động thượng nguồn như thăm dò, sản xuất và vận chuyển dầu khí, đặc biệt là ở các mỏ ngoài khơi và trên bờ xử lý khí chua (khí có chứa hydro sunfua).

Tiêu chuẩn MR0103/ISO 17495-1, trong khi vẫn giải quyết vấn đề dịch vụ chua, tập trung nhiều hơn vào các ngành công nghiệp tinh chế và hóa chất, đặc biệt là nơi khí chua tham gia vào các quá trình như tinh chế, chưng cất và cracking.

2. Mức độ nghiêm trọng của môi trường

Điều kiện môi trường cũng là một yếu tố quan trọng trong việc áp dụng các tiêu chuẩn này. Tiêu chuẩn MR0175/ISO 15156 giải quyết các điều kiện khắc nghiệt hơn của dịch vụ chua. Ví dụ, nó bao gồm nồng độ hydro sunfua cao hơn, có tính ăn mòn cao hơn và có nguy cơ cao hơn về sự xuống cấp của vật liệu thông qua các cơ chế như nứt do hydro (HIC) và nứt ứng suất sunfua (SSC).

Ngược lại, Tiêu chuẩn MR0103/ISO 17495-1 xem xét các môi trường có thể ít nghiêm trọng hơn về mặt tiếp xúc với hydro sunfua, mặc dù vẫn quan trọng trong môi trường nhà máy lọc dầu và nhà máy hóa chất. Thành phần hóa học của chất lỏng liên quan đến quá trình lọc dầu có thể không hung hăng như những chất lỏng gặp phải trong các mỏ khí chua nhưng vẫn có nguy cơ ăn mòn.

3. Yêu cầu về vật chất

Cả hai tiêu chuẩn đều đưa ra các tiêu chí cụ thể để lựa chọn vật liệu, nhưng chúng có các yêu cầu nghiêm ngặt khác nhau. Tiêu chuẩn MR0175/ISO 15156 nhấn mạnh hơn vào việc ngăn ngừa ăn mòn liên quan đến hydro trong vật liệu, có thể xảy ra ngay cả ở nồng độ hydro sunfua rất thấp. Tiêu chuẩn này yêu cầu vật liệu có khả năng chống lại SSC, HIC và mỏi ăn mòn trong môi trường chua.

Mặt khác, Tiêu chuẩn MR0103/ISO 17495-1 ít mang tính chỉ định hơn về mặt nứt liên quan đến hydro nhưng đòi hỏi vật liệu có thể xử lý các tác nhân ăn mòn trong quá trình tinh chế, thường tập trung nhiều hơn vào khả năng chống ăn mòn nói chung hơn là các rủi ro cụ thể liên quan đến hydro.

4. Kiểm tra và xác minh

Cả hai tiêu chuẩn đều yêu cầu thử nghiệm và xác minh để đảm bảo vật liệu sẽ hoạt động trong môi trường tương ứng của chúng. Tuy nhiên, Tiêu chuẩn MR0175/ISO 15156 yêu cầu thử nghiệm mở rộng hơn và xác minh chi tiết hơn về hiệu suất vật liệu trong điều kiện dịch vụ chua. Các thử nghiệm bao gồm các hướng dẫn cụ thể cho SSC, HIC và các chế độ hỏng hóc khác liên quan đến môi trường khí chua.

Tiêu chuẩn MR0103/ISO 17495-1, mặc dù cũng yêu cầu thử nghiệm vật liệu, nhưng thường linh hoạt hơn về tiêu chí thử nghiệm, tập trung vào việc đảm bảo vật liệu đáp ứng các tiêu chuẩn chống ăn mòn chung thay vì tập trung cụ thể vào các rủi ro liên quan đến hydro sunfua.

Tại sao bạn nên quan tâm đến NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1?

Hiểu được những khác biệt này có thể giúp ngăn ngừa hỏng hóc vật liệu, đảm bảo an toàn vận hành và tuân thủ các quy định của ngành. Cho dù bạn đang làm việc trên giàn khoan dầu ngoài khơi, dự án đường ống hay trong nhà máy lọc dầu, việc sử dụng vật liệu phù hợp theo các tiêu chuẩn này sẽ bảo vệ bạn khỏi các hỏng hóc tốn kém, thời gian ngừng hoạt động bất ngờ và các mối nguy tiềm ẩn đối với môi trường.

Đối với các hoạt động dầu khí, đặc biệt là trong môi trường dịch vụ chua trên bờ và ngoài khơi, Tiêu chuẩn MR0175/ISO 15156 là tiêu chuẩn cần đạt tới. Nó đảm bảo rằng vật liệu chịu được những môi trường khắc nghiệt nhất, giảm thiểu các rủi ro như SSC và HIC có thể dẫn đến hỏng hóc thảm khốc.

Ngược lại, đối với các hoạt động tinh chế hoặc xử lý hóa chất, Tiêu chuẩn MR0103/ISO 17495-1 cung cấp hướng dẫn phù hợp hơn. Nó cho phép sử dụng vật liệu hiệu quả trong môi trường có khí chua nhưng với điều kiện ít khắc nghiệt hơn so với khai thác dầu khí. Trọng tâm ở đây là khả năng chống ăn mòn nói chung trong môi trường chế biến.

Hướng dẫn thực tế cho các chuyên gia dầu khí

Khi lựa chọn vật liệu cho các dự án ở cả hai danh mục, hãy cân nhắc những điều sau:

Hiểu môi trường của bạn: Đánh giá xem hoạt động của bạn có liên quan đến việc khai thác khí chua (thượng nguồn) hay tinh chế và xử lý hóa học (hạ nguồn). Điều này sẽ giúp bạn xác định tiêu chuẩn nào cần áp dụng.

Lựa chọn vật liệu: Chọn vật liệu tuân thủ tiêu chuẩn có liên quan dựa trên điều kiện môi trường và loại dịch vụ (khí chua so với tinh chế). Thép không gỉ, vật liệu hợp kim cao và hợp kim chống ăn mòn thường được khuyến nghị dựa trên mức độ nghiêm trọng của môi trường.

Kiểm tra và xác minh: Đảm bảo rằng tất cả các vật liệu được thử nghiệm theo các tiêu chuẩn tương ứng. Đối với môi trường khí chua, có thể cần thử nghiệm bổ sung về SSC, HIC và mỏi ăn mòn.

Tham khảo ý kiến chuyên gia: Luôn là một ý tưởng tốt khi tham khảo ý kiến của các chuyên gia về ăn mòn hoặc các kỹ sư vật liệu quen thuộc với NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1 để đảm bảo hiệu suất vật liệu tối ưu.

Phần kết luận

Tóm lại, hiểu được sự khác biệt giữa NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1 là điều cần thiết để đưa ra quyết định sáng suốt về việc lựa chọn vật liệu cho cả ứng dụng dầu khí thượng nguồn và hạ nguồn. Bằng cách chọn tiêu chuẩn phù hợp cho hoạt động của mình, bạn đảm bảo tính toàn vẹn lâu dài của thiết bị và giúp ngăn ngừa các sự cố thảm khốc có thể phát sinh do vật liệu không được chỉ định đúng cách. Cho dù bạn đang làm việc với khí chua ở các mỏ ngoài khơi hay xử lý hóa chất trong nhà máy lọc dầu, các tiêu chuẩn này sẽ cung cấp các hướng dẫn cần thiết để bảo vệ tài sản của bạn và duy trì sự an toàn.

Nếu bạn không chắc chắn nên tuân theo tiêu chuẩn nào hoặc cần thêm trợ giúp về việc lựa chọn vật liệu, hãy liên hệ với chuyên gia vật liệu để được tư vấn phù hợp về NACE MR0175/ISO 15156 so với NACE MR0103/ISO 17495-1 và đảm bảo các dự án của bạn vừa an toàn vừa tuân thủ các thông lệ tốt nhất của ngành.

Lò hơi và bộ trao đổi nhiệt

Lò hơi và bộ trao đổi nhiệt: Hướng dẫn lựa chọn ống liền mạch

/TRONG /qua

Giới thiệu

Trong các ngành công nghiệp như sản xuất điện, dầu khí, hóa dầu và lọc dầu, ống liền mạch là thành phần thiết yếu, đặc biệt là trong các thiết bị phải chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, áp suất cao và môi trường khắc nghiệt, ăn mòn. Các lò hơi, bộ trao đổi nhiệt, tụ điện, bộ siêu nhiệt, bộ gia nhiệt không khí và bộ tiết kiệm sử dụng các ống này. Mỗi ứng dụng này đòi hỏi các đặc tính vật liệu cụ thể để đảm bảo hiệu suất, độ an toàn và tuổi thọ. Việc lựa chọn ống liền mạch cho lò hơi và bộ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học cụ thể.

Hướng dẫn này cung cấp cái nhìn sâu sắc về các vật liệu khác nhau được sử dụng cho ống liền mạch, bao gồm thép cacbon, thép hợp kim, thép không gỉ, hợp kim titan, hợp kim gốc niken, hợp kim đồng và hợp kim zirconium. Chúng tôi cũng sẽ khám phá các tiêu chuẩn và cấp độ có liên quan, do đó giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt hơn cho các dự án nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt của mình.

Tổng quan về CS, AS, SS, Hợp kim Niken, Hợp kim Titan và Zirconi, Đồng và Hợp kim Đồng

1. Tính chất chống ăn mòn

Mỗi vật liệu dùng cho ống liền mạch đều có đặc tính chống ăn mòn riêng, quyết định tính phù hợp của vật liệu đó với các môi trường khác nhau.

Thép carbon: Khả năng chống ăn mòn hạn chế, thường được sử dụng với lớp phủ hoặc lớp lót bảo vệ. Có thể bị rỉ sét khi tiếp xúc với nước và oxy trừ khi được xử lý.
Thép hợp kim: Khả năng chống oxy hóa và ăn mòn ở mức trung bình. Các hợp kim bổ sung như crom và molypden cải thiện khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao.
Thép không gỉ: Khả năng chống ăn mòn chung, nứt do ăn mòn ứng suất và rỗ tuyệt vời do hàm lượng crom. Các loại cao cấp hơn, chẳng hạn như 316L, có khả năng chống ăn mòn do clorua tốt hơn.
Hợp kim gốc Niken: Khả năng chống chịu tuyệt vời với các môi trường khắc nghiệt như môi trường có tính axit, kiềm và giàu clorua. Các ứng dụng có tính ăn mòn cao sử dụng các hợp kim như Inconel 625, Hastelloy C276 và Alloy 825.
Titan và Zirconi: Khả năng chống chịu nước biển và các môi trường ăn mòn cao khác vượt trội. Titan đặc biệt chống chịu được clorua và môi trường axit, trong khi hợp kim zirconium vượt trội trong điều kiện axit cao.
Đồng và hợp kim đồng: Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong nước ngọt và nước biển, hợp kim đồng-niken có khả năng chống chịu đặc biệt trong môi trường biển.

2. Tính chất vật lý và nhiệt

Thép carbon:
Mật độ: 7,85 g/cm³
Điểm nóng chảy: 1.425-1.500°C
Độ dẫn nhiệt: ~50 W/m·K
Thép hợp kim:
Mật độ: Thay đổi đôi chút tùy theo nguyên tố hợp kim, thường vào khoảng 7,85 g/cm³
Điểm nóng chảy: 1.450-1.530°C
Độ dẫn nhiệt: Thấp hơn thép cacbon do có chứa các nguyên tố hợp kim.
Thép không gỉ:
Mật độ: 7,75-8,0 g/cm³
Điểm nóng chảy: ~1.400-1.530°C
Độ dẫn nhiệt: ~16 W/m·K (thấp hơn thép cacbon).
Hợp kim gốc Niken:
Mật độ: 8,4-8,9 g/cm³ (tùy thuộc vào hợp kim)
Điểm nóng chảy: 1.300-1.400°C
Độ dẫn nhiệt: Thường thấp, ~10-16 W/m·K.
Titan:
Mật độ: 4,51 g/cm³
Điểm nóng chảy: 1.668°C
Độ dẫn nhiệt: ~22 W/m·K (tương đối thấp).
Đồng:
Mật độ: 8,94 g/cm³
Điểm nóng chảy: 1.084°C
Độ dẫn nhiệt: ~390 W/m·K (độ dẫn nhiệt tuyệt vời).

3. Thành phần hóa học

Thép carbon: Chủ yếu là sắt với 0,3%-1,2% cacbon và một lượng nhỏ mangan, silic và lưu huỳnh.
Thép hợp kim: Bao gồm các nguyên tố như crom, molypden, vanadi và vonfram để cải thiện độ bền và khả năng chịu nhiệt.
Thép không gỉ: Thông thường chứa 10,5%-30% crom, cùng với niken, molypden và các nguyên tố khác tùy thuộc vào cấp độ.
Hợp kim gốc Niken: Chủ yếu là niken (40%-70%) với crom, molypden và các nguyên tố hợp kim khác để tăng khả năng chống ăn mòn.
Titan: Loại 1 và loại 2 là titan nguyên chất thương mại, trong khi loại 5 (Ti-6Al-4V) bao gồm nhôm 6% và vanadi 4%.
Các hợp kim đồng: Hợp kim đồng chứa nhiều nguyên tố khác nhau như niken (10%-30%) để chống ăn mòn (ví dụ: Cu-Ni 90/10).

4. Tính chất cơ học

Thép carbon: Độ bền kéo: 400-500 MPa, Độ bền chảy: 250-350 MPa, Độ giãn dài: 15%-25%
Thép hợp kim: Độ bền kéo: 500-900 MPa, Độ bền chảy: 300-700 MPa, Độ giãn dài: 10%-25%
Thép không gỉ: Độ bền kéo: 485-690 MPa (304/316), Độ bền chảy: 170-300 MPa, Độ giãn dài: 35%-40%
Hợp kim gốc Niken: Độ bền kéo: 550-1.000 MPa (Inconel 625), Độ bền chảy: 300-600 MPa, Độ giãn dài: 25%-50%
Titan: Độ bền kéo: 240-900 MPa (thay đổi tùy theo cấp), Độ bền chảy: 170-880 MPa, Độ giãn dài: 15%-30%
Các hợp kim đồng: Độ bền kéo: 200-500 MPa (tùy thuộc vào hợp kim), Độ bền chảy: 100-300 MPa, Độ giãn dài: 20%-35%

5. Xử lý nhiệt (Điều kiện giao hàng)

Thép cacbon và thép hợp kim: Được giao trong điều kiện ủ hoặc chuẩn hóa. Xử lý nhiệt bao gồm làm nguội và ram để cải thiện độ bền và độ dẻo dai.
Thép không gỉ: Được cung cấp trong điều kiện ủ để loại bỏ ứng suất bên trong và cải thiện độ dẻo.
Hợp kim gốc Niken: Dung dịch ủ để tối ưu hóa các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn.
Titan và Zirconi: Thông thường được cung cấp ở trạng thái ủ để tối đa hóa độ dẻo dai và độ bền.
Các hợp kim đồng: Được giao trong điều kiện ủ mềm, đặc biệt cho các ứng dụng tạo hình.

6. Hình thành

Thép cacbon và thép hợp kim: Có thể tạo hình nóng hoặc nguội, nhưng thép hợp kim đòi hỏi nhiều công sức hơn do có độ bền cao hơn.
Thép không gỉ: Ép nguội là phương pháp phổ biến, mặc dù tốc độ làm cứng cao hơn thép cacbon.
Hợp kim gốc Niken: Khó tạo hình hơn do độ bền và tốc độ làm cứng cao; thường đòi hỏi phải gia công nóng.
Titan: Quá trình tạo hình tốt nhất nên được thực hiện ở nhiệt độ cao vì nó có độ bền cao ở nhiệt độ phòng.
Các hợp kim đồng: Dễ tạo hình do có độ dẻo tốt.

7. Hàn

Thép cacbon và thép hợp kim: Nhìn chung dễ hàn bằng các kỹ thuật thông thường, nhưng có thể cần phải xử lý nhiệt trước và sau khi hàn (PWHT).
Thép không gỉ: Các phương pháp hàn phổ biến bao gồm hàn TIG, MIG và hàn hồ quang. Cần kiểm soát cẩn thận lượng nhiệt đầu vào để tránh nhạy cảm.
Hợp kim gốc Niken: Khó hàn do độ giãn nở nhiệt cao và dễ nứt.
Titan: Hàn trong môi trường được che chắn (khí trơ) để tránh nhiễm bẩn. Cần có biện pháp phòng ngừa do titan phản ứng ở nhiệt độ cao.
Các hợp kim đồng: Dễ hàn, đặc biệt là hợp kim đồng-niken, nhưng có thể cần phải gia nhiệt trước để tránh nứt.

8. Ăn mòn mối hàn

Thép không gỉ: Có thể bị ăn mòn cục bộ (ví dụ, rỗ, ăn mòn khe hở) tại vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt mối hàn nếu không được kiểm soát đúng cách.
Hợp kim gốc Niken: Dễ bị nứt do ăn mòn ứng suất nếu tiếp xúc với clorua ở nhiệt độ cao.
Titan: Mối hàn phải được bảo vệ đúng cách khỏi oxy để tránh bị giòn.

9. Tẩy cặn, ngâm chua và vệ sinh

Thép cacbon và thép hợp kim: Quá trình ngâm chua loại bỏ oxit bề mặt sau khi xử lý nhiệt. Các axit phổ biến bao gồm axit clohydric và axit sunfuric.
Thép không gỉ và hợp kim niken: Tẩy bằng axit nitric/hydrofluoric được sử dụng để loại bỏ lớp màu do nhiệt và phục hồi khả năng chống ăn mòn sau khi hàn.
Titan: Dung dịch tẩy axit nhẹ được sử dụng để làm sạch bề mặt và loại bỏ oxit mà không làm hỏng kim loại.
Các hợp kim đồng: Làm sạch bằng axit được sử dụng để loại bỏ vết xỉn màu và oxit trên bề mặt.

10. Xử lý bề mặt (AP, BA, MP, EP, v.v.)

AP (Ủ và ngâm chua): Hoàn thiện tiêu chuẩn cho hầu hết các hợp kim thép không gỉ và niken sau khi ủ và ngâm chua.
BA (Ủ sáng): Đạt được bằng cách ủ trong môi trường được kiểm soát để tạo ra bề mặt phản chiếu mịn.
MP (Đánh bóng cơ học): Đánh bóng cơ học giúp cải thiện độ mịn bề mặt, giảm nguy cơ nhiễm bẩn và ăn mòn.
EP (Đánh bóng điện hóa): Một quá trình điện hóa loại bỏ vật liệu bề mặt để tạo ra bề mặt siêu mịn, giảm độ nhám bề mặt và cải thiện khả năng chống ăn mòn.

Bộ trao đổi nhiệt bằng thép không gỉ

                                                                                                                Bộ trao đổi nhiệt bằng thép không gỉ

I. Hiểu về ống liền mạch

Ống liền mạch khác với ống hàn ở chỗ chúng không có đường nối hàn, đây có thể là điểm yếu trong một số ứng dụng áp suất cao. Ống liền mạch ban đầu được tạo thành từ phôi rắn, sau đó được nung nóng, và sau đó, nó được đùn hoặc kéo qua một ống để tạo hình dạng ống. Việc không có đường nối mang lại cho chúng độ bền và độ tin cậy vượt trội, khiến chúng trở nên lý tưởng cho môi trường áp suất cao và nhiệt độ cao.

Ứng dụng phổ biến:

Nồi hơi: Ống liền mạch rất cần thiết trong việc chế tạo nồi hơi ống nước và ống lửa, nơi có nhiệt độ và áp suất cao.
Bộ trao đổi nhiệt: Được sử dụng để truyền nhiệt giữa hai chất lỏng, ống liền mạch trong bộ trao đổi nhiệt phải chống ăn mòn và duy trì hiệu suất nhiệt.
Thiết bị ngưng tụ: Ống liền mạch giúp ngưng tụ hơi nước thành nước trong hệ thống phát điện và làm lạnh.
Bộ quá nhiệt: Ống liền mạch được sử dụng để quá nhiệt hơi nước trong nồi hơi, nâng cao hiệu quả của tua-bin trong nhà máy điện.
Máy làm nóng không khí: Các ống này truyền nhiệt từ khí thải sang không khí, giúp cải thiện hiệu suất lò hơi.
Người tiết kiệm: Các ống liền mạch trong bộ tiết kiệm nhiệt làm nóng trước nước cấp bằng nhiệt thải từ lò hơi, giúp tăng hiệu suất nhiệt.

Lò hơi, bộ trao đổi nhiệt, tụ điện, bộ siêu nhiệt, bộ gia nhiệt không khí và bộ tiết kiệm là những thành phần không thể thiếu trong một số ngành công nghiệp, đặc biệt là những ngành liên quan đến truyền nhiệt, sản xuất năng lượng và quản lý chất lỏng. Cụ thể, các thành phần này được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp sau:

1. Ngành sản xuất điện

Lò hơi: Được sử dụng trong các nhà máy điện để chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng nhiệt, thường để tạo ra hơi nước.
Bộ siêu nhiệt, bộ tiết kiệm nhiên liệu và bộ gia nhiệt không khí trước: Các bộ phận này cải thiện hiệu quả bằng cách làm nóng trước không khí đốt, thu hồi nhiệt từ khí thải và làm nóng hơi nước hơn nữa.
Bộ trao đổi nhiệt và tụ điện: Được sử dụng để làm mát và thu hồi nhiệt trong các nhà máy điện nhiệt, đặc biệt là trong các tua bin chạy bằng hơi nước và các chu trình làm mát.

2. Ngành Dầu khí

Bộ trao đổi nhiệt: Đóng vai trò quan trọng trong các quá trình lọc dầu, nơi nhiệt được truyền giữa các chất lỏng, chẳng hạn như trong quá trình chưng cất dầu thô hoặc trong các giàn khoan ngoài khơi để xử lý khí.
Lò hơi và bộ tiết kiệm nhiệt: Có trong các nhà máy lọc dầu và nhà máy hóa dầu để tạo ra hơi nước và thu hồi năng lượng.
Máy ngưng tụ: Được sử dụng để ngưng tụ khí thành chất lỏng trong quá trình chưng cất.

3. Công nghiệp hóa chất

Bộ trao đổi nhiệt: Được sử dụng rộng rãi để làm nóng hoặc làm mát các phản ứng hóa học và để thu hồi nhiệt từ các phản ứng tỏa nhiệt.
Lò hơi và thiết bị siêu nhiệt: Được sử dụng để tạo ra hơi nước cần thiết cho nhiều quá trình hóa học khác nhau và cung cấp năng lượng cho các bước chưng cất và phản ứng.
Bộ gia nhiệt và tiết kiệm không khí: Cải thiện hiệu quả trong các quy trình hóa học tiêu tốn nhiều năng lượng bằng cách thu hồi nhiệt từ khí thải và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.

4. Ngành hàng hải

Lò hơi và bộ trao đổi nhiệt: Thiết yếu trong tàu biển để tạo hơi nước, hệ thống sưởi ấm và làm mát. Bộ trao đổi nhiệt trên tàu biển thường được sử dụng để làm mát động cơ tàu và tạo ra điện.
Máy ngưng tụ: Được sử dụng để chuyển hơi nước thải trở lại thành nước để tái sử dụng trong hệ thống nồi hơi của tàu.

5. Ngành thực phẩm và đồ uống

Bộ trao đổi nhiệt: Thường được sử dụng cho quá trình thanh trùng, khử trùng và bay hơi.
Lò hơi và bộ tiết kiệm nhiên liệu: Được sử dụng để tạo ra hơi nước phục vụ cho hoạt động chế biến thực phẩm và thu hồi nhiệt từ khí thải để tiết kiệm nhiên liệu tiêu thụ.

6. HVAC (Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí)

Bộ trao đổi nhiệt và bộ gia nhiệt không khí: Được sử dụng trong hệ thống HVAC để truyền nhiệt hiệu quả giữa chất lỏng hoặc khí, cung cấp nhiệt hoặc làm mát cho các tòa nhà và cơ sở công nghiệp.
Máy ngưng tụ: Được sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí để loại bỏ nhiệt từ chất làm lạnh.

7. Ngành công nghiệp giấy và bột giấy

Lò hơi, bộ trao đổi nhiệt và bộ tiết kiệm nhiệt: Cung cấp hơi nước và thu hồi nhiệt trong các quy trình như nghiền bột giấy, sấy giấy và thu hồi hóa chất.
Bộ siêu nhiệt và bộ gia nhiệt không khí: Nâng cao hiệu quả năng lượng trong các lò hơi thu hồi và cân bằng nhiệt tổng thể của các nhà máy giấy.

8. Ngành luyện kim và thép

Bộ trao đổi nhiệt: Được sử dụng để làm mát khí và chất lỏng nóng trong quá trình sản xuất thép và luyện kim.
Lò hơi và bộ tiết kiệm nhiệt: Cung cấp nhiệt cho nhiều quy trình khác nhau như vận hành lò cao, xử lý nhiệt và cán.

9. Ngành công nghiệp dược phẩm

Bộ trao đổi nhiệt: Được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ trong quá trình sản xuất thuốc, quá trình lên men và môi trường vô trùng.
Lò hơi: Tạo ra hơi nước cần thiết cho việc khử trùng và làm nóng thiết bị dược phẩm.

10. Nhà máy chuyển đổi chất thải thành năng lượng

Lò hơi, máy ngưng tụ và máy tiết kiệm nhiệt: Được sử dụng để chuyển đổi chất thải thành năng lượng thông qua quá trình đốt cháy, đồng thời thu hồi nhiệt để cải thiện hiệu suất.

Bây giờ, chúng ta hãy tìm hiểu sâu hơn về các vật liệu làm nên ống liền mạch phù hợp cho những ứng dụng đòi hỏi khắt khe này.

II. Ống thép cacbon cho lò hơi và bộ trao đổi nhiệt

Thép cacbon là một trong những vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất cho ống liền mạch trong các ứng dụng công nghiệp, chủ yếu là do độ bền tuyệt vời, cũng như giá cả phải chăng và tính sẵn có rộng rãi. Ống thép cacbon có khả năng chịu nhiệt độ và áp suất vừa phải, khiến chúng phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.

Tính chất của thép cacbon:
Độ bền cao: Ống thép cacbon có thể chịu được áp suất và ứng suất đáng kể, lý tưởng để sử dụng trong nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt.
Tiết kiệm chi phí: So với các vật liệu khác, thép cacbon tương đối rẻ, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn.
Khả năng chống ăn mòn trung bình: Mặc dù thép cacbon không có khả năng chống ăn mòn như thép không gỉ, nhưng có thể xử lý bằng lớp phủ hoặc lớp lót để cải thiện tuổi thọ trong môi trường ăn mòn.

Tiêu chuẩn và điểm chính:

ASTM A179: Tiêu chuẩn này bao gồm các ống thép cacbon thấp kéo nguội liền mạch được sử dụng cho các ứng dụng trao đổi nhiệt và ngưng tụ. Các ống này có đặc tính truyền nhiệt tuyệt vời và thường được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ và áp suất thấp đến trung bình.
ASTM A192: Ống nồi hơi thép cacbon liền mạch được thiết kế cho dịch vụ áp suất cao. Các ống này được sử dụng trong quá trình tạo hơi nước và các môi trường áp suất cao khác.
ASTM A210: Tiêu chuẩn này bao gồm các ống thép cacbon trung bình liền mạch cho các ứng dụng nồi hơi và siêu nhiệt. Các loại A-1 và C cung cấp các mức độ khác nhau về độ bền và khả năng chịu nhiệt.
Tiêu chuẩn ASTMA334 (Cấp 1, 3, 6): Ống thép cacbon liền mạch và hàn được thiết kế để sử dụng ở nhiệt độ thấp. Các cấp này được sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt, bình ngưng tụ và các ứng dụng nhiệt độ thấp khác.
EN 10216-2 (P235GH, P265GH TC1/TC2): Tiêu chuẩn Châu Âu cho ống thép liền mạch được sử dụng trong các ứng dụng chịu áp suất, đặc biệt là trong nồi hơi và dịch vụ nhiệt độ cao.

Ống thép cacbon là lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt, nơi cần độ bền cao và khả năng chống ăn mòn vừa phải. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng không chỉ liên quan đến nhiệt độ cực cao mà còn liên quan đến môi trường ăn mòn khắc nghiệt, ống hợp kim hoặc thép không gỉ thường được ưa chuộng do khả năng chống chịu và độ bền vượt trội của chúng.

III. Ống thép hợp kim cho lò hơi và bộ trao đổi nhiệt

Ống thép hợp kim được thiết kế cho các ứng dụng nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Các ống này được hợp kim hóa với các nguyên tố như crom, molypden và vanadi để tăng cường độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn và nhiệt. Ống thép hợp kim được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng quan trọng, chẳng hạn như bộ siêu nhiệt, bộ tiết kiệm và bộ trao đổi nhiệt ở nhiệt độ cao, do độ bền và khả năng chống nhiệt và áp suất đặc biệt của chúng.

Tính chất của thép hợp kim:
Khả năng chịu nhiệt cao: Các nguyên tố hợp kim như crom và molypden cải thiện hiệu suất chịu nhiệt độ cao của các ống này, khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng có nhiệt độ khắc nghiệt.
Khả năng chống ăn mòn được cải thiện: Ống thép hợp kim có khả năng chống oxy hóa và ăn mòn tốt hơn so với thép cacbon, đặc biệt là trong môi trường nhiệt độ cao.
Độ bền tăng cường: Các nguyên tố hợp kim cũng làm tăng độ bền của các ống này, cho phép chúng chịu được áp suất cao trong nồi hơi và các thiết bị quan trọng khác.

Tiêu chuẩn và điểm chính:

Tiêu chuẩn ASTMA213 (Cấp T5, T9, T11, T22, T91, T92): Tiêu chuẩn này bao gồm các ống thép hợp kim ferritic và austenitic liền mạch dùng trong nồi hơi, bộ siêu nhiệt và bộ trao đổi nhiệt. Các cấp khác nhau về thành phần hợp kim và được lựa chọn dựa trên các yêu cầu cụ thể về nhiệt độ và áp suất.
T5 và T9: Thích hợp cho hoạt động ở nhiệt độ trung bình đến cao.
T11 và T22: Thường được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao, mang lại khả năng chịu nhiệt tốt hơn.
T91 và T92: Hợp kim cường độ cao tiên tiến được thiết kế để sử dụng ở nhiệt độ cực cao trong các nhà máy điện.
EN 10216-2 (16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, 15NiCuMoNb5-6-4, X20CrMoV11-1): Tiêu chuẩn Châu Âu cho ống thép hợp kim liền mạch dùng trong ứng dụng nhiệt độ cao. Các ống này thường được dùng trong nồi hơi, bộ siêu nhiệt và bộ tiết kiệm trong nhà máy điện.
16Mo3: Một loại thép hợp kim có tính chất chịu nhiệt độ cao tốt, thích hợp sử dụng trong nồi hơi và bình chịu áp suất.
13CrMo4-5 và 10CrMo9-10: Hợp kim Crom-molypden có khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tuyệt vời cho các ứng dụng nhiệt độ cao.

Ống thép hợp kim là lựa chọn phù hợp cho môi trường có nhiệt độ và áp suất cao, nơi thép cacbon có thể không cung cấp đủ hiệu suất cho lò hơi và bộ trao đổi nhiệt.

IV. Ống thép không gỉ cho lò hơi và bộ trao đổi nhiệt

Ống thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn đặc biệt, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt liên quan đến chất lỏng ăn mòn, nhiệt độ cao và môi trường khắc nghiệt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong bộ trao đổi nhiệt, bộ siêu nhiệt và nồi hơi, nơi mà ngoài khả năng chống ăn mòn, độ bền nhiệt độ cao cũng được yêu cầu để có hiệu suất tối ưu.

Tính chất của thép không gỉ:
Khả năng chống ăn mòn: Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ bắt nguồn từ hàm lượng crom tạo thành lớp oxit bảo vệ trên bề mặt.
Độ bền cao ở nhiệt độ cao: Thép không gỉ vẫn giữ nguyên các đặc tính cơ học ngay cả ở nhiệt độ cao, do đó phù hợp với các thiết bị quá nhiệt và các ứng dụng nhiệt độ cao khác.
Độ bền lâu dài: Khả năng chống ăn mòn và oxy hóa của thép không gỉ đảm bảo tuổi thọ lâu dài, ngay cả trong môi trường khắc nghiệt.

Tiêu chuẩn và điểm chính:

Tiêu chuẩn ASTMA213 / Tiêu chuẩn ASTMA249: Các tiêu chuẩn này bao gồm các ống thép không gỉ hàn và liền mạch để sử dụng trong nồi hơi, bộ siêu nhiệt và bộ trao đổi nhiệt. Các loại phổ biến bao gồm:
TP304 / TP304L (EN 1.4301 / 1.4307): Các loại thép không gỉ Austenitic được sử dụng rộng rãi vì khả năng chống ăn mòn và độ bền của chúng.
TP310S / TP310MoLN (EN 1.4845 / 1.4466): Các loại thép không gỉ chịu nhiệt độ cao có khả năng chống oxy hóa tuyệt vời.
TP316 / TP316L (EN 1.4401 / 1.4404): Các loại thép chứa molypden có khả năng chống ăn mòn cao, đặc biệt là trong môi trường clorua.
TP321 (EN 1.4541): Loại thép không gỉ ổn định được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao để ngăn ngừa ăn mòn giữa các hạt.
TP347H / TP347HFG (EN 1.4550 / 1.4961): Cấp thép ổn định, hàm lượng carbon cao dùng cho các ứng dụng nhiệt độ cao như bộ quá nhiệt và nồi hơi.
UNS N08904 (904L) (EN 1.4539): Thép không gỉ siêu austenit có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, đặc biệt là trong môi trường có tính axit.
Tiêu chuẩn ASTMA269: Bao phủ các ống thép không gỉ austenitic hàn và liền mạch để phục vụ mục đích chống ăn mòn nói chung.
Tiêu chuẩn ASTM A789: Tiêu chuẩn cho ống thép không gỉ hai lớp, mang lại khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và độ bền cao.
UNS S31803, S32205, S32750, S32760: Các loại thép không gỉ song công và siêu song công, có khả năng chống ăn mòn vượt trội, đặc biệt là trong môi trường có chứa clorua.
EN 10216-5:Tiêu chuẩn Châu Âu áp dụng cho ống thép không gỉ liền mạch, bao gồm các loại sau:
1.4301 / 1.4307 (TP304 / TP304L)
1.4401 / 1.4404 (TP316 / TP316L)
1.4845 (TP310S)
1.4466 (TP310MoLN)
1.4539 (UNS N08904 / 904L)

Ống thép không gỉ có tính linh hoạt cao và được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm bộ trao đổi nhiệt, nồi hơi và bộ siêu nhiệt, nơi không chỉ yêu cầu khả năng chống ăn mòn và độ bền nhiệt độ cao mà còn cần thiết để có hiệu suất tối ưu.

V. Hợp kim gốc niken cho nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt

Hợp kim gốc niken là một trong những vật liệu chống ăn mòn tốt nhất hiện có và thường được sử dụng trong các ứng dụng nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt liên quan đến nhiệt độ khắc nghiệt, môi trường ăn mòn và điều kiện áp suất cao. Hợp kim niken có khả năng chống oxy hóa, sunfua hóa và cacbon hóa vượt trội, khiến chúng trở nên lý tưởng cho bộ trao đổi nhiệt, nồi hơi và bộ siêu nhiệt trong môi trường khắc nghiệt.

Tính chất của hợp kim gốc niken:
Khả năng chống ăn mòn đặc biệt: Hợp kim niken có khả năng chống ăn mòn trong môi trường axit, kiềm và clorua.
Độ ổn định ở nhiệt độ cao: Hợp kim niken vẫn duy trì độ bền và khả năng chống ăn mòn ngay cả ở nhiệt độ cao, khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao.
Khả năng chống oxy hóa và sunfua: Hợp kim niken có khả năng chống oxy hóa và sunfua, những hiện tượng có thể xảy ra trong môi trường nhiệt độ cao liên quan đến hợp chất chứa lưu huỳnh.

Tiêu chuẩn và điểm chính:

Tiêu chuẩn ASTMB163 / Tiêu chuẩn ASTMB407 / Tiêu chuẩn ASTM B444: Các tiêu chuẩn này bao gồm các hợp kim gốc niken dùng cho ống liền mạch được sử dụng trong nồi hơi, bộ trao đổi nhiệt và bộ siêu nhiệt. Các loại phổ biến bao gồm:
Inconel 600 / 601: Khả năng chống oxy hóa và ăn mòn ở nhiệt độ cao tuyệt vời, khiến các hợp kim này trở nên lý tưởng cho bộ quá nhiệt và bộ trao đổi nhiệt nhiệt độ cao.
Inconel 625: Có khả năng chống chịu vượt trội trong nhiều môi trường ăn mòn, bao gồm môi trường có tính axit và giàu clorua.
Incoloy 800 / 800H / 800HT: Được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao do có khả năng chống oxy hóa và thấm cacbon tuyệt vời.
Hastelloy C276 / C22: Các hợp kim niken-molypden-crom này được biết đến với khả năng chống ăn mòn vượt trội trong môi trường có tính ăn mòn cao, bao gồm môi trường có tính axit và chứa clorua.
Tiêu chuẩn ASTM B423: Bao phủ các ống liền mạch được làm từ hợp kim niken-sắt-crom-molypden như Hợp kim 825, có khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất và ăn mòn nói chung tuyệt vời trong nhiều môi trường khác nhau.
EN 10216-5: Tiêu chuẩn Châu Âu đối với hợp kim gốc niken được sử dụng trong ống liền mạch cho các ứng dụng chịu nhiệt độ cao và ăn mòn, bao gồm các loại như:
2.4816 (Inconel 600)
2.4851 (Inconel 601)
2.4856 (Inconel 625)
2.4858 (Hợp kim 825)

Hợp kim gốc niken thường được lựa chọn cho các ứng dụng quan trọng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn và hiệu suất nhiệt độ cao, chẳng hạn như trong nhà máy điện, chế biến hóa chất và nhà máy lọc dầu khí, lò hơi và bộ trao đổi nhiệt.

VI. Hợp kim Titan và Zirconium cho nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt

Hợp kim titan và zirconi mang lại sự kết hợp độc đáo giữa độ bền, khả năng chống ăn mòn và tính chất nhẹ, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cụ thể trong bộ trao đổi nhiệt, bình ngưng và nồi hơi.

Tính chất của hợp kim Titan:
Tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao: Titan bền như thép nhưng nhẹ hơn đáng kể, phù hợp cho các ứng dụng nhạy cảm với trọng lượng.
Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời: Hợp kim titan có khả năng chống ăn mòn cao trong nước biển, môi trường axit và môi trường có chứa clorua.
Khả năng chịu nhiệt tốt: Hợp kim titan vẫn duy trì được các tính chất cơ học ở nhiệt độ cao, do đó phù hợp để làm ống trao đổi nhiệt trong nhà máy điện và quá trình xử lý hóa chất.
Tính chất của hợp kim Zirconium:
Khả năng chống ăn mòn vượt trội: Hợp kim Zirconium có khả năng chống ăn mòn cao trong môi trường axit, bao gồm axit sunfuric, axit nitric và axit clohydric.
Độ ổn định ở nhiệt độ cao: Hợp kim Zirconium vẫn duy trì được độ bền và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng trao đổi nhiệt ở nhiệt độ cao.

Tiêu chuẩn và điểm chính:

Tiêu chuẩn ASTMB338: Tiêu chuẩn này bao gồm các ống hợp kim titan hàn và liền mạch để sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt và bình ngưng tụ. Các loại phổ biến bao gồm:
Cấp 1/Cấp 2: Cấp titan tinh khiết thương mại có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
Cấp 5 (Ti-6Al-4V): Hợp kim titan có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt độ cao.
Tiêu chuẩn ASTMB523: Bao phủ các ống hợp kim zirconium liền mạch và hàn để sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt và bình ngưng tụ. Các loại phổ biến bao gồm:
Zirconium 702: Hợp kim zirconium tinh khiết thương mại có khả năng chống ăn mòn vượt trội.
Zirconium 705: Một loại zirconium hợp kim có tính chất cơ học được cải thiện và độ ổn định ở nhiệt độ cao.

Hợp kim titan và zirconi thường được sử dụng trong các môi trường có tính ăn mòn cao như nhà máy khử muối nước biển, ngành công nghiệp chế biến hóa chất và nhà máy điện hạt nhân Lò hơi và Bộ trao đổi nhiệt do khả năng chống ăn mòn vượt trội và đặc tính nhẹ.

VII. Đồng và hợp kim đồng cho nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt

Đồng và các hợp kim của nó, bao gồm đồng thau, đồng đỏ và đồng-niken, được sử dụng rộng rãi trong bộ trao đổi nhiệt, bình ngưng và nồi hơi do có khả năng dẫn nhiệt và chống ăn mòn tuyệt vời.

Tính chất của hợp kim đồng:
Độ dẫn nhiệt tuyệt vời: Hợp kim đồng được biết đến với độ dẫn nhiệt cao, rất lý tưởng cho bộ trao đổi nhiệt và bình ngưng tụ.
Khả năng chống ăn mòn: Hợp kim đồng có khả năng chống ăn mòn trong nước, bao gồm cả nước biển, nên phù hợp cho các ứng dụng hàng hải và khử muối.
Tính chất kháng khuẩn: Hợp kim đồng có tính chất kháng khuẩn tự nhiên, thích hợp cho các ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe và xử lý nước.

Tiêu chuẩn và điểm chính:

Tiêu chuẩn ASTMB111: Tiêu chuẩn này bao gồm các ống đồng và hợp kim đồng liền mạch dùng trong bộ trao đổi nhiệt, bình ngưng tụ và máy bay hơi. Các loại phổ biến bao gồm:
C44300 (Đồng thau Admiralty): Hợp kim đồng-kẽm có khả năng chống ăn mòn tốt, đặc biệt là trong ứng dụng nước biển.
C70600 (Đồng-Niken 90/10): Hợp kim đồng-niken có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong nước biển và môi trường biển.
C71500 (Đồng-Niken 70/30): Một hợp kim đồng-niken khác có hàm lượng niken cao hơn để tăng khả năng chống ăn mòn.

Đồng và hợp kim đồng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt trên biển, nhà máy điện và hệ thống HVAC do có khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn của nước biển.

Ngoài nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt, tụ điện, bộ siêu nhiệt, bộ gia nhiệt không khí trước và bộ tiết kiệm cũng là những thành phần quan trọng giúp tối ưu hóa đáng kể hiệu suất năng lượng. Ví dụ, tụ điện làm mát khí thải từ cả nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt, trong khi bộ siêu nhiệt, mặt khác, làm tăng nhiệt độ hơi nước để cải thiện hiệu suất. Trong khi đó, bộ gia nhiệt không khí trước sử dụng khí thải để làm nóng không khí đi vào, do đó nâng cao hơn nữa hiệu suất tổng thể của hệ thống nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt. Cuối cùng, bộ tiết kiệm đóng vai trò quan trọng bằng cách thu hồi nhiệt thải từ khí thải để làm nóng nước trước, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu suất của cả nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt.

VIII. Kết luận: Lựa chọn vật liệu phù hợp cho nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt

Ống liền mạch là một phần không thể thiếu trong hiệu suất của nồi hơi, bộ trao đổi nhiệt, bình ngưng, bộ siêu nhiệt, bộ gia nhiệt không khí và bộ tiết kiệm trong các ngành công nghiệp như phát điện, dầu khí và chế biến hóa chất. Việc lựa chọn vật liệu cho ống liền mạch phụ thuộc vào các yêu cầu ứng dụng cụ thể, bao gồm nhiệt độ, áp suất, khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học.

Thép cacbon có giá cả phải chăng và độ bền cao cho các ứng dụng ở nhiệt độ và áp suất vừa phải.
Thép hợp kim cung cấp hiệu suất và độ bền vượt trội ở nhiệt độ cao trong lò hơi và bộ quá nhiệt.
Thép không gỉ mang lại khả năng chống ăn mòn và độ bền tuyệt vời trong bộ trao đổi nhiệt và bộ quá nhiệt.
Hợp kim gốc niken là sự lựa chọn tốt nhất cho môi trường có tính ăn mòn cao và nhiệt độ cao.
Hợp kim titan và zirconi lý tưởng cho các ứng dụng nhẹ và có tính ăn mòn cao.
Đồng và hợp kim đồng được ưa chuộng vì tính dẫn nhiệt và khả năng chống ăn mòn trong bộ trao đổi nhiệt và tụ điện.

Hệ thống nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau bằng cách truyền nhiệt hiệu quả từ môi trường này sang môi trường khác. Nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt hoạt động cùng nhau để tạo ra và truyền nhiệt, cung cấp nhiệt cần thiết cho quá trình sản xuất hơi nước trong các nhà máy điện và quy trình sản xuất.

Bằng cách hiểu được các đặc tính và ứng dụng của các vật liệu này, các kỹ sư và nhà thiết kế có thể đưa ra quyết định sáng suốt, đảm bảo thiết bị của họ hoạt động an toàn và hiệu quả. Khi lựa chọn vật liệu cho Lò hơi và Bộ trao đổi nhiệt, điều quan trọng là phải xem xét các yêu cầu cụ thể của ứng dụng của bạn. Ngoài ra, bạn nên tham khảo các tiêu chuẩn có liên quan để đảm bảo khả năng tương thích và hiệu suất tối ưu.