Odabir pogrešnog razreda kotlovske cijevi nije neugodnost pri nabavi — to je inženjerski kvar koji čeka da se dogodi. Cijevi od ugljičnog čelika koje se koriste iznad granice puzanja pokvarit će se zbog mikrostrukturne degradacije tijekom godina rada. Cijevi od legiranog čelika navedene bez odgovarajuće PWHT mogu popucati u ZUT-u zavara unutar nekoliko mjeseci. A zamjena jednog stupnja za 'sličan' razred bez provjere tablica dopuštenog naprezanja u ASME BPVC odjeljku II može poništiti certifikaciju tlačne posude.
ZC Steel Pipe proizvodi bešavne cijevi za kotlove i cijevi za izmjenjivače topline prema ASTM A192, A210, A213 i ASME SA-106, od vrsta ugljičnog čelika i krom-molibnih legura. Opskrbljujemo proizvođače kotlova, izvođače radova na elektranama i graditelje petrokemijskih postrojenja diljem Afrike, Bliskog istoka i Južne Amerike. Ovaj vodič pokriva što je svaka ocjena, što može, a što ne može i kako odabrati između njih za svoju prijavu.
SADRŽAJ
Pregled standarda za kotlovske cijevi
Kotlovske cijevi od ugljičnog čelika — A192 i A210
Kotlovske cijevi od legiranog čelika — ASTM A213
A213 T11 — 1¼Cr-½Mo
A213 T22 — 2¼Cr-1Mo
A213 T91 — 9Cr-1Mo-V (modificirano)
SA-106 Razred B — Bešavne cijevi od ugljičnog čelika za servis kotlova
Tablica usporedbe pune ocjene
Vodič za odabir zone kotla
Zahtjevi PWHT za vrste legura
FAQ
1. Pregled standarda za kotlovske cijevi
KLJUČNI STANDARDI — KOTLOVSKA CIJEV ASTM A192: Bešavne cijevi od ugljičnog čelika za visokotlačne kotlove — minimalni zid, niska razina ugljika.
ASTM A210: Bešavne cijevi za kotlove i pregrijače od srednje ugljičnog čelika — stupnjevi A-1 i C.
ASTM A213: Bešavne cijevi za kotlove, pregrijače i izmjenjivače topline od legiranog feritnog i austenitnog čelika — pokriva T11, T22, T91 i mnoge druge stupnjeve.
ASME SA-106: Bešavne cijevi od ugljičnog čelika za rad na visokim temperaturama — stupnjevi A, B i C. ASME BPVC ekvivalent ASTM A106.
Sva četiri standarda su bešavna — kotlovska cijev za uslugu prijenosa topline praktički nikada nije zavarena, budući da zavareni šav predstavlja koncentraciju naprezanja i potencijalno mjesto početka korozije u cikličkom toplinskom okruženju. Standardi se razlikuju u sadržaju legure, razini čvrstoće i maksimalnoj temperaturi na kojoj kvalitet zadržava odgovarajuću otpornost na puzanje kako bi bio siguran u trajnom radu pod pritiskom.
Granica pri odabiru cijevi kotla obično je temperatura. Vrste ugljičnog čelika (A192, A210, SA-106) prikladne su za rad do približno 450°C. Iznad toga, brzina puzanja ugljičnog čelika postaje neprihvatljivo visoka i moraju se koristiti niskolegirani stupnjevi (A213 T11, T22). Iznad približno 580°C, napredni stupnjevi 9Cr (A213 T91) su potrebni za moderne superkritične i ultra-superkritične dizajne kotlova.
2. Kotlovske cijevi od ugljičnog čelika — A192 i A210
2.1 ASTM A192 — Minimalni zidni ugljični čelik
ASTM A192 je najjednostavniji i najekonomičniji razred kotlovske cijevi. To je bešavna cijev od ugljičnog čelika s minimalnom stijenkom i maksimalnim udjelom ugljika od 0,18% i minimalnom vlačnom čvrstoćom od samo 325 MPa (47 ksi). Nizak sadržaj ugljika poboljšava zavarljivost i smanjuje rizik od taloženja karbida na granicama zrna tijekom toplinskog ciklusa.
A192 se koristi za bubnjeve kotlova s vodenim cijevima, bubnjeve za isplaku i cijevi za vodene stijenke niže temperature u komunalnim i industrijskim kotlovima koji rade ispod približno 425°C. Njegov strop niske čvrstoće znači da nije prikladan za pregrijač ili dogrijač u modernim visokotlačnim kotlovima.
2.2 ASTM A210 — Kotlovska cijev od srednje ugljičnog čelika
ASTM A210 osigurava veću čvrstoću od A192 kroz malo veći sadržaj ugljika i mangana. Proizvodi se u dvije klase:
Stupanj A-1 : Minimalna vlačna čvrstoća 415 MPa (60 ksi), minimalno istezanje 255 MPa (37 ksi). Češći stupanj za vodeni zid, ekonomajzer i donji pregrijač.
Stupanj C : Minimalna vlačna čvrstoća 485 MPa (70 ksi), minimalno popuštanje 275 MPa (40 ksi). Veća čvrstoća za zahtjevnije primjene kotlova od ugljičnog čelika. Rjeđe navedeno od A-1.
Napomena s terena — A192 nasuprot A210 u nabavi U praksi se A192 i A210 razreda A-1 često koriste naizmjenično za krugove ekonomajzera i cijevi s nižim zidom vode u industrijskim kotlovima ispod 400°C. Razlika u vlačnoj čvrstoći znači da A210 može postići potrebnu debljinu stijenke pri nižoj debljini stijenke od A192 — korisno tamo gdje je težina cijevi važna. Međutim, neki stariji dizajni kotlova navode A192 imenom i zamjena zahtijeva inženjersko odobrenje i izračun koda. Nikada nemojte mijenjati stupnjeve na kotlu bez provjere dopuštenog naprezanja u ASME BPVC odjeljku II-D i pribavljanja potrebne dokumentacije.
3. Kotlovske cijevi od legiranog čelika — ASTM A213
ASTM A213 pokriva širok raspon bešavnih cijevi od feritnog (krom-molibden) i austenitnog (nehrđajućeg) čelika za kotlove, pregrijače i izmjenjivače topline. Feritni stupnjevi označavaju se s prefiksom T (T11, T22, T91), a austenitni stupnjevi s TP (TP304, TP316, TP321 itd.).
Sustav legura krom-mol (CrMo) je radni konj metalurgije visokotemperaturnih kotlovskih cijevi. Dodavanje kroma poboljšava otpornost na oksidaciju i otpornost na visoke temperature. Dodavanje molibdena poboljšava otpornost na puzanje. Povećanje oba – od T11 (1¼Cr-½Mo) do T22 (2¼Cr-1Mo) do T91 (9Cr-1Mo-V modificirano) – progresivno produžuje temperaturnu gornju granicu i poboljšava dugotrajni vijek puzanja.
4. A213 T11 — 1¼Cr-½Mo
ASTM A213 T11
Legura:
1¼Cr – ½Mo
Min. rastezanje:
415 MPa (60 ksi)
Minimalan učinak:
205 MPa (30 ksi)
Maksimalna radna temperatura:
~570°C neprekidno
ASME BPVC ekvivalent:
SA-213 T11
P-broj (ASME):
P4
T11 je osnovni stupanj legure za kotlovske cijevi iznad granice temperature ugljičnog čelika. Pruža dobru otpornost na oksidaciju do približno 570°C i poboljšanu otpornost na puzanje u odnosu na ugljični čelik u rasponu od 450–570°C. T11 se obično koristi u izlaznim cijevima pregrijača, ulaznim dijelovima pregrijača i krugovima cijevi pregrijača niže temperature u podkritičnim i nadkritičnim kotlovima.
T11 se općenito može zavarivati bez prethodnog zagrijavanja za tanke stijenke, ali zahtijeva PWHT iznad određenih pragova debljine prema ASME BPVC. Njegov sadržaj od 1¼Cr čini ga osjetljivim na krtost zbog kaljenja ako se presporo hladi u rasponu od 370–565°C tijekom PWHT — brzine hlađenja peći moraju se kontrolirati.
5. A213 T22 — 2¼Cr-1Mo
ASTM A213 T22
Legura:
2¼Cr – 1Mo
Min. rastezanje:
415 MPa (60 ksi)
Minimalan učinak:
205 MPa (30 ksi)
Maksimalna radna temperatura:
~580°C neprekidno
ASME BPVC ekvivalent:
SA-213 T22
P-broj (ASME):
P5A
T22 (2¼Cr-1Mo) je desetljećima bila glavna legura za visokotemperaturne pregrijače i dogrijače kotlova. Njegov viši sadržaj kroma i molibdena u odnosu na T11 osigurava bolju otpornost na puzanje u rasponu od 540–580°C i poboljšanu otpornost na oksidaciju za izloženost strani pare i vatri. T22 se koristi za izlazne cijevi visokotemperaturnog pregrijača, izlazne kolektore grijača i bilo koji cijevni krug kotla koji radi u gornjem subkritičnom temperaturnom rasponu.
Inženjerski uvid — T22 u odnosu na T11: Kada nadograditi Praktična točka odluke između T11 i T22 obično je temperatura metala cijevi, a ne samo temperatura pare. U pregrijaču kotla, temperatura metala cijevi može biti 30–80°C viša od temperature pare unutar, ovisno o toplinskom toku i OD cijevi. Ako je vaša izlazna temperatura pare 540°C, metal cijevi može doseći 600°C ili više pri vršnom opterećenju — što ga postavlja iznad pouzdanog raspona puzanja T11. Konzervativni pristup je korištenje T22 za bilo koju cijev pregrijača ili ponovnog grijača s očekivanom temperaturom metala cijevi iznad 540°C, a ne samo za one gdje temperature pare prelaze taj prag.
6. A213 T91 — 9Cr-1Mo-V (Modificirano)
ASTM A213 T91
Legura:
9Cr – 1Mo – V (modificirana)
Min. rastezanje:
585 MPa (85 ksi)
Minimalan učinak:
415 MPa (60 ksi)
Maksimalna radna temperatura:
~650°C neprekidno
ASME BPVC ekvivalent:
SA-213 T91
P-broj (ASME):
P91
T91 je martenzitna legura 9Cr-1Mo modificirana vanadijem, niobijem i dušikom kako bi se dramatično poboljšala njezina otpornost na puzanje u usporedbi s nemodificiranom kvalitetom 9Cr-1Mo (T9). Njegova minimalna vlačna čvrstoća od 585 MPa i minimalno istezanje od 415 MPa — oboje znatno više od T11 ili T22 — omogućuju tanje stijenke cijevi za isti nazivni tlak, smanjujući toplinska ciklična naprezanja i poboljšavajući učinkovitost prijenosa topline.
T91 je standardni materijal za napredne superkritične (SC) i ultra-superkritične (USC) dizajne kotlova gdje temperature pare prelaze 580°C. Koristi se u izlaznim cijevima visokotemperaturnih pregrijača, cjevovodima za vruće ponovno zagrijavanje i visokotlačnim parnim kolektorima u modernim kotlovima elektrana.
Kritična inženjerska točka — T91 PWHT se ne može pregovarati T91 se mora toplinski obraditi do specifičnog normaliziranog i temperiranog stanja i u mlinu (kako bi se zadovoljila mehanička svojstva) i nakon bilo kakvog zavarivanja na terenu ili u radionici. Potrebna PWHT je normalizacija na 1040–1080°C nakon čega slijedi temperiranje na 730–800°C. Bez ove PWHT, zona zavara pod utjecajem topline sadržavat će netemperirani martenzit — vrlo tvrdu, krhku mikrostrukturu koja je osjetljiva na vodikovo pucanje i koroziju na naprezanje. Kvarovi na terenu T91 zavara se gotovo uvijek mogu pratiti do netočne ili izostavljene PWHT. Ovo je najkritičnija točka kontrole kvalitete u proizvodnji T91 cijevi — ne može se preskočiti ili skratiti bez obzira na pritisak rasporeda.
7. SA-106 Grade B — Bešavni ugljični čelik za servis kotlova
ASME SA-106 (ekvivalent ASTM A106) specifikacija je bešavne cijevi od ugljičnog čelika za rad na visokim temperaturama. To nije specifikacija cijevi - pokriva cijevi, a ne cijevi - i prvenstveno se koristi za parne kolektore, spojne cjevovode kotlova, vodove za napojnu vodu i glavne distribucijske pare, a ne za površinske cijevi za prijenos topline. Tri razreda su:
Stupanj A : Minimalna vlačna čvrstoća 330 MPa (48 ksi). Rijetko navedeno — stupanj B je standardni izbor.
Stupanj B : Minimalna vlačna čvrstoća 415 MPa (60 ksi), minimalno popuštanje 240 MPa (35 ksi). Dominantna kvaliteta za cjevovode kotlova i tlačnih posuda.
Razina C : Minimalna vlačna čvrstoća 485 MPa (70 ksi). Koristi se tamo gdje je potreban viši tlak na sobnoj do umjerenoj temperaturi.
SA-106 stupanj B ograničen je na približno 425–450°C za dugotrajnu upotrebu pod velikim naprezanjem zbog ograničenja puzanja ugljičnog čelika. Iznad ove temperature mora se koristiti ekvivalentni stupanj legure (cijev SA-335 P11 ili P22).
8. Tablica usporedbe pune ocjene
| Klasa |
standardne |
legure Sustav |
Min. Vlačna čvrstoća (MPa) |
Min. istezanje (MPa) |
Maks. radna temperatura (°C) |
Potrebna PWHT? |
P-broj |
| A192 |
ASTM A192 |
Ugljični čelik (niski C) |
325 |
180 |
~425 |
Ovisno o debljini |
P1 |
| A210 A-1 |
ASTM A210 |
Srednje ugljični čelik |
415 |
255 |
~450 |
Ovisno o debljini |
P1 |
| A210 C |
ASTM A210 |
Srednje ugljični čelik |
485 |
275 |
~450 |
Ovisno o debljini |
P1 |
| SA-106 B |
ASME SA-106 |
Cijev od ugljičnog čelika |
415 |
240 |
~450 |
Ovisno o debljini |
P1 |
| T11 |
ASTM A213 |
1¼Cr-½Mo |
415 |
205 |
~570 |
Iznad praga WT |
P4 |
| T22 |
ASTM A213 |
2¼Cr-1Mo |
415 |
205 |
~580 |
Da — uvijek se preporučuje |
P5A |
| T91 |
ASTM A213 |
9Cr-1Mo-V (mod.) |
585 |
415 |
~650 |
Da — obavezno uvijek |
P91 |
9. Vodič za odabir zone kotla
Energetski kotao ima više zona prijenosa topline, svaka s različitim temperaturama metala cijevi i stoga različitim zahtjevima za stupanj. Donja tablica daje tipične dodjele stupnjeva za subkritični i superkritični dizajn kotla:
| Cijev zone |
kotla Raspon temperature metala |
Subkritični Razred kotla |
Nadkritični/USC stupanj |
| Ekonomajzer |
150 – 350°C |
A192 / A210 A-1 |
A210 A-1 |
| Vodeni zidovi |
300 – 450°C |
A192 / A210 A-1 |
A210 A-1 / T11 |
| Primarni pregrijač |
400 – 520°C |
A210 A-1 / T11 |
T11 / T22 |
| Sekundarni pregrijač |
500 – 580°C |
T11 / T22 |
T22 / T91 |
| Podgrijač (vruća noga) |
520 – 620°C |
T22 |
T91 |
| Izlaz/sabirnici grijača |
540 – 650°C |
T22 / T91 |
T91 |
Napomena o nabavi — Kupnja kotlovske cijevi od kineske tvornice Kineske tvornice proizvode velike količine A192, A210 i A213 kotlovske cijevi prema punim ASTM/ASME specifikacijama. Zahtjevi za praktičnu nabavu isti su kao i za bilo koji materijal kritičan prema tlaku: zahtijevajte potvrdu o ispitivanju punog materijala (MTC) prema EN 10204 3.1 ili 3.2 (ovisno o specifikaciji projekta), provjerite odgovara li toplinski broj na MTC oznakama na cijevi i potvrdite da su PWHT zapisi uključeni za stupnjeve legure. Konkretno za T91, uvijek tražite tablicu PWHT peći — ne samo potvrdu PWHT na MTC-u — kao dokaz da je cijeli ciklus normalizacije i temperiranja ispravno izvršen. Inspekcija treće strane u mlinu (od strane SGS-a, Bureau Veritasa ili TÜV-a) standardna je praksa za kritičnu nabavu kotlovskih cijevi.
10. Zahtjevi PWHT za vrste legura
| Potrebno je prethodno |
zagrijavanje (zavarivanje) |
PWHT? |
PWHT temperature ako je izostavljen |
Ključni rizik |
| A192 / A210 |
Obično nije potrebno (tanak zid) |
Po kodu — ovisno o debljini stijenke |
595–650°C (ublažavanje stresa) |
Zaostalo naprezanje, HAZ tvrdoća |
| T11 |
150°C min za WT >13 mm |
Po kodu — ovisno o debljini stijenke |
675-750°C |
Otpuštena krtost, pucanje ZUT-a |
| T22 |
200°C min |
Toplo preporučljivo uvijek |
700-750°C |
Visoka HAZ tvrdoća, vodikovo pucanje |
| T91 |
200°C min — obavezno |
Obavezno — uvijek |
Normalizacija 1040–1080°C + temperatura 730–800°C |
Netemperirani martenzit — krti lom u radu |
11. Često postavljana pitanja
Koja je razlika između ASTM A192 i A210 kotlovskih cijevi?
ASTM A192 je bešavna cijev s minimalnom stijenkom i niskim udjelom ugljika s minimalnom vlačnom čvrstoćom od 325 MPa — najosnovnija vrsta kotlovske cijevi od ugljičnog čelika, koja se koristi za bačve nižeg tlaka i vodene stijenke ispod 425°C. ASTM A210 je stupanj srednjeg sadržaja ugljika dostupan u dvije čvrstoće: stupanj A-1 (min. 415 MPa vlačna čvrstoća) i stupanj C (min. 485 MPa vlačna čvrstoća). A210 pruža veću čvrstoću od A192 i koristi se za krugove pregrijača višeg tlaka i vodenih zidnih cijevi gdje dodatna čvrstoća omogućuje tanje stijenke. Oba razreda dijele istu približnu maksimalnu radnu temperaturu od 425–450°C.
Što je ASTM A213 T91 kotlovska cijev?
ASTM A213 T91 je 9Cr-1Mo-V modificirana bešavna cijev od martenzitne legure čelika koja se koristi u aplikacijama visokotemperaturnih pregrijača i ponovnih grijača u superkritičnim i ultrasuperkritičnim kotlovima. S minimalnom vlačnom čvrstoćom od 585 MPa i maksimalnom kontinuiranom radnom temperaturom od približno 650°C, T91 nadmašuje T11 i T22 u čvrstoći i otpornosti na puzanje pri povišenim temperaturama. Zahtijeva obaveznu PWHT nakon zavarivanja — ciklus normalizacije i temperiranja — a neuspjeh da se ovo pravilno izvede primarni je uzrok kvarova T91 zavara u radu.
Koja je maksimalna temperatura za kotlovske cijevi od ugljičnog čelika?
Cijevi za kotlove od ugljičnog čelika (ASTM A192, A210, SA-106) ne bi se trebale koristiti za stalni rad pod tlakom iznad otprilike 425–450°C. Iznad ovog raspona, ugljični čelik prolazi kroz ubrzano puzanje i osjetljiv je na grafitizaciju — proces u kojem se karbidi otapaju i grafit se formira na granicama zrna, uzrokujući krtost. Za rad između 450°C i 570°C treba specificirati ASTM A213 T11. Za 570–580°C, T22 je prikladan. Za iznad 580°C potreban je T91.
Koja je razlika između ASME SA i ASTM A oznaka za kotlovske cijevi?
ASME SA i ASTM A oznake odnose se na tehnički identične specifikacije materijala. ASME usvaja ASTM standarde u svoj Kodeks kotlova i tlačnih posuda (BPVC) odjeljak II i ponovno ih objavljuje kao SA ekvivalente s dodatnim zahtjevom za certifikaciju ASME. SA-213 T91 i ASTM A213 T91 imaju istu kemiju, mehanička svojstva i zahtjeve za toplinsku obradu — SA oznaka znači da je materijal proizveden s certifikacijskom dokumentacijom ASME BPVC. Proizvođači bojlera koji rade prema ASME BPVC odjeljak I ili VIII moraju navesti SA materijale, a ne ASTM materijale, kako bi održali usklađenost s kodeksom.
Može li se ASTM A106 cijev koristiti kao cijev kotla?
ASTM A106 (ili njegov ASME ekvivalent SA-106) je specifikacija cijevi, a ne specifikacija cijevi, i koristi se za spojne cjevovode kotlova, parne kolektore i vodove za napojnu vodu — ne za površinske cijevi za prijenos topline (vodene stijenke, pregrijači, ponovni grijači, ekonomajzeri). Za površine za prijenos topline potrebne su posebne specifikacije cijevi (A192, A210, A213) s strožim dimenzijskim tolerancijama i odgovarajućim kombinacijama OD/WT. SA-106 Grade B može se koristiti za rad cjevovoda kotla do približno 450°C unutar dopuštenih naprezanja definiranih u ASME BPVC Odjeljku II-D.
Što je PWHT i kada je potreban za kotlovske cijevi od legure?
PWHT (toplinska obrada nakon zavarivanja) je kontrolirani toplinski ciklus koji se primjenjuje nakon zavarivanja za smanjenje zaostalog naprezanja i vraćanje žilavosti u zoni utjecaja topline. Za T11 može biti potrebna PWHT ovisno o debljini stijenke — obično iznad 13 mm. Za T22, PWHT se snažno preporučuje nakon svih zavarivanja bez obzira na debljinu. Za T91 PWHT je uvijek obavezan — normalizacija na 1040–1080°C nakon čega slijedi temperiranje na 730–800°C. Izostavljanje ili neispravno izvođenje T91 PWHT ostavlja netemperirani martenzit u ZUT-u zavara, mikrostrukturu koja je krta i sklona pucanju u termičkom ciklusu.
Izvorne kotlovske cijevi od ZC čelične cijevi
ZC Steel Pipe proizvodi i izvozi bešavne kotlovske cijevi i cijevi izmjenjivača topline prema ASTM A192, A210, A213 (T11, T22, T91) i ASME SA-106. Potpuna MTC dokumentacija prema EN 10204 3.1 i 3.2, inspekcija treće strane (SGS, Bureau Veritas) i dostupne prilagođene kombinacije OD/WT. Opskrbljujemo proizvođače kotlova, EPC izvođače i projekte elektrana diljem Afrike, Bliskog istoka i Južne Amerike.
Mandy. w@zcsteelpipe.com
WhatsApp: +86-139-1579-1813
→ Zatražite ponudu
