A nem megfelelő kazáncső-minőség kiválasztása nem jelent kellemetlenséget a beszerzésben, hanem egy mérnöki hiba, amely megtörténik. A kúszási határuk felett használt szénacél csövek mikroszerkezeti degradáció miatt tönkremennek az évek során. A megfelelő PWHT nélkül meghatározott ötvözött acélcsövek hónapokon belül megrepedhetnek a HAZ hegesztési varratban. Ha egy minőséget 'hasonló' minőséggel helyettesít az ASME BPVC II. szakaszában található megengedett feszültségtáblázatok ellenőrzése nélkül, érvénytelenítheti a nyomástartó edény tanúsítását.
A ZC Steel Pipe varrat nélküli kazáncsöveket és hőcserélő csöveket gyárt az ASTM A192, A210, A213 és ASME SA-106 szabványoknak, szénacél és króm-moly ötvözet minőségben. Kazángyártókat, erőművi vállalkozókat és petrolkémiai üzemépítőket szállítunk Afrikában, a Közel-Keleten és Dél-Amerikában. Ez az útmutató bemutatja, hogy melyek az egyes fokozatok, mit tehetnek és mit nem, és hogyan válasszon ezek közül az alkalmazáshoz.
TARTALOM
A kazáncsövek szabványainak áttekintése
Szénacél kazáncsövek – A192 és A210
Ötvözött acél kazáncsövek – ASTM A213
A213 T11 – 1¼Cr-½Mo
A213 T22 – 2¼Cr-1Mo
A213 T91 – 9Cr-1Mo-V (módosítva)
SA-106 B osztály – Varrat nélküli szénacél cső kazánszervizhez
Teljes osztályzat-összehasonlító táblázat
Kazánzóna kiválasztási útmutató
PWHT-követelmények ötvözetminőségekre
GYIK
1. A kazáncsövek szabványainak áttekintése
FONTOS SZABVÁNYOK – KAZÁNCSŐ ASTM A192: Varrat nélküli szénacél csövek a nagynyomású kazánok kiszolgálásához – minimális fal, alacsony szén-dioxid.
ASTM A210: Varrat nélküli közepes széntartalmú acél kazán és túlhevítő csövek – A-1 és C osztályok.
ASTM A213: Varrat nélküli ferrites és ausztenites ötvözött acél kazán, túlhevítő és hőcserélő csövek – T11, T22, T91 és még sok más minőséget fed le.
ASME SA-106: Varrat nélküli szénacél cső magas hőmérsékletű kiszolgáláshoz – A, B és C fokozat. Az ASME BPVC megfelelője az ASTM A106-nak.
Mind a négy szabvány zökkenőmentes – a hőátadó kazáncsövet gyakorlatilag soha nem hegesztik, mivel a hegesztési varrat feszültségkoncentrációt és potenciális korróziókezdeményezési helyet jelent ciklikus termikus környezetben. A szabványok különböznek az ötvözettartalomtól, a szilárdsági szinttől és azon maximális hőmérséklettől, amelyen a minőség megtartja a megfelelő kúszószilárdságot ahhoz, hogy biztonságos legyen a tartós nyomás alatti üzemben.
A kazáncső kiválasztásánál az elválasztó vonal általában a hőmérséklet. A szénacél minőségek (A192, A210, SA-106) kb. 450°C-ig alkalmasak. E felett a szénacél kúszási sebessége elfogadhatatlanul magas lesz, és gyengén ötvözött minőségeket (A213 T11, T22) kell alkalmazni. Körülbelül 580°C felett fejlett 9Cr minőségekre (A213 T91) van szükség a modern szuperkritikus és ultra-szuperkritikus kazánok kialakításához.
2. Szénacél kazáncsövek – A192 és A210
2.1 ASTM A192 – Minimális fali szénacél
Az ASTM A192 a legegyszerűbb és leggazdaságosabb kazáncső-minőség. Ez egy minimális falú varrat nélküli szénacélcső, amelynek maximális széntartalma 0,18%, minimális szakítószilárdsága pedig mindössze 325 MPa (47 ksi). Az alacsony széntartalom javítja a hegeszthetőséget és csökkenti a karbid kicsapódásának kockázatát a szemcsehatárokon a termikus ciklus során.
Az A192-t vízcsöves kazándobokhoz, iszaphordókhoz és alacsonyabb hőmérsékletű vízfalcsövekhez használják közüzemi és ipari kazánokban, amelyek körülbelül 425°C alatt működnek. Alacsony szilárdságú mennyezete azt jelenti, hogy nem alkalmas túlhevítő vagy utánfűtő szolgáltatásra a modern nagynyomású kazánokban.
2.2 ASTM A210 – Közepes szénacél kazáncső
Az ASTM A210 nagyobb szilárdságot biztosít, mint az A192 a valamivel magasabb szén- és mangántartalom révén. Két fokozatban gyártják:
A-1 fokozat : Minimális szakítószilárdság 415 MPa (60 ksi), minimális hozam 255 MPa (37 ksi). Az elterjedtebb minőség a vízfal, az econaiser és az alsó túlhevítő szolgáltatáshoz.
C fokozat : Minimális szakítószilárdság 485 MPa (70 ksi), minimális hozam 275 MPa (40 ksi). Nagyobb szilárdság az igényesebb szénacél kazánalkalmazásokhoz. Ritkábban meghatározott, mint A-1.
Helyi megjegyzés – A192 vs A210 a beszerzésben A gyakorlatban az A192 és az A210 A-1 fokozatot gyakran felcserélhetően használják 400°C alatti ipari kazánok takarékos és alsó vízfalú csőáramköreiben. A szakítószilárdság különbsége azt jelenti, hogy az A210 az A192-nél kisebb falvastagság mellett is elérheti a szükséges falvastagságot – ez hasznos ott, ahol a cső súlya számít. Néhány régebbi kazán azonban név szerint határozza meg az A192-t, és a helyettesítés mérnöki jóváhagyást és kódszámítást igényel. Soha ne cserélje ki a kazán minőségeit anélkül, hogy ellenőrizné a megengedett feszültséget az ASME BPVC II-D szakaszában, és nem szerezte be a szükséges dokumentációt.
3. Ötvözött acél kazáncsövek – ASTM A213
Az ASTM A213 varrat nélküli ferrites (króm-molibdén) és ausztenites (rozsdamentes) ötvözött acélcsövek széles skáláját fedi le kazánokhoz, túlhevítőkhöz és hőcserélőkhöz. A ferrites minőségeket T előtaggal (T11, T22, T91), az ausztenites minőségeket TP-vel (TP304, TP316, TP321 stb.) jelöljük.
A króm-moly (CrMo) ötvözetrendszer a magas hőmérsékletű kazáncsőkohászat igáslója. A króm hozzáadása javítja az oxidációval szembeni ellenállást és a magas hőmérsékleti szilárdságot. Molibdén hozzáadása javítja a kúszási szilárdságot. Mindkettő – T11-ről (1¼Cr-½Mo) T22-re (2¼Cr-1Mo) T91-re (9Cr-1Mo-V módosított) – fokozatosan meghosszabbítja a hőmérsékleti plafont és javítja a hosszú távú kúszási élettartamot.
4. A213 T11 – 1¼Cr-½Mo
ASTM A213 T11
Ötvözet:
1¼Cr – ½Mo
Minimális szakítószilárdság:
415 MPa (60 ksi)
Minimális hozam:
205 MPa (30 ksi)
Max üzemi hőmérséklet:
~570°C folyamatos
ASME BPVC megfelelője:
SA-213 T11
P-szám (ASME):
P4
A T11 a belépő szintű ötvözetminőség a szénacél hőmérsékleti határérték feletti kazáncsövek kiszolgálásához. Jó oxidációs ellenállást biztosít körülbelül 570 °C-ig, és jobb kúszási szilárdságot biztosít a szénacélhoz képest 450-570 °C tartományban. A T11-et általában túlhevítő kimeneti csövekben, utánfűtő bemeneti szakaszokban és alacsonyabb hőmérsékletű túlhevítő csövek áramköreiben használják szubkritikus és szuperkritikus kazánokban.
A T11 általában előmelegítés nélkül hegeszthető vékony falak esetén, de az ASME BPVC-nként meghatározott vastagsági küszöbértékek felett PWHT-t igényel. 1¼Cr-tartalma érzékeny a ridegségre, ha túl lassan hűtik a 370-565°C-on a PWHT során – a kemence hűtési sebességét ellenőrizni kell.
5. A213 T22 – 2¼Cr-1Mo
ASTM A213 T22
Ötvözet:
2¼Cr – 1Mo
Minimális szakítószilárdság:
415 MPa (60 ksi)
Minimális hozam:
205 MPa (30 ksi)
Max üzemi hőmérséklet:
~580°C folyamatos
ASME BPVC megfelelője:
SA-213 T22
P-szám (ASME):
P5A
A T22 (2¼Cr-1Mo) évtizedek óta az igásló ötvözete a magas hőmérsékletű kazán-túlhevítők és -utánmelegítők szolgáltatásához. Magasabb króm- és molibdéntartalma a T11-hez képest jobb kúszásállóságot biztosít az 540–580 °C-os tartományban, és jobb oxidációállóságot biztosít gőzoldali és tűzoldali expozíció esetén. A T22-t a magas hőmérsékletű túlhevítő kimeneti csövekhez, az utánfűtő kimeneti fejlécekhez és minden, a felső szubkritikus hőmérsékleti tartományban működő kazáncső-áramkörhöz használják.
Engineering Insight – T22 vs T11: Mikor kell frissíteni A T11 és T22 közötti gyakorlati döntési pont jellemzően a cső fémhőmérséklete, nem csak a gőz hőmérséklete. A kazán túlhevítőjében a cső fém hőmérséklete 30-80°C-kal magasabb lehet, mint a gőz hőmérséklete a belső hőáramtól és a cső külső átmérőjétől függően. Ha a gőzkimeneti hőmérséklet 540 °C, a cső fémtartalma csúcsterhelésnél elérheti a 600 °C-ot vagy afeletti értéket – ezzel a T11 megbízható kúszási tartománya fölé helyezi. A konzervatív megközelítés az, hogy a T22-t minden olyan túlhevítő vagy utómelegítő csőhöz használjuk, amelynek várható fémhőmérséklete 540 °C felett van, nem csak azokhoz, ahol a gőz hőmérséklete meghaladja ezt a küszöböt.
6. A213 T91 – 9Cr-1Mo-V (módosítva)
ASTM A213 T91
Ötvözet:
9Cr – 1Mo – V (módosított)
Minimális szakítószilárdság:
585 MPa (85 ksi)
Minimális hozam:
415 MPa (60 ksi)
Max üzemi hőmérséklet:
~650°C folyamatos
ASME BPVC megfelelője:
SA-213 T91
P-szám (ASME):
P91
A T91 egy martenzites 9Cr-1Mo ötvözet, amelyet vanádiummal, nióbiummal és nitrogénnel módosítottak, hogy drámaian javítsák kúszási szilárdságát a módosítatlan 9Cr-1Mo minőséghez (T9) képest. Minimális 585 MPa szakítószilárdsága és 415 MPa minimális hozama – mindkettő lényegesen magasabb, mint a T11 vagy T22 – vékonyabb csőfalakat tesz lehetővé ugyanazon a nyomásérték mellett, csökkentve a hőciklusos feszültségeket és javítva a hőátadási hatékonyságot.
A T91 a fejlett szuperkritikus (SC) és ultra-szuperkritikus (USC) kazánok szabványos anyaga, ahol a gőz hőmérséklete meghaladja az 580 °C-ot. Magas hőmérsékletű túlhevítő kimeneti csövekben, meleg utánmelegítő csövekben és modern erőművi kazánok nagynyomású gőzgyűjtőiben használják.
Kritikus tervezési pont – A T91 PWHT nem tárgyalható A T91-et egy meghatározott normalizált és temperált állapotra kell hőkezelni mind a malomban (a mechanikai tulajdonságok kielégítése érdekében), mind pedig bármely helyszíni vagy műhelyhegesztés után. A szükséges PWHT 1040–1080 °C-os normalizálás, majd 730–800 °C-os temperálás. E PWHT nélkül a hegesztési hőhatás zóna temperálatlan martenzitet tartalmaz – egy nagyon kemény, törékeny mikroszerkezetet, amely érzékeny a hidrogénrepedésre és a feszültségkorrózióra. A T91 hegesztési varratok helyszíni hibái szinte mindig hibás vagy kihagyott PWHT-re vezethetők vissza. Ez a legkritikusabb minőség-ellenőrzési pont a T91-es csőgyártásban – nem lehet kihagyni vagy lerövidíteni az ütemterv nyomásától függetlenül.
7. SA-106 B osztály – Varrat nélküli szénacél kazánszervizhez
Az ASME SA-106 (az ASTM A106-nak egyenértékű) egy varrat nélküli szénacél csőspecifikáció magas hőmérsékletű szolgáltatásokhoz. Ez nem egy csőspecifikáció – csövekre vonatkozik, nem csövekre –, és elsősorban gőzgyűjtőkhöz, kazánt összekötő csövekhez, tápvízvezetékekhez és gőzelosztó vezetékekhez használják, nem pedig hőátadó felületű csövekhez. A három fokozat a következő:
A fokozat : Minimális szakítószilárdság 330 MPa (48 ksi). Ritkán meghatározott – a B fokozat a standard választás.
B fokozat : Minimális szakítószilárdság 415 MPa (60 ksi), minimális hozam 240 MPa (35 ksi). A kazán- és nyomástartó edénycsövek domináns minősége.
C fokozat : Minimális szakítószilárdság 485 MPa (70 ksi). Ott használatos, ahol magasabb nyomásra van szükség környezeti hőmérséklettől mérsékeltig.
A szénacél kúszási korlátai miatt az SA-106 Grade B körülbelül 425–450 °C-ra korlátozódik a tartós, nagy igénybevételnek kitett üzemben. E hőmérséklet felett az egyenértékű ötvözetminőséget (SA-335 P11 vagy P22 cső) kell használni.
8. Teljes évfolyam-összehasonlító táblázat
| Minőségi |
szabványos |
ötvözetrendszer |
Minimális szakítószilárdság (MPa) |
Minimális hozam (MPa) |
Max. üzemi hőmérséklet (°C) |
PWHT Szükséges? |
P-szám |
| A192 |
ASTM A192 |
Szénacél (alacsony C) |
325 |
180 |
~425 |
Vastagságfüggő |
P1 |
| A210 A-1 |
ASTM A210 |
Közepes szénacél |
415 |
255 |
~450 |
Vastagságfüggő |
P1 |
| A210 C |
ASTM A210 |
Közepes szénacél |
485 |
275 |
~450 |
Vastagságfüggő |
P1 |
| SA-106 B |
ASME SA-106 |
Szénacél cső |
415 |
240 |
~450 |
Vastagságfüggő |
P1 |
| T11 |
ASTM A213 |
1¼Cr-½Mo |
415 |
205 |
~570 |
WT küszöbérték felett |
P4 |
| T22 |
ASTM A213 |
2¼Cr-1Mo |
415 |
205 |
~580 |
Igen – mindig ajánlott |
P5A |
| T91 |
ASTM A213 |
9Cr-1Mo-V (mod.) |
585 |
415 |
~650 |
Igen – mindig kötelező |
P91 |
9. Kazánzóna választási útmutató
A nagyteljesítményű kazánnak több hőátadó zónája van, amelyek mindegyike különböző csőfém-hőmérsékletekkel és ezért eltérő minőségi követelményekkel rendelkezik. Az alábbi táblázat a szubkritikus és szuperkritikus kazánok tipikus osztályozását tartalmazza:
| Kazánzóna |
cső fém hőmérséklet tartomány |
Szubkritikus kazán fokozat |
szuperkritikus/USC fokozat |
| Gazdaságos |
150-350 °C |
A192 / A210 A-1 |
A210 A-1 |
| Vízfalak |
300-450°C |
A192 / A210 A-1 |
A210 A-1 / T11 |
| Elsődleges túlhevítő |
400-520 °C |
A210 A-1 / T11 |
T11 / T22 |
| Másodlagos túlhevítő |
500-580°C |
T11 / T22 |
T22 / T91 |
| Melegítő (forró láb) |
Olvadáspont: 520-620 °C |
T22 |
T91 |
| Utánfűtő kimenet / fejlécek |
540-650 °C |
T22 / T91 |
T91 |
Beszerzési megjegyzés – Kazáncső vásárlása egy kínai malomtól A kínai malmok nagy mennyiségben gyártanak A192, A210 és A213 kazáncsövet a teljes ASTM/ASME specifikáció szerint. A gyakorlati beszerzési követelmény ugyanaz, mint bármely nyomáskritikus anyag esetében: kérjen teljes anyagvizsgálati tanúsítványt (MTC) az EN 10204 3.1 vagy 3.2 szabvány szerint (a projekt specifikációitól függően), ellenőrizze, hogy az MTC-n lévő hőszám megegyezik-e a csövön lévő jelölésekkel, és ellenőrizze, hogy az ötvözetminőségek PWHT-rekordjai szerepelnek-e. Kifejezetten a T91 esetében mindig kérje a PWHT kemence diagramot – nem csak a PWHT megerősítést az MTC-n – annak bizonyítékaként, hogy a teljes normalizálási és temperálási ciklust megfelelően hajtották végre. A kritikus kazáncsövek beszerzésénél bevett gyakorlat a malomban végzett harmadik fél által végzett ellenőrzés (SGS, Bureau Veritas vagy TÜV).
10. Az ötvözetminőségekre vonatkozó PWHT-követelmények
| Fokozatú |
előmelegítés (hegesztés) |
PWHT szükséges? |
A PWHT hőmérséklet |
kulcsfontosságú kockázata, ha kihagyja |
| A192 / A210 |
Általában nem szükséges (vékony falú) |
Kódonként – falvastagság függő |
595-650°C (feszültségoldás) |
Maradék feszültség, HAZ keménység |
| T11 |
150°C min. 13 mm-nél nagyobb tömeg esetén |
Kódonként – falvastagság függő |
675-750 °C |
Indulati ridegség, HAZ-repedések |
| T22 |
200°C min |
Erősen ajánlott mindig |
700-750°C |
Magas HAZ keménység, hidrogénrepedés |
| T91 |
200°C min – kötelező |
Kötelező – mindig |
Normalizálás 1040-1080°C + hőmérséklet 730-800°C |
Temperálatlan martenzit – rideg törés üzem közben |
11. Gyakran Ismételt Kérdések
Mi a különbség az ASTM A192 és A210 kazáncsövek között?
Az ASTM A192 egy minimális falú, alacsony szén-dioxid-kibocsátású varrat nélküli cső, amelynek minimális szakítószilárdsága 325 MPa – a legalapvetőbb szénacél kazáncső-minőség, amelyet alacsonyabb nyomású hordókhoz és 425 °C alatti vízfalhoz használnak. Az ASTM A210 egy közepes széntartalmú minőség, amely két erősségben kapható: A-1 fokozat (min. 415 MPa szakítószilárdság) és C fokozat (min. 485 MPa szakítószilárdság). Az A210 nagyobb szilárdságot biztosít, mint az A192, és nagyobb nyomású túlhevítők és vízfalak köreihez használják, ahol a további szilárdság vékonyabb falakat tesz lehetővé. Mindkét típusnak ugyanaz a 425–450°C-os maximális üzemi hőmérséklet-plafonja.
Mi az ASTM A213 T91 kazáncső?
Az ASTM A213 T91 egy 9Cr-1Mo-V módosított martenzites ötvözött acél varrat nélküli cső, amelyet szuperkritikus és ultra-szuperkritikus kazánok magas hőmérsékletű túlhevítői és utómelegítőihez használnak. 585 MPa minimális szakítószilárdságával és körülbelül 650°C-os maximális folyamatos üzemi hőmérsékletével a T91 felülmúlja a T11-et és a T22-t a szilárdság és a kúszásállóság tekintetében magas hőmérsékleten. Ez megköveteli a hegesztés utáni kötelező PWHT-t – normalizálási és temperálási ciklust –, és ennek nem megfelelő végrehajtása az elsődleges oka a T91 hegesztési hibáinak üzem közben.
Mennyi a szénacél kazáncsövek maximális hőmérséklete?
A szénacél kazáncsöveket (ASTM A192, A210, SA-106) nem szabad körülbelül 425–450 °C feletti tartós nyomású üzemhez használni. E tartomány felett a szénacél felgyorsult kúszáson megy keresztül, és érzékeny a grafitizálódásra – ez a folyamat, amelyben a karbidok feloldódnak, és a szemcsehatárokon grafit képződik, ami ridegséget okoz. 450°C és 570°C közötti szervizelés esetén az ASTM A213 T11 szabványt kell megadni. 570–580°C-hoz a T22 megfelelő. 580°C felett a T91 szükséges.
Mi a különbség a kazáncsövek ASME SA és ASTM A jelölései között?
Az ASME SA és az ASTM A jelölések műszakilag azonos anyagspecifikációkra utalnak. Az ASME átveszi az ASTM szabványokat a Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) II. szakaszába, és újból közzéteszi azokat SA megfelelőjeként egy további ASME tanúsítási követelmény mellett. Az SA-213 T91 és az ASTM A213 T91 ugyanazokkal a kémiai, mechanikai tulajdonságokkal és hőkezelési követelményekkel rendelkezik – az SA jelölés azt jelenti, hogy az anyagot ASME BPVC tanúsítási dokumentációval állították elő. Az ASME BPVC I. vagy VIII. szakasza szerint dolgozó kazángyártóknak SA-anyagokat kell megadniuk, nem pedig az ASTM-anyagokat, hogy fenntartsák a kód megfelelőségét.
Az ASTM A106 cső használható kazáncsőként?
Az ASTM A106 (vagy annak ASME megfelelője SA-106) egy csőspecifikáció, nem pedig egy csőspecifikáció, és a kazánok csöveinek, gőzgyűjtőinek és tápvízvezetékeinek összekötésére szolgál – nem hőátadó felületű csövekhez (vízfalak, túlhevítők, utánmelegítők, econaiserek). A hőátadó felületekhez külön csőspecifikációk (A192, A210, A213) szükségesek, szigorúbb mérettűréssel és megfelelő OD/WT kombinációkkal. Az SA-106 Grade B kazán csővezetékek üzemeltetésére használható körülbelül 450°C-ig az ASME BPVC II-D szakaszában meghatározott megengedett feszültségeken belül.
Mi az a PWHT és mikor szükséges ötvözött kazáncsövekhez?
A PWHT (Post Weld Heat Treatment) egy szabályozott hőciklus, amelyet hegesztés után alkalmaznak, hogy enyhítsék a maradék feszültséget és helyreállítsák a szívósságot a hő által érintett zónában. A T11 esetében a falvastagságtól függően PWHT-re lehet szükség – jellemzően 13 mm felett. T22 esetén a PWHT erősen ajánlott minden hegesztés után, függetlenül a vastagságtól. A T91 esetében a PWHT mindig kötelező – 1040–1080 °C-os normalizálás, majd 730–800 °C-os temperálás. A T91 PWHT kihagyása vagy helytelen végrehajtása a HAZ hegesztési varratban temperálatlan martenzit marad, amely egy olyan mikrostruktúra, amely törékeny és hajlamos a repedésre a termikus ciklus során.
Forrás kazáncsövek a ZC Steel Pipe-tól
A ZC Steel Pipe varrat nélküli kazáncsöveket és hőcserélő csöveket gyárt és exportál az ASTM A192, A210, A213 (T11, T22, T91) és ASME SA-106 szabványokhoz. Teljes MTC-dokumentáció az EN 10204 3.1 és 3.2 szerint, harmadik fél által végzett ellenőrzés (SGS, Bureau Veritas) és egyedi OD/WT kombinációk állnak rendelkezésre. Kazángyártókat, EPC-vállalkozókat és erőművi projekteket szállítunk Afrikában, a Közel-Keleten és Dél-Amerikában.
mandy. w@zcsteelpipe.com
WhatsApp: +86-139-1579-1813
→ Kérjen árajánlatot
