잘못된 보일러 튜브 등급을 선택하는 것은 조달에 불편을 끼치는 것이 아니라, 일어나기를 기다리는 엔지니어링 실패입니다. 크리프 한계를 초과하여 사용된 탄소강 튜브는 수년간 사용하면서 미세 구조 저하로 인해 파손될 수 있습니다. 적절한 PWHT 없이 지정된 합금강 튜브는 몇 달 내에 용접 HAZ에 균열이 생길 수 있습니다. 그리고 ASME BPVC 섹션 II의 허용 응력 표를 확인하지 않고 한 등급을 '유사' 등급으로 대체하면 압력 용기 인증이 무효화될 수 있습니다.
ZC Steel Pipe는 ASTM A192, A210, A213 및 ASME SA-106에 따라 탄소강 및 크롬-몰리 합금 등급의 이음매 없는 보일러 튜브 및 열교환기 튜브를 제조합니다. 우리는 아프리카, 중동, 남미 전역의 보일러 제작업체, 발전소 계약업체, 석유화학 플랜트 건설업체에 제품을 공급합니다. 이 가이드에서는 각 등급이 무엇인지, 무엇을 할 수 있고 무엇을 할 수 없는지, 지원서에서 등급을 선택하는 방법을 다룹니다.
내용물
보일러 튜브 표준 개요
탄소강 보일러 튜브 - A192 및 A210
합금강 보일러 튜브 - ASTM A213
A213 T11 — 1¼Cr-½Mo
A213 T22 — 2¼Cr-1Mo
A213 T91 — 9Cr-1Mo-V(수정됨)
SA-106 등급 B — 보일러 서비스용 이음매 없는 탄소강 파이프
전체 등급 비교표
보일러 구역 선택 가이드
합금 등급에 대한 PWHT 요구 사항
FAQ
1. 보일러관 규격의 개요
주요 표준 - 보일러 튜브 ASTM A192: 고압 보일러용 무봉제 탄소강 튜브 - 최소 벽, 저탄소.
ASTM A210: 이음매 없는 중탄소강 보일러 및 과열기 튜브 - 등급 A-1 및 C.
ASTM A213: 이음매 없는 페라이트 및 오스테나이트 합금강 보일러, 과열기 및 열교환기 튜브 - T11, T22, T91 및 기타 다양한 등급을 포괄합니다.
ASME SA-106: 고온 서비스용 이음매 없는 탄소강 파이프 — 등급 A, B 및 C. ASTM A106과 동등한 ASME BPVC.
네 가지 표준은 모두 완벽합니다. 열 전달 서비스용 보일러 튜브는 용접 이음새가 주기적 열 환경에서 응력 집중과 잠재적인 부식 시작 지점을 나타내기 때문에 사실상 용접되지 않습니다. 표준은 합금 함량, 강도 수준 및 등급이 지속적인 압력 서비스에서 안전한 적절한 크리프 강도를 유지하는 최대 온도에 따라 다릅니다.
보일러 튜브 선택의 기준은 일반적으로 온도입니다. 탄소강 등급(A192, A210, SA-106)은 최대 약 450°C의 서비스에 적합합니다. 그 이상에서는 탄소강의 크리프율이 허용할 수 없을 정도로 높아지므로 저합금 등급(A213 T11, T22)을 사용해야 합니다. 약 580°C 이상에서는 최신 초임계 및 초초임계 보일러 설계에 고급 9Cr 등급(A213 T91)이 필요합니다.
2. 탄소강 보일러 튜브 - A192 및 A210
2.1 ASTM A192 — 최소 벽 탄소강
ASTM A192는 가장 간단하고 경제적인 보일러 튜브 등급입니다. 최대 탄소 함량이 0.18%이고 최소 인장 강도가 325MPa(47ksi)에 불과한 최소 벽 이음매 없는 탄소강 튜브입니다. 탄소 함량이 낮으면 용접성이 향상되고 열 순환 중에 결정립 경계에 탄화물이 석출될 위험이 줄어듭니다.
A192는 약 425°C 이하에서 작동하는 유틸리티 및 산업용 보일러의 수관 보일러 드럼, 머드 드럼 및 저온 수벽관에 사용됩니다. 강도가 낮은 천장은 현대식 고압 보일러의 과열기 또는 재열기 서비스에 적합하지 않음을 의미합니다.
2.2 ASTM A210 — 중탄소강 보일러 튜브
ASTM A210은 약간 더 높은 탄소 및 망간 함량을 통해 A192보다 더 높은 강도를 제공합니다. 두 가지 등급으로 생산됩니다.
등급 A-1 : 최소 인장 415MPa(60ksi), 최소 항복 255MPa(37ksi). 수벽, 이코노마이저 및 낮은 과열기 서비스에 대한 보다 일반적인 등급입니다.
등급 C : 최소 인장 485MPa(70ksi), 최소 항복 275MPa(40ksi). 더욱 까다로운 탄소강 보일러 응용 분야에 더 높은 강도를 제공합니다. A-1보다 덜 일반적으로 지정됩니다.
현장 참고 - 조달 분야의 A192 대 A210 실제로 A192 및 A210 등급 A-1은 400°C 미만 산업용 보일러의 이코노마이저 및 하부 수벽 튜브 회로에 상호 교환적으로 사용되는 경우가 많습니다. 인장 강도의 차이는 A210이 A192보다 낮은 벽 두께에서 필요한 벽 두께를 달성할 수 있음을 의미하며 이는 튜브 중량이 중요한 경우에 유용합니다. 그러나 일부 구형 보일러 설계에서는 A192를 이름으로 지정하고 대체하려면 엔지니어링 승인과 코드 계산이 필요합니다. ASME BPVC 섹션 II-D의 허용 응력을 확인하고 필요한 문서를 확보하지 않은 채 보일러 등급을 대체하지 마십시오.
3. 합금강 보일러 튜브 - ASTM A213
ASTM A213은 보일러, 과열기 및 열 교환기 서비스를 위한 광범위한 이음매 없는 페라이트계(크롬-몰리브덴) 및 오스테나이트계(스테인리스) 합금강 튜브를 다루고 있습니다. 페라이트 등급은 T 접두사(T11, T22, T91)로 지정되고, 오스테나이트 등급은 TP(TP304, TP316, TP321 등)로 지정됩니다.
크롬-몰리(CrMo) 합금 시스템은 고온 보일러 튜브 야금의 핵심입니다. 크롬을 첨가하면 내산화성과 고온강도가 향상됩니다. 몰리브덴을 첨가하면 크리프 강도가 향상됩니다. T11(1¼Cr-½Mo)에서 T22(2¼Cr-1Mo), T91(9Cr-1Mo-V 수정)로 두 가지를 모두 높이면 온도 상한선이 점진적으로 확장되고 장기적인 크리프 수명이 향상됩니다.
4. A213 T11 — 1¼Cr-½Mo
ASTM A213 T11
합금:
1¼Cr – ½Mo
최소 인장:
415MPa(60ksi)
최소 수율:
205MPa(30ksi)
최대 서비스 온도:
~570°C 연속
ASME BPVC 동등:
SA-213 T11
P 번호(ASME):
P4
T11은 탄소강 온도 제한 이상의 보일러 튜브 서비스를 위한 보급형 합금 등급입니다. 이는 최대 약 570°C까지 우수한 내산화성을 제공하고 450~570°C 범위에서 탄소강에 비해 향상된 크리프 강도를 제공합니다. T11은 일반적으로 과열기 출구 튜브, 재열기 입구 섹션, 아임계 및 초임계 보일러의 저온 과열기 튜브 회로에 사용됩니다.
T11은 일반적으로 얇은 벽의 경우 예열 없이 용접 가능하지만 ASME BPVC에 따라 특정 두께 임계값 이상의 PWHT가 필요합니다. 1¼Cr 함량으로 인해 PWHT 중 370~565°C 범위에서 너무 천천히 냉각되면 조질 취성이 발생하기 쉽습니다. 로 냉각 속도를 제어해야 합니다.
5. A213 T22 — 2¼Cr-1Mo
ASTM A213 T22
합금:
2¼Cr – 1Mo
최소 인장:
415MPa(60ksi)
최소 수율:
205MPa(30ksi)
최대 서비스 온도:
~580°C 연속
ASME BPVC 동등:
SA-213 T22
P 번호(ASME):
P5A
T22(2¼Cr-1Mo)는 수십 년 동안 고온 보일러 과열기 및 재열기 서비스를 위한 주력 합금이었습니다. T11에 비해 크롬 및 몰리브덴 함량이 높아 540~580°C 범위에서 더 나은 크리프 저항성을 제공하고 증기 측 및 화재 측 노출에 대한 산화 저항성이 향상됩니다. T22는 고온 과열기 배출구 튜브, 재열기 배출구 헤더 및 상위 아임계 온도 범위에서 작동하는 모든 보일러 튜브 회로에 사용됩니다.
엔지니어링 통찰력 — T22 대 T11: 업그레이드 시기 T11과 T22 사이의 실질적인 결정 지점은 일반적으로 증기 온도뿐만 아니라 튜브 금속 온도입니다. 보일러 과열기에서 튜브 금속 온도는 열 유속과 튜브 OD에 따라 내부 증기 온도보다 30~80°C 더 높을 수 있습니다. 증기 배출구 온도가 540°C인 경우 튜브 금속은 최대 부하에서 600°C 이상에 도달할 수 있으며 이는 T11의 안정적인 크리프 범위보다 높습니다. 보수적인 접근 방식은 증기 온도가 임계값을 초과하는 튜브뿐만 아니라 예상되는 튜브 금속 온도가 540°C 이상인 모든 과열기 또는 재가열기 튜브에 T22를 사용하는 것입니다.
6. A213 T91 - 9Cr-1Mo-V(수정됨)
ASTM A213 T91
합금:
9Cr – 1Mo – V(수정)
최소 인장:
585MPa(85ksi)
최소 수율:
415MPa(60ksi)
최대 서비스 온도:
~650°C 연속
ASME BPVC 동등:
SA-213 T91
P 번호(ASME):
P91
T91은 바나듐, 니오븀, 질소로 변형된 마르텐사이트 9Cr-1Mo 합금으로 변형되지 않은 9Cr-1Mo 등급(T9)에 비해 크리프 강도가 획기적으로 향상되었습니다. 585MPa의 최소 인장 강도와 415MPa의 최소 수율(둘 다 T11 또는 T22보다 훨씬 높음)은 동일한 압력 등급에 대해 튜브 벽을 더 얇게 만들어 열 순환 응력을 줄이고 열 전달 효율을 향상시킵니다.
T91은 증기 온도가 580°C를 초과하는 고급 초임계(SC) 및 초초임계(USC) 보일러 설계를 위한 표준 재료입니다. 이는 현대 발전소 보일러의 고온 과열기 출구 튜브, 고온 재가열 배관 및 고압 증기 헤더에 사용됩니다.
중요한 엔지니어링 포인트 - T91 PWHT는 협상 불가능합니다. T91은 공장(기계적 특성을 충족하기 위해)과 현장 또는 작업장 용접 후에 특정 정규화 및 템퍼링 조건으로 열처리되어야 합니다. 필요한 PWHT는 1040~1080°C에서 표준화한 후 730~800°C에서 템퍼링하는 것입니다. 이 PWHT가 없으면 용접 열 영향부에 템퍼링되지 않은 마르텐사이트가 포함됩니다. 이는 수소 균열 및 응력 부식에 취약한 매우 단단하고 부서지기 쉬운 미세 구조입니다. T91 용접의 현장 실패는 거의 항상 PWHT가 잘못되었거나 생략된 것으로 추적 가능합니다. 이는 T91 튜브 제조에서 가장 중요한 품질 관리 지점입니다. 일정 압박에 관계없이 건너뛰거나 축약할 수 없습니다.
7. SA-106 등급 B — 보일러 서비스용 이음매 없는 탄소강
ASME SA-106(ASTM A106과 동일)은 고온 서비스를 위한 이음매 없는 탄소강 파이프 사양입니다. 이는 튜브 사양이 아니며 튜브가 아닌 파이프를 포함하며 주로 열 전달 표면 튜브보다는 증기 헤더, 보일러 연결 배관, 급수 라인 및 증기 분배 본관에 사용됩니다. 세 가지 등급은 다음과 같습니다.
A 등급 : 최소 인장력 330MPa(48ksi). 거의 지정되지 않음 — 등급 B가 표준 선택입니다.
등급 B : 최소 인장 415MPa(60ksi), 최소 항복 240MPa(35ksi). 보일러 및 압력 용기 배관의 주요 등급입니다.
C 등급 : 최소 인장력 485MPa(70ksi). 주변 온도에서 중간 온도까지 더 높은 압력이 필요한 곳에 사용됩니다.
SA-106 등급 B는 탄소강 크리프 제한으로 인해 지속적인 고응력 서비스를 위해 약 425~450°C로 제한됩니다. 이 온도 이상에서는 동등한 합금 등급(SA-335 P11 또는 P22 파이프)을 사용해야 합니다.
8. 전체등급 비교표
| 등급 |
표준 |
합금 시스템 |
최소 인장(MPa) |
최소 항복(MPa) |
최대 사용 온도(°C) |
PWHT 필요합니까? |
P-번호 |
| A192 |
ASTM A192 |
탄소강(낮은 C) |
325 |
180 |
~425 |
두께에 따라 다름 |
P1 |
| A210 A-1 |
ASTM A210 |
중간탄소강 |
415 |
255 |
~450 |
두께에 따라 다름 |
P1 |
| A210C |
ASTM A210 |
중간탄소강 |
485 |
275 |
~450 |
두께에 따라 다름 |
P1 |
| SA-106B |
ASME SA-106 |
탄소강관 |
415 |
240 |
~450 |
두께에 따라 다름 |
P1 |
| T11 |
ASTM A213 |
1¼Cr-½Mo |
415 |
205 |
~570 |
기준치 초과 WT |
P4 |
| T22 |
ASTM A213 |
2¼Cr-1Mo |
415 |
205 |
~580 |
예 — 항상 권장됩니다 |
P5A |
| T91 |
ASTM A213 |
9Cr-1Mo-V(수정) |
585 |
415 |
~650 |
예 - 항상 필수입니다. |
P91 |
9. 보일러 구역 선택 가이드
동력 보일러에는 여러 개의 열 전달 영역이 있으며 각 영역마다 튜브 금속 온도가 다르므로 등급 요구 사항도 다릅니다. 아래 표는 아임계 및 초임계 보일러 설계에 대한 일반적인 등급 할당을 제공합니다.
| 보일러 구역 |
튜브 금속 온도 범위 |
아임계 보일러 등급 |
초임계/USC 등급 |
| 이코노마이저 |
150 – 350°C |
A192 / A210 A-1 |
A210 A-1 |
| 물의 벽 |
300 – 450°C |
A192 / A210 A-1 |
A210 A-1 / T11 |
| 1차 과열기 |
400 – 520°C |
A210 A-1 / T11 |
T11 / T22 |
| 2차 과열기 |
500 – 580°C |
T11 / T22 |
T22 / T91 |
| 재가열기(핫 레그) |
520 – 620°C |
T22 |
T91 |
| 재열기 배출구/헤더 |
540 – 650°C |
T22 / T91 |
T91 |
조달 참고 사항 - 중국 공장에서 보일러 튜브 구입 중국 공장에서는 전체 ASTM/ASME 사양에 맞춰 A192, A210 및 A213 보일러 튜브를 대량 생산합니다. 실제 조달 요구 사항은 모든 압력 임계 재료와 동일합니다. EN 10204 3.1 또는 3.2(프로젝트 사양에 따라)에 따라 전체 재료 테스트 인증서(MTC)를 요구하고, MTC의 열 수가 튜브의 표시와 일치하는지 확인하고, 합금 등급에 대한 PWHT 기록이 포함되어 있는지 확인합니다. 특히 T91의 경우 전체 정규화 및 템퍼링 주기가 올바르게 실행되었다는 증거로 항상 MTC의 PWHT 확인뿐만 아니라 PWHT 퍼니스 차트를 요청하십시오. 공장에서의 제3자 검사(SGS, Bureau Veritas 또는 TÜV)는 중요한 보일러 튜브 조달을 위한 표준 관행입니다.
10. 합금 등급에 대한 PWHT 요구사항
| 등급 |
예열(용접) |
PWHT가 필요합니까? |
PWHT 온도 |
생략 시 주요 위험 |
| A192 / A210 |
일반적으로 필요하지 않음(얇은 벽) |
코드당 - 벽 두께에 따라 다름 |
595~650°C(응력 완화) |
잔류응력, HAZ 경도 |
| T11 |
WT >13 mm의 경우 최소 150°C |
코드당 - 벽 두께에 따라 다름 |
675~750°C |
성질 취성, HAZ 균열 |
| T22 |
최소 200°C |
언제나 강력추천 |
700~750°C |
높은 HAZ 경도, 수소 균열 |
| T91 |
최소 200°C — 필수 |
필수 — 항상 |
1040~1080°C 표준화 + 온도 730~800°C |
강화되지 않은 마르텐사이트 - 사용 중 취성 파괴 |
11. 자주 묻는 질문
ASTM A192와 A210 보일러 튜브의 차이점은 무엇입니까?
ASTM A192는 최소 인장력이 325 MPa인 최소 벽, 저탄소 이음매 없는 튜브로, 가장 기본적인 탄소강 보일러 튜브 등급으로 425°C 미만의 저압 드럼 및 수벽 서비스에 사용됩니다. ASTM A210은 A-1등급(최소 415MPa 인장)과 등급 C(최소 485MPa 인장)의 두 가지 강도로 제공되는 중간 탄소 등급입니다. A210은 A192보다 더 큰 강도를 제공하며 추가 강도로 인해 벽이 더 얇아지는 고압 과열기 및 수벽 튜브 회로에 사용됩니다. 두 등급 모두 425~450°C의 대략적인 최대 서비스 온도 상한을 공유합니다.
ASTM A213 T91 보일러 튜브란 무엇입니까?
ASTM A213 T91은 초임계 및 초초임계 보일러의 고온 과열기 및 재열기 응용 분야에 사용되는 9Cr-1Mo-V 변형 마르텐사이트 합금강 이음매 없는 튜브입니다. 최소 인장력이 585MPa이고 최대 연속 사용 온도가 약 650°C인 T91은 고온에서의 강도와 크리프 저항성 모두에서 T11 및 T22보다 뛰어납니다. 용접 후 필수 PWHT(표준화 및 템퍼링 주기)가 필요하며 이를 올바르게 수행하지 못하는 것이 T91 용접 실패의 주요 원인입니다.
탄소강 보일러 튜브의 최대 온도는 얼마입니까?
탄소강 보일러 튜브(ASTM A192, A210, SA-106)는 약 425~450°C 이상의 지속적인 압력 서비스에 사용해서는 안 됩니다. 이 범위 이상에서 탄소강은 크리프가 가속화되고 흑연화(탄화물이 용해되고 결정립 경계에서 흑연이 형성되어 취성을 유발하는 과정)가 발생하기 쉽습니다. 450°C ~ 570°C 사이의 서비스에는 ASTM A213 T11이 지정되어야 합니다. 570~580°C의 경우 T22가 적합합니다. 580°C 이상에서는 T91이 필요합니다.
보일러 튜브에 대한 ASME SA와 ASTM A 지정의 차이점은 무엇입니까?
ASME SA 및 ASTM A 지정은 기술적으로 동일한 재료 사양을 나타냅니다. ASME는 ASTM 표준을 BPVC(보일러 및 압력 용기 코드) 섹션 II에 채택하고 이를 추가 ASME 인증 요구 사항과 함께 SA 표준으로 다시 게시합니다. SA-213 T91 및 ASTM A213 T91은 동일한 화학, 기계적 특성 및 열처리 요구 사항을 갖습니다. SA 지정은 재료가 ASME BPVC 인증 문서에 따라 생산되었음을 의미합니다. ASME BPVC 섹션 I 또는 VIII에 따라 작업하는 보일러 제작자는 규정 준수를 유지하기 위해 ASTM 재료가 아닌 SA 재료를 지정해야 합니다.
ASTM A106 파이프를 보일러 튜브로 사용할 수 있습니까?
ASTM A106(또는 ASME 동등 SA-106)은 튜브 사양이 아닌 파이프 사양이며 열 전달 표면 튜브(수벽, 과열기, 재열기, 절약 장치)가 아닌 보일러 연결 배관, 증기 헤더 및 급수 라인에 사용됩니다. 열 전달 표면의 경우 치수 공차가 더 엄격하고 적절한 OD/WT 조합을 갖춘 전용 튜브 사양(A192, A210, A213)이 필요합니다. SA-106 등급 B는 ASME BPVC 섹션 II-D에 정의된 허용 응력 내에서 최대 약 450°C의 보일러 배관 서비스에 사용할 수 있습니다.
PWHT란 무엇이며 합금 보일러 튜브에 언제 필요합니까?
PWHT(용접후열처리)는 용접 후 열 영향부에서 잔류 응력을 완화하고 인성을 회복하기 위해 적용되는 제어된 열 사이클입니다. T11의 경우 벽 두께에 따라 PWHT가 필요할 수 있습니다(일반적으로 13mm 이상). T22의 경우 두께에 관계없이 모든 용접 후 PWHT를 적극 권장합니다. T91의 경우 PWHT는 항상 필수입니다. 1040~1080°C에서 정규화한 다음 730~800°C에서 템퍼링합니다. T91 PWHT를 생략하거나 잘못 수행하면 용접 HAZ에 템퍼링되지 않은 마르텐사이트가 남게 됩니다. 이는 부서지기 쉽고 열 순환 서비스에서 균열이 발생하기 쉬운 미세 구조입니다.
ZC 강관의 소스 보일러 튜브
ZC Steel Pipe는 ASTM A192, A210, A213(T11, T22, T91) 및 ASME SA-106에 맞는 이음매 없는 보일러 튜브 및 열교환기 튜브를 제조하고 수출합니다. EN 10204 3.1 및 3.2에 대한 전체 MTC 문서, 제3자 검사(SGS, Bureau Veritas) 및 맞춤형 OD/WT 조합이 가능합니다. 우리는 아프리카, 중동 및 남미 전역에 걸쳐 보일러 제작업체, EPC 계약업체 및 발전소 프로젝트에 제품을 공급합니다.
맨디. w@zcsteelpipe.com
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