Класе цеви за котлове — АСТМ А192, А210, А213 и СА-106: Спецификације, ограничења температуре и водич за избор

Одабир погрешне класе цеви за котао није непријатност за набавку – то је инжењерски квар који чека да се деси. Цеви од угљеничног челика које се користе изнад границе пузања ће пропасти микроструктурном деградацијом током година рада. Цеви од легираног челика специфициране без одговарајућег ПВХТ-а могу да напукну у ХАЗ завару у року од неколико месеци. А замена једне класе за „сличну“ класу без провере дозвољених табела напрезања у АСМЕ БПВЦ одељку ИИ може поништити сертификат посуде под притиском.

ЗЦ Стеел Пипе производи бешавне цеви за котлове и цеви измењивача топлоте према АСТМ А192, А210, А213 и АСМЕ СА-106, од угљеничног челика и легуре хром-моли. Снабдевамо произвођаче котлова, извођаче радова на електранама и градитеље петрохемијских постројења широм Африке, Блиског истока и Јужне Америке. Овај водич покрива шта је свака оцена, шта може, а шта не може, и како да изаберете између њих за своју апликацију.

1. Преглед стандарда цеви за котлове

Сва четири стандарда су бешавна — цев котла за сервис преноса топлоте се практично никада не заварује, пошто заварени шав представља концентрацију напона и потенцијално место иницирања корозије у цикличном термичком окружењу. Стандарди се разликују по садржају легуре, нивоу чврстоће и максималној температури на којој класа задржава адекватну чврстоћу пузања да би била безбедна у раду са сталним притиском.

Линија раздвајања у избору цеви котла је обично температура. Класови угљеничног челика (А192, А210, СА-106) су погодни за рад до приближно 450°Ц. Изнад тога, брзина пузања угљеничног челика постаје неприхватљиво висока и морају се користити нисколегиране класе (А213 Т11, Т22). Изнад приближно 580°Ц, напредни разреди 9Цр (А213 Т91) су потребни за модерне суперкритичне и ултра-суперкритичне дизајне котлова.

2. Цеви за котлове од угљеничног челика — А192 и А210

2.1 АСТМ А192 — Угљенични челик са минималним зидом

АСТМ А192 је најједноставнији и најекономичнији разред цеви за котао. То је бешавна цев од угљеничног челика са минималним зидом са максималним садржајем угљеника од 0,18% и минималном затезном чврстоћом од само 325 МПа (47 кси). Низак садржај угљеника побољшава заварљивост и смањује ризик од таложења карбида на границама зрна током термичког циклуса.

А192 се користи за бубњеве котлова са воденим цевима, бубњеве за блато и зидне цеви за воду са нижом температуром у комуналним и индустријским котловима који раде испод приближно 425°Ц. Његов плафон ниске чврстоће значи да није прикладан за сервис прегрејача или догрејача у модерним котловима високог притиска.

2.2 АСТМ А210 — Цев за котао од средњег угљеничног челика

АСТМ А210 пружа већу снагу од А192 кроз нешто већи садржај угљеника и мангана. Производи се у два разреда:

• Разред А-1 : Минимална затезна 415 МПа (60 кси), минимални принос 255 МПа (37 кси). Чешћа класа за систем воденог зида, економајзера и нижег прегрејача.

• Степен Ц : Минимална затезна 485 МПа (70 кси), минимални принос 275 МПа (40 кси). Већа чврстоћа за захтевније примене котлова од угљеничног челика. Мање уобичајено од А-1.

3. Цеви за котлове од легираног челика — АСТМ А213

АСТМ А213 покрива широк спектар бешавних феритних (хром-молибден) и аустенитних (нерђајућих) легура челичних цеви за сервис котлова, прегрејача и измењивача топлоте. Феритне класе су означене префиксом Т (Т11, Т22, Т91), а аустенитне са ТП (ТП304, ТП316, ТП321 итд.).

Систем хром-моли (ЦрМо) легуре је радни коњ металургије цеви за високе температуре котлова. Додавање хрома побољшава отпорност на оксидацију и отпорност на високе температуре. Додавање молибдена побољшава снагу пузања. Повећање оба — са Т11 (1¼Цр-½Мо) на Т22 (2¼Цр-1Мо) до Т91 (9Цр-1Мо-В модификовано) — прогресивно продужава горњу температуру и побољшава дугорочни век пузања.

4. А213 Т11 — 1¼Цр-½Мо

Т11 је почетни ниво легуре за сервис цеви котла изнад границе температуре од угљеничног челика. Пружа добру отпорност на оксидацију до приближно 570°Ц и побољшану снагу пузања у односу на угљенични челик у опсегу од 450-570°Ц. Т11 се обично користи у излазним цевима прегрејача, улазним деловима прегрејача и цевним круговима прегрејача на нижој температури у подкритичним и суперкритичним котловима.

Т11 је генерално заварљив без предгревања за танке зидове, али захтева ПВХТ изнад одређених прагова дебљине према АСМЕ БПВЦ. Његов садржај од 1¼Цр чини га подложним температивном крхкости ако се хлади сувише споро кроз опсег од 370–565°Ц током ПВХТ-а — брзине хлађења пећи се морају контролисати.

5. А213 Т22 — 2¼Цр-1Мо

Т22 (2¼Цр-1Мо) је већ деценијама најбоља легура за високотемпературне котлове прегрејаче и прегрејаче. Његов већи садржај хрома и молибдена у односу на Т11 обезбеђује бољу отпорност на пузање у опсегу 540–580°Ц и побољшану отпорност на оксидацију за излагање на страни паре и на страни пожара. Т22 се користи за високотемпературне излазне цеви прегрејача, излазне главе регрејача и било које цевно коло котла који ради у горњем подкритичном температурном опсегу.

6. А213 Т91 — 9Цр-1Мо-В (измењен)

Т91 је мартензитна легура 9Цр-1Мо модификована ванадијумом, ниобијумом и азотом како би се драматично побољшала снага пузања у поређењу са немодификованим 9Цр-1Мо степеном (Т9). Његова минимална затезна чврстоћа од 585 МПа и минимални принос од 415 МПа — оба значајно већа од Т11 или Т22 — омогућавају тање зидове цеви за исти степен притиска, смањујући термичка цикличка напрезања и побољшавајући ефикасност преноса топлоте.

Т91 је стандардни материјал за напредне суперкритичне (СЦ) и ултра-суперкритичне (УСЦ) конструкције котлова где температуре паре прелазе 580°Ц. Користи се у излазним цевима прегрејача за високе температуре, цевоводима за топло загревање и колекторима паре високог притиска у модерним котловима за електране.

7. СА-106 разред Б — бешавни угљенични челик за сервис котлова

АСМЕ СА-106 (еквивалент АСТМ А106) је спецификација бешавних цеви од угљеничног челика за рад на високим температурама. То није спецификација цеви — покрива цеви, а не цеви — и користи се првенствено за парне колекторе, цевоводе за повезивање котлова, водове напојне воде и мреже за дистрибуцију паре, а не за површинске цеви за пренос топлоте. Три разреда су:

• Оцена А : Минимална затезна 330 МПа (48 кси). Ретко се наводи — Оцена Б је стандардни избор.

• Степен Б : Минимална затезна 415 МПа (60 кси), минимални принос 240 МПа (35 кси). Доминантна класа за цевоводе котлова и посуда под притиском.

• Степен Ц : Минимална затезна 485 МПа (70 кси). Користи се тамо где је потребан виши притисак на собној до умереној температури.

СА-106 Граде Б је ограничен на приближно 425–450°Ц за трајни рад са високим напрезањем због ограничења пузања од угљеничног челика. Изнад ове температуре, мора се користити еквивалентна класа легуре (СА-335 П11 или П22 цев).

8. Табела за поређење пуног разреда

9. Водич за избор зоне котла

Електрични котао има више зона преноса топлоте, свака са различитим температурама метала цеви и стога различитим захтевима за степен. Табела испод даје типичне алокације нивоа за подкритични и суперкритични дизајн котла:

10. Захтеви за ПВХТ за класе легуре

11. Често постављана питања