Kazan Borusu Sınıfları — ASTM A192, A210, A213 ve SA-106: Özellikler, Sıcaklık Sınırları ve Seçim Kılavuzu

Yanlış kazan borusu kalitesinin seçilmesi bir tedarik sıkıntısı değildir; bu, gerçekleşmeyi bekleyen bir mühendislik hatasıdır. Sünme limitlerinin üzerinde kullanılan karbon çeliği borular, yıllar süren hizmet sonucunda mikro yapısal bozulma nedeniyle arızalanacaktır. Uygun PWHT olmadan belirtilen alaşımlı çelik borular kaynak HAZ'da aylar içinde çatlayabilir. ASME BPVC Bölüm II'deki izin verilen gerilim tablolarını kontrol etmeden bir kalitenin 'benzer' bir kaliteyle değiştirilmesi, basınçlı kap sertifikasını geçersiz kılabilir.

ZC Steel Pipe, karbon çeliği ve krom-moly alaşımı kalitelerinde ASTM A192, A210, A213 ve ASME SA-106'ya uygun dikişsiz kazan boruları ve ısı eşanjör boruları üretmektedir. Afrika, Orta Doğu ve Güney Amerika'da kazan imalatçılarına, enerji santrali müteahhitlerine ve petrokimya tesisi inşaatçılarına tedarik sağlıyoruz. Bu kılavuz, her bir sınıfın ne olduğunu, neler yapabileceğini ve yapamayacağını ve başvurunuz için bunlar arasında nasıl seçim yapabileceğinizi kapsar.

1. Kazan Borusu Standartlarına Genel Bakış

Dört standardın tümü dikişsizdir; kaynak dikişi döngüsel bir termal ortamda bir gerilim konsantrasyonunu ve potansiyel bir korozyon başlatma bölgesini temsil ettiğinden, ısı transfer hizmeti için kazan borusu neredeyse hiçbir zaman kaynaklanmaz. Standartlar, alaşım içeriği, mukavemet seviyesi ve kalitenin sürekli basınçlı hizmette güvenli olması için yeterli sürünme mukavemetini koruduğu maksimum sıcaklık açısından farklılık gösterir.

Kazan borusu seçiminde ayrım çizgisi genellikle sıcaklıktır. Karbon çeliği kaliteleri (A192, A210, SA-106) yaklaşık 450°C'ye kadar servise uygundur. Bunun üzerinde, karbon çeliğinin sürünme oranı kabul edilemeyecek kadar yüksek hale gelir ve düşük alaşımlı kalitelerin (A213 T11, T22) kullanılması gerekir. Yaklaşık 580°C'nin üzerinde, modern süperkritik ve ultra-süperkritik kazan tasarımları için gelişmiş 9Cr kaliteleri (A213 T91) gereklidir.

2. Karbon Çelik Kazan Boruları - A192 ve A210

2.1 ASTM A192 — Minimum Duvar Karbon Çeliği

ASTM A192 en basit ve en ekonomik kazan borusu sınıfıdır. Maksimum %0,18 karbon içeriğine ve yalnızca 325 MPa (47 ksi) minimum çekme mukavemetine sahip, minimum duvarlı dikişsiz karbon çelik borudur. Düşük karbon içeriği kaynaklanabilirliği artırır ve termal çevrim sırasında tane sınırlarında karbür çökelmesi riskini azaltır.

A192, yaklaşık 425°C'nin altında çalışan kamu ve endüstriyel kazanlardaki su borulu kazan tamburları, çamur tamburları ve düşük sıcaklıklı su duvar boruları için kullanılır. Düşük mukavemetli tavanı, modern yüksek basınçlı kazanlarda kızdırıcı veya ara ısıtıcı servisi için uygun olmadığı anlamına gelir.

2.2 ASTM A210 — Orta Karbonlu Çelik Kazan Borusu

ASTM A210, biraz daha yüksek karbon ve manganez içeriği sayesinde A192'den daha fazla dayanıklılık sağlar. İki sınıfta üretilir:

• Sınıf A-1 : ​​Minimum çekme 415 MPa (60 ksi), minimum verim 255 MPa (37 ksi). Su duvarı, ekonomizör ve alt kızdırıcı servisi için daha yaygın olan kalite.

• C Sınıfı : Minimum çekme 485 MPa (70 ksi), minimum verim 275 MPa (40 ksi). Daha zorlu karbon çeliği kazan uygulamaları için daha yüksek mukavemet. A-1'e göre daha az yaygın olarak belirtilir.

3. Alaşımlı Çelik Kazan Boruları - ASTM A213

ASTM A213, kazan, kızdırıcı ve ısı eşanjörü servisi için çok çeşitli dikişsiz ferritik (krom-molibden) ve östenitik (paslanmaz) alaşımlı çelik boruları kapsar. Ferritik kaliteler T ön ekiyle (T11, T22, T91), östenitik kaliteler ise TP (TP304, TP316, TP321 vb.) ile gösterilir.

Krom-moly (CrMo) alaşım sistemi, yüksek sıcaklıkta kazan borusu metalurjisinin en önemli ürünüdür. Krom eklemek oksidasyon direncini ve yüksek sıcaklık dayanımını artırır. Molibden eklemek sürünme mukavemetini artırır. Her ikisinin de artırılması - T11'den (1¼Cr-½Mo) T22'ye (2¼Cr-1Mo) ve T91'e (9Cr-1Mo-V değiştirilmiş) - sıcaklık tavanını kademeli olarak uzatır ve uzun süreli sürünme ömrünü artırır.

4. A213 T11 — 1¼Cr-½Mo

T11, karbon çeliği sıcaklık sınırının üzerindeki kazan borusu servisi için giriş seviyesi alaşım kalitesidir. Yaklaşık 570°C'ye kadar iyi oksidasyon direnci sağlar ve 450–570°C aralığında karbon çeliğine göre daha iyi sürünme mukavemeti sağlar. T11, kritik altı ve süperkritik kazanlardaki kızdırıcı çıkış borularında, yeniden ısıtıcı giriş bölümlerinde ve düşük sıcaklıklı kızdırıcı boru devrelerinde yaygın olarak kullanılır.

T11 genellikle ince duvarlar için ön ısıtma olmadan kaynaklanabilir ancak ASME BPVC'ye göre belirli kalınlık eşiklerinin üzerinde PWHT gerektirir. 1¼Cr içeriği, PWHT sırasında 370–565°C aralığında çok yavaş soğutulması durumunda temper kırılganlığına karşı duyarlı hale getirir; fırın soğutma hızları kontrol edilmelidir.

5. A213 T22 — 2¼Cr-1Mo

T22 (2¼Cr-1Mo), onlarca yıldır yüksek sıcaklıklı kazan kızdırıcısı ve yeniden ısıtıcı servisi için en güçlü alaşım olmuştur. T11'e kıyasla daha yüksek krom ve molibden içeriği, 540–580°C aralığında daha iyi sürünme direnci ve buhar tarafı ve ateş tarafı maruziyeti için geliştirilmiş oksidasyon direnci sağlar. T22, yüksek sıcaklık kızdırıcı çıkış boruları, yeniden ısıtıcı çıkış başlıkları ve üst kritik altı sıcaklık aralığında çalışan herhangi bir kazan borusu devresi için kullanılır.

6. A213 T91 — 9Cr-1Mo-V (Modifiye)

T91, değiştirilmemiş 9Cr-1Mo kalitesine (T9) kıyasla sürünme mukavemetini önemli ölçüde artırmak için vanadyum, niyobyum ve nitrojen ile modifiye edilmiş martensitik bir 9Cr-1Mo alaşımıdır. Minimum 585 MPa çekme mukavemeti ve minimum 415 MPa verimi (her ikisi de T11 veya T22'den çok daha yüksek) aynı basınç değeri için daha ince boru duvarlarına izin vererek termal döngü gerilimlerini azaltır ve ısı transfer verimliliğini artırır.

T91, buhar sıcaklıklarının 580°C'yi aştığı gelişmiş süperkritik (SC) ve ultra süperkritik (USC) kazan tasarımları için standart malzemedir. Modern enerji santrali kazanlarındaki yüksek sıcaklık kızdırıcı çıkış borularında, sıcak yeniden ısıtma borularında ve yüksek basınçlı buhar kollektörlerinde kullanılır.

7. SA-106 Sınıf B - Kazan Servisi için Dikişsiz Karbon Çelik

ASME SA-106 (ASTM A106'ya eşdeğer), yüksek sıcaklıkta hizmet için dikişsiz karbon çelik boru spesifikasyonudur. Bu bir boru spesifikasyonu değildir - boruları kapsar, boruları değil - ve ısı transfer yüzey boruları yerine esas olarak buhar başlıkları, kazan bağlantı boruları, besleme suyu hatları ve buhar dağıtım şebekeleri için kullanılır. Üç derece şunlardır:

• Sınıf A : Minimum çekme 330 MPa (48 ksi). Nadiren belirtilir — B Sınıfı standart seçimdir.

• Sınıf B : Minimum çekme 415 MPa (60 ksi), minimum verim 240 MPa (35 ksi). Kazan ve basınçlı kap boruları için baskın kalite.

• C Sınıfı : Minimum çekme 485 MPa (70 ksi). Ortam sıcaklığından orta sıcaklığa kadar daha yüksek basınca ihtiyaç duyulan yerlerde kullanılır.

SA-106 Sınıf B, karbon çeliği sürünme sınırlamaları nedeniyle sürekli yüksek stresli hizmet için yaklaşık 425–450°C ile sınırlıdır. Bu sıcaklığın üzerinde eşdeğer alaşım kalitesi (SA-335 P11 veya P22 boru) kullanılmalıdır.

8. Tam Not Karşılaştırma Tablosu

9. Kazan Bölgesi Seçim Kılavuzu

Bir elektrikli kazanda, her biri farklı boru metal sıcaklıklarına ve dolayısıyla farklı derece gerekliliklerine sahip birden fazla ısı transfer bölgesi bulunur. Aşağıdaki tablo kritik altı ve kritik üstü kazan tasarımı için tipik derece tahsislerini vermektedir:

10. Alaşım Kaliteleri için PWHT Gereksinimleri

11. Sıkça Sorulan Sorular