Yleiskatsaus
SA-213 T91on kromi-molybdeeniseosteräs, joka on suunniteltu erityisesti korkean lämpötilan-käyttöön. Se on yksi laajimmin käytetyistä lajeista nykyaikaisten, korkeatehoisten voimalaitosten rakentamisessa. "T"-merkintä tarkoittaa, että se on asaumaton putki.
Sen ensisijainen etu on sen poikkeuksellinenhiipumisvoimaa(muodonmuutoskestävyys pitkäaikaisessa{0}}suuressa rasituksessa ja lämpötilassa) verrattuna aikaisempiin laatuihin, kuten T22 (2,25Cr-1Mo).
Tärkeimmät ominaisuudet ja edut
Korkean-lämpötilan lujuus:Voi toimia jatkuvasti metallilämpötiloissa jopa noin 625 astetta (1157 astetta F). Tämä mahdollistaa korkeammat höyrypaineet ja lämpötilat, mikä johtaa voimalaitoksen parempaan hyötysuhteeseen.
Erinomainen virumis- ja repeytyslujuus:Sen mikrorakenne on stabiloitu kestämään muodonmuutoksia ja vaurioita pitkiä aikoja (100,000+ tuntia) korkeassa jännityksessä ja lämpötilassa.
Hyvä hapettumisen- ja korroosionkestävyys:9 %:n kromipitoisuus kestää paljon paremmin höyryn hapettumista ja kuumakorroosiota (sulfidoitumista) kuin niukka{1}}seosteiset teräkset, kuten T11, T12 ja T22.
Hyvä lämpöväsymiskestävyys:Kestää lämmityksen ja jäähdytyksen aiheuttamia syklisiä rasituksia.
Hitsattavuus:Se on hitsattavissa, mutta vaatii tiukkaa prosessien valvontaa ja{0}}jälkilämpökäsittelyä (PWHT).
Kemiallinen koostumus (ASTM A213/A213M standardi)
Koostumus on kriittinen haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi.
| Elementti | Koostumus (%) |
|---|---|
| Hiili (C) | 0.08 - 0.12 |
| Mangaani (Mn) | 0.30 - 0.60 |
| Fosfori (P) | 0,020 max |
| rikki (S) | 0,010 max |
| Pii (Si) | 0.20 - 0.50 |
| Kromi (Cr) | 8.00 - 9.50 |
| Molybdeeni (Mo) | 0.85 - 1.05 |
| Vanadiini (V) | 0.18 - 0.25 |
| Niobium (Nb) | 0.06 - 0.10 |
| Nikkeli (Ni) | 0,40 max |
| Alumiini (Al) | 0,02 max |
| Typpi (N) | 0.030 - 0.070 |
Miksi nämä elementit?
Cr & Mo:Tarjoa kiinteän liuoksen vahvistusta ja korroosionkestävyyttä.
V & Nb (Cb):Muodosta hienoja, stabiileja karbideja ja karbonitridejä, jotka tarjoavat avaimensateen vahvistuminenja estävät dislokaatioliikkeen korkeissa lämpötiloissa.
N:Toimii V:n ja Nb:n kanssa muodostaen vahvistavia karbonitridejä ja auttaa stabiloimaan mikrorakennetta.
Mekaaniset ominaisuudet (ASTM A213/A213M standardi)
| Omaisuus | Vaatimus |
|---|---|
| Vetolujuus | Suurempi tai yhtä suuri kuin 585 MPa (85 000 psi) |
| Tuottovoima | Suurempi tai yhtä suuri kuin 415 MPa (60 000 psi) |
| Pidentymä | Suurempi tai yhtä suuri kuin 20 % (2 tuumaa tai 50 mm) |
| Kovuus | Vähemmän tai yhtä suuri kuin 250 HBW (Brinell) tai 265 HV (Vickers) |
Metallurgia ja lämpökäsittely
T91:n erinomaiset ominaisuudet ovat suora seuraus tietystä lämpökäsittelyprosessista:
Normalisointi:Kuumennetaan korkeaan lämpötilaan (noin . 1040-1080 astetta / 1900-1975 astetta F), jotta muodostuu homogeeninen austeniittirakenne ja liukenee seosaineet.
Temperointi:Jäähdytetään nopeasti (ilmasammutettu) ja lämmitetään sitten uudelleen alempaan lämpötilaan (noin . 730-780 astetta / 1350-1435 astetta F). Tämä karkaisee martensiitin ja saostaa V:n, Nb:n ja Cr:n hienot, vahvistavat karbidit ja karbonitridit.
Tuloksena oleva mikrorakenne onkarkaistu martensiitti, joka on poikkeuksellisen vahva ja vakaa korkeissa lämpötiloissa.
Yleiset sovellukset
SA-213 T91 -putkia käytetäänlämmönsiirtoosatkattiloiden ja tulistinten, joissa lämpötilat ja paineet ovat ankarimpia.
Tulistimen putket
Uudelleenlämmittimen putket
Vesiseinäpaneelit(kehittyneiden kattiloiden korkealla{0}}käyttöalueilla)
Korkean-lämpötilojen yläpäät ja putket(vaikka nämä on tyypillisesti valmistettu vastaavista putkimäärityksistä,SA-335 P91)
Valmistus- ja hitsausnäkökohdat
Työskentely T91:n kanssa vaatii erityistä huolellisuutta:
Esilämmitys:Pakollinen kylmähalkeilun estämiseksi. Tyypillinen esilämmitys on 200-250 astetta (400-480 astetta F).
Hitsaustarvikkeet:On käytettävä vastaavia kemiallisia täyteaineita (esim. ER90S-B9 TIG:lle, E9015-B9 SMAW:lle).
Jälki-hitsauksen lämpökäsittely (PWHT): Ehdottomasti kriittinen.On suoritettava tietyllä lämpötila-alueella (tyypillisesti 730-760 astetta / 1350-1400 astetta F) riittävän ajan mikrorakenteen ja sitkeyden palauttamiseksi lämpövaikutuksella (HAZ). Jos näin ei tehdä, seurauksena voi olla ennenaikainen epäonnistuminen.
Ohjattu jäähdytys:Hitsauksen jälkeen komponentin tulee antaa jäähtyä hitaasti esilämmityslämpötilaan ennen PWHT:ta.
Vertailu muihin luokkiin
vs. T22 (2,25Cr-1Mo):T91 on huomattavasti vahvempi. Tämä mahdollistaa ohuemmat putken seinät, parantaa lämmönsiirtoa ja vähentää lämpörasitusta ja painoa.
vs. T92/T911:Nämä ovat kehittyneitä 9 % Cr-teräksiä, joihin on lisätty volframia (W) ja booria (B), jotka tarjoavat entistä paremman virumislujuuden edistyneimmille ultra-superkriittisille (USC) laitoksille. T91 on näiden laatujen edeltäjä.
Tärkeä huomautus "hiiliteräs" -luokittelusta
Vaikka on yleistä viitata T91:een "kattilateräkseksi", kutsumalla sitä a"hiiliteräs"on teknisesti väärä nimitys. Se on aniukka-seostettu teräsjossa on huomattava määrä seosaineita (yhteensä yli 10 %). Kattiloiden todellisissa hiiliteräksissä (kuten SA-210 A1/C) on minimaalinen seosainepitoisuus, ja niitä käytetään alhaisemman lämpötilan osissa, kuten vesiseinissä ja ekonomaisereissa.
Yhteenveto
SA-213 T91 on perusmateriaali tehokkaalle-lämpövoimantuotannolle. Sen optimoitu kemia ja kontrolloitu lämpökäsittely tarjoavat luokassaan vertaansa vailla olevan yhdistelmän korkeita lämpötiloja, virumiskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä, mikä tekee siitä kriittisten tulistimen ja lämmitinputkien työhevosseoksen.
