Úvod k oceľovým rúram kotla z uhlíkovej ocele P460NH
Prehľad
P460NH je anormalizovaná jemnozrnná-uhlíková-mangánová oceľšpeciálne navrhnuté preaplikácie s vysokým{0}tlakomv kotloch a tlakových nádobách. Označenie sa riadi európskou normou EN 10216-3/EN 10217-3, kde:
P: Oceľ na tlakové použitie
460: Minimálna medza klzu 460 MPa pri izbovej teplote
N: Normalizované tepelné spracovanie
H: Označuje vhodnosť pre prevádzku pri zvýšených teplotách (odolné proti tečeniu)
Tento materiál premosťuje priepasť medzi štandardnými uhlíkovými oceľami a nízko{0}}zliatinovými oceľami odolnými voči tečeniu- a ponúkavylepšené-vlastnosti pri vysokých teplotáchv porovnaní s P460N pri zachovaní dobrej zvárateľnosti a{1}}hospodárnosti.
Kľúčové vlastnosti a aplikácie
Charakteristické vlastnosti:
Optimalizovaný-výkon pri vysokej teplote: Špeciálne formulované na udržanie pevnosti pri teplotách do 500-550 stupňov
Jemná-štruktúra zŕn: Dosiahnuté mikro-legovaním (Nb, V) a riadeným valcovaním/normalizáciou
Odolnosť voči tečeniu: Vylepšená odolnosť voči deformácii pri tečení v porovnaní so štandardnými triedami
Vylepšená zvárateľnosť: Nižší uhlíkový ekvivalent ako legované ocele s podobným-výkonom pri vysokých teplotách
Primárne aplikácie:
Vysokotlakové{0}}komponenty parných kotlov (prehrievače, medziohrievače)
Parné prenosové vedenia v elektrárňach
Výmenníky tepla pracujúce pri zvýšených teplotách
Tlakové nádoby v chemickom a petrochemickom priemysle
Systémy diaľkového vykurovania s vysokými{0}}teplotnými požiadavkami
Komponenty v odpade-do{1}}energetiky a zariadení na biomasu
Technické špecifikácie
Tabuľka 1: Požiadavky na chemické zloženie (EN 10216-3/EN 10217-3)
| Prvok | Maximálny obsah (%) | Typický rozsah (%) | Funkčná úloha |
|---|---|---|---|
| uhlík (C) | 0.20 | 0.16-0.20 | Základná sila |
| kremík (Si) | 0.60 | 0.15-0.35 | Deoxidátor |
| mangán (Mn) | 1.70 | 1.40-1.60 | Pevnosť, vytvrditeľnosť |
| fosfor (P) | 0.025 | Menšie alebo rovné 0,020 | Kontrola nečistôt |
| síra (S) | 0.015 | Menšie alebo rovné 0,010 | Kontrola nečistôt |
| niób (Nb) | 0.05 | 0.025-0.045 | Zjemnenie zŕn, zrážanie |
| Vanád (V) | 0.12 | 0.05-0.10 | Odolnosť voči tečeniu |
| hliník (Al) | -- | Väčšie alebo rovné 0,020 (min) | Zjemnenie zrna |
| dusík (N) | 0.020 | 0.010-0.020 | Kontrolované pridávanie |
| chróm (Cr) | 0.30 | Menšie alebo rovné 0,25 | Reziduálny |
| molybdén (Mo) | 0.08 | Menšie alebo rovné 0,05 | Reziduálny |
| nikel (Ni) | 0.50 | Menšie alebo rovné 0,30 | Reziduálny |
| meď (Cu) | 0.30 | Menšie alebo rovné 0,25 | Reziduálny |
| uhlíkový ekvivalent (CEV) | Menšie alebo rovné 0,45* | 0.40-0.44 | Indikátor zvariteľnosti |
*CEV=C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
Tabuľka 2: Mechanické vlastnosti pri izbovej teplote
| Nehnuteľnosť | Štandardná požiadavka | Skúšobná podmienka | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Medza klzu (Rp0,2) | Väčšie alebo rovné 460 MPa | Ako normalizované | Minimálna hodnota |
| Pevnosť v ťahu (Rm) | 550-720 MPa | Ako normalizované | Celý sortiment |
| Predĺženie (A) | Väčšie alebo rovné 17 % | L₀=5.65√S₀ | Minimálne na základný materiál |
| Energia nárazu (KV) | Väčšie alebo rovné 40 J (priemer) | -20 stupňov alebo -50 stupňov * | Charpy V-zárez |
| Tvrdosť | Typicky 180-230 HB | Brinell | Pre informáciu |
* Teplota nárazovej skúšky závisí od určeného podkladu (napr. P460NH H2 pre -50 stupňov)
Tabuľka 3: Vlastnosti zvýšenej teploty
| Teplota (stupeň) | 100 | 200 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min Rp0,2 (MPa) | 435 | 390 | 345 | 325 | 300 | 275 | 250 | 230 |
| Limit dotvarovania (MPa)* | -- | -- | 180 | 140 | 110 | 85 | 60 | 40 |
| Pevnosť pri pretrhnutí | -- | -- | 260 | 210 | 170 | 135 | 105 | 80 |
*Približné hodnoty pre 100 000 hodín pri teplote
Tabuľka 4: Porovnanie s príbuznými druhmi ocele
| Parameter | P460NH | P460N | P355NH | 16Mo3 | 13CrMo4-5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Minimálny výťažok (MPa) | 460 | 460 | 355 | 280 | 310 |
| Maximálna teplota (stupeň) | 550 | 500 | 400 | 525 | 550 |
| Odolnosť voči tečeniu | Dobre | Mierne | Obmedzené | Veľmi dobré | Výborne |
| Zvárateľnosť | Dobre | Dobre | Výborne | Dobre | Vyžaduje PWHT |
| Index nákladov | 1.2 | 1.0 | 0.9 | 1.5 | 2.0 |
Výroba a spracovanie
Výrobná cesta:
text
Výroba ocele → Sekundárna rafinácia → Kontinuálne liatie → Valcovanie/dierovanie za tepla → Normalizácia (880-930 stupňov) → Chladenie → Testovanie → Finálna kontrola
Tepelné spracovanie:
Normalizácia: 880-930 stupňov s následným chladením vzduchom
Voliteľné odľahčenie v prípade potreby: 580-620 stupňov
Nevyžaduje sa žiadne kalenie a temperovanie
Úvahy o zváraní:
text
Odporúčané procesy: • SMAW (111) so základnými elektródami • GTAW (141) pre koreňové prechody • SAW (12) pre hrubé rezy • GMAW (135, 136) s ochranným plynom Prídavné kovy: • Zodpovedajúce: EN ISO 16834-A (napr. G 46 4 M21 Mn2NiMo pre zamedzenie vzniku trhlín na ochranu proti prasklinám) • Podložka 100-150 stupňov pre hrúbku > 25 mm • Udržujte až do dokončenia zvárania PWHT: • Vo všeobecnosti sa nevyžaduje pre normalizovaný materiál • Môže byť špecifikovaný pre hrúbku > 50 mm alebo silné obmedzenie • Teplota: 580-620 stupňov v prípade potreby
Výhody dizajnu
Technické výhody:
Vysoká{0}}teplotná schopnosť: Vhodné pre hlavné parné potrubia do 550 stupňov
Zachovanie pevnosti: Zachováva približne 54 % medze klzu pri izbovej teplote pri 500 stupňoch
Ekonomická efektívnosť: Cenovo-efektívnejšie ako legované ocele pre mnohé aplikácie so strednou teplotou
Znížená hrúbka steny: Približne o 15 % tenšie steny v porovnaní s P355NH pri rovnakom tlaku
Dobrá spracovateľnosť: Možno tvarovať, ohýbať a zvárať štandardnými obchodnými postupmi
Obmedzenia dizajnu:
Nevhodné pre teploty nad 550 stupňov pre-dlhodobú prevádzku
Vyžaduje starostlivý vývoj postupu zvárania pre hrubé časti
Drahšie ako štandardné uhlíkové ocele
Obmedzená dostupnosť v niektorých veľkostiach a špecifikáciách
Zabezpečenie kvality a štandardy
Požiadavky na certifikáciu:
EN 10204 3.1/3.2 materiálové certifikáty
Úplná sledovateľnosť k číslu topenia/tepla
Kompletná chemická analýza všetkých špecifikovaných prvkov
Protokoly o mechanických skúškach vrátane nárazových skúšok
Správy o nedeštruktívnom testovaní (UT, RT podľa potreby)
Osvedčenie o hydrostatickej skúške
Správa o rozmerovej kontrole
Uplatniteľné normy:
Produktové štandardy: EN 10216-3, EN 10217-3
Materiálový štandard: EN 10028-3 (Ploché výrobky)
Kódy dizajnu: EN 13480 (potrubia), EN 12952 (kotly)
Tlakové zariadenia: PED 2014/68/EÚ Kategória IV
Testovacie štandardy: EN ISO 6892-1, EN ISO 148-1
Dodatočné testovanie (podľa špecifikácie):
Mikroštruktúrne vyšetrenie
Stanovenie veľkosti zŕn (typické ASTM 8-10)
Prieskumy tvrdosti
Stresové testovanie pretrhnutia pre kritické aplikácie
Pokyny pre výber
Kedy zvoliť P460NH:
Rozsah teplôt: Prevádzkové teploty 400-550 stupňov
Požiadavky na tlak: High-pressure systems (>100 barov)
Hmotnostné obmedzenia: Kde je dôležitá redukcia hmotnosti
Ekonomická rovnováha: Keď sú legované ocele nad-špecifikované, ale uhlíkové ocele sú nedostatočné
Priorita zvárateľnosti: Keď sa vyžaduje rozsiahle zváranie v teréne
Alternatívne úvahy:
Pre teploty<400°C: Consider P355NH for cost savings
For temperatures >550 stupňov: Zvážte 13CrMo4-5 alebo 10CrMo9-10
Pre veľmi hrubé časti: Zvážte kalené a temperované triedy
Pre korozívne prostredia: Zvážte zliatiny-odolné voči korózii
P460NH predstavuje anoptimálne vyváženiemedzi výkonom, spracovateľnosťou a nákladmi na tlakové zariadenia so strednou{0}}teplotou, vďaka čomu apreferovaná voľbapre moderné, efektívne systémy elektrární a priemyselných kotlov, kde je spoľahlivosť pri zvýšených teplotách prvoradá.
