SA213 T91 חומר: 9Cr-1Mo-V פלדה לדוד פריטי-מרטנזיטי

מהו חומר SA213 T91?

SA213 T91 הוא צינור פלדה מסגסוגת מוליבדן פריטי-מרטנזיטי-במפרט ASME SA-213 / ASTM A213. זוהי פלדת 9Cr-1Mo שונה: כימיה הבסיס של דרגת T9 נשמרת, ונדיום, ניוביום וחנקן מתווספים בכמויות מבוקרות כדי לעדן את מבנה הגרגירים ולשפר באופן ניכר את חוזק-טמפרטורות גבוהות, עמידות לזחילה ועמידות בפני הרפיה תרמית. התוצאה היא פלדת צינור הנושאת קיטור בטמפרטורות מתכת שבהן דרגות פלדה 9Cr-1Mo קונבנציונליות וסגסוגת נמוכה של פחמן מוליבדן מגיעות לגבול המעשי שלהן.

T91 שייך למשפחת הפלדות העמידות בחום-בחום כרום גבוה שפותחו עבור תחנות כוח מודרניות- ביעילות גבוהה, וכעת הוא מבחר סטנדרטי עבור צינורות מחממי-על ומחממים מחדש בדוודים- מאובנים ולרכיבים בטמפרטורה- גבוהה במפעלים גרעיניים וכימיים.

סיווג והרכב כימי

הדרגה מסווגת כפלדה עמידה בחום-מרטנסיטית-פריטית, המועברת במצב מנורמל ומחוסם. טווח ההרכבים שלהלן הוא זה שנכתב ב-ASME SA-213 עבור T91 והוא הטווח שאמור להופיע בתעודת הטחנה; סיכומים ישנים או משניים מצטטים לפעמים חלונות פחמן וטומאה רחבים יותר, שאינם משקפים את המפרט הנוכחי.

טווח הכרום המבוקר נותן עמידות לחמצון בטמפרטורה, מוליבדן מספק חיזוק-תמיסה מוצקה, ותוספות הונדיום, הניוביום והחנקן יוצרות משקעי קרבוניטריד עדינים שמצמידים את גבולות התבואה ומייצבים את מבנה המרטנסיט המחוסם במהלך חשיפה ארוכה.

מאפיינים מכניים והתנהגות-בטמפרטורה גבוהה

חוזק מתיחה: גדול או שווה ל-585 MPa

חוזק תפוקה: גדול או שווה ל-415 MPa

התארכות: גדולה או שווה ל-20%

טמפרטורת מתכת-לטווח ארוך: כ-580 מעלות עד 600 מעלות

עמידות-להרפיית מתח: טובה יותר מפלדת 9Cr-1Mo (T9) רגילה

מבנה: מרטנזיט מנורמל ומחוסם עם גודל גרגיר עדין ואחיד

שני מאפיינים חשובים ביותר בעיצוב. הראשון הוא חוזק זחילה: ב-580 מעלות עד 600 מעלות, הסגסוגת מחזיקה במתחים שיגרום לעיוות בלתי מקובל בפלדות מסגסוגת-תחתונה, כך שניתן להשתמש בקירות דקים יותר עבור אותו לחץ קיטור. השני הוא עמידות בפני עייפות תרמית, שמקורה בשילוב של מקדם התפשטות תרמית נמוך יחסית, כפי שנמצא בפלדות פריטיות, עם חוזק גבוה יותר של מבנה מרטנסיטי מחוסמ. הפלדה מתאימה גם לסביבות המכילות גופרית וחומרים קורוזיביים אחרים בטמפרטורה גבוהה, מכיוון שרמת הכרום שלה תומכת באבנית תחמוצת מגינה.

מדוע מוסיפים ונדיום, ניוביום וחנקן

פלדת 9Cr-1Mo רגילה מתרככת בהדרגה במהלך שירות ארוך בטמפרטורה גבוהה, מכיוון שרשת הקרביד שלה מתגבשת ואינה חוסמת עוד את תנועת הנקע. הוספת כמויות קטנות ומבוקרות היטב של ונדיום וניוביום, יחד עם חנקן, משנה את התמונה: קרבוניטרידים עדינים מסוג MX משקעים בתוך הגרגרים ולאורך הגבולות, מגבילים את צמיחת הדגנים ומחזיקים את המיקרו-מבנה במקום. התוצאות הנראות לעין הן גודל גרגר עדין יותר, חוזק קרע זחילה גבוה יותר וקצב איטי יותר של הרפיית מתח מאשר פלדת T9.

קומפוזיציה גם מקשרת את T91 למקבילו לצינור. SA213 T91 ו-SA335 P91 חולקים למעשה את אותה כימיה של 9Cr-1Mo-V, אבל הם צורות מוצר נפרדות: מפרט A213 / SA-213 מכסה צינורות ללא תפרים לדוד, מחמם-על וחום-לשירות מחליף צינורות{16}/SAM-A335/SA335 הספציפי. מערכות צנרת בטמפרטורה גבוהה. לפיכך, סובלנות עובי הקיר, תדירות הבדיקה וכללי הממדים שונים למרות שהפלדה זהה באופן נומינלי.

יישומים בשירות חשמל, גרעין וכימיקלים

השימוש הגדול ביותר ב-T91 הוא בצינורות מחמם-על ומחממים חוזרים וקטעי קירות-מים של דוודים ביעילות גבוהה-, שבהם טמפרטורות הקיטור עולות על היכולת של T22 ושאר דרגות 2.25Cr-1Mo. הוא נבחר גם עבור קווי קיטור וחימום חוזר חם בצורת צינור P91, עבור כור ורכיבים בלחץ גבוה- במפעלים גרעיניים וכימיים, ולחלקים מבניים נבחרים בטמפרטורה גבוהה שבהם יש לשלב חוזק זחילה ועמידות חמצון.

תרגול ייצור עוקב אחר המטלורגיה. T91 מסופק בדרך כלל מנורמל ומחוסם, ויצירת יצירה קרה או ריתוך חייבת להיות מלווה בטיפול חום שלאחר-ריתוך מתאים כדי לשחזר את המבנה המרטנסיטי המחוסם; נעשה שימוש בחימום מוקדם ובטמפרטורת מעבר מבוקרת במהלך הריתוך, ומתכות המילוי מותאמות להרכב 9Cr-1Mo-V. בקרת קשיות על הרכיב המוגמר היא דרך מעשית לאשר שטיפול בחום בוצע כהלכה, ומכסי קשיות כתובים במפרט מסיבה זו.

שאלות נפוצות

ש: איזה סוג פלדה הוא SA213 T91?
זוהי פלדת סגסוגת עמידה בחום של 1Mo-מרטנסיטית פריטית, שונה 9Cr- המסופקת כצינור חלק תחת ASME SA-213 / ASTM A213.

ש: מהי טמפרטורת השירות המקסימלית של צינורות T91?
טמפרטורות מתכת-לטווח ארוך של בערך 580 מעלות עד 600 מעלות אופייניות, כשהמגבלה המדויקת נקבעת על ידי קוד התכנון וחיי הזחילה המחושבים.

ש: במה T91 שונה מפלדת T9?
T91 שומר על בסיס 9Cr-1Mo אך מוסיף ונדיום, ניוביום וחנקן, שמעדנים את הדגן ומספקים חוזק זחילה גבוה יותר ועמידות טובה יותר להרפיית מתח.

ש: האם SA213 T91 זהה ל-SA335 P91?
הכימיה קשורה קשר הדוק, אבל T91 היא דרגת צינור ללא תפר עבור דוודים ומחלפי חום, בעוד P91 היא כיתה צינור ללא תפרים עבור מערכות צנרת בטמפרטורה גבוהה-.

ש: מדוע טיפול בחום כל כך חשוב עבור T91?
המאפיינים השימושיים תלויים במבנה מרטנסיטי מנורמל ומחוסם. ריתוך או יצירה קרה ללא טיפול בחום ריתוך-תקין פוגע במבנה המיקרו ובביצועי הזחילה.

ש: אילו ערכים מכניים מבטיח המפרט?
חוזק מתיחה מינימלי של 585 MPa, חוזק תפוקה מינימלי של 415 MPa והתארכות מינימלית של 20%, נמדד בדגימות הבדיקה הנדרשות בתקן.