ما هو أنبوب ASTM A335 P122؟
ASTM A335 هي المواصفات القياسية للأنابيب الفولاذية غير الملحومة المصنوعة من سبائك الحديد لخدمة درجات الحرارة العالية-. هناك ثلاث كلمات في هذا العنوان تحدد المنتج: فولاذ من سبائك الحديد غير الملحومة ودرجة حرارة عالية. تقع الدرجة P122 في الجزء العلوي من نطاق الكروم الذي تغطيه المواصفات، مع محتوى كروم اسمي يتراوح من 11 إلى 12%.
تنتمي هذه الدرجة إلى عائلة الفولاذ المعزز بقوة الزحف- الذي يسمح لمحطات الطاقة الحديثة بالعمل في درجات حرارة وضغوط بخار أعلى، وبالتالي بكفاءة حرارية أعلى، مما تسمح به درجات 9Cr-1Mo الأقدم. يتم إنتاجه كأنبوب غير ملحوم فقط، عن طريق التشطيب الساخن أو السحب البارد، بحيث لا يكون لحدود الضغط لحام طولي.
التركيب الكيميائي
التركيبة متوازنة حول الكروم لمقاومة الأكسدة والتآكل، والتنغستن والموليبدينوم لتقوية المحاليل الصلبة، والفاناديوم والنيوبيوم للكربيدات والنيتريدات المستقرة التي تثبت البنية المجهرية أثناء الخدمة الطويلة في درجة الحرارة.
| عنصر | النطاق النموذجي،٪ | دور |
|---|---|---|
| الكربون | 0.07-0.14 | القوة من خلال تشكيل كربيد |
| الكروم | 10.0-12.5 | الأكسدة ومقاومة التآكل |
| التنغستن | 1.5-2.5 | مقوي زحف المحلول الصلب الأساسي |
| الموليبدينوم | 0.25-0.60 | القوة والصلابة عند درجة الحرارة |
| الفاناديوم | 0.15-0.30 | كربيد مستقر السابق |
| النيوبيوم | 0.04-0.10 | كاربونيتريد سابق لمقاومة الزحف |
| نتروجين | 0.040-0.100 | تقوية النتريد |
| البورون | 0.0005-0.005 | تعزيز حدود الحبوب |
يتم استخدام إضافات بسيطة من النحاس والنيكل في بعض درجات الحرارة لتثبيت توازن الفريت، والحدود الدقيقة لكل عنصر هي تلك المنشورة في جدول مواصفات ASTM A335 للصف P122. نظرًا لأن المواصفات تحدد كلا من القيم القصوى والدنيا لصانعي الكربيد، يجب أن تصل المطحنة إلى نافذة ضيقة، ويتم الإبلاغ عن تحليل الحرارة في شهادة اختبار المطحنة.
الخواص الميكانيكية والمعالجة الحرارية
| ملكية | الشرط في درجة حرارة الغرفة |
|---|---|
| قوة الشد | 620 ميجا باسكال (90 كيلو باسكال) كحد أدنى |
| قوة العائد | 400 ميجا باسكال (58 كيلو باسكال) كحد أدنى |
| استطالة | 20% كحد أدنى على طول المقياس القياسي |
إن قيم درجة حرارة الغرفة هذه ليست سوى جزء من القصة. الخاصية التي تحكم التصميم هي قوة التمزق الزاحف عند درجة حرارة الخدمة، والتي يتم تقييمها عادةً بحوالي 600 درجة مئوية، حيث يحافظ P122 على إجهاد أعلى بكثير لفترة عمر تمزق معينة من P91 أو P92. يتم توفير الأنبوب في حالة طبيعية ومخففة. يحدد المعيار الحد الأدنى من درجة حرارة التقسية التي يجب مراعاتها، والبنية المجهرية المارتنسيتية المقسى الناتجة هي ما يوفر قوة الزحف والمتانة اللازمة للتصنيع.
اختيار الدرجة: P91 وP92 وP122
| درجة | الكيمياء الاسمية | الحد الأدنى من الشد / العائد | تحديد المواقع |
|---|---|---|---|
| P91 | 9Cr-1Mo مع الفاناديوم والنيوبيوم | 585 ميجا باسكال / 415 ميجا باسكال | العمود الفقري الراسخ للأنابيب التي تتحمل درجات الحرارة العالية-. |
| P92 | 9Cr مع حوالي 1.8% تنجستن | 620 ميجا باسكال / 440 ميجا باسكال | قوة زحف أعلى لظروف البخار فوق الحرجة-. |
| P122 | 11 إلى 12Cr مع التنغستن والنحاس | 620 ميجا باسكال / 400 ميجا باسكال | أفضل مقاومة للأكسدة من الثلاثة عند أعلى درجات حرارة البخار |
عندما ترتفع درجة حرارة التصميم، عادةً ما يدور الاختيار حول سؤالين: مقدار قوة الزحف المطلوبة، ومقدار مقاومة الأكسدة الجانبية للبخار- التي تتطلبها مراحل التسخين الفائق أو إعادة التسخين النهائية. يجيب P122 على كليهما، ولهذا السبب يظهر في المشاريع المتقدمة فائقة -فوق الحرجة وفي الأقسام الأكثر سخونة في غلايات المرافق الكبيرة.
التطبيقات
أنابيب التسخين وإعادة التسخين في مراجل الطاقة الصناعية والصناعية.
خطوط البخار الرئيسية، وخطوط إعادة التسخين الساخن، ورؤوس ومشعبات درجات الحرارة المرتفعة-.
أنابيب عالية الطاقة-في وحدات-فوق الحرجة للغاية حيث يكون توفير سمك الجدار مهمًا.
-أنابيب معالجة ذات درجة حرارة عالية في مصانع البتروكيماويات وخدمات الهيدروجين والغاز الاصطناعي.
ملاحظات التصنيع
P122 قابل للحام، لكنه يتطلب الانضباط. تعتبر إجراءات اللحام المؤهلة والتسخين المسبق المتحكم فيه وحدود درجة الحرارة البينية والمعالجة الحرارية بعد اللحام المحددة- كلها إجراءات إلزامية، لأن المنطقة المتأثرة بالحرارة يجب إرجاعها إلى حالة مارتنسيتية مخففة وإلا فإنها ستكون صلبة وهشة وعرضة للتشقق المبكر. يجب أن يتبع الثني والتشكيل الساخن وأي لحام إصلاحي المعالجة الحرارية المناسبة، كما يتم استخدام فحوصات الصلابة وغير-غير المدمرة للتأكد من أن المعالجة الحرارية قد قامت بعملها. تشبه عملية التصنيع درجات الكروم الأخرى بنسبة 9 إلى 12% ولكنها تتطلب أدوات حادة وسرعات قطع يمكن التحكم فيها.
التعليمات
س: ما هو استخدام ASTM A335 P122؟
يتم استخدامه للأنابيب والأنابيب غير الملحومة ذات درجات الحرارة العالية-في محطات توليد الطاقة والبتروكيماويات، بما في ذلك أنابيب التسخين الفائق وأنابيب إعادة التسخين، وخطوط البخار الرئيسية وإعادة التسخين الساخن، والوصلات ذات درجات الحرارة العالية-.
س: لماذا يحتوي P122 على التنغستن؟
يوفر التنغستن تقوية المحلول الصلب الذي يزيد من مقاومة الزحف عند درجات الحرارة العالية. جنبًا إلى جنب مع الفاناديوم والنيوبيوم والنيتروجين، فهو يسمح للأنبوب بحمل ضغط أعلى عند نفس درجة حرارة البخار، أو نفس الضغط عند درجة حرارة أعلى.
س: ما هو الحد الأدنى من الخواص الميكانيكية لـ P122؟
في درجة حرارة الغرفة، الحد الأدنى لقوة الشد المحددة هو 620 ميجا باسكال والحد الأدنى لمقاومة الخضوع هو 400 ميجا باسكال، مع حد أدنى للاستطالة يبلغ 20%. قوة التمزق الزاحف عند درجة حرارة الخدمة هي الخاصية التي تحكم سمك الجدار التصميمي.
س: كيف يختلف P122 عن P92؟
P92 عبارة عن فولاذ 9Cr مع التنغستن، بينما يرفع P122 الكروم إلى حوالي 11 إلى 12% ويضيف النحاس. يمنح محتوى الكروم العالي P122 مقاومة أفضل للأكسدة الجانبية بالبخار، وهو أمر مهم في أقسام الأنابيب الأكثر سخونة.
س: هل يحتاج أنبوب P122 إلى معالجة حرارية ما بعد اللحام؟
نعم. يتم لحام الدرجة بإجراءات مؤهلة وتسخين مسبق خاضع للرقابة، ثم تتم معالجتها بالحرارة بعد اللحام - لاستعادة بنية مارتنستية مخففة في اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة. يستخدم اختبار الصلابة بشكل شائع لتأكيد النتيجة.
س: هل P122 متاح كأنبوب ملحوم؟
يتم تحديد الدرجة على أنها أنابيب غير ملحومة بموجب ASTM A335. عادةً ما يتم إنتاج الأنابيب ذات القطر الكبير- للرؤوس من مخزون غير ملحوم أو مطروق ثم يتم ربطها باللحام أثناء التصنيع بدلاً من توفيرها كأنبوب ملحوم طوليًا.
