ما هي أنابيب الصلب P22؟
P22 عبارة عن درجة أنابيب فولاذية من -سبائك الكروم-من الموليبدينوم منخفضة تنتمي إلى عائلة ASTM A335 من الأنابيب الفولاذية غير الملحومة المصنوعة من سبائك الحديد لخدمة درجات الحرارة العالية-. تتكون تركيبته من حوالي 2.25% كروم و1% موليبدينوم، وهو أصل الوصف المختصر الشائع 2-1/4Cr-1Mo. يتم تحديد الدرجة عندما تتجاوز درجة حرارة الخدمة والضغط القدرة العملية للفولاذ الكربوني، ولكن عندما لا يكون هناك مبرر اقتصادي لسبائك أعلى أو مادة غير قابلة للصدأ.
يوفر الكروم مقاومة للأكسدة والتحجيم عند درجة الحرارة؛ يزيد الموليبدينوم من قوة الزحف ويساعد المادة على مقاومة التشوه البطيء تحت الحمل المستمر. هذا المزيج هو ما يسمح لأنبوب P22 بالاحتفاظ بقوة مفيدة عند درجات حرارة المعدن التي تقترب من 590 درجة مئوية.
التركيب الكيميائي
الدرجة عبارة عن سبائك فولاذية منخفضة-تحتوي على محتوى منخفض الكربون يتم التحكم فيه وبقايا مقيدة وتوازن موليبدينوم-متعمد للكروم. النطاقات أدناه هي تلك المستخدمة للصف في مواصفات A335.
| العنصر، بالوزن% | متطلبات | وظيفة |
|---|---|---|
| كر | 1.90-2.60 | الأكسدة ومقاومة التحجيم. يساهم في ارتفاع درجة الحرارة-. |
| شهر | 0.87-1.13 | مقاومة الزحف وقوة الشد في درجات الحرارة العالية-. |
| C | 0.05-0.15 | القوة، متوازنة ضد قابلية اللحام والمتانة |
| من | 0.30-0.60 | إزالة الأكسدة واختراق صلابة |
| سي | 0.50 كحد أقصى | إزالة الأكسدة |
| P / S | 0.025 كحد أقصى لكل منهما | التحكم المتبقي في المتانة وسلامة اللحام |
توجد كميات صغيرة من المنغنيز والسيليكون والعناصر المتبقية لدعم إزالة الأكسدة وتحسين التوازن بين القوة والليونة. تعتبر الحدود المفروضة على الفوسفور والكبريت أكثر صرامة من تلك المطبقة على الفولاذ الكربوني العادي لأن المادة يجب أن تحتفظ بصلابة الشق بعد اللحام والمعالجة الحرارية.
الخواص الميكانيكية والصلابة
| الملكية في درجة حرارة الغرفة | متطلبات |
|---|---|
| قوة الشد | 415 ميجا باسكال (60 كيلو بوصة مربعة) كحد أدنى، وتتراوح لأعلى مع الجدار والمعالجة الحرارية |
| قوة العائد | 205 ميجا باسكال (30 كيلو باسكال) كحد أدنى |
| استطالة | 30% كحد أدنى في 50 ملم |
| صلابة | عادة 150-250 HB اعتمادًا على المعالجة الحرارية، وتم اختباره وفقًا للمواصفة ASTM E10 |
الصلابة هي مؤشر عملية وليست خاصية تصميمية. يتم استخدام التطبيع والتلطيف للوصول إلى التوازن بين الصلابة والمتانة: الصلابة في الجزء العلوي من النطاق يمكن أن تجعل التصنيع والثني أكثر صعوبة، في حين أن الصلابة في الجزء السفلي من النطاق قد تشير إلى قوة غير كافية. ومن الناحية العملية، تتم قراءة نتيجة الصلابة مع بيانات الشد والتأثير وليس بشكل منفصل.
السلوك عند درجة حرارة عالية
عند درجة الحرارة، يشكل محتوى الكروم طبقة أكسيد مستقرة تعمل على إبطاء المزيد من التقشر، بينما يقلل الموليبدينوم من معدل زحف المادة تحت الحمل. هذه هي الآلية وراء الاستخدام الثابت لهذا النوع في غلايات محطات الطاقة ومعدات البتروكيماويات، حيث تعمل الأنابيب ساخنة ومستمرة لعقود من الزمن. هناك ميزة عملية أخرى تتمثل في معامل التمدد الحراري المنخفض نسبيًا للفولاذ Cr-Mo من الحديد الحديدي مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مما يقلل من الإجهاد الحراري عند القيود ويقلل من خطر التعب الحراري أثناء -بدء التشغيل وإيقاف التشغيل.
فوق حد درجة الحرارة المفيد للصنف، يتسارع تشوه الزحف وتصبح الأكسدة أكثر عدوانية. ولذلك يجب أن تأتي درجات حرارة التصميم من جداول الضغط المسموح بها في كود البناء المطبق للدرجة وشكل المنتج، وليس من وصف عام للمادة.
P22 مقارنة بـ P11
| ميزة | P11 | P22 |
|---|---|---|
| الكروم | حوالي 1.25% | حوالي 2.25% |
| الموليبدينوم | حوالي 0.5% | حوالي 1.0% |
| القدرة على درجة الحرارة | يناسب خدمة درجات الحرارة المرتفعة-المعتدلة | أعلى، ولهذا السبب تم اختياره لخطوط العمل الأكثر سخونة والأثقل |
| يكلف | انخفاض محتوى السبائك | محتوى سبائك أعلى |
إن نسبة السبائك الأعلى لـ P22 هي ما يشتري الأداء الإضافي لدرجات الحرارة العالية-. يجب أن يتبع الاختيار بين الدرجتين درجة حرارة التشغيل والضغط التصميمي والضغط المسموح به للكود بدلاً من تكلفة المواد وحدها، لأن الدرجة التي تكون هامشية عند درجة حرارة التصميم تخلق مشكلة زحف الحياة التي لا يمكن لأي فحص نهائي تصحيحها.
اعتبارات الكثافة والتصنيع
تبلغ كثافة P22 حوالي 7.85 جم/سم 3، وهي قريبة من كثافة الفولاذ الكربوني، ولكن محتوى السبائك يمنحها نسبة قوة أعلى-إلى-وزن لتحمل درجات الحرارة العالية-. تؤثر الكتلة الأعلى لكل وحدة طول على تباعد الدعم وتصميم الحظيرة وتكلفة النقل، ويجب أن ينعكس ذلك في تخطيط الأنابيب. في التصنيع، تتطلب الوصلات المتباينة بين P22 والفولاذ الكربوني مطابقة معدن الحشو والمعالجة الحرارية الخاضعة للرقابة، ويجب أن تتبع المعالجة الحرارية بعد اللحام للمقاطع السميكة - إجراءات اللحام المؤهلة.
التعليمات
س: ما هي المكونات الكيميائية الرئيسية للأنابيب الفولاذية P22؟
الكروم بنسبة 2.25% تقريبًا والموليبدينوم بحوالي 1%، مع الكربون الخاضع للرقابة وكميات صغيرة من المنغنيز والسيليكون. يتبع التركيب متطلبات سبائك الصلب الكروم -الموليبدينوم ASTM A335.
س: لماذا يعد P22 مناسبًا لتطبيقات درجات الحرارة المرتفعة-؟
يشكل الكروم طبقة أكسيد واقية عند درجة الحرارة بينما يزيد الموليبدينوم من مقاومة الزحف، وبالتالي تحتفظ المادة بقوة مفيدة تصل إلى 590 درجة مئوية تقريبًا.
س: ما هي صلابة الأنابيب P22؟
عادةً ما يتراوح بين 150 و250 HB اعتمادًا على المعالجة الحرارية المطبقة، مع إجراء اختبار الصلابة وفقًا لمعيار ASTM E10 وتفسيره جنبًا إلى جنب مع نتائج الشد والتأثير.
س: ما الفرق بين P22 وP11؟
يحتوي P22 على حوالي 2.25% كروم و1% موليبدينوم، مقابل حوالي 1.25% كروم و0.5% موليبدينوم في P11. يمنح المحتوى العالي من السبائك P22 قدرة أفضل على تحمل درجات الحرارة العالية-بتكلفة مادية أعلى.
س: ما هي كثافة الأنابيب P22؟
حوالي 7.85 جم/سم3، بالقرب من الفولاذ الكربوني، مما يعني أن شروط الدعم والتعامل يجب أن تأخذ في الاعتبار وزن الأنابيب الطويلة.
س: ما هو المعيار الذي يغطي الأنابيب P22؟
الدرجة عبارة عن مواصفات أنابيب فولاذية من سبائك الحديد غير الملحومة، ASTM A335، والتي تغطي درجات الكروم -الموليبدينوم لخدمة -درجة الحرارة العالية.
