ما هو P11
P11 عبارة عن درجة أنابيب فولاذية من سبائك الحديد - محددة في ASTM A335/A335M، وهي مواصفات الأنابيب الفولاذية غير الملحومة المصنوعة من سبائك الحديد - لخدمة درجات الحرارة العالية-. تتوافق تسمية الدرجة P11 مع تركيبة الموليبدينوم الكروم - المكونة من 1.25% كروم و0.5% موليبدينوم اسميًا. يتم استخدامه في محطات الطاقة ومصانع البتروكيماويات وأنابيب المصافي حيث يفقد الفولاذ الكربوني قوته عند درجات حرارة مرتفعة وحيث تكون هناك حاجة إلى بعض مقاومة الأكسدة دون الانتقال إلى مادة مقاومة للصدأ بالكامل.
طريق التصنيع: سلس فقط
يتطلب ASTM A335 تصنيع P11 من خلال عملية سلسة. يبدأ الأنبوب كقطعة صلبة مستديرة، يتم ثقبها لتكوين غلاف مجوف ثم يتم تقليلها إلى الحجم النهائي عن طريق الدرفلة على الساخن، أو السحب على البارد، أو البثق. لا يُسمح بعمليات اللحام مثل اللحام بالمقاومة الكهربائية أو اللحام بالقوس المغمور لهذه المواصفات. السبب هو الخدمة-: خط اللحام الطولي هو نقطة الضعف الكلاسيكية تحت درجة الحرارة والضغط المرتفعين، خاصة عندما يخضع النظام لدورة حرارية. تؤدي إزالة اللحام إلى إزالة أوضاع الفشل المرتبطة، وبالتالي يوفر الهيكل السلس خصائص أكثر اتساقًا للجدار، وقدرة أفضل على الاحتفاظ بالضغط، واستجابة متسقة لتحميل الزحف عبر طول الأنبوب بالكامل.
التركيب الكيميائي
تم تحديد حدود التركيبة لـ P11 بواسطة الجدول A335 وتم التحقق منها في شهادة المطحنة.
| عنصر | الحد (الوزن٪) |
|---|---|
| الكربون | 0.05 - 0.15 |
| المنغنيز | 0.30 - 0.60 |
| الفوسفور | 0.025 كحد أقصى |
| الكبريت | 0.025 كحد أقصى |
| السيليكون | 0.50 - 1.00 |
| الكروم | 1.00 - 1.50 |
| الموليبدينوم | 0.44 - 0.65 |
تتطلب المتطلبات الميكانيكية قوة شد لا تقل عن 415 ميجا باسكال (60 كيلو بوصة مربعة)، وقوة خضوع لا تقل عن 205 ميجا باسكال (30 كيلو بوصة مربعة)، وحد أدنى للاستطالة بنسبة 30% في 2 بوصة لقطعة الاختبار بالحجم الكامل-.
المعالجة الحرارية الإلزامية
بعد التشكيل، يجب أن يتلقى كل أنبوب P11 واحدة من ثلاث معالجات حرارية يحددها المعيار: التلدين الكامل، أو التطبيع يليه التقسية، أو التبريد يليه التقسية. التطبيع بالإضافة إلى التقسية هو طريق الإنتاج الأكثر شيوعًا.
تعمل عملية التطبيع على إعادة تسخين الأنبوب فوق درجة حرارة التحويل العليا، عادةً أعلى من 900 درجة مئوية، وتبريده في الهواء الساكن. والغرض من ذلك هو تحسين حجم الحبوب، وتجانس البنية المجهرية، وإنشاء خصائص ميكانيكية متسقة. يقوم التقسية بعد ذلك بإعادة تسخين الأنبوب إلى درجة حرارة أقل من نقطة التحول السفلية، عادة ما تكون أعلى من 650 درجة مئوية، ويحتفظ به لفترة يمكن التحكم فيها، ثم يبرده. يعمل التقسية على تخفيف الضغوط الداخلية الناتجة عن التطبيع، ويحسن المتانة والليونة، ويجعل الكربيدات كروية بحيث تكون المادة مستقرة عند التعرض لدرجات الحرارة المرتفعة-على المدى الطويل.
كيف تتحكم معلمات العملية في الخصائص النهائية
نافذة المعالجة الحرارية ضيقة ومتعمدة. إذا كانت درجة حرارة التطبيع منخفضة جدًا، فلن يتجانس الأوستينيت ويكون الهيكل النهائي غير متساوٍ؛ وإذا كان مرتفعًا جدًا، تصبح الحبوب خشنة وتنخفض صلابتها. يحدد معدل التبريد البنية المجهرية: تبريد الهواء بعد التطبيع يطور بنية باينية، مما يعطي أفضل مزيج من القوة والمتانة لهذه الدرجة. تعمل درجة حرارة التقسية بعد ذلك على تحديد حجم وتوزيع كربيدات السبائك. تحت-تترك التقسية إجهادًا متبقيًا وصلابة غير كافية، في حين أن التقسية الزائدة-تؤدي إلى خشونة الكربيدات وسحب القوة إلى الأسفل. لهذا السبب، فإن سجلات الفرن التي توضح الوقت الفعلي-عند درجة الحرارة-لكل حرارة هي جزء من وثائق التصنيع المطلوبة.
المعالجة الحرارية والأداء العالي في درجات الحرارة
تخضع خدمة درجة الحرارة المرتفعة-المدى الطويل-إلى قوة الزحف وقوة التمزق، وكلاهما يعتمد على البنية المجهرية. يحتوي الأنبوب المقسى والمقيس بشكل صحيح على كربيدات الكروم والموليبدينوم الموزعة بالتساوي في مصفوفة باينيت أو تروستيت مقسى مستقر. تقاوم هذه الكربيدات الخشونة وتثبت حدود الحبوب، مما يؤدي إلى إبطاء تشوه الزحف على مدار عقود من الخدمة. إذا كانت المعالجة الحرارية خاطئة، فإن الأنبوب يحمل مراحل غير مستقرة وإجهادًا متبقيًا يؤدي إلى تسريع تكتل الكربيد عند درجة الحرارة؛ يرتفع معدل الزحف، ويؤدي التمزق المبكر إلى تقصير عمر التصميم. وبالتالي فإن حالة المعالجة الحرارية ليست خطوة تجميلية ولكنها العامل الأكبر الوحيد في ما إذا كان الأنبوب يعمل كما هو محسوب في كود التصميم.
الاختبار والفحص غير المدمر
يخضع كل أنبوب P11 لاختبارات القبول A335. يعد الاختبار الهيدروستاتيكي إلزاميًا ما لم يوافق المشتري على اختبار بديل غير مدمر-، ويتم حساب ضغط الاختبار من أبعاد الأنبوب. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب المعيار أن يكون الأنبوب خاليًا من العيوب الضارة، وتغطي المتطلبات التكميلية فحصًا إضافيًا مثل اختبار الموجات فوق الصوتية أو التيار الدوامي للجسم بالكامل بحثًا عن الانقطاعات الطولية والعرضية، وفحص اختراق الجسيمات المغناطيسية أو السائل للسطح. عادةً ما يستدعي مشترو P11 للخدمة الحيوية هذه الخيارات التكميلية في أمر الشراء، جنبًا إلى جنب مع شهادة فحص 3.1 بموجب EN 10204 أو وثائق مماثلة.
التعليمات
1. هل A335 P11 سلس أم ملحوم؟
سلس فقط. يتطلب ASTM A335 صراحةً العملية السلسة، ولا يمكن اعتماد الأنابيب الملحومة وفقًا لهذه المواصفات.
2. ما هي المعالجة الحرارية التي يجب أن يتلقاها P11؟
واحد من ثلاثة: التلدين الكامل، أو التطبيع مع التقسية، أو التبريد مع التقسية. التطبيع بالإضافة إلى التقسية هو الطريق الأكثر استخدامًا.
3. ما هي درجات الحرارة الطبيعية والتلطيفية لـ P11؟
عادةً ما يتم إجراء التطبيع عند درجة حرارة أعلى من 900 درجة مئوية والتلطيف فوق 650 درجة مئوية، مع تحديد القيم الدقيقة بواسطة الإجراء المؤهل للشركة المصنعة لحجم الأنبوب وسمك الجدار.
4. ما الفرق بين P11 وP22؟
كلاهما عبارة عن فولاذ موليبدينوم -كروم، لكن P11 يحتوي على حوالي 1.25% كروم و0.5% موليبدينوم، بينما يحتوي P22 على حوالي 2.25% كروم و1% موليبدينوم. يوفر P22 قوة زحف أعلى لخدمة درجات الحرارة المرتفعة.
5. ما هو الفرق بين أنبوب A335 P11 وأنبوب A213 T11؟
القيم الكيميائية والميكانيكية هي نفسها في الأساس. T11 عبارة عن أنبوب مغطى بمعيار ASTM A213 لخدمة الغلايات والمبادلات الحرارية-، مع أبعاد واختبارات محددة للأنبوب، بينما P11 عبارة عن أنبوب وفقًا لمعيار ASTM A335 لأنظمة الأنابيب الخارجية.
6. ما هي درجة الحرارة التي يستخدم بها P11 عادة؟
يتم اختيار P11 عادة لدرجات حرارة معدنية تصل إلى حوالي 550 درجة مئوية في أنابيب الضغط؛ وفوق هذا النطاق، يلزم عادةً الحصول على درجة كروم أعلى- مثل P22 أو P91.
