ملخص
SA-213 T91عبارة عن سبيكة فولاذية من الكروم-الموليبدينوم، مصممة خصيصًا للخدمة في درجات الحرارة العالية-. وهو أحد أكثر الأنواع استخدامًا على نطاق واسع في إنشاء محطات توليد الطاقة الحديثة ذات الكفاءة العالية-. تشير التسمية "T" إلى أنها أأنبوب سلس.
ميزتها الأساسية هي أنها استثنائيةقوة الزحف(مقاومة التشوه في ظل التعرض طويل الأمد للضغط العالي ودرجة الحرارة) مقارنة بالدرجات السابقة مثل T22 (2.25Cr-1Mo).
الخصائص والمزايا الرئيسية
قوة درجة الحرارة العالية-:يمكن أن تعمل بشكل مستمر في درجات حرارة معدنية تصل إلى حوالي 625 درجة (1157 درجة فهرنهايت). وهذا يسمح بارتفاع ضغط البخار ودرجات الحرارة، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة محطة توليد الكهرباء.
قوة زحف وتمزق ممتازة:تم تثبيت بنيتها المجهرية لمقاومة التشوه والفشل على مدى فترات طويلة (100،000+ ساعة) عند الضغط العالي ودرجة الحرارة.
الأكسدة الجيدة والمقاومة للتآكل:يوفر محتوى الكروم بنسبة 9% مقاومة أفضل بكثير للأكسدة البخارية والتآكل الساخن (الكبريتات) مقارنة بالفولاذ ذي السبائك المنخفضة- مثل T11 وT12 وT22.
مقاومة جيدة للتعب الحراري:يمكن أن يتحمل الضغوط الدورية الناجمة عن التدفئة والتبريد.
قابلية اللحام:وهو قابل للحام، ولكنه يتطلب رقابة صارمة على الإجراءات-والمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT).
التركيب الكيميائي (معيار ASTM A213/A213M)
التكوين أمر بالغ الأهمية لتحقيق الخصائص المطلوبة.
| عنصر | تعبير (٪) |
|---|---|
| الكربون (ج) | 0.08 - 0.12 |
| المنغنيز (من) | 0.30 - 0.60 |
| الفوسفور (ف) | 0.020 كحد أقصى |
| الكبريت (S) | 0.010 كحد أقصى |
| السيليكون (سي) | 0.20 - 0.50 |
| الكروم (الكروم) | 8.00 - 9.50 |
| الموليبدينوم (مو) | 0.85 - 1.05 |
| الفاناديوم (الخامس) | 0.18 - 0.25 |
| النيوبيوم (ملحوظة) | 0.06 - 0.10 |
| النيكل (ني) | 0.40 كحد أقصى |
| الألومنيوم (آل) | 0.02 كحد أقصى |
| النيتروجين (ن) | 0.030 - 0.070 |
لماذا هذه العناصر؟
الكروم ومو:توفير تعزيز الحل الصلب ومقاومة التآكل.
الخامس & ملحوظة (Cb):قم بتكوين كربيدات ونيتريدات كربونية دقيقة ومستقرة والتي توفر المفتاحتعزيز هطول الأمطاروتمنع حركة الخلع عند درجات الحرارة المرتفعة.
N:يعمل مع V وNb لتشكيل نيتريدات الكربون المقوية ويساعد على استقرار البنية المجهرية.
الخواص الميكانيكية (معيار ASTM A213/A213M)
| ملكية | متطلبات |
|---|---|
| قوة الشد | أكبر من أو يساوي 585 ميجا باسكال (85000 رطل لكل بوصة مربعة) |
| قوة العائد | أكبر من أو يساوي 415 ميجا باسكال (60.000 رطل لكل بوصة مربعة) |
| استطالة | أكبر من أو يساوي 20% (في 2 بوصة أو 50 مم) |
| صلابة | أقل من أو يساوي 250 HBW (Brinell) أو 265 HV (Vickers) |
المعادن والمعالجة الحرارية
الخصائص الفائقة لـ T91 هي نتيجة مباشرة لعملية معالجة حرارية محددة:
التطبيع:يتم تسخينه إلى درجة حرارة عالية (حوالي . 1040-1080 درجة / 1900-1975 درجة فهرنهايت) لتكوين بنية أوستينيت متجانسة وإذابة عناصر صناعة السبائك.
هدأ:يتم تبريده بسرعة (إطفائه بالهواء) ثم إعادة تسخينه إلى درجة حرارة أقل (حوالي . 730-780 درجة / 1350-1435 درجة فهرنهايت). يؤدي ذلك إلى تقوية المارتينسيت وترسيب المادة الدقيقة، مما يؤدي إلى تقوية الكربيدات ونيتريدات الكربون الخاصة بـ V وNb وCr.
البنية المجهرية الناتجة هيمارتنسيت خفف، وهو قوي بشكل استثنائي ومستقر في درجات الحرارة المرتفعة.
التطبيقات المشتركة
يتم استخدام أنابيب SA-213 T91 فيأقسام نقل الحرارةالغلايات والمسخنات الفائقة حيث تكون درجات الحرارة والضغوط شديدة.
أنابيب السخان الزائد
أنابيب إعادة التسخين
لوحات الجدار المائي(في مناطق الخدمة العالية-للغلايات المتقدمة)
-رؤوس وأنابيب درجة الحرارة المرتفعة(على الرغم من أنها عادة ما تكون مصنوعة من مواصفات الأنابيب المكافئة،سا-335 ص91)
اعتبارات التصنيع واللحام
يتطلب العمل مع T91 رعاية خاصة:
التسخين:إلزامي لمنع التشقق البارد. التسخين النموذجي هو 200-250 درجة (400-480 درجة فهرنهايت).
مستهلكات اللحام:يجب استخدام معادن الحشو الكيميائي المطابقة (على سبيل المثال، ER90S-B9 لـ TIG، وE9015-B9 لـ SMAW).
ما بعد-المعالجة الحرارية للحام (PWHT): حرجة للغاية.يجب أن يتم تنفيذه ضمن نطاق درجة حرارة محدد (عادةً 730-760 درجة / 1350-1400 درجة فهرنهايت) لفترة كافية لاستعادة البنية المجهرية والمتانة في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ). الفشل في القيام بذلك يمكن أن يؤدي إلى الفشل المبكر.
التبريد المتحكم فيه:بعد اللحام، يجب السماح للمكون بالتبريد ببطء إلى درجة حرارة التسخين المسبق قبل PWHT.
مقارنة مع الدرجات الأخرى
مقابل T22 (2.25Cr-1Mo):T91 أقوى بكثير. وهذا يسمح بجدران أنبوبية أرق، مما يحسن نقل الحرارة ويقلل الضغط الحراري والوزن.
مقابل T92 / T911:وهي عبارة عن فولاذ Cr متطور بنسبة 9% مع إضافة التنغستن (W) والبورون (B)، مما يوفر قوة زحف أعلى للمحطات فوق الحرجة (USC) الأكثر تقدمًا. T91 هو سلف لهذه الدرجات.
ملاحظة مهمة حول تصنيف "الفولاذ الكربوني".
في حين أنه من الشائع الإشارة إلى T91 على أنه "فولاذ مرجل"، إلا أنه يطلق عليه اسم "الفولاذ المرجل"."الكربون الصلب"هي تسمية خاطئة من الناحية الفنية. إنه أسبائك فولاذ منخفضة-مع كمية كبيرة من عناصر صناعة السبائك (بإجمالي يزيد عن 10%). يحتوي الفولاذ الكربوني الحقيقي للغلايات (مثل SA-210 A1/C) على الحد الأدنى من محتوى السبائك ويستخدم في الأقسام ذات درجات الحرارة المنخفضة مثل الجدران المائية والموفرات.
ملخص
SA-213 T91 عبارة عن مادة أساسية لتوليد الطاقة الحرارية-ذات الكفاءة العالية. توفر الكيمياء المحسنة والمعالجة الحرارية التي يتم التحكم فيها مزيجًا لا مثيل له من قوة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الزحف، ومقاومة التآكل لفئتها، مما يجعلها سبيكة العمود الفقري لأنابيب السخان الفائق وإعادة التسخين الحرجة.
