1. Hver er grundvallarmálmvinnslueinkenni 15CrMo og hvaða sérstaka eiginleika veita króm- og mólýbdenviðbætur þess fyrir ketilröraþjónustu?
15CrMo (gráða 15CrMoG samkvæmt kínverskum staðli GB 5310, svipað og ASTM A335 P11) er lágt-blandað perlulaga hita-þolið stál. Grundvallareinkenni þess er eins og vinnuhestur álstál sem er hannað fyrir þjónustu við háan hita, sem brúar bilið milli venjulegs kolefnisstáls og hærra-blendisstáls.
Vísvitandi viðbætur á króm og mólýbdeni, venjulega um 1,0% Cr og 0,5% Mo, veita mikilvæga eiginleika fyrir ketilrör:
Króm (Cr ~1%):
Bætt oxunar- og tæringarþol: Króm myndar stöðugt, viðloðandi lag af krómoxíði (Cr₂O₃) á yfirborði stálsins. Þessi kvarði verndar undirliggjandi málm fyrir frekari oxun (kölmyndun) í gufu- og útblástursumhverfi með háum-hita inni í ketils, sem er verulega betri en kolefnisstál.
Styrking á fastri lausn: Það eykur háan-hitastyrk ferrítfylkisins.
Mólýbden (Mo ~0,5%):
Aukinn hár-hitastyrkur (krypviðnám): Þetta er aðalhlutverk mólýbdens. Það eykur verulega viðnám stálsins gegn skrið-hinu hægu, stöðugu aflögun sem á sér stað við streitu við háan hita. Þetta kemur í veg fyrir að ketilslöngan sígi smám saman eða rifni á langri endingartíma.
Örbyggingarstöðugleiki: Mólýbden hjálpar til við að hægja á kúlumyndun karbíða og myndun óæskilegra fasa, viðheldur styrk stálsins með tímanum.
Bætt hertanleiki: Það gerir ráð fyrir myndun stjórnaðrar örbyggingar við hitameðferð.
Í stuttu máli, 15CrMo er hannað til að bjóða upp á kostnaðar-hagkvæmt jafnvægi á viðunandi oxunarþol og verulega bættan skriðstyrk samanborið við kolefnisstál, sem gerir það tilvalið fyrir sérstaka háan-hita, háan-hluta katla.
2. Í dæmigerðum virkjunarkatli, fyrir hvaða tiltekna hluta (td ofhitara, vatnsveggi) henta 15CrMo slöngur best og hver eru dæmigerð rekstrarhitamörk?
15CrMo ketilrör eru beitt í köflum þar sem málmhiti er hækkaður en ná ekki þeim öfgum sem krefjast dýrara austenítískt ryðfríu stáli eða nikkelblendi.
Aðalnotkun: Lágt-ofurhitunarrör og endurhitunarrör.
Rökstuðningur: Þessir hlutar verða fyrir flæðandi gufu, en málmhitastigið, þó að það sé hátt, er venjulega innan skilvirks sviðs 15CrMo. Blöndunin veitir nauðsynlegan skriðstyrk til að innihalda háþrýstingsgufuna og standast oxun frá gufuhliðinni, á sama tíma og hún þolir utanaðkomandi hita frá útblástursloftunum.
Auka notkun: Vatnsveggsrör á lægri-hitasvæðum.
Rökstuðningur: Þó að vatnsveggrör séu fyrst og fremst kæld með sjóðandi vatni, getur yfirborð eldsins samt náð háum hita. Í minna alvarlegri ketilshönnun eða sérstökum svæðum er hægt að nota 15CrMo þar sem kolefnisstál gæti verið ófullnægjandi, en þar sem hæstu-efnin eru ekki réttlætanleg.
Dæmigert rekstrarhitamörk:
Almennt er viðurkennt að hámarkshiti málmhitastigs fyrir samfellda þjónustu fyrir 15CrMo sé ~550-580 gráður (1022-1076 gráður F).
Hvers vegna þessi mörk? Yfir þessu hitastigi lækkar skriðstyrkur 15CrMo verulega. Ennfremur verður oxunarþolið ófullnægjandi, sem leiðir til hraðrar kölunar. Fyrir þjónustu yfir þessum viðmiðunarmörkum væri hærra álstál eins og 12Cr1MoV (~600 gráður) eða jafnvel 9Cr-1Mo (T/P91, allt að ~625 gráður) tilgreint.
Valið er vandað jafnvægi á hitastigi, streitu, kröfum um endingartíma og verkefnahagfræði.
3. Hvert er mikilvæga hitameðferðarferlið sem þarf fyrir 15CrMo ketilrör eftir suðu eða beygju og hvað gerist ef þessu skrefi er sleppt?
Mikilvæga og skyldubundna hitameðferðin eftir-framleiðslu fyrir 15CrMo er Post Weld Heat Treatment (PWHT), sérstaklega streitulosandi (SR) meðferð.
Ferlið: Soðið eða kalt-beygði íhluturinn er jafnt hitaður upp í hitastig sem venjulega er á bilinu 650 gráður - 680 gráður (1202 gráður F - 1256 gráður F), haldið við það hitastig í tiltekinn tíma (venjulega 1 klukkustund á hverja tommu af þykkt), og síðan leyft að kólna hægt í ofninum.
Tilgangur PWHT:
Létta á afgangsálagi: Suðu og kaldbeygja skapa mikla, staðbundna afgangsspennu. PWHT slakar á þessu álagi, dregur úr hættu á streitutæringu (SCC) og skelfilegum brothættum brotum.
Bættu hörku hita-áhrifasvæðisins (HAZ): Suðuferlið skapar harða og brothætta martensitic örbyggingu í HAZ. PWHT temprar þessa hörðu uppbyggingu, endurheimtir sveigjanleika og seigleika.
Stöðva örbygginguna: Það stuðlar að stöðugri, mildri örbyggingu sem hentar betur fyrir há-hitaþjónustu.
Afleiðingar þess að sleppa PWHT:
Mikil hætta á sprungum: Sambland af mikilli afgangsspennu og brothættu HAZ gerir suðuna mjög viðkvæma fyrir sprungum, annað hvort strax eða eftir stuttan tíma í notkun.
Ótímabær bilun við skrið: Afgangsspenna virkar aukið með rekstrarálagi, flýtir fyrir skriðskemmdum og leiðir til ótímabæra bilunar við suðuna.
Óstöðugleiki í vídd: Íhlutir sem eru stressaðir geta skekkst með tímanum við háan-hitaþjónustu.
Að sleppa PWHT er alvarleg framleiðsluvilla sem í grundvallaratriðum skerðir heilleika og öryggi ketilsþrýstingsmörkanna.
4. Hvernig er frammistaða 15CrMo ketilsrörs samanborið við venjulegt kolefnisstál (td SA-210 A1) annars vegar og hærra málmblöndu eins og 12Cr1MoV hins vegar?
15CrMo skipar skýran og mikilvægan milliveg í frammistöðurófi ketilrörefna.
á móti venjulegu kolefnisstáli (td SA-210 A1/Gr. C):
Kostur (15CrMo): Mun betri skriðstyrkur og oxunarþol. Þetta gerir 15CrMo kleift að nota í köflum þar sem málmhiti fer yfir ~450 gráður (842 gráður F), þar sem kolefnisstál myndi fljótt bila.
Ókostur (15CrMo): Hærri efnis- og framleiðslukostnaður (vegna lögboðins PWHT).
á móti hærra stálblendi (td 12Cr1MoV):
Kostur (12Cr1MoV): Að bæta við vanadíum (V) og hærra króminnihaldi gefur 12Cr1MoV enn betri skriðstyrk og hitastöðugleika, sem ýtir gagnlegum hitamörkum þess niður í ~570-590 gráður. Það er sterkara við tiltekið hitastig, sem gerir ráð fyrir hugsanlega þynnri rörveggjum.
Ókostur (15CrMo): Lægra hámarks þjónustuhitastig og minni styrkur við hækkað hitastig.
Veggskot (15CrMo): Oft talinn hagkvæmari og auðvelt að búa til valkostur fyrir neðri enda há-hitarófsins (~500-550 gráður), þar sem hágæða frammistaða 12Cr1MoV er ekki nýtt að fullu.
In summary: The material selection follows a progression: Carbon Steel -> 15CrMo -> 12Cr1MoV/T/P11 -> 9Cr-1Mo/T/P91 ->Ryðfrítt stál, þar sem rekstrarhiti og þrýstingur hækkar.
5. Hver eru helstu forgangsatriði skoðunar og viðhalds til að tryggja-langtíma heilleika 15CrMo ketilröra í notkun?
Fyrirbyggjandi skoðun og viðhald skipta sköpum til að stjórna sérstökum niðurbrotsaðferðum sem hafa áhrif á 15CrMo rör á 20-30 ára líftíma.
1. Eldvarnarskoðun (ytri)
Forgangur: Oxun og flögnun. Skoðaðu sjónrænt með tilliti til óhóflegrar, flagnandi oxíðhúða, sem gefur til kynna málmsóun og staðbundna ofhitnun. Athugaðu hvort vísbendingar séu um tæringu á brunahlið frá óhreinindum í eldsneyti.
2. Vatnsskoðun (innri) skoðun:
Forgangur: Innfellingar og undir-tæringu. Notaðu borholur eða aðrar aðferðir til að athuga hvort innri flögnun eða útfellingar séu. Þessar útfellingar virka sem einangrunarefni, sem veldur því að málmhitastig rörsins hækkar hættulega hátt, sem leiðir til ótímabæra skriðbilunar.
3. Ó-eyðandi prófun (NDT):
Ultrasonic Testing (UT): Mikilvægasta NDT aðferðin. Notað til að:
Mældu veggþynningu: Fylgstu reglulega með rörþykkt á-slitsvæðum (beygjur, sótblásarabrautir) til að fylgjast með rof-/tæringarhraða.
Greina skriðskemmdir: Háþróuð UT tækni getur greint örbyggingarbreytingar og kavitation á-snemma stigi sem er á undan skriðbilun, sérstaklega í ofhitunarhlutum.
Dye Penetrant Testing (PT) eða Magnetic Particle Testing (MT): Notað til að skoða suðu fyrir yfirborðs-sprungur á yfirferðartímabilum.
4. Örbyggingarafritun:
Þetta er sérhæfð,-málmvinnsluskoðun á staðnum. Tekin er lítil eftirlíking af fáguðu og etsuðu yfirborði rörsins. Greining á þessari eftirmynd í rannsóknarstofu gerir verkfræðingum kleift að meta beint umfang kúluvæðingar og skriðhola, sem gefur endanlegt heilsumat á örbyggingu efnisins.
Yfirgnæfandi forgangsverkefni viðhalds er að koma í veg fyrir ofhitnun, þar sem það er aðalhraðallinn fyrir bæði skrið og oxun, tvær helstu bilunarstillingar fyrir 15CrMo ketilrör.
