Увод у Кс11ЦрМо5-1 / 1.7361 челичну цев за котао
Класификација материјала
Кс11ЦрМо5-1 (ознака ЕН 10027-2) или1.7361(материјални број) јеније угљенични челик, већ аниско-легирани хром-молибден челикпосебно дизајниран за{0}примену на високим температурама. Ово је азначајна разликаод претходно разматраних материјала као што су П355НХ или 16Мо3, јер садржи значајан садржај хрома за побољшана својства.
Тачна класификација:
Ниска-Легура на пузање-челик отпоран на топлоту-челик (5% група хрома)
Кључне карактеристике и примене
Подела ознака материјала:
X: Указује на високо{0}}легирани челик (у супротности са класификацијом „угљеничног челика“)
11: Приближно. 1.1% садржаја хрома (у ствари опсег 4,0-6,0%)
Цр: Елемент легуре хрома
Мо: Елемент за легирање молибдена
5: Приближно. 0.5% садржаја молибдена
1: Прва варијанта у овој групи легура
Препознатљиве карактеристике:
Повећана отпорност на оксидацију: Садржај хрома пружа врхунску отпорност на оксидацију паром и стварање каменца
Висока снага пузања: Одржава механичка својства на повишеним температурама до 600 степени
Отпорност на крхкост: Мања подложност кртости у поређењу са челицима са високим хромом
Добра отпорност на топлотни замор: Погодно за компоненте које доживљавају промене температуре
Примарне апликације:
Прегрејач и цеви за догревањеу високоефикасним{0}}котловима
Цевоводи за паруу електранама са конвенционалним и комбинованим циклусом
Цеви за измењивач топлотеу петрохемијској преради
Цеви пећи за пуцањеу рафинеријама
Високо{0}}заглављаи многострукости
Компоненте у постројењима за отпад{0}}за{1}}енергију
Типични услови услуге:
Температурни опсег: 500 степени до600 степени(више од 16Мо3)
Притисак: Уп то250 бара
Век трајања: Дизајниран за100.000-200.000 сатина пројектованој температури
Техничке спецификације
Табела 1: Захтеви за хемијски састав (ЕН 10216-2)
| Елемент | Стандардни опсег (%) | Типична анализа (%) | Функционална улога |
|---|---|---|---|
| угљеник (Ц) | 0.08 - 0.15 | 0.10 - 0.13 | Снага, формирање карбида |
| силицијум (Си) | 0.10 - 0.35 | 0.15 - 0.30 | Деоксидатор |
| манган (Мн) | 0.30 - 0.70 | 0.40 - 0.60 | Снага, контрола сулфида |
| фосфор (П) | Мање или једнако 0,025 | Мање или једнако 0,020 | Контрола нечистоћа |
| сумпор (С) | Мање или једнако 0,015 | Мање или једнако 0,010 | Контрола нечистоћа |
| хром (Цр) | 4.00 - 6.00 | 4.80 - 5.20 | Отпорност на оксидацију, снага пузања |
| молибден (Мо) | 0.45 - 0.65 | 0.50 - 0.60 | Отпорност на пузање, стабилизација карбида |
| никл (Ни) | Мање или једнако 0,30 | Мање или једнако 0,25 | Резидуални елемент |
| алуминијум (Ал) | Мање или једнако 0,040 | Мање или једнако 0,030 | Рафинирање зрна |
| ниобијум (Нб) | -- | -- | Обично се не додаје |
| ванадијум (В) | -- | -- | Обично се не додаје |
| азот (Н) | Мање или једнако 0,030 | Мање или једнако 0,020 | Контролисано додавање |
Табела 2: Механичка својства собне температуре
| Имовина | Стандардни захтев | Тест Цондитион | Напомене |
|---|---|---|---|
| Снага течења (Рп0,2) | Већа или једнака 280 МПа | Нормализовано+Каљено | Минимална вредност |
| Затезна чврстоћа (Рм) | 450 - 600 МПа | Нормализовано+Каљено | Пун опсег |
| Издужење (А) | Веће или једнако 20% | L₀=5.65√S₀ | Минимална вредност |
| Енергија удара (КВ) | Веће или једнако 40 Ј (просечно) | +20 степен | Шарпи В-зарез |
| Тврдоћа | 160 - 210 ХБ | Бринелл | Типичан опсег |
Табела 3: Особине повишене температуре
| Температура (степен) | 450 | 500 | 525 | 550 | 575 | 600 | 625 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин Рп0,2 (МПа) | 240 | 225 | 215 | 205 | 195 | 185 | 175 |
| Снага пузања Рₚ 1% | 130 | 100 | 85 | 70 | 55 | 45 | 35 |
| Снага при пузању | 180 | 140 | 120 | 100 | 80 | 65 | 50 |
| Дозвољени напон (МПа)* | 120 | 95 | 82 | 70 | 58 | 48 | 38 |
Вредности за 100.000 сати радног века на температури
Табела 4: Поређење са сродним класама челика
| Параметар | Кс11ЦрМо5-1 | 16Мо3 | 13ЦрМо4-5 | 10ЦрМо9-10 | Кс20ЦрМоВ11-1 |
|---|---|---|---|---|---|
| Број материјала | 1.7361 | 1.5415 | 1.7335 | 1.7380 | 1.4922 |
| Цхромиум Цонтент | 5% | <0.3% | 1% | 2.25% | 11% |
| Мин. принос (МПа) | 280 | 280 | 310 | 280 | 490 |
| Максимална температура (степен) | 600 | 550 | 560 | 580 | 620 |
| Отпорност на оксидацију | Врло добро | Сајам | Добро | Врло добро | Одлично |
| Отпорност на пузање | Врло добро | Добро | Врло добро | Одлично | Супериор |
| Заварљивост | Захтева негу | Добро | Захтева негу | Тешко | Веома тешко |
| Фактор трошкова | 2.0 | 1.0 | 1.5 | 2.2 | 3.5 |
Производња и прерада
Производни процес:
текст
Електрична лучна пећ → АОД/ВОД Рафинирање → Континуирано ливење → Израда цеви (бешавно: екструзија или пирсинг; заварено могуће, али ређе) → Нормализација (950-980 степени) + каљење (730-780 степени) → Хлађење → Тестирање → Завршна инспекција
Захтеви за топлотну обраду:
Нормализација: 950-980 степени праћено ваздушним хлађењем
Каљење: 730-780 степени 2-4 сата
Термичка обрада након{0}}варења: Обавезно за све дебљине
Финал Мицроструцтуре: Каљени бејнит/мартензит
Критична технологија заваривања:
текст
Изазови заваривања: • Склоност ка стврдњавању на ваздуху због садржаја хрома • Ризик од хладног пуцања у ХАЗ • Формирање тврдог мартензита у зони заваривања • Ризик од кртљења при заваривању Процеси заваривања: • СМАВ са специјалним електродама са ниским-водоником • ГТАВ за коренску методу • Ограничена употреба са одговарајућим методама флукса (пожељна употреба САВ/прикладне методе)к ГМАВ због ризика од водоника Основне процедуре: 1. Претходно загревање: 200-250 степени (минимум) 2. Температура међупролаза: 250-300 степени 3. Топлотна обрада након заваривања: • Температура: 730-780 степени • Време: 2-4 сата (брзина хлађења од најмање 25 до 5 мм) степен/сат до 400 степени 4. Контрола водоника:<3 ml/100g deposited metal Filler Materials: • EN ISO 18276: S CrMo 5 (matching composition) • EN ISO 16834-A: G 42 6 M G3Si1 • Often undermatching compositions used to improve weld toughness
Разматрање дизајна
Предности Кс11ЦрМо5-1:
Супериорна температурна способност: 50 степени више од 16Мо3
Одлична отпорност на оксидацију: Садржај хрома спречава прекомерно стварање каменца
Добра дуктилност пузања: Боље од челика са високим хромом
Проверени рекорд: Широка употреба у европској електропривреди
Баланцед Пропертиес: Добра комбинација чврстоће, дуктилности и заварљивости за своју класу
Ограничења и мере предострожности:
Сложеност заваривања: Захтева искусне завариваче и строге процедуре
ПВХТ Обавезно: Не може се избећи у примени на терену
Осетљивост зареза: Умерена осетљивост на повишеним температурама
Ризик од графитизације: Могуће у одређеним температурним распонима током дужих периода
Ограничена доступност: Мање уобичајено од стандардних класа као што је 16Мо3
Параметри дизајна:
Десигн Цодес: ЕН 12952, ЕН 13480, АСМЕ одељак И
Фактори сигурности: 1,5 при пузању на 100.000 сати
Цорросион Аллованце: 0-2 мм (у зависности од окружења)
Минимална пројектована температура: 0 степени (ниже са испитивањем удара)
Фатигуе Цонсидератионс: Важно за цикличну услугу
Микроструктурне карактеристике
Понашање фазне трансформације:
Аустенитизинг Температуре: 950-1000 степени
Критична брзина хлађења: Умерено висок због 5% Цр
Трансформатион Продуцтс: бејнит и мартензит
Темперинг Респонсе: Секундарни врх очвршћавања око 550 степени
Дугорочна{0}}микроструктурна стабилност:
Царбиде Преципитатион: формирање М₂₃Ц₆, М₇Ц₃ и Мо₂Ц
Царбиде Цоарсенинг: Постепени раст током службе
Формирање Лавесове фазе: Могуће након дужег излагања
Процеси опоравка: Смањење густине дислокација
Осигурање квалитета и стандарди
Захтеви за сертификацију:
ЕН 10204 3.1 или 3.2 сертификат
Потпуна следљивост укључујући праксу топљења
Потпуна хемијска анализа са верификацијом садржаја Цр, Мо
Механичка испитивања на собној и повишеној температури
Испитивање без{0}}разарања (УТ, РТ, ЕТ, ПТ)
Испитивања тврдоће по деловима
Извештаји о микроструктури и величини зрна
Применљиви стандарди:
Стандарди производа: ЕН 10216-2 (бешавно), ЕН 10217-2 (заварено)
Стандард материјала: ЕН 10028-2
Тестинг Стандардс: ЕН ИСО 6892-1, ЕН ИСО 148-1
Стандарди за заваривање: ЕН ИСО 15614-1, специфични ПВХТ захтеви
Инспекцијски стандарди: ЕН 10246 серија
Специјално тестирање (критичне апликације):
Испитивање пузања и пуцања: За валидацију дизајна
Тест релаксације од стреса: За причвршћивање вијака
Испитивање термичког замора: За цикличне сервисне компоненте
Мицроструцтурал Аналисис: ТЕМ/СЕМ за карактеризацију карбида
Тестирање тврдоће: Јомини или слични тестови
Перформансе услуге и одржавање
Механизми деградације:
Црееп Дамаге: механизам{0}}ограничавања примарног живота
Оксидација: Унутрашња (парна{0}}страна) и спољашња
Микроструктурна деградација: Угружба карбида, промене фазе
Термални замор: У циклично управљаним компонентама
Графитизација: У одређеним температурним распонима (ретко)
Инспекција и надзор:
Редовни НДТ: Ултразвучно испитивање пузајућих шупљина
Репликацијска микроскопија: За микроструктурну процену
Надгледање тврдоће: За откривање омекшавања
Димензионалне провере: Мерење деформације пузања
Инспекција површине: За оксидацију и стварање каменца
Преостале методе процене живота:
Ларсон{0}}Миллер параметар: На основу температуре{0}}временске историје
Мерење напрезања пузања: Директно праћење
Микроструктурна евалуација: Квантитативна металографија
Тврдоћа{0}}Корелација температуре: Индиректна метода
Уклањање и тестирање узорака: Најпрецизнији метод
Смернице за избор
Када је Кс11ЦрМо5-1 прикладан:
Температурни захтеви: 550-600 степени радни опсег
Забринутост око оксидације: Окружење у којем је скалирање проблематично
Проверени дизајни: Постојеће спецификације постројења или замене
Европски пројекти: Тамо где се овај материјал обично наводи
Балансирани захтеви: Потреба за добром заварљивошћу са перформансама на повишеној температури
Када размотрити алтернативе:
Испод 550 степени: 16Мо3 или 13ЦрМо4-5 може бити економичнији
Изнад 600 степени: Узмите у обзир 9-12% хромираних челика
Веома циклична услуга: Може захтевати другачији избор материјала
Ограничени капацитети за производњу: Ако се не може осигурати исправан ПВХТ
Пројекти АСМЕ Цоде: Може захтевати еквивалентну АСТМ спецификацију (А335 П5)
Еквивалентне спецификације:
| Стандард | Еквивалентна оцена | Напомене |
|---|---|---|
| АСТМ | A335 P5 | Сличан, али не идентичан састав |
| ДИН | 12ЦрМо195 | Старија немачка ознака |
| ИСО | 11ЦрМо5-1 | Слична спецификација |
| АСМЕ | СА335 П5 | Одељак И и ВИИИ прихватљив |
Модерне апликације и развој
Тренутни трендови употребе:
Ретрофит Пројецтс: Замена старијих компоненти у постојећим постројењима
Постројења на биомасу: Погодно за одређене делове котлова на биомасу{0}}
Отпад-у-енергију: Ограничена примена у одређеним температурним зонама
Комбиновани циклус: Секције генератора паре са повратом топлоте
Развој материјала:
Побољшане варијанте: Верзије побољшане чистоће за боља својства
Иновације у заваривању: Нови додатни метали и поступци
Лифе Ектенсион: Боље разумевање механизама деградације
Дигитални близанци: Интеграција са системима за надзор за предиктивно одржавање
Економска разматрања
Фактори трошкова:
Материјална цена: 2-3× скупљи од угљеничних челика
Трошкови израде: Више због захтева за заваривање и термичку обраду
Трошкови животног циклуса: Често повољно због дужег века трајања
Проблеми са доступношћу: Може утицати на распореде пројекта
Анализа укупних трошкова власништва:
текст
Почетни трошак: Високи трошкови инсталације: Високи трошкови одржавања: Умерени трошкови замене: Висок радни век: Дуг (20+ година) Укупна економија: Повољно за дизајниране апликације
резиме:Кс11ЦрМо5-1 представља анважан међуматеријалу породици челика отпорних на пузање{0}}, премошћујући јаз између ниско{1}}легираних челика као што је 16Мо3 и високо{4}}хромираних челика као што је Кс20ЦрМоВ11-1. Његово5% садржаја хрома обезбеђује уравнотежену комбинацијуотпорности на оксидацију и снагу пузања, што га чини погодним зазахтевне апликације на високим{0}}температурамагде су угљенични челици неадекватни, али су више легуре непотребне или неекономичне. Правилно разумевање његовогзахтеви за заваривање и потребе топлотне обрадеје неопходан за успешну примену у изградњи котлова и посуда под притиском.
