Co je potrubí ASTM A335 P122?
ASTM A335 je standardní specifikace pro bezešvé trubky z feritické legované oceli pro vysokoteplotní provoz. Tři slova v tomto názvu definují produkt: bezešvá, feritická legovaná ocel a vysokoteplotní. Třída P122 je na vrcholu řady chrómu, na kterou se vztahuje specifikace, s nominálním obsahem chrómu 11 až 12 %.
Tato třída patří do rodiny ocelí se zvýšenou pevností při tečení, které umožňují moderním elektrárnám pracovat při vyšších teplotách a tlacích páry, a tedy s vyšší tepelnou účinností, než umožňují starší třídy 9Cr-1Mo. Vyrábí se pouze jako bezešvá trubka, dokončováním za tepla nebo tažením za studena, takže tlaková hranice nemá podélný svar.
Chemické složení
Složení je vyváženo kolem chrómu pro odolnost proti oxidaci a korozi, wolframu a molybdenu pro zpevnění pevného roztoku a vanadu a niobu pro stabilní karbidy a nitridy, které připevňují mikrostrukturu během dlouhého provozu při teplotě.
| Živel | Typický rozsah, % | Role |
|---|---|---|
| Uhlík | 0.07-0.14 | Pevnost díky tvorbě karbidů |
| Chrom | 10.0-12.5 | Odolnost proti oxidaci a korozi |
| Wolfram | 1.5-2.5 | Primární zpevňovač tečení v pevném roztoku |
| Molybden | 0.25-0.60 | Pevnost a tvrdost při teplotě |
| Vanadium | 0.15-0.30 | Stabilní karbidový formovač |
| niob | 0.04-0.10 | Formovač karbonitridu pro odolnost proti tečení |
| Dusík | 0.040-0.100 | Nitridové zpevnění |
| Bor | 0.0005-0.005 | Zpevnění hranic zrn |
Pro stabilizaci feritové rovnováhy se v některých tavbách používají menší přísady mědi a niklu a přesné limity pro každý prvek jsou uvedeny v tabulce specifikací ASTM A335 pro jakost P122. Protože specifikace nastavuje maximální i minimální hodnoty pro karbidové formovače, fréza musí zasáhnout úzké okno a tepelná analýza je uvedena v certifikátu o zkoušce frézy.
Mechanické vlastnosti a tepelné zpracování
| Vlastnictví | Požadavek při pokojové teplotě |
|---|---|
| Pevnost v tahu | 620 MPa (90 ksi) minimálně |
| Mez kluzu | 400 MPa (58 ksi) minimálně |
| Prodloužení | 20 % minimálně na standardní rozchodovou délku |
Tyto hodnoty pokojové teploty jsou jen částí příběhu. Vlastností, kterou se řídí design, je pevnost při tečení při provozní teplotě, běžně hodnocená kolem 600 stupňů Celsia, kde P122 snáší mnohem vyšší napětí po danou životnost než P91 nebo P92. Trubka je dodávána v normalizovaném a temperovaném stavu; norma stanoví minimální popouštěcí teplotu, která musí být dodržena, a výsledná popouštěná martenzitická mikrostruktura je tím, co poskytuje pevnost při tečení i houževnatost potřebnou pro výrobu.
Výběr stupně: P91, P92 a P122
| Stupeň | Nominální chemie | Minimální pevnost v tahu / výtěžnost | Polohování |
|---|---|---|---|
| P91 | 9Cr-1Mo s vanadem a niobem | 585 MPa / 415 MPa | Zavedený dříč pro vysokoteplotní potrubí |
| P92 | 9Cr s asi 1,8 % wolframu | 620 MPa / 440 MPa | Vyšší pevnost při tečení pro ultrasuperkritické podmínky páry |
| P122 | 11 až 12Cr s wolframem a mědí | 620 MPa / 400 MPa | Nejlepší oxidační odolnost ze všech tří při nejvyšších teplotách páry |
Tam, kde návrhová teplota stoupá, se volba obvykle zaměří na dvě otázky: jak velká je potřebná pevnost při tečení a jakou odolnost proti oxidaci na straně páry vyžadují koncové stupně přehříváku nebo přihříváku. P122 odpovídá na obojí, a proto se objevuje v pokročilých ultra-superkritických projektech a v nejžhavějších sekcích velkých užitkových kotlů.
Aplikace
Trubky přehřívače a přihřívače v užitkových a průmyslových energetických kotlích.
Hlavní parní potrubí, horké potrubí pro ohřev a vysokoteplotní sběrače a rozdělovače.
Vysokoenergetické potrubí v ultra-superkritických jednotkách, kde je důležitá úspora tloušťky stěny.
Vysokoteplotní procesní potrubí v petrochemických provozech a servis vodíku a syntézního plynu.
Poznámky k výrobě
P122 je svařitelný, ale vyžaduje disciplínu. Kvalifikované svařovací postupy, řízený předehřev, teplotní limity interpass a specifické tepelné zpracování po svařování jsou povinné, protože tepelně ovlivněná zóna se musí vrátit do temperovaného martenzitického stavu, jinak bude tvrdá, křehká a náchylná k časnému praskání. Po ohýbání, tváření za tepla a případném opravném svařování musí následovat příslušné tepelné zpracování a k potvrzení, že tepelné zpracování vykonalo své, se používají zkoušky tvrdosti a nedestruktivní zkoušky. Obrábění je podobné jako u jiných druhů 9 až 12 % chromu, ale vyžaduje ostré nástroje a řízenou řeznou rychlost.
FAQ
Otázka: K čemu se používá ASTM A335 P122?
Používá se pro bezešvá vysokoteplotní potrubí a potrubí v energetických a petrochemických závodech, včetně trubek přehříváků a přihříváků, hlavních parních a horkých přihřívacích linek a vysokoteplotních sběračů.
Otázka: Proč P122 obsahuje wolfram?
Wolfram poskytuje pevné zpevnění roztoku, které zvyšuje odolnost proti tečení při vysoké teplotě. Spolu s vanadem, niobem a dusíkem umožňuje, aby trubka přenášela vyšší napětí při stejné teplotě páry, nebo stejné napětí při vyšší teplotě.
Otázka: Jaké jsou minimální mechanické vlastnosti P122?
Při pokojové teplotě je stanovená minimální pevnost v tahu 620 MPa a minimální mez kluzu 400 MPa s minimálním prodloužením 20 %. Mez pevnosti při tečení při provozní teplotě je vlastnost, která řídí návrhovou tloušťku stěny.
Otázka: Jak se liší P122 od P92?
P92 je ocel 9Cr s wolframem, zatímco P122 zvyšuje obsah chrómu asi na 11 až 12 % a přidává měď. Vyšší obsah chrómu dává P122 lepší odolnost proti oxidaci na straně páry, která je důležitá v nejžhavějších částech trubky.
Otázka: Potřebuje trubka P122 tepelné zpracování po svařování?
Ano. Třída je svařována kvalifikovanými postupy a řízeným předehřevem, poté tepelně zpracována po svařování, aby se obnovila temperovaná martenzitická struktura ve svaru a tepelně ovlivněné zóně. K potvrzení výsledku se běžně používá testování tvrdosti.
Otázka: Je P122 k dispozici jako svařovaná trubka?
The grade is specified as seamless pipe under ASTM A335. Large-diameter pipe for headers is normally produced from seamless or forged stock and then joined by welding during fabrication rather than supplied as longitudinally welded pipe.
