ASTM A178 Svařované kotlové trubky Technická specifikace
Přehled
ASTM A178je standardní specifikace proelektrické-odporové-svařované trubky kotlů a přehříváků z uhlíkové oceli. Tyto trubky jsou navrženy speciálně pro vysokoteplotní- provoz v kotlích, přehřívačích, výměnících tepla a podobných tlakových aplikacích, kde je spolehlivost při tepelném namáhání kritická.
Materiálové třídy a klasifikace
| Stupeň | Typ | Označení | Primární aplikace |
|---|---|---|---|
| třída A | ERW | Minimálně uhlíková ocel | Obecný servis, nízkoteplotní-kotle |
| třída C | ERW | Uhlíková-manganová ocel | Mírná teplota a tlak |
| třída D | ERW (speciální)* | Uhlíková-křemíková ocel | Aplikace s vysokou-teplotou |
Poznámka: Trubky třídy D mohou být dodávány jako ERW nebo bezešvé podle volby výrobce.
Mechanické vlastnosti
| Vlastnictví | třída A | třída C | třída D |
|---|---|---|---|
| Pevnost v tahu, min | 47 000 psi (325 MPa) | 60 000 psi (415 MPa) | 60 000 psi (415 MPa) |
| Mez kluzu, min | 26 000 psi (180 MPa) | 37 000 psi (255 MPa) | 37 000 psi (255 MPa) |
| Tažnost, min | 35 % ve 2" | 30 % ve 2" | 30 % ve 2" |
Poznámka: Mechanické vlastnosti platí pro podélné i příčné vzorky.
Chemické složení (maximálně %, pokud není uvedeno rozmezí)
| Živel | třída A | třída C | třída D |
|---|---|---|---|
| Uhlík | 0.18 | 0.35 | 0.27-0.34 |
| Mangan | 0.30-0.80 | 0.80-1.20 | 0.80-1.20 |
| Fosfor | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| Síra | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| Křemík | - | - | 0.10-0.30 |
| Zbytkové prvky* | - | Každý maximálně 0,50 | Každý maximálně 0,50 |
Zbytky: Cu, Ni, Cr, Mo, V (celkem menší nebo rovno 1,00 % pro stupně C a D)
Specifika výrobního procesu
Specializovaná výroba ERW:
Přesná příprava pásu- Užší chemie a kontrola rozměrů než standardní potrubí
Příprava čisté hrany- Rozhodující pro vysoce-integrované svary v tenkostěnných-trubkách
Vysokofrekvenční svařování-- Obvykle 300–450 kHz pro přesnou regulaci tepla
Odstranění svaru- Kompletní vnitřní/vnější odstranění pro hladké povrchy
Velikost a rovnání- Extrémní přesnost pro uchycení svazku trubek-
Tepelné zpracování- Často dochází k odlehčení nebo normalizaci napětí pro rozměrovou stabilitu
Nedestruktivní testování- Povinná kompletní-kontrola
Důraz na kvalitu:
Čistota- Minimalizované vměstky a povrchové vady
Konzistence svaru- Dokonalá integrita obvodového svaru
Rozměrová přesnost- Přísné tolerance pro sestavu výměníku tepla
Standardní velikosti a rozměry
| Parametr | Standardní rozsah | Klíčové vlastnosti |
|---|---|---|
| Vnější průměr | 0,75" až 5" (19,1 až 127 mm) | Nejběžnější: 1" až 2,5" |
| Tloušťka stěny | 0,035" až 0,320" (0,9 až 8,1 mm) | Tenkostěnný-design optimalizovaný pro přenos tepla |
| Délka | Typicky až 65 stop (20 m). | Dlouhé délky minimalizují spoje ve svazcích trubek |
| Dokončit | Tažené za studena nebo jako-svařované | Hladký povrch pro snížení znečištění |
Tolerance (podle ASTM A178)
| Dimenze | Tolerance |
|---|---|
| Vnější průměr | ±0,004" pro D Menší nebo rovno 1" ±0,5 % vnějšího průměru pro D > 1" |
| Tloušťka stěny | +20 %, -0 % nominální zdi (standardní) ±10 % k dispozici (bližší tolerance) |
| Délka | +1/8", -0" pro délky řezu |
| Mimo-kulatost- | Menší nebo rovno 1 % vnějšího průměru (těsnější než běžné potrubí) |
| Přímost | Maximální odchylka 0,010" na stopu |
Povinné požadavky na testování
| Test | Požadavek | Frekvence | Účel |
|---|---|---|---|
| Hydrostatický test | Tlak=2S × t/D S=50 % minimální meze kluzu Trvání Větší nebo rovno 10 sekundám |
Každá trubka | Ověření těsnosti |
| Test zploštění | Vyrovnejte na 3x tloušťku stěny bez praskání | Dva na los | Tažnost a kvalita svaru |
| Reverzní test zploštění | Specifické pro trubky ERW, otevírá svar pro kontrolu | Jeden na los | Detekce vnitřních vad svaru |
| Nedestruktivní elektrický test | Vířivý proud nebo jiná schválená metoda | Plná délka | Detekce defektů v celé trubici |
| Zkouška tahem | Jeden na teplo, na tloušťku stěny | Požadovaný | Ověření mechanických vlastností |
| Zkouška tvrdosti | Nepovinné, dle dohody | Jak je uvedeno | Dodatečná kontrola kvality |
| Test vzplanutí | Pro trubky < 3" OD, specifická expanze bez poruchy | Dva na los | Tvařitelnost pro rozpínání trubek |
Stav a povrchové úpravy
| Stav | Popis | Zvážení aplikace |
|---|---|---|
| Jak-svařeno | Lehká fréza, viditelný svar | Ekonomická třída, k čištění v provozu |
| Nakládané | Jasný povrch -čištěný kyselinou | Čistý povrch pro lepší přenos tepla |
| Tažené za studena | Hladký, lesklý povrch s úzkými tolerancemi | Přesné aplikace, vylepšený vzhled |
| Grit Blasted | Čistý, matný povrch | Vylepšené lepení povlaku/adheziva |
| Pozinkované | Pozinkovaný-pokov (vzácné u kotlových trubek) | Speciální korozní aplikace |
Primární aplikace
Kotlové systémy:
Vodovodní trubky- Stěny obestavby pece v kotlích
Boiler Bank Trubky- Sekce pro přenos tepla konvekcí
Trubky přehříváku- Nárůst teploty páry (stupeň C/D)
Trubky ekonomizéru- Předehřev napájecí vody
Trubky dohřívače- Středotlaký ohřev párou
Výměníky tepla:
Plášťové a trubkové výměníky tepla- Proces ohřevu/chlazení
Předehřívače vzduchu- Ohřev spalovacího vzduchu
Kondenzátory- Systémy kondenzace páry
Rekuperační jednotky odpadního tepla- Aplikace pro úsporu energie
Další aplikace:
Trubky pro vyfukování sazí- Systémy čištění kotlů
Trubky hořáků- Dodávka paliva/vzduchu ve spalovacích systémech
Ohřívače rafinerií- Procesní ohřívače a pece
Kogenerační systémy- Jednotky kombinované výroby tepla a elektřiny
Úvahy o teplotě a tlaku
| Stupeň | Maximální teplota | Úvahy o tlaku |
|---|---|---|
| třída A | Menší nebo rovno 800 stupňů F (427 stupňů) | Nízký až střední tlak |
| třída C | Menší nebo rovno 850 stupňů F (454 stupňů) | Mírný tlak, všeobecný servis |
| třída D | Menší nebo rovno 900 stupňů F (482 stupňů) | Schopnost vyšší teploty |
Poznámka: Skutečné povolené hodnoty napětí jsou uvedeny v ASME předpisu o kotli a tlakové nádobě, oddíl II, část D
Srovnání s ostatními standardy
| Parametr | ASTM A178 | ASTM A53 | ASTM A214 |
|---|---|---|---|
| Primární použití | Kotle, přehříváky | Trubka pro všeobecné použití | Kondenzátor, trubky výměníku tepla |
| Zaměření kvality svaru | Nejvyšší (kritická služba) | Norma | Vysoký |
| Teplotní hodnocení | Vyšší (méně než nebo rovno 900 stupňů F) | Nižší (méně než nebo rovno 400 stupňů F) | Mírný |
| Rozměrové tolerance | Těsnější | Norma | Těsnější |
| Testovací přísnost | Nejrozsáhlejší | Základní | Střední |
| Náklady | Vyšší | Spodní | Střední |
Výhody trubek ASTM A178 ERW
Výkon při vysoké teplotě- Speciálně navrženo pro tepelné služby
Vynikající integrita svaru- Důsledné testování zajišťuje spolehlivost
Dobrý přenos tepla- Hladké povrchy a konzistentní stěny
Dostupnost dlouhé délky- Redukuje spoje ve svazcích trubek
Osvědčená spolehlivost- Dlouhá historie v kritických aplikacích kotlů
Cena vs. bezproblémová- Pro mnoho aplikací je úspornější než bezproblémová
Omezení a úvahy o designu
Omezení velikosti- Maximální vnější průměr obvykle 5" (větší velikosti často bezproblémové)
Ne pro silnou korozi- Standardní třídy nejsou pro vysoce korozivní prostředí
Úvahy o zóně svaru- Mírně odlišné vlastnosti v HAZ
Cyklování teploty- Může vyžadovat zvláštní pozornost při silném tepelném cyklování
Ne pro přímé působení plamene- V některých provedeních může být specifikováno bezešvé
Pokyny pro instalaci a výrobu
Rozšíření trubky:
Expanzní poměr- Obvykle 3–8 % tloušťky stěny trubky
Mazání- Povinné, aby se zabránilo zadření
Sekvence- V trubkovnicích rozbalte od středu ven
Ověření- Vytáhněte-testy doporučené pro kritické aplikace
Svařování:
Postupy- Musí mít kvalifikaci pro použití v trubkách kotlů
Výplňový kov- Obvykle se složení shoduje s deoxidačními činidly
Čištění- Rozhodující pro odstranění oxidů a kontaminantů
Tepelné zpracování-svaru- Může být vyžadováno v závislosti na aplikaci
Ohýbání:
Minimální poloměr ohybu- Obvykle 3x vnější průměr pro ohýbání za studena
Použití trnu- Doporučeno, aby se zabránilo zploštění
Odpružovací příspěvek- Zvažte při návrhu nástrojů
Inspekce- Po ohnutí zkontrolujte oválnost a ztenčení stěny
Zajištění kvality a dokumentace
Požadované certifikace:
Osvědčení o zkoušce mlýna- Včetně chemické analýzy a mechanických testů
Sledovatelnost čísla tepla- Nezbytné pro soulad s kódem kotle
Zprávy NDE- Pro provedené nedestruktivní testování
Záznamy hydrostatických zkoušek- Dokumentace o tlaku a době trvání
Dodatečné testování (volitelné/specifické pro projekt):
Ultrazvukové testování- Na určité vady citlivější než vířivé proudy
Pozitivní identifikace materiálu- Ověřte chemické složení příchozího materiálu
Testování tvrdosti- Speciálně pro aplikace třídy C/D
Mikrostrukturní vyšetření- Pro kriticky vysoké-teplotní aplikace
Režimy a prevence poruch
| Režim selhání | Běžné příčiny | Preventivní opatření |
|---|---|---|
| Praskání v důsledku koroze | Chloridy, žíraviny, zbytková napětí | Správná chemie vody, úleva od stresu |
| Korozní únava | Cyklické namáhání v korozním prostředí | Provedení pro správné odvodnění, ochranu proti korozi |
| Creep | Dlouhodobé-vystavení vysokým teplotám | Správný výběr materiálu, sledování teploty |
| Šíření defektu svaru | Počáteční nedokonalosti svaru | Přísné NDE, správné postupy svařování |
| Eroze | Vysoká{0}}rychlost toku částic | Řízení rychlosti proudění, ochranná zařízení |
Soulad s průmyslovými standardy a kodexy
Klíčové reference:
ASME kód kotle a tlakové nádoby- Sekce I (Elektrické kotle), Sekce VIII (Tlakové nádoby)
ASME B31.1- Napájecí potrubí
NBIC- Inspekční kodex Národní rady
ABMAPokyny - American Boiler Manufacturers Association
Razítko kódu:
S Razítko- Vyžadováno pro kotle sekce I
Razítko U- Pro tlakové nádoby sekce VIII
Razítko NPT- Opravárenské organizace autorizované národní radou
Informace pro objednání
Kompletní specifikace by měla obsahovat:
Standard & Grade- ASTM A178 Grade C ERW
Rozměry- Vnější průměr × tloušťka stěny × délka (např. 2" × 0,120" × 20 stop)
Tolerance- Standardní nebo speciální
Dokončit- Jako-svařované, mořené, tažené za studena
Testování- Standardní testy plus jakékoli další požadavky
OsvědčeníPožadavky na certifikát - Mill test
Označení- Povinná identifikace na každé zkumavce
Obal- Ochrana proti poškození během přepravy
Zvláštní požadavky (v případě potřeby uveďte):
Tepelné zpracování- Úleva od stresu, normalizace
Konec přípravy- Hranaté, zbavené otřepů, zkosené
Povrchová úprava- Specifické požadavky na drsnost
Speciální čištění- Odmaštěno, pasivováno
Zachování- Papír VCI, sáčky s vysoušedlem pro skladování
Údržba a prodloužení životnosti
Při -prohlídce služby:
Vizuální- Hledejte korozi, boule, praskliny
Ultrazvuková tloušťka- Sledujte ztenčování stěn
Dye Penetrant- Detekce povrchových trhlin
Vířivý proud- Detekce interních vad
Odběr vzorků zkumavky- Pravidelné odstraňování pro destruktivní analýzu
Způsoby opravy:
Ucpávání trubek- Dočasná oprava ojedinělých selhání
Rukávy- Vložte menší trubku do poškozené části
Oprava svařování- Pro určité typy poškození (vyžadují se kvalifikované postupy)
Výměna trubek- Částečná nebo plná-náhrada
Ohledy na životní prostředí a bezpečnost
Úprava vody- Rozhodující pro prevenci vodního kamene, koroze a tvorby usazenin
Čisticí chemikálie- Musí být kompatibilní s materiálem trubky
Výpary ze svařování- Během výroby je vyžadována řádná ventilace
Tlakové zkoušky- Bezpečné postupy pro hydrostatické testování
Konec-života-- Správná likvidace/recyklace použitých kotlových trubek
Shrnutí
Trubky ASTM A178 ERW představují specializovaný, vysoce-kvalitní produkt navržený speciálně pro náročné vysokoteplotní-aplikace v kotlích a výměnících tepla. I když jsou požadavky a testování přísnější než běžné-potrubí, nabízejí spolehlivý výkon v kritických tepelných aplikacích. Správný výběr na základě provozní teploty, tlaku a prostředí v kombinaci s dodržováním příslušných předpisů a postupů údržby zajišťuje bezpečný a efektivní dlouhodobý-provoz.
V případě kotlových aplikací si vždy přečtěte ASME Kodex kotlů a tlakových nádob a zapojte kvalifikované inženýry kotlů do projektování, výroby a kontrolních činností. Materiálové specifikace poskytují minimální požadavky; skutečné provozní podmínky mohou vyžadovat další úvahy.
