Trubka z legované CrMo oceli je bezešvá nebo svařovaná trubka, jejíž pevnost při zvýšené teplotě pochází spíše ze záměrného přidání chromu a molybdenu než ze samotného obsahu uhlíku. Tyto dva prvky spolupracují: chrom zvyšuje odolnost proti oxidaci a stabilizuje karbidy, zatímco molybden zpomaluje měknutí a tečení, kterým obyčejná uhlíková ocel trpí nad zhruba 400 stupni. Pro kupující je praktickým důsledkem řada trubek, které udržují tlak v přehřívácích kotlů, meziohřívačích, sběračích páry a petrochemických přenosových potrubích, kde by se běžné druhy uhlíku ztenčovaly, usazovaly nebo prohýbaly.
Co je to ocelová trubka ze slitiny CrMo a kam se hodí
Běžná uhlíková ocel ztrácí velkou část své krátkodobé pevnosti při tečení mezi pokojovou teplotou a 500 stupni. Chrom v rozsahu 0,80-1,20 % v kombinaci s molybdenem blízko 0,40-0,55 % potlačuje hrubnutí karbidu a udržuje mikrostrukturu stabilní po léta provozu. Výsledkem je nízkolegovaná perlitická žáruvzdorná ocel, která je dostatečně ekonomická pro kilometry trubek, ale zároveň dostatečně pevná pro konstrukční teploty kovu 500-580 stupňů v závislosti na jakosti.
Exportním objednávkám dominují dvě třídy: 15CrMo a 12Cr1MoV. 15CrMo sedí vedle ASTM A213 T11 a ASTM A335 P11, EN 16Mo3 a JIS STBA20 / STPA20. 12Cr1MoV přidává vanad a více 8 stupňů použitelnosti chrómu, čímž se zvyšuje vysokotlaké parní potrubí, které 15CrMo nemůže obsloužit.
Chemické složení 15CrMo a 12Cr1MoV
Kontrola složení je první položkou, kterou je třeba sladit s certifikátem mlýna. Podle GB/T 5310 je rozsah chromu pro 15CrMo 0,80-1,10 %, zatímco některé starší technické listy uvádějí až 1,20 %; vydání normy vytištěné na certifikátu by se proto mělo číst společně s obrázky.
| Prvek (%) | 15CrMo | 12Cr1MoV |
|---|---|---|
| C | 0.12-0.18 | 0.08-0.15 |
| Si | 0.17-0.37 | 0.17-0.37 |
| Mn | 0.40-0.70 | 0.40-0.70 |
| Cr | 0.80-1.10 | 0.90-1.20 |
| Mo | 0.40-0.55 | 0.25-0.35 |
| V | - | 0.15-0.30 |
| P/S max | 0.030 / 0.030 | 0.030 / 0.030 |
Mechanické vlastnosti a limity vysokých teplot
| Vlastnictví | 15CrMo | 12Cr1MoV |
|---|---|---|
| Pevnost v tahu | 440-640 MPa | 470-640 MPa |
| Mez kluzu (min) | 295 MPa | 255 MPa |
| Prodloužení (min) | 19 % | 21 % |
| Nepřetržitý servis | až 500 stupňů | až 580 stupňů |
| Typická dodávka | normalizované + temperované | normalizované + temperované |
Volbu třídy řídí návrhová teplota, nikoli hodnota tahu při pokojové teplotě. Nad 600 stupňů se ochranný oxidový film stále tvoří, ale životnost při tečení se rychle snižuje a austenitické nebo vyšší slitiny se stávají ekonomickou odpovědí.
Svařování, předehřev a tepelné zpracování po svařování
CrMo oceli jsou svařitelné, ale kalitelné, takže kvalifikovaný postup řídí výsledek více než operátor. Před prvním průchodem se aplikuje předehřev 200-300 stupňů, teplota mezi průchody se udržuje ve stejném pásmu a tepelné zpracování po svařování na 600-650 stupňů temperuje bainitickou tepelně ovlivněnou zónu a difunduje vodík, který by jinak způsobil praskání za studena nebo vodíkové křehnutí.
Přídavné materiály jsou přizpůsobeny základnímu kovu: jmenovitá elektroda pokrytá 1,25Cr-0,5Mo, jako je klasifikace E5515-B2 GB/T 5117 pro obloukové svařování kovů v ochranné atmosféře, vhodný plný drát pro kořenový oblouk plynového wolframu a odpovídající aglomerované tavidlo s označením s nízkým obsahem vodíku pro svařování pod tavidlem. Procesy obloukového svařování vhodné pro tuto rodinu zahrnují kovový oblouk, plynový wolframový oblouk, plynový kovový oblouk a svařování pod tavidlem. U silných stěn omezují zbytkové napětí víceprůchodové návary s řízenou interpass teplotou a konečným promočením pro uvolnění napětí. Po svařování následuje radiografické nebo ultrazvukové vyšetření s kontrolou tvrdosti a metalografickou kontrolou tepelně ovlivněné zóny pro kritické sběrače.
Kontrola, dodací podmínky a běžné úskalí
Nejčastějším zjištěním je nesoulad složení mezi certifikátem a platnou standardní edicí; údaj Cr pro 15CrMo je obvyklým rozdílem.
Tepelné zpracování musí být zaznamenáno na teplo: normalizace na 900-930 stupňů, temperování na 600-680 stupňů. Trubky dodávané normalizované, ale bez popouštění mohou vykazovat nadměrnou tvrdost v oblasti svaru.
Polní svary provedené bez předehřevu jsou klasickou příčinou opožděného praskání v CrMo parovodech, i když byly dílenské svary v pořádku.
Hydrostatické zkoušky, rozměrové kontroly, ultrazvukové mapování tloušťky stěny a nárazové zkoušky na základní kov a svar jsou běžnými akceptačními položkami pro kotle a tlakové aplikace.
FAQ
Otázka: Jaké je typické chemické složení trubky z legované CrMo oceli?
Hlavními legujícími prvky jsou chrom a molybden, přičemž typické třídy jsou 15CrMo a 12Cr1MoV. Pro 15CrMo je složení obvykle uhlík 0,12-0,18 %, chrom 0,80-1,10 % podle GB/T 5310, molybden 0,40-0,55 %, plus malá množství křemíku a manganu. Chrom zlepšuje odolnost proti oxidaci a korozi, zatímco molybden zvyšuje pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti tečení, a proto je tato kombinace vhodná pro kotle elektráren a petrochemická zařízení.
Otázka: Jaké jsou mechanické vlastnosti trubky z legované CrMo oceli?
15CrMo typicky vykazuje pevnost v tahu 440-640 MPa, mez kluzu alespoň 295 MPa a tažnost alespoň 19 %. 12Cr1MoV získává vanad, takže si zachovává vyšší odolnost proti tečení při 550-580 stupních. Ve srovnání s běžnou uhlíkovou ocelí klesá pevnost CrMo oceli s rostoucí teplotou pomaleji, a proto je atraktivní pro tepelná potrubí a tlakové nádoby.
Otázka: Jak tepelně odolná je trubka z legované CrMo oceli?
15CrMo se používá nepřetržitě pod 500 stupňů a 12Cr1MoV pod 580 stupňů. Kompaktní film oxidu chrómu, který se tvoří na povrchu, omezuje další oxidaci a molybden zpomaluje tečení. V elektrárenských kotlích tyto trubky slouží v přehřívácích a dohřívačích, kde odolávají vysokoteplotní vysokotlaké páře. Tam, kde je vyžadován nepřetržitý provoz nad 600 stupňů, je zapotřebí vyšší třída slitiny.
Otázka: Jaká opatření při svařování platí pro trubky z CrMo oceli?
Kvůli obsahu slitiny je zapotřebí předehřátí na 200-300 stupňů a tepelné zpracování po svařování na 600-650 stupňů, aby se zabránilo praskání za studena a vodíkovému křehnutí. Používá se stíněný kovový oblouk s přizpůsobenou Cr-Mo elektrodou, ponorný oblouk a svařování plynovým wolframovým obloukem. Silnostěnné spoje vyžadují řízenou interpass teplotu a víceprůchodové nanášení, po kterém následuje ultrazvukové nebo radiografické testování hotového svaru.
Otázka: Jaké procesy tepelného zpracování se používají pro trubky z CrMo oceli?
Normalizace, temperování a kalení a temperování jsou hlavní cesty. Normalizace na 900-930 stupňů zjemňuje zrno a zlepšuje pevnost a houževnatost; temperování na 600-680 stupňů zmírňuje vnitřní pnutí a obnovuje tažnost; kalení následované vysokoteplotním temperováním poskytuje nejlepší kombinaci vlastností. Kotlové trubky jsou obvykle dodávány normalizované a temperované, s tvrdostí a metalografickými kontrolami potvrzující jednotnou strukturu.
