ASTM A691 Chrom-Molybdænlegeret stålrør til høj-temperaturservice
Oversigt
ASTM A691dækkerchrom-molybdænlegeret stålrør fremstillet ved elektrisk-fusions-svejsning (herunder ERW-processer)beregnet til høj-temperatur- og-højtrykstjeneste, typisk ikraftproduktion og raffinaderiapplikationer. Denne specifikation ersvejset svarende til ASTM A335sømløse rør til lignende driftsforhold.
Materialekvaliteter og anvendelsesområder
| Grad | Legeringsbetegnelse | Typiske P-numre (ASME) | Primært servicetemperaturområde |
|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo (CMSH) | 1,25 Cr-0,5 Mo-Si | P-4, P-5A | Op til 1100 grader F (593 grader) |
| 2¼Cr-1Mo | 2,25 Cr-1 Mo | P-5B, P-5C | Op til 1200 grader F (649 grader) |
| 5Cr-½Mo | 5Cr-0,5Mo | P-7 | Op til 1200 grader F (649 grader) |
| 9Cr-1Mo | 9Cr-1Mo | P-9 | Op til 1200 grader F (649 grader) |
| 9Cr-1Mo-V | 9Cr-1Mo-V (91. klasse) | P-91 | Op til 1300 grader F (704 grader) |
Note:Disse kvaliteter er udpeget ved deres nominelle chrom- og molybdænindhold. Det svejsede rør skal gennemgå en fuld varmebehandling (normalisering og temperering) efter svejsning for at opfylde kravene til mekaniske egenskaber.
Mekaniske egenskaber (minimumskrav)
| Grad | Trækstyrke | Udbyttestyrke | Forlængelse på 2" (min) |
|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 2¼Cr-1Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 5Cr-½Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 9Cr-1Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 9Cr-1Mo-V (Gr.91) | 85.000 psi (585 MPa) | 60.000 psi (415 MPa) | 20% |
Egenskaber gælder efter afsluttende varmebehandling. Højere temperaturtrækegenskaber er defineret i ASME Sektion II, Del D.
Kemisk sammensætning (nøgleelementer, vægt %)
| Grad | C | Mn | P (maks.) | S (maks.) | Si | Cr | Mo | Andre |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo | 0,15 maks | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0.50-1.00 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 | - |
| 2¼Cr-1Mo | 0,15 maks | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0,50 maks | 2.00-2.50 | 0.87-1.13 | - |
| 5Cr-½Mo | 0,15 maks | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0,50 maks | 4.00-6.00 | 0.45-0.65 | - |
| 9Cr-1Mo | 0,15 maks | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0.25-1.00 | 8.00-10.00 | 0.90-1.10 | - |
| 9Cr-1Mo-V | 0.08-0.12 | 0.30-0.60 | 0.020 | 0.010 | 0.20-0.50 | 8.00-9.50 | 0.85-1.05 | V: 0.18-0.25 Nb: 0,06-0,10 N: 0.030-0.070 |
*Grade 91 (9Cr-1Mo-V) har strenge kompositionskontroller for forbedret krybestyrke.*
Fremstillings- og varmebehandlingsproces
Produktionssekvens for ERW A691:
Plade/spoleproduktion:Legeret stål med præcis kemikontrol.
Kantforberedelse:Fræsede kanter til svejsning.
Formning og svejsning:Koldformet og svejset via ERW-proces.
Fuld-Kropsnormalisering:Opvarmning over Ac₃-temperatur (typisk 1600-1900 grader F / 870-1040 grader, afhængig af kvalitet) efterfulgt af luftkøling.
Tempering:Genopvarmning under Ac₁ (typisk 1100-1350 grader F / 595-730 grader) og fastholdelse for at opnå den nødvendige sejhed og duktilitet.
Test og inspektion:Mekanisk test og NDE på varme-behandlet materiale.
Kritisk:Deendelige mekaniske egenskaber fastlægges af denne post-svejsevarmebehandling (PWHT), ikke som-svejset tilstand.
Standardstørrelser og dimensionstolerancer
| Parameter | Typisk rækkevidde | Tolerancer (iht. ASTM A691) |
|---|---|---|
| Udvendig diameter | 4,5" til 42"+ | ±0,75 % af specificeret OD |
| Vægtykkelse | 0,188" til 4,0"+ | +12.5%, -10% af den nominelle væg |
| Længde | Op til 65 fod | +1/4", -0" for afskårne længder |
Bemærk: A691 produceres almindeligvis i større diametre og tykkere vægge, hvor svejsning er mere økonomisk end sømløs fremstilling (A335).
Obligatorisk test og kvalitetssikring
| Prøve | Krav | Frekvens | Formål |
|---|---|---|---|
| Hydrostatisk test | Tryk pr. specificeret formel (min. 1000 psi). | 100% af røret | Verifikation af lækagetæthed. |
| Ikke-destruktiv undersøgelse | Fuld-radiografisk (RT) eller ultralyd (UT) af svejsningen. | 100% af røret | Svejseintegritet og detektering af plane defekter. |
| Træktest | En pr. varme, pr. vægtykkelse, pr. varmebehandlingsparti. | Obligatorisk | Kontroller mekaniske egenskaber. |
| Hårdhedstest | Brinell eller Rockwell på hvert stykke (ofte på kupon). | 100 % af røret (eller pr. parti) | Bekræft korrekt varmebehandling og temperament. |
| Udfladningstest | For materiale mindre end eller lig med 8⅝" OD. | 2 pr stk | Duktilitetsverifikation. |
| Bøjningstest | Tværbøjningstest på tværs af svejsning. | 2 pr stk | Svejsezonens duktilitet. |
Certificering:Mill Test Certificate (MTC) skal omfatte kemisk analyse, mekaniske testresultater, varmebehandlingsregistre og NDE-rapporter.
Primære applikationer
Strømproduktion:
Main Steam Lines & Hot Reheat Lines(fossile brændselsanlæg)
Kedel Overhedning & Eftervarmerrør
Høj-temperaturhovedsystemer
Varmegenvindingsdampgenerator (HRSG) rør
Petroleumsraffinering og petrokemi:
Katalytisk krakker- og hydrokrakker-enhedsrør
Reformer & Heater Transfer Lines
Højtemperatur-brintservicerør
Generel høj-temperaturservice:
Procesrøri kemiske anlæg
Syngas & Synthesis Loops
Design- og fremstillingsovervejelser
Vigtigste fordele i forhold til Seamless (A335):
Omkostningseffektivt- for large diameters (>16") og tykke vægge.
Tilgængelighedaf lange, enkelte længder.
Konsekvent vægtykkelserundt om omkredsen.
Kritiske fremstillingsnoter:
Svejsning:Kræver forvarmning, kontrolleret mellemløbstemperatur ogpost-svejsevarmebehandling (PWHT)matcher eller overstiger den oprindelige rørtempereringstemperatur.
Klasse 91 (9Cr-1Mo-V):Har specifikke "temper bead" svejseteknikker og strenge PWHT-krav for at opretholde krybestyrken.
Bøjning:Varmbukning er standard; induktionsbøjning bruges ofte. Skal efterfølges af fuld PWHT.
Ikke til alvorlig cyklisk service:Den langsgående svejsning er et potentielt udmattelsesinitieringssted, medmindre det er grundigt inspiceret.
Sammenligning med nøglestandarder
| Feature | ASTM A691 (ERW) | ASTM A335 (Sømløs) | ASTM A672 (EFW) |
|---|---|---|---|
| Behandle | Elektrisk modstand svejset | Sømløs | Electric Fusion Welded (SAW/Submerged Arc) |
| Primær brug | Høj-temperatur/tryk | Høj-temperatur/tryk | Moderat temperatur/tryk (ofte ved lav temperatur) |
| Varmebehandling | Påkrævet (normalisering og temperament) | Påkrævet (normalisering og temperament) | Påkrævet (varieret) |
| Typisk størrelsesområde | Mellem til stor OD | Fuldt udvalg | Kun stor OD |
| Cost driver | Økonomisk til stor/tung væg | Højere pris for alle størrelser | Økonomisk til meget store OD |
| Svejseinspektion | RT eller UT obligatorisk | Ikke relevant | RT eller UT obligatorisk |
Oversigt
ASTM A691 ERW rørgiver enomkostningseffektivt,-højtydende alternativ til sømløst rør (A335)til høj-temperatur chrom-molybdænlegeret stålservice, især i store diametre. Dens egnethed er betinget afstreng overholdelse af efter-svejsevarmebehandlingog omfattende ikke-destruktiv undersøgelse for at sikre svejseintegritet svarende til basismetallet.
Det er enspecialprodukttil kritiske tjenester, hvor designingeniører omhyggeligt skal vurdere afvejningen- mellem omkostninger, tilstedeværelsen af en langsgående svejsning og de specifikke servicebetingelser (især cyklisk belastning).
*Bemærk: For alle høj-temperaturlegeringsapplikationer skal design følge ASME B31.1 (Power Piping) eller B31.3 (Process Piping) koder, og svejseprocedurer skal være kvalificeret i henhold til ASME Section IX.*
