13CrMo44 כרום חלק-צינור פלדה מוליבדן
סקירה כללית
13CrMo44הוא אדרגת פלדה מסגסוגת מוליבדן-כרוםעבור צינורות ללא תפרים בשימוששירות-טמפרטורות ולחץ גבוה-גבוהים. זה חלק מהתקן אירופאי מודרני EN 10216-2, המייצג פלדה מסוימת של 1% כרום, 0.5% מסגסוגת מוליבדן עם תכונות מובטחות של טמפרטורה גבוהה. כיתה זו נמצאת בשימוש נרחב ביישומי ייצור חשמל, פטרוכימיה ויישומי זיקוק.
הערה חשובה:13CrMo44 הוא אתקן נוכחי ופעיל(לא מיושן כמו ציוני ST). הסיומת "44" מציינת דרישות נכס ספציפיות, לא ייעוד מיושן.
תקן ומפרט
| תֶקֶן | יִעוּד | סטָטוּס | יישום מפתח |
|---|---|---|---|
| EN 10216-2 | 13CrMo4-5 | נוֹכְחִי | צינורות ללא תפרים למטרות לחץ בטמפרטורות גבוהות |
| DIN 17175 | 13CrMo44 | הִיסטוֹרִי | כינוי גרמני קודם (שווה ערך במידה רבה) |
| ISO 9329-2 | 13CrMo4-5 | בינלאומי | אימוץ ISO של תקן EN |
מינוח מוסבר:
13= כ-1% כרום (טווח בפועל 0.70-1.15%)
CrMo= כרום-פלדה מסגסוגת מוליבדן
44= ייעוד היסטורי לרמת נכס ספציפית
4-5= ייעוד EN Modern indicating Cr-סגסוגת Mo עם מאפיינים ספציפיים
מאפיינים מכניים
דרישות טמפרטורת החדר:
| נֶכֶס | דרישת מינימום | טווח טיפוסי |
|---|---|---|
| חוזק תשואה (Rp0.2) | גדול או שווה ל-280 MPa | 280-350 MPa |
| חוזק מתיחה (Rm) | 440-590 MPa | 480-550 MPa (אופייני) |
| התארכות (A) | גדול או שווה ל-22% | 22-28% |
| הקטנת שטח (Z) | לא צוין | בדרך כלל גדול או שווה ל-50% |
מאפייני טמפרטורה מוגברת (מובטח):
| טֶמפֶּרָטוּרָה | לחץ הוכחה של 0.2% מינימום | חוזק מתיחה מינימום |
|---|---|---|
| 250 מעלות | 225 MPa | - |
| 300 מעלות | 215 MPa | - |
| 350 מעלות | 205 MPa | - |
| 400 מעלות | 195 MPa | - |
| 450 מעלות | 185 MPa | - |
| 500 מעלות | 175 MPa | - |
| 550 מעלות | 140 MPa | - |
המאפיינים יורדים בהדרגה עם הטמפרטורה - האופיינית לפלדות Cr-Mo
הרכב כימי (מקסימום%)
| אֵלֵמֶנט | מִינִימוּם | מַקסִימוּם | מטרה/אפקט |
|---|---|---|---|
| פחמן (C) | - | 0.15 | חוזק, מוגבל לריתוך |
| סיליקון (Si) | - | 0.35 | מסיר חמצון, חוזק |
| מנגן (Mn) | 0.40 | 1.00 | חוזק, קשיחות |
| זרחן (P) | - | 0.025 | בקרת טומאה |
| גופרית (S) | - | 0.020 | בקרת טומאה (נמוכה לריתוך) |
| Chromium (Cr) | 0.70 | 1.15 | עמידות לזחילה, עמידות בחמצון |
| מוליבדן (מו) | 0.45 | 0.65 | חוזק זחילה, התנגדות מזג |
| אלומיניום (אלט) | 0.020 | - | חידוד תבואה (פלדת גרגר עדינה) |
תכונות עיקריות:
פחמן נמוך:פחות או שווה ל-0.15% לריתוך טוב
Cr מבוקר-מו:טווחים מדויקים לתכונות זחילה אופטימליות
דגנים עדינים:אלומיניום נהרג עבור תכונות עקביות
פלדה נקייה:דל גופרית וזרחן
תהליך ייצור
ייצור של Seamless 13CrMo44:
ייצור פלדה:קשת חשמלית או תנור חמצן בסיסי
זיקוק משני:טיפול בתנור מצקת לכימיה מדויקת
ליהוק מתמשך:תרגול דגנים עדינים
עבודה חמה:תהליך מנסמן או שחול
טיפול בחום: הֶכְרֵחִי- מנורמל ומוזג
גימור:יישור, חיתוך, בדיקה
טיפול חום חובה:
מנרמל:900-960 מעלות, קירור אוויר
הַרפָּיָה:680-750 מעלות, מינימום 30 דקות לכל עובי של 25 מ"מ
תוֹצָאָה:מבנה ביינטי/מרטנסיטי מחוסמ לעמידות אופטימלית לזחילה
טווח מידות:
קוטר חיצוני:21.3 מ"מ עד 711 מ"מ (≈ ½ אינץ' עד 28 אינץ'
עובי קיר:2.0 מ"מ עד 80.0 מ"מ
מֶשֶׁך:בדרך כלל 6-12 מ'; עד 18 מטר זמין
דרישות בדיקה ובדיקה
מבחנים חובה (EN 10216-2):
| מִבְחָן | תֶקֶן | תֶדֶר | קריטריוני קבלה |
|---|---|---|---|
| בדיקה הידרוסטטית | EN 10216-2 סעיף 8 | 100% | לחץ=20×S×t/D (בר), גדול או שווה ל-10 שניות |
| בדיקת מתיחה | EN ISO 6892-1 | לכל חום, לכל קיר | טמפ' חדר + טמפ' מוגברת אופציונלי |
| מבחן השפעה | EN ISO 148-1 | הֶכְרֵחִי | 40J מינימום ב-20 מעלות(אופייני) |
| מבחן קשיות | EN ISO 6506-1 | נדרש לעתים קרובות | בדרך כלל 140-180 HB |
| מבחן השטחה | EN ISO 8492 | עבור D פחות או שווה ל-50 מ"מ, t/D פחות או שווה ל-0.1 | אין פיצוח למרחק שצוין |
| בדיקת אולטרסאונד | EN 10246-3 | אופציונלי/מוסכם | עבור למינציות, תכלילים |
דרישות מיוחדות עבור 13CrMo44:
בדיקת השפעה חובה:בניגוד לכמה דרגות פלדת פחמן
בקרת קשיות:קריטי לזחילה ולריתוך
בדיקת מבנה מיקרו:צוין לעתים קרובות לאימות
NDE:נפוץ יותר מאשר עבור פלדות פחמן
מפרטי טיפול בחום
מצב סטנדרטי:
מְסִירָה:מנורמל ומחוסם (+NT)
מנרמל:900-960 מעלות, קריר אוויר
הַרפָּיָה:680-750 מעלות, זמן החזקה מתאים לעובי הקיר
הִתקָרְרוּת:מתקרר באוויר לאחר טמפרור
מבנה מיקרו לאחר טיפול בחום:
יְסוֹדִי:בייניט מחוסם
גודל גרגר:ASTM 5 ומעלה
חלוקת קרביד:פיזור דק ואחיד
אין מרטנסיט חסר מזגמוּתָר
קשיות לאחר טיפול בחום:
טיפוסי:140-180 HB
מַקסִימוּם:בדרך כלל מצוין פחות או שווה ל-200 HB לריתוך
אֲחִידוּת:דרך עובי דופן ולאורך
יישומים
תעשיות ראשוניות:
ייצור חשמל:צינורות לחימום-על, צינורות לחימום חוזר,-קווי קיטור בלחץ גבוה
פטרוכימיים:צינורות רפורמר, צינורות חימום, צנרת תהליך-בטמפרטורה גבוהה
חידוד:הידרוקרקר, קרקר קטליטי, יחידות visbreaker
תעשייה כימית:כורים בטמפרטורה- גבוהה, מחליפי חום
דוודים תעשייתיים:קטעי לחץ גבוה-
תנאי שירות אופייניים:
טווח טמפרטורות: 400-550 מעלות(טווח אופטימלי)
לַחַץ:לחץ גבוה (אופייני 100-200 בר)
כְּלֵי תִקְשׁוֹרֶת:קיטור מחומם, גזי תהליך חמים, שמנים תרמיים
סְבִיבָה:תנאי חמצון-בטמפרטורה גבוהה
מדוע נבחר 13CrMo44:
התנגדות לזחילה:מעולה לפלדות פחמן ב-450-550 מעלות
עמידות לחמצון:כרום מספק עמידות בקנה מידה
יציבות מיקרו מבנית:שומר על תכונות בטמפרטורה
יכולת ריתוך טובה:לפלדה עמידה-מסגסוגת נמוכה-
עלות-חסכונית:פחות יקר מפלדות סגסוגת גבוהה יותר
השוואה עם ציונים דומים
| צִיוּן | תוכן Cr | מו תוכן | טמפ' מקסימלית | הבדל מפתח |
|---|---|---|---|---|
| 16 מו3 | - | 0.25-0.35% | 500 מעלות | מו פלדה בלבד, טמפ' נמוכה יותר |
| 13CrMo44 | 0.70-1.15% | 0.45-0.65% | 550 מעלות | Cr+Mo, עדיף זחילה |
| 10CrMo9-10 | 2.00-2.50% | 0.90-1.20% | 580 מעלות | Cr גבוה יותר, חמצון טוב יותר |
| P235GH | - | - | 350 מעלות | פלדת פחמן, טמפ' נמוכה יותר |
יתרונות על פני פלדות פחמן:
יכולת טמפרטורה גבוהה יותר ב-50-100 מעלות
חוזק קרע זחילה טוב יותר
עמידות חמצון משופרת
יציבות מיקרו-מבנית טובה יותר
יתרונות על סגסוגות גבוהות יותר:
יכולת ריתוך טובה יותרמאשר פלדות Cr-Mo גבוהות יותר
עלות נמוכה יותרמ-9% Cr או פלדות אוסטניטיות
התפשטות תרמית נמוכה יותרמאשר אוסטניטים
המצאה מוכרתעבור רוב החנויות
ייצור וריתוך
ריתוך 13CrMo44 (שיקולים קריטיים):
| פָּרָמֶטֶר | דְרִישָׁה | לְנַמֵק |
|---|---|---|
| מחממים מראש | 150-250 מעלות | למנוע פיצוח מימן |
| טמפרטורת מעבר | 250-350 מעלות מקסימום | שליטה במיקרו-מבנה |
| מילוי מתכת | 2.25Cr-1Mo או תואם | בדרך כלל ER90S-B3, E8018-B2 |
| PWHT | הֶכְרֵחִי | 680-750 מעלות, בדומה למתכת בסיסית |
| כניסת חום | מבוקר (1-2 kJ/mm) | מניעת השפלה של HAZ |
| נוהל Qual | חובה + בדיקה | לעתים קרובות כולל בדיקות זחילה |
שווה ערך פחמן:
Pcm=C+Si30+Mn+Cu+Cr20+Ni60+Mo15+V10+5BPcm=C+30Si+20Mn+Cu+Cr+60Ni}{{1}Mo{{15}Mo
טיפוסי:0.25-0.30(טוב יותר מפלדות סגסוגת גבוהה יותר)
בעיות ריתוך נפוצות:
ריכוך HAZ:אם טמפרטורת PWHT גבוהה מדי
פיצוח חימום חוזר:ב-HAZ בזמן PWHT
פיצוח מימן:אם החימום מראש אינו מספיק
אי התאמה של קריפ:אם מתכת המילוי לא נבחרה כראוי
תרגול מומלץ:
הכשר נהליםלפי EN ISO 15614-1
השתמש בתהליכים נמוכים של-מימן(TIG, SMAW עם אלקטרודות אפויות)
שליטה בטמפרטורת המעברבזהירות
PWHT תוך 24 שעותשל השלמת ריתוך
שקול לכתוב-לרתך NDE(UT, RT)
שיקולי עיצוב
מתחים מותרים (דוגמה):
| טֶמפֶּרָטוּרָה | מתח מותר (MPa) | השוואה ל-P235GH |
|---|---|---|
| 20 מעלות | 147 | דוֹמֶה |
| 300 מעלות | 125 | גבוה יותר |
| 400 מעלות | 115 | גבוה משמעותית |
| 500 מעלות | 75 | הרבה יותר גבוה |
| 550 מעלות | 45 | פלדת פחמן לא מדורגת |
יתרונות עיצוב:
מתחים מותרים גבוהים יותרבטמפרטורות גבוהות
אפשר קירות דקים יותרעבור אותו לחץ/טמפרטורה
חיי שירות ארוכים יותרבטמפרטורות גבוהות
עמידות טובה יותר בפני קורוזיה/חמצון
מגבלות:
טמפרטורה מקסימלית:~550 מעלות (לשירות-לטווח ארוך)
לא עבור קורוזיה חמורה:תכולת כרום מוגבלת
מורכבות ריתוך:יותר מפלדות פחמן
עֲלוּת:מחיר פלדת פחמן 2-3×
הסמכת חומרים ויכולת מעקב
תיעוד נדרש (EN 10204 3.2):
ניתוח כימי:דוח ספקטרוכימי מלא
בדיקות מכניות:מתיחה (חדר + אופציונלי מוגבה), השפעה
מבחן קשיות:בדרך כלל ברינל או ויקרס
שיאי טיפול בחום:זמנים, טמפרטורות, קצבי קירור
דוחות NDE:אם בוצעו אולטרסאונד או NDE אחר
יכולת מעקב:שלם מההמסה ועד הצינור המוגמר
דרישות סימון:
זיהוי היצרן
ייעוד EN 10216-2
ציון: 13CrMo4-5
גודל: D × t
מספר חום
סמל טיפול בחום (+NT)
סימון CE (עבור יישומי PED)
סימן המפקח
מידע הזמנה
דוגמה למפרט מלא:
טֶקסט
צינורות ללא תפרים לפי EN 10216-2 דרגה: 13CrMo4-5 טיפול בחום: מנורמל ומחוסם (+NT) מידות: 114.3 מ"מ OD × 8.0 מ"מ WT × 8000 מ"מ אורך כמות: 80 חתיכות קצה הכנת קצה: 5 מעלות ± 5 מעלות .5 מ"מ. הסמכה: EN 10204 3.2 תעודה באנגלית בדיקה: - בדיקת מתיחה בטמפרטורת החדר - בדיקת פגיעה ב-Charpy: 3 דגימות ב-20 מעלות (מינימום 40J ממוצע, 32J יחיד) - בדיקת קשיות: דוח HB - אופציונלי: מתיחה מוגברת בטמפרטורה מוגברת ב-500 מעלות סימון EN: 500 מעלות סימון EN 10216-2, כולל מספר חום ו"UT"
נקודות מפתח לציון:
תקן וכיתה:EN 10216-2 13CrMo4-5
טיפול בחום:+NT (נורמלי ומחוסם)
טמפרטורת בדיקת השפעה:בדרך כלל 20 מעלות, אבל יכול לציין אחרת
מגבלות קשיות:אם נדרש מקסימום ספציפי
דרישות NDE:UT צוין לעתים קרובות עבור שירות קריטי
סיום הכנה:לריתוך או חיבורים אחרים
שימוש בתעשייה ותקנים הצלבה-
תעשיית החשמל האירופית:
חומר סטנדרטיעבור צינורות חימום-על בתחנות כוח קונבנציונליות
בשימוש נרחבבדוודים בעיצוב-אירופאי
מוּסמָךעל ידי יצרני הדוודים הגדולים
שווי ערך עולמי:
| אֵזוֹר | תֶקֶן | ציון שווה ערך | הערות |
|---|---|---|---|
| אַרצוֹת הַבְּרִית | ASTM A335 | P12 | כימיה קצת שונה |
| יַפָּן | JIS G3455 | STPA 23 | דומה 1Cr-0.5Mo |
| גֶרמָנִיָה | DIN 17175 | 13CrMo44 | מקבילה היסטורית |
| בינלאומי | ISO 9329-2 | 13CrMo4-5 | אימוץ ISO |
השוואת ASTM A335 P12:
| פָּרָמֶטֶר | 13CrMo44 | A335 P12 |
|---|---|---|
| טווח Cr | 0.70-1.15% | 0.80-1.25% |
| טווח מו | 0.45-0.65% | 0.44-0.65% |
| C מקסימום | 0.15% | 0.15% |
| Mn Max | 1.00% | 0.60% |
| מבחן השפעה | הֶכְרֵחִי | אופציונלי |
| בַּקָשָׁה | דוֹמֶה | דוֹמֶה |
תחומי מיקוד של אבטחת איכות
פרמטרי איכות קריטיים:
טיפול בחום:נורמליזציה וטמפרור נכונים
קַשִׁיוּת:בטווח שצוין (בדרך כלל 140-180 HB)
קשיחות השפעה:מינימום 40J ב-20 מעלות
מבנה מיקרו:בייניט מחוסך, ללא מרטנזיט לא מחוסמ
איכות פני השטח:ללא שחרור פחמים, תפרים, הקפות
בעיות איכות נפוצות:
טמפרור- יתר:גורם לריכוך יתר
תחת-טמפרור:מותיר מרטנזיט ללא מזג
שחרור קרבוריזציה:איבוד פחמן על פני השטח במהלך טיפול בחום
מבנה מיקרו להקה:מעבודה חמה לא נכונה
קשיות יתר:מקירור לא תקין
שיטות בדיקה:
בדיקות אולטרסאונד:לפגמים פנימיים
חלקיק מגנטי:עבור פגמים פני השטח
מטאלוגרפיה:לאימות מיקרו-מבנה
סקר קשיות:דרך עובי דופן
מזהה חומר חיובי:לאימות כימיה
שיקולים כלכליים
גורמי עלות:
| גוֹרֵם | השפעה על עלות | הערות |
|---|---|---|
| חומר פרימיום | פלדת פחמן 2-3× | אלמנטים סגסוגת |
| טיפול בחום | 10-20% נוספים | נורמליזציה ומזג |
| בּוֹחֵן | 5-15% נוספים | השפעה, קשיות, NDE |
| גוֹדֶל | המידות הסטנדרטיות הזולות ביותר | גדלים מותאמים אישית פרימיום |
| כַּמוּת | הנחות נפח | Typically >5 טון |
עלות בעלות כוללת:
עלות ראשונית:גבוה יותר מפלדת פחמן
עלות ייצור:גבוה יותר (ריתוך, PWHT)
עלות התקנה:בדומה לפלדות סגסוגת אחרות
עלות תחזוקה:נמוך יותר (חיים ארוכים יותר, פחות חמצון)
עלות מחזור חיים:לעתים קרובות נמוך יותר עבור שירות-בטמפרטורה גבוהה
כאשר 13CrMo44 מוצדק מבחינה כלכלית:
Service temperature >400 מעלות
Design life >20 שנה
High-pressure service (>100 בר)
היכן שהאמינות היא קריטית
כאשר פלדת פחמן תדרוש קירות עבים בהרבה
סיכום טכני
13CrMo44 (EN 10216-2 13CrMo4-5)הוא א1% כרום, 0.5% מוליבדן סגסוגת נמוכה-תוכנן במיוחד עבוריישומי לחץ-בטמפרטורה גבוההב-טווח 400-550 מעלות. זה מייצג איזון אופטימלי בין ביצועים, כושר יצור ועלות עבור יישומים תעשייתיים רבים.
מאפיינים טכניים מרכזיים:
יכולת טמפרטורה:אופטימלי 400-550 מעלות, מקסימום ~580 מעלות לטווח קצר
התנגדות לזחילה:מעולה לפלדות פחמן בטמפרטורות גבוהות
עמידות לחמצון:כרום מספק הגנה מפני קנה המידה
רְתִיכוּת:טוב עבור פלדה מסגסוגת עמידה-לזחילה
מבנה מיקרו:בייניט מחוסמ לאחר טיפול חום מתאים
הנחיות בחירה:
בחר 13CrMo44 כאשר:
טמפרטורת השירות היא 400-550 מעלות
נדרשת התנגדות לזחילה עבור שירות-לטווח ארוך
יש צורך בהתנגדות לחמצון אך לא קיצונית
ריתוך טוב חשוב
אילוצי עלות מונעים פלדות סגסוגת גבוהות יותר
החלפת 13CrMo44 קיים במערכות מדור קודם
שקול חלופות כאשר:
טֶמפֶּרָטוּרָה<400°C (carbon steel may suffice)
Temperature >550 מעלות (שקול Cr-Mo או פלדות אוסטניטיות גבוהות יותר)
סביבת קורוזיה חמורה (צריך נירוסטה או סגסוגת גבוהה יותר)
יכולות ייצור מוגבלות עבור פלדות סגסוגת
העלות היא המניע העיקרי והטמפרטורה מאפשרת פלדת פחמן
שיטות עבודה מומלצות ליישום:
רכש חומרים:
ציין EN 10216-2 13CrMo4-5 (לא ייעודים מיושנים)
דרוש אישור EN 10204 3.2
ציין טיפול בחום (+NT) ודרישות בדיקה
שקול NDE בהתבסס על קריטיות היישום
תכנון ייצור:
לפתח ולהכשיר נהלי ריתוך לפני ייצור
ודא שליצרן יש ניסיון עם פלדות Cr-Mo
תוכנית לדרישות PWHT
תקציב לבדיקות ובדיקה נוספת
אבטחת איכות:
אמת את רישומי הטיפול בחום
בדוק שתוצאות בדיקת ההשפעה עומדות בדרישות
עקוב אחר קשיות לקבלת עקביות
יישם NDE תקין עבור ריתוכים
פרספקטיבה בתעשייה:
13CrMo44 נשאר אחומר סוס עבודהבייצור חשמל ובתעשיות פטרוכימיות עבור-צנרת וצנרת בטמפרטורה גבוהה. התנהגותה הצפויה, נהלי הייצור המבוססים והיסטוריית השירות המוכחת הופכים אותה לבחירה אמינה עבור יישומים שבהם פלדת פחמן אינה מספקת אך סגסוגות גבוהות יותר אינן נחוצות.
לפרויקטים חדשים,EN 10216-2 13CrMo4-5יש לציין תמיד ולא ייעודים היסטוריים. התקן המודרני מבטיח איכות עקבית, בדיקות נאותות ועמידה ברגולציה עבור יישומי ציוד לחץ ברחבי אירופה ויותר ויותר ברחבי העולם.
