סקירה כללית
SA-213 T91היא פלדה מסגסוגת-מוליבדן, שתוכננה במיוחד עבור שירות-בטמפרטורה גבוהה. זוהי אחת מהדרגות הנפוצות ביותר בבניית תחנות כוח מודרניות ויעילות-. הכינוי "T" מסמל שזה אצינור ללא תפרים.
היתרון העיקרי שלו הוא יוצא דופןכוח זחילה(התנגדות לעיוותים בחשיפה ארוכת טווח-ללחץ וטמפרטורה גבוהים) בהשוואה לדרגות קודמות כמו T22 (2.25Cr-1Mo).
מאפיינים ויתרונות מרכזיים
חוזק-בטמפרטורה גבוהה:יכול לפעול ברציפות בטמפרטורות מתכת עד כ-625 מעלות (1157 מעלות F). זה מאפשר לחצים וטמפרטורות קיטור גבוהים יותר, מה שמוביל ליעילות רבה יותר של תחנת הכוח.
חוזק זחילה וקרע מעולה:מבנה המיקרו שלו מיוצב כדי לעמוד בפני דפורמציה וכשל לאורך תקופות ארוכות (100,000+ שעות) בלחץ ובטמפרטורה גבוהים.
עמידות טובה לחמצון ולקורוזיה:תכולת הכרום של 9% מספקת עמידות טובה בהרבה בפני חמצון קיטור וקורוזיה חמה (סולפידציה) מאשר פלדות מסגסוגת- נמוכה כמו T11, T12 ו-T22.
עמידות תרמית טובה לעייפות:יכול לעמוד בלחצים המחזוריים הנגרמים על ידי חימום וקירור.
רְתִיכוּת:הוא ניתן לריתוך, אך דורש בקרה קפדנית של נהלים וטיפול בחום לאחר-ריתוך (PWHT).
הרכב כימי (תקן ASTM A213/A213M)
ההרכב הוא קריטי להשגת התכונות הרצויות.
| אֵלֵמֶנט | הרכב (%) |
|---|---|
| פחמן (C) | 0.08 - 0.12 |
| מנגן (Mn) | 0.30 - 0.60 |
| זרחן (P) | 0.020 מקסימום |
| גופרית (S) | 0.010 מקסימום |
| סיליקון (Si) | 0.20 - 0.50 |
| Chromium (Cr) | 8.00 - 9.50 |
| מוליבדן (מו) | 0.85 - 1.05 |
| ונדיום (V) | 0.18 - 0.25 |
| ניוביום (Nb) | 0.06 - 0.10 |
| ניקל (ני) | 0.40 מקסימום |
| אלומיניום (אל) | 0.02 מקסימום |
| חנקן (N) | 0.030 - 0.070 |
למה האלמנטים האלה?
Cr & Mo:לספק חיזוק פתרון מוצק ועמידות בפני קורוזיה.
V & Nb (Cb):יוצרים קרבידים וקרבוניטרידים עדינים ויציבים המספקים את המפתחחיזוק משקעיםולעכב תנועת נקע בטמפרטורות גבוהות.
N:עובד עם V ו-Nb ליצירת הקרבוניטרידים המחזקים ועוזר לייצב את המיקרו-מבנה.
מאפיינים מכניים (תקן ASTM A213/A213M)
| נֶכֶס | דְרִישָׁה |
|---|---|
| חוזק מתיחה | גדול או שווה ל-585 MPa (85,000 psi) |
| חוזק תשואה | גדול או שווה ל-415 MPa (60,000 psi) |
| הַאֲרָכָה | גדול או שווה ל-20% (ב-2 אינץ' או 50 מ"מ) |
| קַשִׁיוּת | פחות או שווה ל-250 HBW (Brinell) או 265 HV (Vickers) |
מטלורגיה וטיפול בחום
המאפיינים המעולים של T91 הם תוצאה ישירה של תהליך טיפול בחום ספציפי:
מנרמל:מחומם לטמפרטורה גבוהה (בערך. 1040-1080 מעלות / 1900-1975 מעלות צלזיוס) כדי ליצור מבנה אוסטניט הומוגני ולהמיס את יסודות הסגסוגת.
הַרפָּיָה:מקורר במהירות (מרווה אוויר) ולאחר מכן מחומם מחדש לטמפרטורה נמוכה יותר (כ. 730-780 מעלות / 1350-1435 מעלות F). זה מזכך את המרטנסיט ומפיל את הקרבידים והקרבוניטרידים העדינים, המחזקים של V, Nb ו-Cr.
המיקרו-מבנה המתקבל הואמרטנסיט מחוסך, שהוא חזק ויציב במיוחד בטמפרטורות גבוהות.
יישומים נפוצים
נעשה שימוש בצינורות SA-213 T91קטעי העברת חוםשל דוודים ומחממי-על שבהם הטמפרטורות והלחצים החמורים ביותר.
צינורות חימום-על
צינורות מחמם מחדש
לוחות קירות מים(באזורי-חובה גבוהה של דוודים מתקדמים)
כותרות וצנרת-בטמפרטורה גבוהה(אם כי אלה עשויים בדרך כלל ממפרט הצנרת המקביל,SA-335 P91)
שיקולי ייצור וריתוך
עבודה עם T91 דורשת טיפול מיוחד:
חימום מוקדם:חובה למניעת פיצוח קור. חימום מוקדם טיפוסי הוא 200-250 מעלות (400-480 מעלות F).
חומרים מתכלים לריתוך:יש להשתמש במתכות מילוי כימיה תואמות (למשל, ER90S-B9 עבור TIG, E9015-B9 עבור SMAW).
לאחר-טיפול בחום ריתוך (PWHT): קריטי לחלוטין.יש לבצע בטווח טמפרטורות ספציפי (בדרך כלל 730-760 מעלות / 1350-1400 מעלות F) למשך זמן מספיק כדי לשחזר את המיקרו-מבנה והקשיחות באזור מושפע החום (HAZ). אי ביצוע זה עלול להוביל לכישלון בטרם עת.
קירור מבוקר:לאחר הריתוך, יש לאפשר לרכיב להתקרר באיטיות לטמפרטורת החימום לפני PWHT.
השוואה לדרגות אחרות
לעומת T22 (2.25Cr-1Mo):T91 חזק משמעותית. זה מאפשר קירות צינור דקים יותר, שיפור העברת החום והפחתת מתח ומשקל תרמי.
לעומת T92 / T911:אלו הן פלדות Cr 9% מתקדמות עם תוספת של טונגסטן (W) ובורון (B), המציעות חוזק זחילה גבוה עוד יותר עבור המפעלים האולטרה--סופר-קריטיים (USC) המתקדמים ביותר. T91 הוא קודמו של הציונים הללו.
הערה חשובה על סיווג "פלדת פחמן".
אמנם מקובל להתייחס ל-T91 כאל "פלדת דוד", אבל קוראים לזה א"פלדת פחמן"מבחינה טכנית הוא כינוי שגוי. זה אפלדה מסגסוגת- נמוכהעם כמות משמעותית של יסודות סגסוגת (בסך הכל מעל 10%). פלדות פחמן אמיתיות לדוודים (כמו SA-210 A1/C) הן בעלות תכולת סגסוגת מינימלית והן משמשות למקטעים בטמפרטורה נמוכה יותר כמו קירות מים וחסכונים.
תַקצִיר
SA-213 T91 הוא חומר יסוד לייצור חשמל תרמי ביעילות גבוהה-. הכימיה האופטימלית וטיפול החום המבוקר שלו מספקים שילוב שאין שני לו של חוזק בטמפרטורה גבוהה, עמידות לזחילה ועמידות בפני קורוזיה עבור המעמד שלו, מה שהופך אותו לסגסוגת סוס העבודה עבור צינורות מחמם-על וחימום חוזר קריטי.
