Ống hàn thép không gỉ ASTM A249 TP310S để phát điện

Phạm vi của ASTM A249

ASTM A249 là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho nồi hơi, bộ quá nhiệt, bộ trao đổi nhiệt và ống ngưng tụ bằng thép austenit. Nó bao gồm các ống được sản xuất bằng quy trình hàn tự động từ sản phẩm cán phẳng, với mối hàn được kiểm tra kích thước 100 phần trăm và, đối với hầu hết các cấp, ống được cung cấp ở trạng thái ủ-dung dịch. A249 là tiêu chuẩn ống, không phải tiêu chuẩn ống: sự khác biệt quan trọng vì ống được sắp xếp theo đường kính ngoài và độ dày thành cho nhiệm vụ truyền nhiệt, trong khi ống được sắp xếp theo kích thước ống danh nghĩa.

Danh sách cấp độ của A249 rất rộng và bao gồm TP304, TP304L, TP304H, TP309S, TP309H, TP310S, TP310H, TP316, TP316L, TP316H, TP316Ti, TP321, TP321H, TP347, TP347H, TP348 và TP348H, cùng nhiều loại khác. Mỗi loại có bảng xử lý nhiệt và{19}hóa học riêng. Bài viết này tập trung vào TP310S, được chỉ định là UNS S31008, cũng được đề cập trong tiêu chuẩn ASTM A312 cho đường ống và A240 cho tấm và tấm.

Thành phần hóa học của TP310S

Phạm vi phân tích nhiệt-dưới đây được yêu cầu bởi ASTM A249 đối với TP310S.

Yếu tố	Nội dung, wt %
Cacbon, C	tối đa 0,08
Mangan, Mn	tối đa 2,00
Phốt pho, P	tối đa 0,045
Lưu huỳnh, S	tối đa 0,030
Silicon, Si	tối đa 1,00
Crom, Cr	24.0 - 26.0
Niken, Ni	19.0 - 22.0
Sắt, Fe	Sự cân bằng

Hàm lượng crom cao, khoảng 25%, mang lại cho 310S khả năng chống oxy hóa và sunfua hóa vượt trội ở nhiệt độ cao, trong khi hàm lượng niken cao giữ cho cấu trúc austenit ổn định và cung cấp khả năng chống giảm khí quyển. Hậu tố S biểu thị phiên bản tiêu chuẩn-có hàm lượng carbon tối đa 0,08 phần trăm; TP310H, với lượng carbon từ 0,04 đến 0,10 phần trăm, được chỉ định ở nơi độ bền rão chi phối.

Tính chất cơ học

Theo tiêu chuẩn ASTM A249, ống TP310S được ủ bằng dung dịch phải đáp ứng các yêu cầu về nhiệt độ phòng-sau đây.

Tài sản	Yêu cầu
Độ bền kéo	515 MPa phút, 75 ksi phút
Cường độ năng suất, bù 0,2%	205 MPa phút, 30 ksi phút
Độ giãn dài trong 2 in (50 mm)	35 % phút
độ cứng	Tối đa 90 HRB

Trong điều kiện ủ, cấu trúc vi mô hoàn toàn là austenit, do đó ống giữ được độ dẻo và độ bền tốt ở nhiệt độ đông lạnh cũng như nhiệt độ cao, mặc dù loại này hiếm khi được chọn cho hoạt động ở nhiệt độ -thấp.

Hiệu suất nhiệt độ-cao

TP310S được thiết kế để giải nhiệt hơn là chống ăn mòn xung quanh. Đường bao nhiệt độ thực tế là:

Dịch vụ oxy hóa liên tục trong không khí: khoảng 1035 C, có thể tiếp xúc không liên tục ở nhiệt độ khoảng 1100 C trong không khí khô.

Thiết kế áp suất: các mã thiết kế như ASME Phần VIII và B31.3 giới hạn ứng suất cho phép ở khoảng 816 C đối với 310S; trên mức đó, ống có thể tồn tại nhưng không thể được thiết kế để mã hóa áp suất.

Độ rão: đối với các bộ phận có tuổi thọ dài-độ rão{1}}có tải trên khoảng 800 C, TP310H cấp H được ưu tiên hơn TP310S.

Pha sigma: thời gian sử dụng kéo dài trong phạm vi 650 đến 900 C có thể kết tủa pha sigma và làm giòn vật liệu; điều này phải được xem xét trong tuổi thọ thiết kế và lập kế hoạch kiểm tra.

Trong môi trường khí đốt và khí thải-, hàm lượng crom cao chống lại sự tấn công của quá trình oxy hóa và lưu huỳnh tốt hơn nhiều so với cấp 18-8, đó là lý do tại sao 310S là đặc trưng cho ống lò và bề mặt thu hồi nhiệt.

Ứng dụng điển hình

Nồi hơi và ống quá nhiệt trong phát điện

Ống bức xạ và đối lưu trong lò nung

Ống-trao đổi nhiệt và ống ngưng tụ để thu hồi nhiệt-thải thải

Thành phần đơn vị Cracking xúc tác chất lỏng trong lọc dầu

Thiết bị xử lý nhiệt-: lò đốt, vòi đốt và thiết bị xử lý nhiệt-

Chế tạo và hàn

Kim loại phụ: ER310 trên AWS A5.9 là chất độn phù hợp cho 310S, với hàm lượng carbon và crom phù hợp với thiết kế nhiệt độ-cao; Chất độn ER308L hoặc ER316L không được chấp nhận thay thế cho dịch vụ ở nhiệt độ-cao.

Nhiệt đầu vào: giữ nhiệt đầu vào và nhiệt độ các lớp ở mức thấp để hạn chế sự phát triển của hạt và độ nhạy cảm với pha-sigma trong vùng hàn.

Xử lý nhiệt: ống được cung cấp ở trạng thái ủ-dung dịch, nhiệt độ tối thiểu khoảng 1040 C, sau đó làm nguội nhanh; không cần xử lý nhiệt sau mối hàn đối với 310S.

Hình thành: uốn nguội và cuộn theo tiêu chuẩn thực hành austenit; tạo hình nóng phải hoàn thành ở nhiệt độ tránh được phạm vi giòn 650 đến 900 C.

Kiểm tra: các mối hàn được kiểm tra theo A249, trong đó người mua có thể thêm các yêu cầu kiểm tra không phá hủy-chẳng hạn như kiểm tra dòng điện xoáy-hoặc chụp X quang.

Câu hỏi thường gặp

Q1. ASTM A249 bao gồm những gì?
A249 bao gồm các loại nồi hơi, bộ quá nhiệt, bộ trao đổi nhiệt và ống ngưng tụ bằng thép austenit hàn,{1}}bao gồm các dòng TP304, TP310S, TP316 và TP347, với các yêu cầu về kích thước và thử nghiệm đối với nhiệm vụ truyền nhiệt.

Q2. Nhiệt độ sử dụng tối đa của TP310S là bao nhiêu?
Trong không khí, 310S chống lại quá trình oxy hóa liên tục ở nhiệt độ khoảng 1035 C và không liên tục ở khoảng 1100 C. Đối với thiết kế áp suất, mã ASME giới hạn ứng suất cho phép ở khoảng 816 C và TP310H được ưu tiên sử dụng-có tuổi thọ dài trên khoảng 800 C.

Q3. Sự khác biệt giữa 310S và 310H là gì?
Loại H, TP310H, kiểm soát lượng carbon từ 0,04 đến 0,10 phần trăm để mang lại độ bền rão, trong khi 310S giới hạn lượng carbon ở mức tối đa 0,08 phần trăm. Đối với các bộ phận có nhiệt độ-chịu tải-cao, TP310H được chỉ định.

Q4. TP310S có giống EN 1.4845 không?
EN 1.4845, được chỉ định là X8CrNi25-21, là phiên bản tương tự của 310S ở Châu Âu về cơ bản có cùng dãy crom và niken; trong các dự án châu Âu, hai tên gọi này thường được tham chiếu chéo.

Q5. Ống hàn TP310S có dùng được cho thiết bị trao đổi nhiệt không?
Có, nó được sử dụng rộng rãi cho các ống-trao đổi nhiệt và ống ngưng tụ trong dịch vụ thu hồi-nhiệt độ và nhiệt-cao, được cung cấp trong điều kiện ủ-dung dịch với mối hàn được kiểm tra theo A249 và bất kỳ-thử nghiệm không phá hủy bổ sung nào đã được thỏa thuận với người mua.

Q6. Tại sao 310S đắt hơn 304?
310S chứa khoảng 25% crom và 20% niken, nhiều hơn gấp đôi hàm lượng hợp kim của 304, do đó, phụ phí hợp kim cao hơn đáng kể để đổi lấy khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ-cao vượt trội.