12Ni14 Низькотемпературна-нікелева сталь
12Ni14є a12-14% нікелевої легованої сталіпризначений для екстремальних кріогенних застосувань, в основному використовується в системах зберігання та транспортування зрідженого природного газу (СПГ).
Ключові характеристики
Тип матеріалу:Феритна-сталь, легована нікелем (не вуглецева сталь)
Основний стандарт:EN 10028-4 (Плоский виріб для роботи під тиском - сталі з нікелевих сплавів)
Діапазон температур:Підходить для обслуговування до-196 градусів (-321 градус F)
Основне застосування:Ємності для зберігання СПГ, кріогенні резервуари
Термічна обробка:Подвійний нормалізований і відпущений, або загартований і відпущений
Хімічний склад (EN 10028-4)
| елемент | Вміст (%) | Примітки |
|---|---|---|
| C | Менше або дорівнює 0,15 | Низький вміст вуглецю для зварюваності |
| Si | Менше або дорівнює 0,35 | |
| Мн | Менше або дорівнює 0,70 | Обмежений вміст марганцю |
| P | Менше або дорівнює 0,020 | Дуже низька кріогенна міцність |
| S | Менше або дорівнює 0,010 | Дуже низька зварюваність |
| Ni | 12.0-14.0 | Високий вміст нікелю для надзвичайно-температурної міцності |
| кр | Менше або дорівнює 0,25 | |
| пн | Менше або дорівнює 0,10 | |
| Cu | Менше або дорівнює 0,25 | |
| Ал | Менше або дорівнює 0,050 |
Механічні властивості
| Власність | Значення | Тестовий стан |
|---|---|---|
| Межа текучості (Rp0,2), мін | 500 МПа | Після термообробки |
| Міцність на розрив (Rm) | 620-780 МПа | |
| Подовження (A), хв | 20% | |
| Енергія удару (КВ), хв | При -196 градусах: Середнє значення 3 тестів: більше або дорівнює 70 Дж Одиночне значення: більше або дорівнює 50 Дж |
V-виїмка Шарпі |
Порівняння з іншими нікелевими сталями
| Оцінка | Вміст нікелю | Мінімальна межа текучості | Ключова температура застосування |
|---|---|---|---|
| 12Ni14 | 12-14% | 500 МПа | -196 градусів |
| X10Ni9 | 8.5-10% | 585 МПа | -196 градусів |
| X8Ni9 | 8-9% | 640 МПа | -196 градусів |
| 9% Ni сталь | 9% | 585-690 МПа | -196 градусів |
Вимоги до термічної обробки
12Ni14 вимагає спеціальної термічної обробки для досягнення своїх властивостей:
Подвійна нормалізація та загартування:
Перша нормалізація: 900-950 градусів
Друга нормалізація: 800-850 градусів
Температура: 550-600 градусів
Загартування і відпуск:
Гасіть від 800-850 градусів
Загартувати при 550-600 градусах
Сфери застосування
Основні програми:
Промисловість СПГ:
Первинна та вторинна оболонка резервуарів для зберігання СПГ
Суднові танки та вантажні трюми СПГ
Обладнання для переробки СПГ
Кріогенна інженерія:
Зберігання рідкого водню (з особливими міркуваннями)
Зберігання етилену при кріогенних температурах
Спеціалізоване кріогенне дослідницьке обладнання
Енергетичний сектор:
Компоненти для електростанцій, що працюють на СПГ-
Кріогенні системи зберігання енергії
Технічні характеристики труб
Труби з 12Ni14 підпадають під:
EN 10216-4:Безшовні сталеві труби для роботи під тиском із заданими низькотемпературними властивостями
EN 10217-4:Зварні сталеві труби для роботи під тиском із заданими низькотемпературними властивостями
Міркування щодо зварювання
| Аспект | Вимога |
|---|---|
| Присадні метали | Витратні матеріали з-високим вмістом нікелю (зазвичай 12-13% Ni) |
| Попередній нагрів | Зазвичай не потрібно |
| Міжпрохідна температура | Контролюється нижче 150 градусів |
| Зварювальні процеси | SMAW, GTAW, SAW з кваліфікованими процедурами |
| PWHT | Необхідний для відновлення властивостей ЗТВ |
Примітки щодо дизайну та виготовлення
Вибір матеріалу:Використовується, коли потрібна виняткова міцність при -196 градусах
Витрати на виготовлення:Високі витрати на матеріали та виготовлення через вміст нікелю та спеціальні процедури
Обмеження по товщині:Доступні різної товщини, але виготовлення стає складнішим із збільшенням товщини
Вимоги до тестування:Потрібні масштабні випробування НК і механічні випробування
Еквівалентні оцінки
| Стандартний | Еквівалентне позначення |
|---|---|
| ASTM/ASME | Подібний до SA 645 (5% Ni), але з більшим вмістом Ni |
| ISO | Подібні позначення в розробці |
| JIS | Немає прямого еквівалента |
| GB (Китай) | Розробляється за китайськими стандартами |
Важливі технічні зауваження
Фазова трансформація:12Ni14 працює в повністю феритній фазі при кріогенних температурах
В'язкість до руйнування:Відмінна стійкість до крихкого руйнування при температурі -196 градусів
Теплове розширення:Нижчий коефіцієнт теплового розширення, ніж у аустенітних нержавіючих сталей
Магнітні властивості:Феритна структура робить його магнітним
Ринок і доступність
Обмежене виробництво:Виробляється спеціалізованими металургійними заводами
Час виконання:Довший час доставки порівняно зі звичайними сталями
Сертифікація:Вимагає ретельної сертифікації та відстеження
Глобальні постачальники:Обмежена кількість виробників у всьому світі
Порівняння з аустенітними альтернативами
| Параметр | Сталь 12Ni14 | Аустенітна нержавіюча сталь (304L) |
|---|---|---|
| Теплопровідність | Вища | Нижній |
| Теплове розширення | Нижній | Вища |
| Магнітні властивості | Магнітний | Не-магнітний |
| Вартість при однаковій силі | Порівнянний або нижчий | Вища |
| Межа текучості | Вища | Нижній |
Резюме
12Ni14є спеціалізованимлегована сталь з високим -нікелем (12-14%)розроблений спеціально дляЗберігання СПГ і кріогенні застосуванняпри температурах до -196 градусів. Він забезпечує відмінну міцність на руйнування при кріогенних температурах, зберігаючи при цьому феритну мікроструктуру. Незважаючи на те, що в деяких контекстах її називають «котельною сталевою трубою», її фактичне застосування є набагато більш спеціалізованим — головним чином у кріогенній промисловості та промисловості СПГ, а не у звичайних котельних системах. Матеріал потребує ретельної термічної обробки, спеціальних зварювальних процедур і суворого контролю якості, щоб забезпечити продуктивність у критично важливих кріогенних умовах.
