info-225-225 info-262-192

Вступ до сталевої котлової труби 13CrMo4-5 / 1.7335

Класифікація матеріалів

13CrMo4-5 (номер матеріалу1.7335) єне з вуглецевої сталіале анизько{0}}легована хром-молібденова стальспеціально розроблений для роботи при підвищеній температурі в котлах і посудинах під тиском. Цей матеріал являє собоюпроміжний сортміж простими вуглецевими сталями та високолегованими стійкими-сталями до повзучості, пропонуючи збалансоване поєднання властивостей для певних діапазонів температур.

Правильна класифікація:
Низьколегована-повзучість-жаростійка-сталь (1,25% групи хрому)

Розподіл позначення матеріалу:

13: Приблизно 1,3% вміст хрому (фактично 0,7-1,2% діапазон)

кр: Хромовий легуючий елемент

пн: Молібденовий легуючий елемент

4-5: вказує на вміст як хрому (~1%), так і молібдену (~0,5%)

Альтернативні позначення:Сталь 1Cr-0.5Mo, 1.25Cr-0.5Mo (приблизний склад)

Основні характеристики та застосування

Відмінні риси:

Покращений опір повзучості: перевершує звичайні вуглецеві сталі при підвищених температурах

Хороша зварюваність: краще, ніж сталі з високим вмістом хрому, але вимагає більшого догляду, ніж вуглецеві сталі

Стійкість до окислення: Покращено порівняно з вуглецевими сталями завдяки вмісту хрому

Стійкість до загартованої крихкості: Краще, ніж деякі вищі класи сплавів

Хороша виробничість: Може бути сформований і оброблений стандартним обладнанням

Історичний контекст:

Розвинуто в середині 20 стдля проміжних температур

Європейська адаптаціяаналогічних марок США, як-от 1,25Cr-0,5Mo

Широко використовуєтьсяу звичайних електростанціях і переробних галузях промисловості

Перевірена надійністьз великою історією обслуговування

Основні програми:

Барабани котліві заголовки

Пароперегрівальні трубиі підтримує

Паропровідна звичайних електростанціях

Теплообмінні трубина нафтопереробних заводах

Посудини під тискомдля хімічної обробки

Компоненти систем централізованого теплопостачання

Типові умови обслуговування:

Діапазон температур: 450°C до 550°C(оптимальна 475-525°C)

Тиск: До150 бартипово

Термін служби: 100 000-150 000 годинпри розрахунковій температурі

Економічний діапазон: найбільш економічно-ефективне завдяки температурній здатності

Технічні характеристики

Таблиця 1: Вимоги до хімічного складу (EN 10216-2)

елемент	Стандартний діапазон (%)	Типовий аналіз (%)	Функціональна роль
Карбон (C)	0.08 - 0.18	0.10 - 0.15	Міцність, карбідоутворення
Кремній (Si)	0.10 - 0.35	0.15 - 0.30	Розкислювач
Марганець (Mn)	0.40 - 1.00	0.60 - 0.90	Міцність, контроль сульфідів
Фосфор (P)	≤ 0,025	≤ 0,020	Контроль домішок
Сірка (S)	≤ 0,015	≤ 0,010	Контроль домішок
Хром (Cr)	0.70 - 1.20	0.90 - 1.10	Стійкість до окислення, міцність на повзучість
Молібден (Mo)	0.40 - 0.60	0.45 - 0.55	Стійкість до повзучості, твердосплавна стабілізація
Нікель (Ni)	≤ 0,30	≤ 0,25	Залишковий елемент
Алюміній (Al)	≤ 0,040	≤ 0,030	Доробка зерна
мідь (Cu)	≤ 0,30	≤ 0,25	Залишковий елемент
Ванадій (V)	--	--	Зазвичай не додається
Ніобій (Nb)	--	--	Зазвичай не додається
Азот (N)	≤ 0,012	≤ 0,010	Контрольоване додавання

Таблиця 2: Механічні властивості при кімнатній температурі

Власність	Стандартні вимоги	Типові значення	Тестовий стан
Межа текучості (Rp0,2)	≥ 310 МПа	320-400 МПа	Нормалізований + Загартований
Міцність на розрив (Rm)	460 - 590 МПа	480-550 МПа	Нормалізований + Загартований
Подовження (A)	≥ 22%	24-30%	L₀=5.65√S₀
Зменшення площі (Z)	--	60-75%	Поперечний
Енергія удару (КВ)	≥ 40 Дж (середнє)	50-100 J	+20°C
Твердість	140 - 195 HB	150-180 HB	Брінель

Таблиця 3: Властивості при підвищеній температурі

Температура (°C)	400	450	475	500	525	550
Мін. Rp0,2 (МПа)	260	240	225	210	200	190
Міцність повзучості 10⁵h	110	70	55	40	30	22
Допустима напруга (МПа)	96	68	55	43	33	25
порівняно з. 16Mo3	+10%	+25%	+35%	+40%	+45%	+50%
порівняно з P460NH	+20%	+30%	--	--	--	--

Таблиця 4: Порівняння з відповідними марками сталі

Параметр	13CrMo4-5	16Mo3	10CrMo9-10	P460NH	X11CrMo5-1
№ матеріалу	1.7335	1.5415	1.7380	1.8949	1.7361
Вміст Chrome	1%	<0.3%	2.25%	<0.3%	5%
Молібден	0.5%	0.3%	1%	<0.08%	0.5%
Мінімальний вихід (МПа)	310	280	280	460	280
Максимальна температура (°C)	560	550	580	550	600
Стійкість до повзучості	добре	Помірний	Дуже добре	Обмежений	Дуже добре
Зварюваність	добре	добре	важко	добре	Вимагає догляду
Фактор витрат	1.4	1.0	1.8	1.3	1.7

Виробництво та переробка

Процес виробництва:

текст

Основна киснева/електрична дугова піч → Обробка ковша → Безперервне лиття → Виготовлення труб (безшовних або зварних) → Нормалізація (900-950°C) + Відпуск (650-700°C) → Охолодження → Випробування → Кінцева перевірка

Вимоги до термічної обробки:

Нормалізація: 900-950°C з подальшим повітряним охолодженням

Загартовування: 650-700°C протягом 1-2 годин

Термообробка після-зварювання: Необхідно для товщини > 10-15 мм

Кінцева мікроструктура: Ферит-перліт або бейніт залежно від швидкості охолодження

Технологія зварювання:

Зварювальні характеристики:

Помірна загартовуваність: Менше, ніж сталі з високим вмістом хрому

Хороші властивості металу зварного шва: З належними процедурами

Потрібна PWHT: Для більшості застосувань для зняття напруги

Контроль водню: важливо для запобігання розтріскування

Проектні міркування

Переваги 13CrMo4-5:

Перевірена надійність: Велика історія обслуговування в енергетиці

Рентабельність-: Економічний для свого діапазону температур

Хороша виробничість: можна легко згинати, формувати та обробляти

Передбачувана поведінка: добре-зрозумілі властивості матеріалу

Прийняття коду: широко прийнятий у всіх основних кодах проектування

Обмеження та запобіжні заходи:

Температурний ліміт: не підходить для тривалої-служби при температурі вище 560°C

Ризик графітизації: Потенціал за певних умов після тривалого обслуговування

Вимога PWHT: часто обов’язковий для зварних швів,-які містять тиск

Середня сила: Нижче, ніж деякі альтернативні матеріали

Межа окислення: Може вимагати захисту в агресивних середовищах

Параметри конструкції:

Фактор безпеки: Зазвичай 1,5 на стійкість до повзучості

Надбавка на корозію: 1-2 мм залежно від середовища експлуатації

Мінімальна розрахункова температура: -10°C (нижче з випробуванням на удар)

Міркування щодо втоми: Важливо для компонентів циклічного обслуговування

Мікроструктурні характеристики

Фазова трансформація:

Температура аустенізації: 900-950°C

Критична швидкість охолодження: Помірний

Продукти трансформації: Можливий перліт, бейніт

Відповідь на загартовування: Стабільні карбіди (M₃C, M₇C₃)

Довгострокова-стабільність:

Твердосплавне укрупнення: перетворення M₃C на M₇C₃

Ризик графітизації: У певних температурних діапазонах (рідко)

Сфероїдізація: Деградація перліту з часом

Кавітація повзучості: після тривалого використання при високій{0}}температурі

Забезпечення якості та стандарти

Вимоги до сертифікації:

EN 10204 3.1 або 3.2 сертифікат матеріалу

Повна відстежуваність до номера опалення/партії

Повний хімічний аналіз

Протоколи механічних випробувань (кімнатна температура)

Звіти про не-руйнівні перевірки

Записи про термічну обробку

Застосовні стандарти:

Стандарти продукції: EN 10216-2 (безшовні), EN 10217-2 (зварні)

Стандарт матеріалу: EN 10028-2

Стандарти тестування: EN ISO 6892-1, EN ISO 148-1

Стандарти зварювання: EN ISO 15614-1

Коди дизайну: EN 12952, EN 13480, ASME Розділ I

Спеціальне тестування (за потреби):

Випробування на повзучість: Для критичних застосувань

Обстеження твердості: Основний метал, ЗТВ і метал шва

Дослідження мікроструктури: Оцінка розміру зерна

Випробування на згин: Для кваліфікації процедури зварювання

Обслуговування та технічне обслуговування

Механізми деградації:

повзучість: Фактор-обмеження основного терміну служби при проектних температурах

Окислення: як зовнішня, так і-парова сторона

Графітізація: ЗТВ після дуже тривалої експлуатації (рідко)

Термічна втома: У компонентах із зміною температури

Корозія: У деяких агресивних середовищах

Перевірка та моніторинг:

Регулярний візуальний огляд: Для деградації поверхні

Ультразвуковий контроль: Для виявлення пошкоджень від ковзання

Реплікаційна мікроскопія: Для мікроструктурної оцінки

Випробування на твердість: для визначення пом’якшення

Перевірки розмірів: Для вимірювання деформації повзучості

Оцінка ресурсу, що залишився:

На основі історії операцій (температура, час)

Вимірювання деформації повзучості

Мікроструктурна оцінка

Тестування зразків у критичних випадках

Економічні міркування

Фактори вартості:

Вартість матеріалу: на 30-40% більше, ніж у вуглецевих сталей

Вартість виготовлення: Помірне збільшення через вимоги до зварювання

Вартість життєвого циклу: Сприятливо завдяки більш тривалому терміну служби при температурі

Доступність: Хороший на європейських ринках

Загальна вартість володіння:

текст

Початкова вартість: Середня Вартість встановлення: Середня Вартість технічного обслуговування: Від низького до середнього Вартість заміни: Середня Термін служби: 20-25 років, типовий Загальна економічність: Дуже сприятливий для розроблених застосувань

Керівництво по відбору

Коли 13CrMo4-5 підходить:

Вимоги до температури: робочий діапазон 475-525°C

Економічні проекти: де баланс витрат-ефективності має вирішальне значення

Перевірені дизайни: Для компонентів із встановленою історією обслуговування

Потрібна хороша технологічність: Складні форми або велике зварювання

Відповідність кодексу: Проекти з використанням європейських норм проектування

Коли розглядати альтернативи:

Нижче 475°C: P460NH або подібний може бути економнішим

Вище 525°C: Розгляньте 10CrMo9-10 або подібний

Високоциклічний сервіс: Може знадобитися вибір іншого матеріалу

Важкі умови: потрібні більш стійкі до корозії-матеріали

Дуже високий тиск: Можуть знадобитися більш міцні матеріали

Еквівалентні характеристики:

Стандартний	Еквівалентний клас	Примітки
ASTM	A335 P11	Схожий склад, різні властивості
ASME	SA335 P11	Розділ I і VIII прийнятні
DIN	15CrMo5	Давніше німецьке позначення
ISO	12CrMo4-5	Схожа специфікація

Сучасні програми та тенденції

Поточне використання:

Традиційні електростанції: все ще широко використовується в існуючих приміщеннях

Проекти продовження життя: Заміна застарілих компонентів

Промислові котли: Для виробництва пари в процесі

Когенераційні установки: Системи теплоенергетики

Відновлювана інтеграція: Резервне та балансувальне живлення

Перспективи на майбутнє:

Поступова заміна: новіші матеріали на високо-ефективних установках

Продовження використання: На ринках модернізації та технічного обслуговування

Спеціальні програми: Де його специфічні властивості оптимальні

Стандартизація: Все ще включено до всіх основних проектних кодів

Порівняльний аналіз з основними альтернативами

проти. 16Mo3:

Перевага: Краща міцність на повзучість вище 475°C

Недолік: Вища вартість, складніше зварювання

Точка прийняття рішення: ~475°C робоча температура

порівняно з P460NH:

Перевага: Чудові високо{0}}температурні властивості

Недолік: Низька міцність при кімнатній температурі

Точка прийняття рішення: Вимоги до температури та тиску

порівняно з X11CrMo5-1:

Перевага: краща зварюваність, менша вартість

Недолік: здатність до нижчих температур

Точка прийняття рішення: межа робочої температури 525°C

Резюме:13CrMo4-5 являє собою aнадійний-матеріалдля проміжних температур в енергетиці та переробній промисловості. Йогозбалансоване поєднання опору повзучості, технологічності та вартостізробив це aстандартний вибірдля барабанів котлів, колекторів і систем трубопроводів, що працюють в діапазоні 475-525°C протягом десятиліть. У той час як нові матеріали пропонують покращені високотемпературні характеристики, 13CrMo4-5 продовжує використовуватися для застосувань, де його перевірена репутація, хороша доступність і сприятливі економічні показники забезпечують оптимальне рішення. Належну увагупроцедури зварювання та термічної обробкиє важливим для успішного застосування, але ці вимоги є менш суворими, ніж для високолегованих сталей, що робить його доступним для широкого кола виробників і операторів.

Сталева труба котла з вуглецевої сталі 13CrMo4-5