บทบาทพื้นฐานและความต้องการทางโลหะวิทยาของท่อที
ท่อ ที, เป็นองค์ประกอบพื้นฐานในระบบขนส่งของไหล, ทำหน้าที่สำคัญ: ให้ $90$-สาขาปริญญาในท่อเพื่อให้สามารถเบี่ยงเบนได้, การผสม, หรือการกระจายกระแสที่เท่ากัน. ในขณะที่ดูเหมือนง่ายในเรขาคณิต, การผลิตจำเป็นต้องมีการเสียรูปพลาสติกอย่างมีนัยสำคัญ - การขึ้นรูปของการเชื่อมต่อสาขา - ซึ่งทำให้เกิดสภาวะความเครียดที่ซับซ้อนและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคในวัสดุ. ความต้องการความสามารถในการขึ้นรูปโดยธรรมชาตินี้, ประกอบกับความต้องการฟิตติ้งสำเร็จรูปให้ทนทานเหมือนเดิม, และมักจะสูงกว่า, แรงดันภายในและโหลดภายนอกเป็นท่อตรงที่จะเชื่อม, กำหนดการควบคุมด้านโลหะวิทยาและการผลิตที่เข้มงวด. การเลือกใช้วัสดุสำหรับทีออฟนั้นไม่เคยเป็นไปตามอำเภอใจ; มันจะต้องเข้ากันกับวัสดุท่ออย่างสมบูรณ์แบบเพื่อให้แน่ใจว่ามีการบูรณาการอย่างราบรื่นในแง่ของความสามารถในการเชื่อม, ทนต่อการกัดกร่อน, และความเข้ากันได้ของการขยายตัวเนื่องจากความร้อน.
มาตรฐานการควบคุมสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ ที่ระบุไว้, โดยเฉพาะเหล็กคาร์บอนและโลหะผสม, มี มาตรฐาน ASTM A234/A234M, ซึ่งระบุ “อุปกรณ์ท่อของเหล็กกล้าคาร์บอนดัดและโลหะผสมเหล็กสำหรับการบริการที่มีอุณหภูมิปานกลางและสูง” ข้อกำหนดนี้กำหนดองค์ประกอบทางเคมี, การบำบัดด้วยความร้อนที่จำเป็น, และการทดสอบคุณสมบัติทางกลที่จำเป็นสำหรับข้อต่อที่จะได้รับการรับรองสำหรับการใช้งานด้านแรงดัน. เกรดสแตนเลส, ในขณะที่มักผลิตโดยใช้เทคนิคการขึ้นรูปที่คล้ายคลึงกัน, ตกอยู่ภายใต้ข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุที่เกี่ยวข้องแต่แตกต่างกัน (เช่น, A403 สำหรับอุปกรณ์สเตนเลสออสเทนนิติกที่ดัดขึ้นรูป), แต่ความเหมาะสมตามวัตถุประสงค์ขั้นสุดท้ายถูกกำหนดโดยหลักการหลักเดียวกัน: การเก็บรักษาโครงสร้างจุลภาคที่ต้องการและการรับประกันความสมบูรณ์ทางกลหลังจากการขึ้นรูป. กระบวนการผลิตสำหรับแท่นทีไร้ตะเข็บมักเกี่ยวข้องกับวิธีการโป่งไฮดรอลิกหรือกระบวนการอัดรีดร้อน, ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ต้องการให้วัสดุมีความเหนียวสูงที่อุณหภูมิการขึ้นรูปและจำเป็นต้องผ่านการบำบัดความร้อนหลังการขึ้นรูปเพื่อบรรเทาความเค้นตกค้างและฟื้นฟูโครงสร้างจุลภาคที่เหมาะสมที่สุด, ขั้นตอนที่จำเป็นขั้นพื้นฐานสำหรับการรับรอง.
คนงานเหล็กกล้าคาร์บอน: A234 เกรด WPB และ WPC
เกรด ดับบลิวบี และ WPC เป็นที่แพร่หลาย, อุปกรณ์อเนกประสงค์ในอุตสาหกรรมท่ออุณหภูมิและแรงดันปานกลาง. พวกมันเป็นตัวแทนของเหล็กกล้าคาร์บอนพื้นฐาน, โดยที่ WPB เป็นเกรดมาตรฐาน และ WPC ที่ให้ความแข็งแกร่งที่สูงกว่าเล็กน้อย เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงสุดที่สูงขึ้นเล็กน้อย และการควบคุมองค์ประกอบโลหะผสมอื่นๆ ที่เข้มงวดมากขึ้น. รากฐานทางโลหะวิทยาของพวกเขาคือความเรียบง่าย: เมทริกซ์เหล็กคาร์บอนที่มีปริมาณแมงกานีสควบคุม, ซิลิคอน, และสารตกค้าง. ความแข็งแรงได้มาจากปริมาณเพิร์ลไลต์ภายในเมทริกซ์เฟอร์ไรต์เป็นหลัก, ซึ่งเป็นหน้าที่ของระดับคาร์บอน.
ข้อจำกัดทางเทคนิคที่ควบคุมเกรดเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่ความสามารถในการเชื่อมและความเหนียวของรอยบาก. เนื่องจากทีเหล่านี้จะถูกเชื่อมด้วยสนามกับท่อเหล็กคาร์บอน, การควบคุม $\text{Carbon Equivalent Value}$ ($\text{CEV}$) เป็นสิ่งสำคัญ, แม้ว่ามีความเข้มงวดน้อยกว่าท่อที่มีความแข็งแรงสูงก็ตาม. ต้นทุนต่ำและความเหนียวที่พร้อมใช้งานของ WPB/WPC ทำให้เหมาะสำหรับการบริการที่อุณหภูมิแวดล้อมและปานกลาง, เช่นน้ำ, อากาศ, และไฮโดรคาร์บอนที่ไม่กัดกร่อน. อย่างไรก็ตาม, การใช้งานถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิอย่างเคร่งครัด (เนื่องจากการปรับขนาดและการสูญเสียความแข็งแกร่ง) และด้วยการปรากฏตัวของสื่อที่ก้าวร้าว (เนื่องจากขาดความต้านทานการกัดกร่อนโดยธรรมชาติ). ข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับทั้งสองเกรด, โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการเสียรูปพลาสติกของการสร้างที, เป็นผู้ได้รับคำสั่ง การทำให้เป็นมาตรฐาน หรือ บรรเทาความเครียด การรักษาความร้อน, ซึ่งดำเนินการเพื่อลดความเค้นตกค้างที่สะสมระหว่างการขึ้นรูปและเพื่อให้มั่นใจว่ามีความสม่ำเสมอ, โครงสร้างจุลภาคเฟอร์ริติก-เพิร์ลไลติกเนื้อละเอียดที่รับประกันผลผลิตขั้นต่ำและความต้านทานแรงดึงที่ต้องการ.
ตารางที่ 1: ข้อกำหนดองค์ประกอบทางเคมี (ASTM A234 WPB และ WPC – ฟิตติ้งดัด)
การควบคุมองค์ประกอบมุ่งเน้นไปที่การรับประกันความสามารถในการเชื่อมที่ดีและความแข็งแรงขั้นต่ำ. ค่าที่แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์สูงสุด เว้นแต่จะระบุช่วงไว้.
| องค์ประกอบ | WPB สูงสุด (%) | WPC สูงสุด (%) |
| คาร์บอน ($\text{C}$) | $0.30$ | $0.35$ |
| แมงกานีส ($\text{Mn}$) | $0.29 – 1.06$ | $0.29 – 1.06$ |
| ฟอสฟอรัส ($\text{P}$) | $0.035$ | $0.035$ |
| กำมะถัน ($\text{S}$) | $0.035$ | $0.035$ |
| ซิลิคอน ($\text{Si}$) | $0.10 – 0.35$ | $0.10 – 0.35$ |
| โครเมียม ($\text{Cr}$) | $0.40$ | $0.40$ |
| โมลิบดีนัม ($\text{Mo}$) | $0.15$ | $0.15$ |
| นิกเกิล ($\text{Ni}$) | $0.40$ | $0.40$ |
| ทองแดง ($\text{Cu}$) | $0.35$ | $0.35$ |
| วาเนเดียม ($\text{V}$) | $0.08$ | $0.08$ |
โลหะผสมที่ทนต่อการคืบคลาน: WP91 และ 15CrMoV
การกระโดดจาก WPB/WPC สู่ WP91 และ 15CrMoV แสดงถึงการเปลี่ยนจากบริการทั่วไปไปสู่ความเชี่ยวชาญสูง, บริการอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงที่สำคัญ, ในอุตสาหกรรมการผลิตไฟฟ้าเป็นหลัก (เครื่องทำความร้อนยิ่งยวด, เครื่องทำความร้อนซ้ำ, สายไอน้ำหลัก). เหล่านี้คือ โลหะผสมต่ำ, เหล็กทนต่อการคืบคลาน, ออกแบบมาเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและต้านทานการเสียรูปตามเวลา (คืบคลาน) ที่อุณหภูมิสูงกว่ามาก $500^\circ\text{C}$.
WP91: การปฏิวัติ P91
ASTM A234 เกรด WP91 คือค่าที่เทียบเท่ากับค่าฟิตติ้งของ $\text{P91}$ ท่อ, ดัดแปลง $\text{9Cr}-1\text{Mo}$ เหล็กเฟอร์ริติก. สถาปัตยกรรมทางโลหะวิทยาของมันคือความสมดุลที่ซับซ้อนซึ่งออกแบบมาเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงและต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้สูงสุด. การ $9\%$ $\text{Cr}$ ให้ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันด้านไอน้ำได้ดีเยี่ยม, ในขณะที่ $1\%$ $\text{Mo}$ ช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง. ที่สำคัญ, มันคือ ไมโครอัลลอยด์ ด้วย ไนโอเบียม ($\text{Nb}$) และ วาเนเดียม ($\text{V}$), และควบคุมอย่างเข้มงวดด้วย ไนโตรเจน ($\text{N}$). การรวมกันนี้เอื้อให้เกิดการกระจายตัวที่ดีของตะกอนทุติยภูมิที่มีความเสถียรอย่างยิ่ง (เช่น, $\text{V}$-รวย $\text{MX}$ คาร์บอนไนไตรด์และ $\text{Nb}$-รวย $\text{M}_{23}\text{C}_6$ คาร์ไบด์) ระหว่างการรักษาความร้อนภาคบังคับ. การตกตะกอนเหล่านี้เป็นแกนหลักของความต้านทานการคืบของโลหะผสม, ปักหมุดขอบเขตและความคลาดเคลื่อนของเมล็ดพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ, ป้องกันการเคลื่อนไหวแม้ภายใต้ความเครียดและอุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง.
การผลิตและการเชื่อม WP91 มีความไวสูง. ต่างจากเหล็กกล้าคาร์บอน, คุณสมบัติสุดท้ายของ WP91 ขึ้นอยู่กับความแม่นยำโดยสิ้นเชิง, การรักษาความร้อนสองขั้นตอน: normalizing (เพื่อให้แน่ใจว่ามีโครงสร้างมาร์เทนซิติกอย่างสมบูรณ์) ตามด้วย การแบ่งเบาบรรเทา (เพื่อตกตะกอนขั้นตอนการเสริมความแข็งแกร่งและฟื้นฟูความแข็งแกร่งที่ต้องการ). การเบี่ยงเบนจากหน้าต่างเวลาและอุณหภูมิที่แม่นยำระหว่างการเชื่อม (ต้องมีการอุ่นก่อนอย่างเข้มงวดและการรักษาความร้อนหลังการเชื่อม – $\text{PWHT}$) หรือในระหว่างการผลิตจะส่งผลให้ด้อยคุณภาพ, ส่วนประกอบที่อาจเกิดความล้มเหลวได้ง่าย. ความละเอียดอ่อนนี้จำเป็นต้องมีการควบคุมคุณภาพในระดับสูงสุด, มักรวมถึงการทดสอบความแข็งและ $\text{PWHT}$ การตรวจสอบเพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของ $\text{MX}$ มีการตกตะกอน.
15CrMoV: โลหะผสม Creep แบบคลาสสิก
การกำหนด 15CrMoV มักหมายถึงวัสดุมาตรฐานจีนคลาสสิก ($\text{GB 5310}$) หรือเทียบเท่ายุโรปที่คล้ายกัน, เป็นตัวแทนของทางเลือกโลหะผสมที่ต่ำกว่า WP91, โดยทั่วไปจะมีอยู่รอบๆ $15\%$ $\text{Cr}$, การเพิ่มเติมเล็กน้อยของ $\text{Mo}$, และบ่อยครั้ง $\text{V}$. เหล็กนี้ถูกออกแบบมาเพื่อบริการคืบ, แต่โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ในอุณหภูมิและความดันที่รุนแรงน้อยกว่า $\text{P91}$. ความต้านทานการคืบคลานของมันอาศัยโครงสร้างเฟอริติก-ไบนิติก, เสริมความแข็งแกร่งด้วยการตกตะกอนของคาร์ไบด์, แต่ขาดความสูงส่ง $\text{Cr}$ ต้านทานการเกิดออกซิเดชันและมีความเสถียรเป็นพิเศษ $\text{MX}$ ตกตะกอนของ $\text{P91}$. ในขณะที่ให้อภัยในการเชื่อมมากกว่า $\text{P91}$, มันยังต้องระมัดระวัง $\text{PWHT}$ เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของคาร์ไบด์และบรรเทาความเครียด, สะท้อนให้เห็นถึงความท้าทายด้านโลหะวิทยาสากลของโลหะผสมที่ทนต่อการคืบคลานทั้งหมด.
ตาราง I-B: ข้อกำหนดองค์ประกอบทางเคมี (WP91 และ 15CrMoV – ฟิตติ้งดัด)
บันทึก: 15องค์ประกอบของ CrMoV อิงตามข้อกำหนดเฉพาะทางอุตสาหกรรมทั่วไปสำหรับค่าที่เทียบเท่ากัน $\text{1.25Cr}-0.5\text{Mo}$ โลหะผสมคืบ, เป็นที่แน่นอน $\text{A234}$ เทียบเท่าอาจแตกต่างกันไป.
| องค์ประกอบ | WP91 สูงสุด (%) | 15CrMoV สูงสุด (%) |
| คาร์บอน ($\text{C}$) | $0.08 – 0.12$ | $0.12 – 0.20$ |
| แมงกานีส ($\text{Mn}$) | $0.30 – 0.60$ | $0.40 – 0.70$ |
| ฟอสฟอรัส ($\text{P}$) | $0.020$ | $0.035$ |
| กำมะถัน ($\text{S}$) | $0.010$ | $0.035$ |
| ซิลิคอน ($\text{Si}$) | $0.20 – 0.50$ | $0.15 – 0.35$ |
| โครเมียม ($\text{Cr}$) | $8.0 – 9.5$ | $0.10 – 0.30$ |
| โมลิบดีนัม ($\text{Mo}$) | $0.85 – 1.05$ | $0.40 – 0.60$ |
| วาเนเดียม ($\text{V}$) | $0.18 – 0.25$ | $0.10 – 0.30$ |
| ไนโอเบียม ($\text{Nb}$) | $0.06 – 0.10$ | – |
| นิกเกิล ($\text{Ni}$) | $0.40$ | – |
| อลูมิเนียม ($\text{Al}$) | – | $0.040$ |
| ไนโตรเจน ($\text{N}$) | $0.030 – 0.070$ | – |
ผลงานสแตนเลส: SS304H, SS31603, และ SS321H
วัสดุชุดสุดท้ายแสดงถึงการย้ายเข้าสู่ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก ตระกูล, เลือกเป็นหลักสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพที่ดีที่อุณหภูมิสูง (แม้ว่าจะไม่ใช่เพื่อการคืบคลานในลักษณะเดียวกับก็ตาม $\text{WP91}$). วัสดุเหล่านี้สร้างลูกบาศก์ที่มีใบหน้าเป็นศูนย์กลาง ($\text{FCC}$) โครงสร้างจุลภาคทำให้เสถียรด้วยนิกเกิล, ซึ่งให้ความเหนียวที่ดีเยี่ยม, ความเหนียว, และคุณสมบัติที่ไม่ใช่แม่เหล็ก. ข้อกำหนดหลักสำหรับอุปกรณ์คือ มาตรฐาน ASTM A403.
SS304H และ SS321H: การควบคุมออกซิเดชันและอาการแพ้ที่อุณหภูมิสูง
SS304H เป็นตัวแปรคาร์บอนสูงของมาตรฐาน $\text{304}$ อัลลอยด์. ปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้นโดยเจตนา ($0.04\%$ ถึง $0.10\%$) รวมอยู่ด้วยเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุที่อุณหภูมิสูง, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการบริการข้างต้น $525^\circ\text{C}$ ที่ซึ่งคืบคลานอาจกลายเป็นความกังวล. อย่างไรก็ตาม, ปริมาณคาร์บอนสูงนี้ทำให้มีความอ่อนไหวสูง อาการแพ้- ปริมาณน้ำฝนของ $\text{Cr}$-คาร์ไบด์ ($\text{Cr}_{23}\text{C}_6$) ที่ขอบเขตของเมล็ดพืชเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิระหว่าง $425^\circ\text{C}$ และ $815^\circ\text{C}$—ซึ่งทำให้เมทริกซ์โดยรอบของ $\text{Cr}$, ทำให้เสี่ยงต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนในการให้บริการ.
เพื่อต่อต้านสิ่งนี้, การ SS321H เกรดใช้เทคนิคที่เรียกว่า เสถียรภาพ. มันถูกผสมด้วย ไทเทเนียม ($\text{Ti}$), สารก่อมะเร็งคาร์ไบด์ที่ทรงพลังซึ่งมีความสัมพันธ์กับคาร์บอนมากกว่าโครเมียมมาก. โดยการเพิ่ม $\text{Ti}$ (ในปริมาณห้าเท่าของปริมาณคาร์บอน), คาร์บอนจะมีความเสถียรเป็นพิเศษ ไทเทเนียมคาร์ไบด์ ($\text{TiC}$) ภายในเมล็ดพืชภายใน, จึงป้องกัน $\text{Cr}$-คาร์ไบด์จากการตกตะกอนที่ขอบเกรน. สิ่งนี้ช่วยให้ $\text{SS321H}$ เสื้อยืดที่จะใช้อย่างปลอดภัยในช่วงภาวะภูมิไวเกินวิกฤต (เช่น, ส่วนประกอบเตา, ระบบไอเสีย) โดยไม่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนในภายหลัง. ชอบ $\text{304H}$, การ $\text{321H}$ การกำหนดหมายถึงการควบคุม, ปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงดีขึ้น.
SS31603 (316L): ต้านทานการเกิดรูพรุนและรอยแยกที่เหนือกว่า
SS31603 เป็นรุ่นคาร์บอนต่ำของ $\text{316}$ ตระกูล, โดยทั่วไปเรียกว่า 316L. ลักษณะเด่นคือการเพิ่มของ โมลิบดีนัม ($\text{Mo}$), โดยทั่วไป $2.0\%$ ถึง $3.0\%$. นี้ $\text{Mo}$ เป็นสิ่งสำคัญในการเสริมสร้าง จำนวนความต้านทานต่อหลุมเทียบเท่า ($\text{PREN}$), ให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อนเฉพาะจุดได้เหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัด (การโจมตีแบบหลุมและรอยแยก) ในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ (เช่น, น้ำทะเล, กระบวนการทางเคมีบางอย่าง) เมื่อเทียบกับ $\text{304}$ ตระกูล.
การ “$\text{L}$” (คาร์บอนต่ำ, สูงสุด $0.03\%$) การกำหนดทำให้ $\text{316L}$ ทนทานต่อโดยเนื้อแท้ อาการแพ้ ระหว่างการเชื่อมหรือการผลิต, เนื่องจากมีคาร์บอนไม่เพียงพอที่จะสร้างขอบเขตของเมล็ดพืชที่เสียหาย $\text{Cr}$-คาร์ไบด์. นี่หมายความว่า, ไม่เหมือน $\text{304}$ หรือ $\text{321}$, $\text{316L}$ โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องใช้สารละลายหลังการเชื่อมเพื่อต้านทานการกัดกร่อน, ประโยชน์หลักในการผลิตภาคสนาม. อย่างไรก็ตาม, ปริมาณคาร์บอนต่ำทำให้สูญเสียความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงบางส่วน, ทำให้โดยทั่วไปไม่เหมาะกับการบริการข้างต้น $425^\circ\text{C}$ ที่ไหน $\text{H}$ เกรดจะถูกเลือกเพื่อประสิทธิภาพการคืบที่ดีขึ้น.
โต๊ะไอ-ซี: ข้อกำหนดองค์ประกอบทางเคมี (ฟิตติ้งสแตนเลสออสเทนนิติก)
ค่าต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับข้อกำหนด ASTM A403/A403M, เป็นตัวแทนเคมีหลักของเกรดที่ทำขึ้น.
| องค์ประกอบ | SS304H (แม็กซ์ %) | SS31603 (แม็กซ์ %) | SS321H (แม็กซ์ %) |
| คาร์บอน ($\text{C}$) | $0.04 – 0.10$ | $0.030$ | $0.04 – 0.10$ |
| แมงกานีส ($\text{Mn}$) | $2.00$ | $2.00$ | $2.00$ |
| ฟอสฟอรัส ($\text{P}$) | $0.045$ | $0.045$ | $0.045$ |
| กำมะถัน ($\text{S}$) | $0.030$ | $0.030$ | $0.030$ |
| ซิลิคอน ($\text{Si}$) | $1.00$ | $1.00$ | $1.00$ |
| โครเมียม ($\text{Cr}$) | $18.0 – 20.0$ | $16.0 – 18.0$ | $17.0 – 19.0$ |
| นิกเกิล ($\text{Ni}$) | $8.0 – 10.5$ | $10.0 – 14.0$ | $9.0 – 12.0$ |
| โมลิบดีนัม ($\text{Mo}$) | – | $2.00 – 3.00$ | – |
| ไทเทเนียม ($\text{Ti}$) | – | – | $5 \times \text{C min}, 0.70 \text{ max}$ |
อาณัติของการบำบัดความร้อน: การฟื้นฟูความซื่อสัตย์
สำหรับอุปกรณ์ดัดทั้งหมดนี้, การอบชุบด้วยความร้อนตามกระบวนการขึ้นรูปไม่ได้เป็นเพียงพิธีการเท่านั้น; เป็นขั้นตอนสำคัญที่กำหนดความเหมาะสมของวัสดุต่อการบริการ, ขจัดความเสียหายที่เกิดจากการขึ้นรูปและฟื้นฟูให้เหมาะสมที่สุด, โครงสร้างจุลภาคสมดุล.
ตารางที่ 2: ข้อกำหนดในการอบชุบด้วยความร้อน (ดับบลิวบี, WP91, และอุปกรณ์สแตนเลส)
การอบชุบด้วยความร้อนที่จำเป็นนั้นแตกต่างกันโดยพื้นฐานเนื่องมาจากโครงสร้างทางโลหะวิทยาที่แตกต่างกันของคาร์บอน, คืบคลาน, และสแตนเลส.
| เกรด | ประเภทการรักษาความร้อน | ช่วงอุณหภูมิ | วัตถุประสงค์ทางเทคนิค |
| ดับบลิวบี / WPC | ทำให้เป็นมาตรฐานหรือบรรเทาความเครียด | $1100-1600^\circ\text{F}$ ($595-870^\circ\text{C}$) | ขจัดความเครียดที่ก่อตัว; ปรับแต่ง/ฟื้นฟูโครงสร้างเฟอริติก-เพิร์ลลิติก. |
| WP91 | ทำให้เป็นมาตรฐานและนิรภัย | normalizing: $1900^\circ\text{F}$ ($\sim 1040^\circ\text{C}$); การแบ่งเบาบรรเทา: $1350-1470^\circ\text{F}$ ($730-800^\circ\text{C}$) | บรรลุโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่มีอุณหภูมิเต็มที่; ตะกอน $\text{MX}$ ขั้นตอนสำหรับความแรงของการคืบคลาน. |
| 15CrMoV | ทำให้เป็นมาตรฐานหรือดับและนิรภัย | โดยทั่วไป $900-1000^\circ\text{C}$ และ $680-750^\circ\text{C}$ | ฟื้นฟูโครงสร้าง Bainitic/Ferritic; ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคาร์ไบด์มีความเสถียรสำหรับการต้านทานการคืบ. |
| SS304H | สารละลายอบอ่อน | $1900^\circ\text{F}$ ($\sim 1040^\circ\text{C}$) น้อยที่สุด, ตามด้วยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว. | ละลาย $\text{Cr}$-คาร์ไบด์และคืนความต้านทานการกัดกร่อนได้เต็มที่; บรรเทาความเครียด. |
| SS31603 | สารละลายอบอ่อน | $1900^\circ\text{F}$ ($\sim 1040^\circ\text{C}$) น้อยที่สุด, ตามด้วยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว. | คืนความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุดและความเสถียรของคาร์บอนต่ำ; บรรเทาความเครียด. |
| SS321H | สารละลายอบอ่อน & มีเสถียรภาพ | $1920^\circ\text{F}$ ($\sim 1050^\circ\text{C}$) น้อยที่สุด, ตามด้วยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว. | ละลายทุกขั้นตอน (รวมทั้ง $\text{TiC}$); บางครั้งจะมีการเพิ่มการรักษาเสถียรภาพอุณหภูมิต่ำลง. |
ความแตกต่างเน้นย้ำถึงข้อกำหนดพื้นฐานของประเภทวัสดุแต่ละประเภท:
-
เหล็กกล้าคาร์บอน: บรรเทาความเครียดและปรับแต่งเกรนเป็นหลัก.
-
คืบเหล็ก (WP91): ต้องใช้อุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงสูงเพื่อสร้างสารเชิงซ้อน, สั่งการตกตะกอนที่ให้ความแข็งแรงในการคืบคลาน. การ $\text{P91}$ อุณหภูมิการทำให้เป็นมาตรฐานและการแบ่งเบาบรรเทามีความสำคัญและได้รับการคัดเลือกมาอย่างดีเพื่อปรับให้เหมาะสม $\text{MX}$ ความเสถียรของเฟส.
-
เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก: ที่มีอุณหภูมิสูง การหลอมโซลูชัน ตามด้วยการดับอย่างรวดเร็วเพื่อละลายตะกอนใด ๆ $\text{Cr}$-คาร์ไบด์ (ใน $\text{304H}$) หรือ $\text{Sigma}$ เฟส, จึงทำให้วัสดุกลับมาเต็ม, ความต้านทานการกัดกร่อนสม่ำเสมอ. สำหรับ $\text{H}$ เกรด, การอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายนี้ต้องรับประกันความแข็งแรงของคาร์บอนสูงด้วย.
ความสมบูรณ์ทางกล: การรับประกันประสิทธิภาพ
คุณสมบัติทางกลขั้นสุดท้ายที่วัดได้หลังจากการอบชุบตามที่กำหนด ทำให้มั่นใจได้ว่าแท่นทีสามารถรับน้ำหนักการออกแบบได้โดยไม่พังก่อนเวลาอันควร. ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังครากและความต้านทานแรงดึงเป็นการวัดประสิทธิภาพและความเหนียวของวัสดุ, ในขณะที่การยืดตัวยืนยันความเหนียวที่เพียงพอและรักษาความเป็นพลาสติกไว้เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวที่เปราะอย่างรุนแรง.
ตารางที่ 3: ข้อกำหนดด้านแรงดึง (ดับบลิวบี, WP91, และอุปกรณ์สแตนเลส)
ข้อกำหนดคุณสมบัติแรงดึงขั้นต่ำต่อไปนี้กำหนดโดย ASTM A234 (สำหรับ WPB/WP91) และ ASTM A403 (สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม).
| เกรด | ความแข็งแรงให้ผลผลิต (0.2% ชดเชย) มิน, ksi (MPa) | ความต้านแรงดึงขั้นต่ำ, ksi (MPa) | การยืดตัวใน 2 ในหรือ 50 มม., มิน, % |
| ดับบลิวบี / WPC | $35$ ($240$) | $60$ ($415$) | $22$ |
| WP91 | $60$ ($415$) | $85$ ($585$) | $20$ |
| 15CrMoV | $45$ ($310$) | $70$ ($485$) | $20$ |
| SS304H | $30$ ($205$) | $75$ ($515$) | $30$ |
| SS31603 | $25$ ($170$) | $70$ ($485$) | $30$ |
| SS321H | $30$ ($205$) | $75$ ($515$) | $30$ |
ข้อมูลนี้เน้นให้เห็นถึงความแตกต่างอย่างสิ้นเชิงในปรัชญาการออกแบบ:
-
พีดีบี/WPC: มอบความสมดุล, ความแข็งแรงปานกลาง.
-
WP91: มอบความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก (ผลผลิต WPB เกือบสองเท่า) ที่อุณหภูมิสูง, ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ถึงความสำเร็จของวิศวกรรมโครงสร้างจุลภาค. อัตราส่วนผลผลิตต่อแรงดึงอยู่ในระดับสูง, สะท้อนถึงความเข้มแข็งอันแข็งแกร่ง, โครงสร้างมาร์เทนซิติกอารมณ์.
-
เหล็กกล้าออสเทนนิติก: แสดงความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำที่รับประกันได้ต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน/โลหะผสม, โดยเฉพาะ $\text{316L}$, สะท้อนให้เห็นถึงการออกแบบหลักสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียว, ไม่ใช่เพื่อความแข็งแรงคงที่เพียงอย่างเดียว. อย่างไรก็ตาม, ความสามารถในการชุบแข็งที่ดีเยี่ยมมักหมายถึงกำลังรับผลผลิตจริงหลังจากการขึ้นรูปจะสูงกว่าค่าขั้นต่ำที่ระบุไว้อย่างมาก. $\text{304H}$ และ $\text{321H}$ แสดงความแรงขั้นต่ำดีกว่าเล็กน้อย $\text{316L}$ เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า. เกรดสเตนเลสทั้งหมดมีความเหนียวสูง, เกิน $30\%$ การยืดตัว, มั่นใจได้ถึงความแข็งแกร่งเป็นพิเศษ.
ขั้นตอนสุดท้ายสำหรับแท่นทีคือการรวมเข้ากับระบบท่อโดยการเชื่อม, ซึ่งนำเสนอชุดความท้าทายเฉพาะที่ปรับให้เหมาะกับลักษณะทางโลหะวิทยาของวัสดุแต่ละชนิด.
-
เหล็กกล้าคาร์บอน (พีดีบี/WPC): สิ่งเหล่านี้เป็นการอภัยโทษอย่างที่สุด. ขั้นตอนการเชื่อมมาตรฐาน, อุ่นเฉพาะส่วนที่หนาหรืออุณหภูมิแวดล้อมต่ำเท่านั้น, และไม่บังคับ $\text{PWHT}$ สำหรับส่วนที่บาง. ข้อกังวลหลักคือการรับรองว่ามีการหลอมรวมรูตพาสที่เหมาะสม, โดยเฉพาะในรูปทรงที่ซับซ้อนของแท่นที.
-
คืบเหล็ก (WP91 และ 15CrMoV): สิ่งเหล่านี้จำเป็นต้องมีขั้นตอนการเชื่อมที่เชี่ยวชาญเป็นพิเศษเนื่องจากแนวโน้มการแข็งตัวของอากาศ.
-
WP91: จะต้องเชื่อมโดยใช้การอุ่นอย่างเข้มงวด (โดยทั่วไป $200^\circ\text{C}$ น้อยที่สุด) และควบคุมอุณหภูมิระหว่างทางอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการก่อตัวของมาร์เทนไซต์ที่ไม่ได้รับการควบคุม, ซึ่งเปราะและแตกง่าย. บังคับ $\text{PWHT}$ (ที่ $730^\circ\text{C}$ ถึง $800^\circ\text{C}$) จำเป็นต้องใช้ทันทีหลังจากการเชื่อมเพื่อปรับสภาพมาร์เทนไซต์และสร้าง $\text{MX}$ ตกตะกอน. การไม่ดำเนินการตามสมควร $\text{PWHT}$ อาจส่งผลให้มีความนุ่มนวล $\text{HAZ}$ (ความไวต่อการแตกร้าวประเภทที่ 4) หรือเปราะ $\text{HAZ}$, กระทบต่อประสิทธิภาพการคืบในระยะยาวอย่างรุนแรง.
-
15CrMoV: ต้องมีการควบคุมที่คล้ายกัน, แม้ว่าจะมีการอุ่นเครื่องและ $\text{PWHT}$ โดยทั่วไปอุณหภูมิจะต่ำกว่าและมีความไวน้อยกว่า WP91 เล็กน้อยเนื่องจากมีปริมาณการผสมต่ำกว่า.
-
-
เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก: สิ่งเหล่านี้จำเป็นต้องมีการจัดการที่เป็นเอกลักษณ์เพื่อรักษาความต้านทานการกัดกร่อนและควบคุมความเค้นตกค้าง.
-
SS304H: การเชื่อมเป็นปัญหาเนื่องจากวงจรความร้อนของการเชื่อมจะทำให้ไวต่อ $\text{HAZ}$. เว้นแต่ว่าการประกอบขั้นสุดท้ายจะสามารถอบอ่อนได้ (ซึ่งไม่สามารถทำได้สำหรับโรงงานขนาดใหญ่), ควรหลีกเลี่ยงในบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อน.
-
SS31603 (316L): ตัวเลือกการเชื่อมที่ต้องการสำหรับบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อน. ปริมาณคาร์บอนต่ำทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ $\text{PWHT}$ เพื่อฟื้นฟูความต้านทานการกัดกร่อน, ทำให้การผลิตภาคสนามเป็นเรื่องง่าย. ข้อกังวลหลักคือการควบคุมอินพุตความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวจากความร้อน (เนื่องจากมีสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น ซัลเฟอร์หรือฟอสฟอรัส) และจำกัดการบิดเบือนเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน.
-
SS321H: การมีอยู่ของ $\text{Ti}$ ต้องใช้โลหะเติมการเชื่อมแบบพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่ามีการรักษาเสถียรภาพในบริเวณรอยเชื่อม. การ $\text{Ti}$ ยังทำให้การเชื่อมโลหะเชื่องช้าและยากต่อการจัดการมากกว่ามาตรฐาน $\text{304L}$ หรือ $\text{316L}$.
-
กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายของเสื้อยืดสแตนเลส, ครอบคลุมตั้งแต่เหล็กกล้าคาร์บอนที่แข็งแกร่งไปจนถึงเกรดโลหะผสมประสิทธิภาพสูงและเกรดสเตนเลสออสเทนนิติก, รวบรวมลักษณะที่ซับซ้อนและมีความสำคัญต่อภารกิจของส่วนประกอบท่อแรงดัน. การเลือกวัสดุแท่นตั้งที่ถูกต้องเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมขั้นพื้นฐานที่กำหนดโดยเงื่อนไขการบริการที่มีความต้องการสูงสุด:
-
พีดีบี/WPC: ทางออกที่ประหยัดสำหรับแรงดันและอุณหภูมิปานกลาง, สภาพแวดล้อมที่ไม่กัดกร่อน.
-
WP91/15CrMoV: วิธีแก้ปัญหาบังคับสำหรับอุณหภูมิสูง, สภาพแวดล้อมที่มีการคืบคลานในการผลิตกระแสไฟฟ้า, โดยที่การควบคุมจุลภาคแบบสัมบูรณ์ (ผ่านการทำให้เป็นมาตรฐานและการแบ่งเบาบรรเทา) เป็นปัจจัยเดียวที่สำคัญที่สุดสำหรับความปลอดภัยในระยะยาว.
-
SS31603: ตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่เกี่ยวข้องกับคลอไรด์, ให้ความต้านทานการเกิดรูพรุนที่ดีเยี่ยมและการเชื่อมสนามได้ง่ายเนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนต่ำ.
-
SS304H/SS321H: เกรดเฉพาะสำหรับการบริการที่อุณหภูมิสูงซึ่งต้องการความต้านทานต่อออกซิเดชั่นและความแข็งแรง, ด้วย $\text{321H}$ นำเสนอการรักษาเสถียรภาพของไทเทเนียมที่สำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดอาการแพ้อย่างรุนแรงในระบบที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อน.
ทีแต่ละที, โดยไม่คำนึงถึงวัสดุ, ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมด้วยข้อจำกัดทางเคมีที่แม่นยำ, อยู่ภายใต้การเสียรูปพลาสติกครั้งใหญ่, และในที่สุดก็กลับคืนสู่สภาวะที่เหมาะสมที่สุดโดยการบำบัดความร้อนที่ได้รับการควบคุมอย่างพิถีพิถัน. ความสมบูรณ์ของระบบขนส่งของเหลวขึ้นอยู่กับความสามารถของผู้ผลิตในการรับรองว่าแท่นทีทุกอันมีคุณสมบัติตรงตามสารเคมี, เครื่องกล, และข้อกำหนดทางโครงสร้างจุลภาคที่กำหนดไว้ในข้อกำหนด ASTM ที่เกี่ยวข้อง, ทำให้มั่นใจว่ามันทำงานได้อย่างไร้ที่ติภายใต้ขอบเขตการปฏิบัติงานเฉพาะของมัน, จากความแข็งแรงคงที่ของแท่นทีเหล็กคาร์บอนไปจนถึงความเสถียรของการคืบในระยะยาวของ a $\text{WP91}$ เหมาะสมที่ $600^\circ\text{C}$. เสื้อยืดเป็นพยานเงียบๆ ถึงการไหลเวียนของทรัพยากรที่สำคัญที่สุดของอารยธรรม, และการทำงานที่ไร้ที่ติของพวกมันถือเป็นเครื่องพิสูจน์ถึงศาสตร์แห่งวิศวกรรมวัสดุอย่างต่อเนื่อง.
คุณต้อง เข้าสู่ระบบ การแสดงความคิดเห็น.