Як матеріал сталевої труби L360 впливає на стійкість до високих{1}}температур

Матеріальна основа труби L360

L360 — це лінійні труби за стандартами API 5L і GB/T 9711 із визначеною мінімальною межею текучості 360 МПа. Це вуглецева-марганцева сталь із мікро-легуючими добавками, а не легована сталь, і вона не класифікується як-стійкий до повзучості. Ця різниця має значення: здатність труби працювати при високій температурі залежить від трьох факторів матеріалу, а саме хімічного складу сталі, мікроструктури, що утворюється під час прокатки, і будь-якої подальшої термічної обробки.

Матеріальні фактори, які змінюють поведінку-при високих температурах

Легування та мікро{0}}легування: ніобій, ванадій і титан утворюють стабільні карбіди та нітриди, які закріплюють межі зерен і покращують структуру, що покращує збереження міцності під час підвищення температури. Добавки хрому та молібдену підвищують стійкість до окислення та утворення накипу, але вони присутні лише в обмеженій кількості в хімії L360, тому виграш, який вони забезпечують, скромний.

Мікроструктура прокатки: труба, виготовлена ​​за допомогою термомеханічної контрольованої прокатки, має дрібну однорідну зернисту структуру, яка стабільніша за температури, ніж структура грубого прокату зі смугастим перлітом.

Термічна обробка: нормалізація покращує зернисту структуру та усуває напруги кочення, а загартування з наступним відпуском створює відпущену мартенситну або бейнітну структуру з кращим балансом міцності та в’язкості, хоча температура відпустки потім фіксує верхню корисну температуру виробу.

Чистота та залишкові елементи: низький вміст сірки та контрольована форма включень зменшують ризик крихкості та розтріскування під час термоциклування.

Що дозволяє код дизайну

Властивості матеріалу самі по собі не встановлюють межу температури. Для експлуатації трубопроводів ASME B31.8 зменшує допустиму напругу при підвищенні розрахункової температури, використовуючи коефіцієнт зниження температури, застосований до зазначеної мінімальної межі текучості. Фактори, наведені нижче, є значеннями, які використовуються для трубопроводу в цьому коді.

Наслідок швидше практичний, ніж теоретичний: якщо лінія розрахована на роботу при 200 градусах за Цельсієм, допустима напруга падає приблизно на десять відсотків порівняно з умовами навколишнього середовища, і товщина стінки повинна відповідно збільшуватися. Труба з вуглецевої сталі не використовується для тривалої повзучості-обмеженої служби, і якщо проект потребує тривалої-експлуатації при температурах, що значно перевищують діапазон зниження, замість неї вибирають трубу з хром-молібдену або аустенітного сплаву.

Заходи обробки, які допомагають

Замовляйте труби PSL2 там, де важлива в’язкість при температурі, оскільки PSL2 забезпечує контрольовану хімію, межу -відношення -на розтягнення та обов’язкове випробування на удар.

Чітко вкажіть умови поставки, як-от-прокат, нормалізований або термомеханічний прокат, оскільки той самий сорт поводиться по-різному в кожному стані.

Зберігайте процедуру польового зварювання в межах кваліфікованого діапазону підведення тепла; надмірне надходження тепла згрубляє зону-термічного впливу та знижує міцність, навіть якщо рівень міцності не змінюється.

Розгляньте внутрішнє покриття або футерівку, якщо середовище є агресивним, оскільки високо{0}}температурна слабкість вуглецевої сталі зазвичай спричинена корозією та утворенням накипу, а не втратою міцності.

Варто також чітко вказати обмеження: підвищення вмісту сплаву в нагріванні L360 або додавання агресивнішої термічної обробки й надалі забезпечуватиме невеликі покращення у збереженні міцності, але це не може перетворити марку лінійної труби на стійкий до повзучості-сплав. Коли розрахункова температура виходить за межі діапазону зниження, правильною відповіддю є зміна специфікації матеріалу, а не модифікація класу L360.

FAQ

Питання: чи підходить сталева труба L360 для роботи при високих-температурах?
Його можна використовувати в температурних межах, визначених чинним кодексом трубопроводів, де допустима напруга знижується вище 121 градуса Цельсія; це не стійкий до повзучості-матеріал для тривалої роботи при високих{2}}температурах.

З: Чи справді легуючі елементи покращують -стійкість труб до високих температур?
Мікро-легуючі елементи, такі як ніобій, ванадій і титан, покращують зернисту структуру та покращують збереження міцності, а хром і молібден протистоять окисленню, але кількість, дозволена в хімічному складі L360, зберігає помірну користь.

З: Термічна обробка підвищує придатну температуру труби?
Нормалізація або загартування та відпустка покращують баланс між міцністю та в’язкістю та роблять структуру більш стабільною, але вони не змінюють основного факту, що сталь є вуглецево-марганцевою.

П: Наскільки потрібно збільшити товщину стінки для гарячого обслуговування?
Товщина стінки випливає з допустимого напруження після застосування коефіцієнта зниження температури, тому її потрібно перераховувати для кожної розрахункової температури, а не оцінювати.

Q: Коли слід вибрати інший матеріал?
Коли розрахункова температура перевищує діапазон, охоплений зниженням номінальних характеристик для трубопроводу з вуглецевої сталі, або коли середовище є корозійним при температурі; слід указати трубу з хром-молібденового сплаву або нержавіючої сталі.