13CrMo44 Bešavna čelična cijev od krom-molibdena
Pregled
13CrMo44je avrsta čelika od legure kroma-molibdenaza bešavne cijevi koje se koriste uusluge visoke-temperature i visokog{1}}tlaka. To je diomoderna europska norma EN 10216-2, koji predstavlja specifičan 1% kroma, 0,5% molibdena legirani čelik sa zajamčenim svojstvima na povišenoj temperaturi. Ovaj se stupanj široko koristi u proizvodnji električne energije, petrokemiji i rafinerijama.
Važna napomena:13CrMo44 je atrenutni, aktivni standard(nije zastario kao ST razredi). Sufiks "44" označava specifične zahtjeve svojstva, a ne zastarjelu oznaku.
Standard i specifikacija
| Standard | Oznaka | Status | Ključna aplikacija |
|---|---|---|---|
| EN 10216-2 | 13CrMo4-5 | Trenutni | Bešavne cijevi za rad pod pritiskom na povišenim temperaturama |
| DIN 17175 | 13CrMo44 | Povijesni | Prethodna njemačka oznaka (uglavnom ekvivalentna) |
| ISO 9329-2 | 13CrMo4-5 | Međunarodni | ISO usvajanje EN standarda |
Objašnjenje nomenklature:
13= Približno 1% kroma (stvarni raspon 0,70-1,15%)
CrMo= Krom-čelik od legure molibdena
44= Povijesna oznaka za određenu razinu imovine
4-5= Moderna EN oznaka koja označava Cr-Mo leguru sa specifičnim svojstvima
Mehanička svojstva
Zahtjevi za sobnu temperaturu:
| Vlasništvo | Minimalni zahtjev | Tipični raspon |
|---|---|---|
| Granica tečenja (Rp0,2) | Veći ili jednak 280 MPa | 280-350 MPa |
| Vlačna čvrstoća (Rm) | 440-590 MPa | 480-550 MPa (tipično) |
| Istezanje (A) | Veći ili jednak 22% | 22-28% |
| Smanjenje površine (Z) | Nije navedeno | Obično veće od ili jednako 50% |
Svojstva na povišenoj temperaturi (zajamčeno):
| Temperatura | 0,2% Min | Vlačna čvrstoća Min |
|---|---|---|
| 250 stupnjeva | 225 MPa | - |
| 300 stupnjeva | 215 MPa | - |
| 350 stupnjeva | 205 MPa | - |
| 400 stupnjeva | 195 MPa | - |
| 450 stupnjeva | 185 MPa | - |
| 500 stupnjeva | 175 MPa | - |
| 550 stupnjeva | 140 MPa | - |
Svojstva se postupno smanjuju s temperaturom - karakterističnom za Cr-Mo čelike
Kemijski sastav (maksimalni %)
| Element | Minimum | Maksimalno | Svrha/Učinak |
|---|---|---|---|
| Ugljik (C) | - | 0.15 | Čvrstoća, ograničena za zavarivost |
| Silicij (Si) | - | 0.35 | Dezoksidant, snaga |
| mangan (Mn) | 0.40 | 1.00 | Čvrstoća, prokaljivost |
| fosfor (P) | - | 0.025 | Kontrola nečistoća |
| Sumpor (S) | - | 0.020 | Kontrola nečistoća (niska za zavarljivost) |
| Krom (Cr) | 0.70 | 1.15 | Otpornost na puzanje, otpornost na oksidaciju |
| Molibden (Mo) | 0.45 | 0.65 | Snaga puzanja, otpornost na kaljenje |
| Aluminij (Altot) | 0.020 | - | Pročišćavanje zrna (fino zrnati čelik) |
Ključne karakteristike:
Niska emisija ugljika:Manje od ili jednako 0,15% za dobru zavarljivost
Kontrolirani Cr-Mo:Precizni rasponi za optimalna svojstva puzanja
Fino zrno:Aluminij ubijen zbog dosljednih svojstava
Čisti čelik:Nizak sadržaj sumpora i fosfora
Proces proizvodnje
Proizvodnja bešavnog 13CrMo44:
Izrada čelika:Električni luk ili osnovna kisikova peć
Sekundarna rafinacija:Tretman u peći za preciznu kemiju
Kontinuirano lijevanje:Praksa finog zrna
Vrući rad:Mannesmannov postupak ili ekstruzija
Toplinska obrada: Obavezno- Normalizirano i temperirano
Završna obrada:Ravnanje, rezanje, testiranje
Obavezna toplinska obrada:
Normaliziranje:900-960 stupnjeva, hlađenje zrakom
Kaljenje:680-750 stupnjeva, minimalno 30 minuta po 25 mm debljine
Proizlaziti:Kaljena bainitna/martenzitna struktura za optimalnu otpornost na puzanje
Raspon veličina:
Vanjski promjer:21,3 mm do 711 mm (≈ ½" do 28")
Debljina stijenke:2,0 mm do 80,0 mm
duljina:Obično 6-12m; dostupno do 18m
Zahtjevi za ispitivanje i inspekciju
Obavezna ispitivanja (EN 10216-2):
| Test | Standard | Frekvencija | Kriteriji prihvaćanja |
|---|---|---|---|
| Hidrostatsko ispitivanje | EN 10216-2 klauzula 8 | 100% | Tlak=20×S×t/D (bar), veći ili jednak 10 sek |
| Ispitivanje zatezanjem | EN ISO 6892-1 | Po toplini, po zidu | Sobna temp + povišena temp po izboru |
| Ispitivanje udarom | EN ISO 148-1 | Obavezno | 40J minimalno na 20 stupnjeva(tipično) |
| Ispitivanje tvrdoće | EN ISO 6506-1 | Često potrebno | Obično 140-180 HB |
| Test spljoštenja | EN ISO 8492 | Za D Manje ili jednako 50 mm, t/D Manje ili jednako 0,1 | Nema pucanja do specificirane udaljenosti |
| Ultrazvučni test | EN 10246-3 | Opcija/dogovor | Za laminacije, inkluzije |
Posebni zahtjevi za 13CrMo44:
Obavezno ispitivanje utjecaja:Za razliku od nekih vrsta ugljičnog čelika
Kontrola tvrdoće:Kritično za puzanje i zavarljivost
Provjera mikrostrukture:Često se navodi za provjeru
NDE:Češće navedeno nego za ugljične čelike
Specifikacije toplinske obrade
Standardni uvjet:
Dostava:Normalizirano i temperirano (+NT)
Normaliziranje:900-960 stupnjeva, hlađenje zrakom
Kaljenje:680-750 stupnjeva, vrijeme držanja prikladno za debljinu stijenke
Hlađenje:Ohladiti zrakom nakon kaljenja
Mikrostruktura nakon toplinske obrade:
Primarno:Kaljeni bainit
Veličina zrna:ASTM 5 ili finiji
Raspodjela karbida:Fina, ravnomjerna disperzija
Nema nekaljenog martenzitadozvoljeno
Tvrdoća nakon toplinske obrade:
Tipično:140-180 HB
Maksimalno:Obično navedeno Manje od ili jednako 200 HB za zavarljivost
Ujednačenost:Kroz debljinu stijenke i po dužini
Prijave
Primarne industrije:
Proizvodnja električne energije:Cijevi za pregrijače, cijevi za ponovno grijanje, visoko{0}}vodovi pare
Petrokemija:Cijevi reformatora, cijevi grijača, visoko{0}}temperaturne procesne cijevi
Pročišćavanje:Hidrokreker, katalitički kreker, jedinice za visbreaker
Kemijska industrija:Visok{0}}reaktori, izmjenjivači topline
Industrijski kotlovi:Visok{0}}tlačni dijelovi
Uobičajeni uvjeti usluge:
Raspon temperature: 400-550 stupnjeva(optimalni raspon)
Pritisak:Visoki tlak (100-200 bara tipično)
Mediji:Pregrijana para, vrući procesni plinovi, termalna ulja
Okruženje:Visok{0}}uvjeti oksidacije
Zašto je odabran 13CrMo44:
Otpornost na puzanje:Superiorniji od ugljičnih čelika na 450-550 stupnjeva
Otpornost na oksidaciju:Krom pruža otpornost na kamenac
Mikrostrukturna stabilnost:Održava svojstva na temperaturi
Dobra zavarljivost:Za nisko{0}}legirani čelik-otporan na puzanje
Isplativost-:Jeftiniji od visokolegiranih čelika
Usporedba sa sličnim ocjenama
| Razred | Cr Sadržaj | Mo Sadržaj | maks. temp | Ključna razlika |
|---|---|---|---|---|
| 16Mo3 | - | 0.25-0.35% | 500 stupnjeva | Samo čelik Mo, niža temp |
| 13CrMo44 | 0.70-1.15% | 0.45-0.65% | 550 stupnjeva | Cr+Mo, bolje puzanje |
| 10CrMo9-10 | 2.00-2.50% | 0.90-1.20% | 580 stupnjeva | Viši Cr, bolja oksidacija |
| P235GH | - | - | 350 stupnjeva | Ugljični čelik, niža temp |
Prednosti u odnosu na ugljične čelike:
Mogućnost 50-100 stupnjeva više temperature
Bolja otpornost na puzanje
Poboljšana otpornost na oksidaciju
Bolja mikrostrukturna stabilnost
Prednosti u odnosu na više legure:
Bolja zavarljivostod čelika s višim Cr-Mo
Niži trošakod 9% Cr ili austenitni čelici
Niže toplinsko širenjenego austenitika
Poznata izmišljotinaza većinu trgovina
Izrada i zavarivanje
Zavarivanje 13CrMo44 (kritična razmatranja):
| Parametar | Zahtjev | Razlog |
|---|---|---|
| Prethodno zagrijte | 150-250 stupnjeva | Spriječiti vodikovo pucanje |
| Interpass Temp | 250-350 stupnjeva max | Kontrolna mikrostruktura |
| Dodatni metal | 2.25Cr-1Mo ili odgovarajući | Obično ER90S-B3, E8018-B2 |
| PWHT | Obavezno | 680-750 stupnjeva, slično običnom metalu |
| Unos topline | Kontrolirano (1-2 kJ/mm) | Spriječiti degradaciju HAZ-a |
| Postupak Kval | Obavezno + testiranje | Često uključuje testove puzanja |
Ekvivalent ugljika:
Pcm=C+Si30+Mn+Cu+Cr20+Ni60+Mo15+V10+5BPcm=C+30Si+20Mn+Cu+Cr+60Ni+15Mo+10V+5B
Tipično:0.25-0.30(bolji od visokolegiranih čelika)
Uobičajeni problemi sa zavarivanjem:
Omekšavanje ZUT:Ako je PWHT temperatura previsoka
Krekiranje podgrijavanjem:U ZUT-u tijekom PWHT
Krekiranje vodikom:Ako prethodno zagrijavanje nije dovoljno
Neusklađenost puzanja:Ako dodatni metal nije pravilno odabran
Preporučena praksa:
Kvalificirati postupkeprema EN ISO 15614-1
Koristite procese s-niskom količinom vodika(TIG, SMAW s pečenim elektrodama)
Kontrolirajte međuprolaznu temperaturupažljivo
PWHT unutar 24 satazavršetka zavarivanja
Razmislite o -NDE zavarivanju(UT, RT)
Razmatranja dizajna
Dopuštena naprezanja (primjer):
| Temperatura | Dopušteno naprezanje (MPa) | Usporedba s P235GH |
|---|---|---|
| 20 stupnjeva | 147 | Sličan |
| 300 stupnjeva | 125 | viši |
| 400 stupnjeva | 115 | Znatno veći |
| 500 stupnjeva | 75 | Mnogo viši |
| 550 stupnjeva | 45 | Ugljični čelik nije ocijenjen |
Prednosti dizajna:
Veća dopuštena naprezanjana povišenim temperaturama
Mogući tanji zidoviza isti pritisak/temperaturu
Duži vijek trajanjana visokim temperaturama
Bolja otpornost na koroziju/oksidaciju
Ograničenja:
Maksimalna temperatura:~550 stupnjeva (za-dugotrajnu uslugu)
Nije za jaku koroziju:Ograničen sadržaj kroma
Složenost zavarivanja:Više od ugljičnih čelika
Cijena:2-3× cijena ugljičnog čelika
Certifikacija materijala i sljedivost
Potrebna dokumentacija (EN 10204 3.2):
Kemijska analiza:Potpuni spektrokemijski izvještaj
Mehanička ispitivanja:Vlačna čvrstoća (sobna + opcionalno povišena), udarna
Test tvrdoće:Obično Brinell ili Vickers
Evidencija toplinske obrade:Vremena, temperature, brzine hlađenja
NDE izvješća:Ako se izvodi ultrazvučni ili drugi NDE
Sljedivost:Kompletan od taljenja do gotove cijevi
Zahtjevi za označavanje:
Identifikacija proizvođača
EN 10216-2 oznaka
Stupanj: 13CrMo4-5
Veličina: D × t
Toplinski broj
Simbol toplinske obrade (+NT)
Oznaka CE (za PED aplikacije)
Oznaka inspektora
Informacije o naručivanju
Primjer potpune specifikacije:
tekst
Bešavne cijevi prema EN 10216-2 Razina: 13CrMo4-5 Toplinska obrada: Normalizirano i kaljeno (+NT) Dimenzije: 114,3 mm OD × 8,0 mm WT × 8000 mm duljina Količina: 80 komada Završna priprema: Ukošeni 37,5 stupnjeva ± 2,5 stupnjeva, 1,6 mm kopna Certifikacija: EN 10204 3.2 certifikat na engleskom Ispitivanje: - Vlačno ispitivanje na sobnoj temperaturi - Charpyjevo ispitivanje udarom: 3 uzorka na 20 stupnjeva (min. 40J u prosjeku, 32J pojedinačno) - Ispitivanje tvrdoće: HB izvješće - Opcionalno: Vlačna otpornost na povišenoj temperaturi na 500 stupnjeva NDE: Ultrazvučno ispitivanje punom dužinom Oznaka: Prema EN 10216-2, uključuje toplinski broj i "UT"
Ključne točke koje treba navesti:
Standard i stupanj:EN 10216-2 13CrMo4-5
Toplinska obrada:+NT (Normalizirano i temperirano)
Temperatura ispitivanja udarom:Obično 20 stupnjeva, ali može specificirati i druge
Granice tvrdoće:Ako je potreban određeni maksimum
NDE zahtjevi:UT se često navodi za kritične usluge
Završna priprema:Za zavarivanje ili druge spojeve
Unakrsno-referenciranje korištenja i standarda u industriji
Europska elektroprivreda:
Standardni materijalza cijevi pregrijača u konvencionalnim elektranama
Naširoko korištenu europskim kotlovima-
Kvalificiraniod strane velikih proizvođača bojlera
Globalni ekvivalenti:
| Regija | Standard | Ekvivalentna ocjena | Bilješke |
|---|---|---|---|
| SAD | ASTM A335 | P12 | Malo drugačija kemija |
| Japan | JIS G3455 | STPA 23 | Slično 1Cr-0.5Mo |
| Njemačka | DIN 17175 | 13CrMo44 | Povijesni ekvivalent |
| Međunarodni | ISO 9329-2 | 13CrMo4-5 | Usvajanje ISO-a |
ASTM A335 P12 Usporedba:
| Parametar | 13CrMo44 | A335 P12 |
|---|---|---|
| Raspon Cr | 0.70-1.15% | 0.80-1.25% |
| Raspon Mo | 0.45-0.65% | 0.44-0.65% |
| C Maks | 0.15% | 0.15% |
| Mn Max | 1.00% | 0.60% |
| Ispitivanje udarom | Obavezno | Neobavezno |
| Primjena | Sličan | Sličan |
Fokusna područja osiguranja kvalitete
Kritični parametri kvalitete:
Toplinska obrada:Pravilno normaliziranje i kaljenje
Tvrdoća:Unutar navedenog raspona (obično 140-180 HB)
Udarna žilavost:Minimalno 40J na 20 stupnjeva
Mikrostruktura:Kaljeni bainit, bez netemperiranog martenzita
Kvaliteta površine:Bez odugljičenja, šavova, preklopa
Uobičajeni problemi s kvalitetom:
Pre-kaljenje:Rezultira pretjeranim omekšavanjem
Pod-kaljenje:Ostavlja netemperirani martenzit
Dekarburizacija:Površinski gubitak ugljika tijekom toplinske obrade
Mikrostruktura trake:Od nepravilnog vrućeg rada
Pretjerana tvrdoća:Od nepravilnog hlađenja
Metode pregleda:
Ultrazvučno ispitivanje:Za unutarnje nedostatke
Magnetska čestica:Za površinske nedostatke
Metalografija:Za provjeru mikrostrukture
Istraživanje tvrdoće:Kroz debljinu stijenke
ID pozitivnog materijala:Za provjeru kemije
Ekonomska razmatranja
Faktori troškova:
| Faktor | Utjecaj na trošak | Bilješke |
|---|---|---|
| Materijal Premium | 2-3× ugljični čelik | Legirajući elementi |
| Toplinska obrada | Dodatnih 10-20% | Normaliziranje i kaljenje |
| Testiranje | Dodatnih 5-15% | Udar, tvrdoća, NDE |
| Veličina | Standardne veličine najjeftinije | Prilagođene veličine premium |
| Količina | Količinski popusti | Typically >5 tona |
Ukupni trošak vlasništva:
Početni trošak:Viši od ugljičnog čelika
Trošak izrade:Viši (zavarivanje, PWHT)
Trošak instalacije:Slično drugim legiranim čelicima
Trošak održavanja:Niži (dulji vijek trajanja, manja oksidacija)
Trošak životnog ciklusa:Često niže za rad na visokim-temperaturama
Kada je 13CrMo44 ekonomski opravdan:
Service temperature >400 stupnjeva
Design life >20 godina
High-pressure service (>100 bara)
Gdje je pouzdanost kritična
Kada bi ugljični čelik zahtijevao puno deblje stijenke
Tehnički sažetak
13CrMo44 (EN 10216-2 13CrMo4-5)je a1% kroma, 0,5% molibdena nisko{2}}legirani čelikposebno dizajniran zaprimjene visokog{0}}temperaturnog tlakauRaspon 400-550 stupnjeva. Predstavlja optimalnu ravnotežu između performansi, mogućnosti izrade i cijene za mnoge industrijske primjene.
Ključne tehničke karakteristike:
Temperaturna sposobnost:Optimalno 400-550 stupnjeva, maksimalno ~580 stupnjeva kratkoročno
Otpornost na puzanje:Nadmoćniji od ugljičnih čelika na povišenim temperaturama
Otpornost na oksidaciju:Chromium pruža zaštitu od kamenca
Zavarljivost:Dobar za legirani čelik-otporan na puzanje
Mikrostruktura:Kaljeni bainit nakon odgovarajuće toplinske obrade
Smjernice za odabir:
Odaberite 13CrMo44 kada:
Radna temperatura je 400-550 stupnjeva
Otpornost na puzanje potrebna je za-dugotrajnu upotrebu
Otpornost na oksidaciju je potrebna, ali ne ekstremna
Važna je dobra zavarljivost
Ograničenja troškova isključuju visokolegirane čelike
Zamjena postojećeg 13CrMo44 u naslijeđenim sustavima
Razmotrite alternative kada:
Temperatura<400°C (carbon steel may suffice)
Temperature >550 stupnjeva (razmotrite više Cr-Mo ili austenitne čelike)
Jako korozivno okruženje (potrebna je nehrđajuća legura ili više legure)
Mogućnosti izrade ograničene za legirane čelike
Trošak je primarni pokretač, a temperatura dopušta ugljični čelik
Najbolji primjeri implementacije:
Nabava materijala:
Navedite EN 10216-2 13CrMo4-5 (nisu zastarjele oznake)
Zahtijevaj EN 10204 3.2 certifikat
Navedite toplinsku obradu (+NT) i zahtjeve za ispitivanje
Razmotrite NDE na temelju kritičnosti aplikacije
Planiranje proizvodnje:
Razviti i kvalificirati postupke zavarivanja prije izrade
Osigurajte da proizvođač ima iskustva s Cr-Mo čelicima
Plan za PWHT zahtjeve
Proračun za dodatna ispitivanja i preglede
Osiguranje kvalitete:
Provjerite zapise toplinske obrade
Provjerite ispunjavaju li zahtjevi rezultati ispitivanja udarca
Pratite tvrdoću radi dosljednosti
Provedite pravilan NDE za zavare
Perspektiva industrije:
13CrMo44 ostaje aradni materijalu proizvodnji električne energije i petrokemijskoj industriji za-cijevovode i cijevi za visoke temperature. Njegovo predvidljivo ponašanje, utvrđeni postupci izrade i dokazana povijest servisa čine ga pouzdanim izborom za primjene u kojima je ugljični čelik neadekvatan, ali su više legure nepotrebne.
Za nove projekte,EN 10216-2 13CrMo4-5uvijek treba specificirati, a ne povijesne oznake. Moderna norma osigurava dosljednu kvalitetu, odgovarajuće testiranje i usklađenost s propisima za primjenu tlačne opreme u cijeloj Europi i sve više u svijetu.
