Cijev od legiranog čelika je cjevasti proizvod izrađen od čelika koji sadrži namjerne dodatke legirajućih elemenata, najčešće kroma, nikla, molibdena i vanadija, u količinama dovoljno velikim da promijene svojstva materijala, a ne samo da zadovolje zahtjeve za deoksidacijom ili zaostatkom. Razlika od ugljičnog čelika stvar je namjere i učinka: cijev od ugljičnog čelika određena je udjelom ugljika i čvrstoćom, dok je cijev od legure određena kombinacijom elemenata koji pružaju performanse koje običan ugljični čelik ne može dosegnuti.
Što čini cijev cijevi od legiranog čelika
Dodaci legure daju se iz određenih razloga, a stupanj odabira projekta zapravo je izjava o tome koji je od tih razloga važan. Krom poboljšava otpornost na oksidaciju i koroziju, a na višim razinama čini čelik nehrđajućim. Nikal jača ferit i povećava žilavost, posebno na niskim temperaturama, te je neophodan za austenit. Molibden povećava čvrstoću na visokim-temperaturama, otpornost na puzanje i kaljivost, te smanjuje krtost na temperaturu. Vanadij pročišćava zrnatost i povećava otpornost na puzanje. Mangan poboljšava kaljivost i čvrstoću, dok mali dodaci titana ili niobija stabiliziraju karbide i kontroliraju rast zrna.
Uloga svakog legirajućeg elementa
| Element | Glavni učinak | Tipična korist u cijevi |
|---|---|---|
| Krom | stvaranje oksidnog filma, kaljivost | otpornost na toplinu i koroziju |
| Molibden | otpornost na puzanje, prokaljivost | usluga iznad 400 stupnjeva bez izobličenja |
| nikal | žilavost, stabilizacija austenita | niske-temperature i nehrđajući rad |
| Vanadij | pročišćavanje zrna, stabilnost karbida | otpornost na puzanje parovoda |
| Mangan | čvrstoća, kaljivost, kontrola sumpora | čvrstoća uz zadržanu zavarljivost |
| Niobij / titan | stvaranje karbida, kontrola zrna | visoka{0}}temperaturna čvrstoća, stabilnost |
Elementi se kombiniraju umjesto da se koriste pojedinačno. Vrsta krom-molibdena dobiva otpornost na toplinu i otpornost na puzanje od para; stupanj nikla-koji nosi-nisku temperaturu dobiva žilavost; nehrđajući sloj se oslanja na krom za pasivni film s niklom za stabilizaciju austenita.
Svojstva u usporedbi s ugljičnim čelikom
| Vlasništvo | Cijev od ugljičnog čelika | Cijev od legiranog čelika |
|---|---|---|
| Čvrstoća na temperaturi okoline | umjereno | umjereno do vrlo visoko ovisno o stupnju |
| Čvrstoća iznad 400 stupnjeva | brzo pada | zadržani, a projektni podaci obično se temelje na puzanju |
| Otpornost na koroziju | ograničeno bez premaza | poboljšan kromom, snažno na višim razinama |
| Zavarivanje | izravna | zahtijeva usklađene potrošne materijale, predgrijavanje i toplinsku obradu nakon-zavarivanja |
| trošak | najniži | veći, potaknut sadržajem legure i toplinskom obradom |
Praktični zaključak za kupca je da se cijev od legure odabire kada specifični uvjeti rada, obično povišena temperatura, niska temperatura ili korozivni napad, čine opciju ugljičnog čelika ili nesigurnom ili neekonomičnom tijekom životnog vijeka postrojenja. Iznad otprilike 500 stupnjeva u parnoj ili procesnoj službi, stupanj krom-molibdena postaje neophodan; u kriogenoj službi odgovor je stupanj-koji sadrži nikal; u radu s mokrim kloridom ili kiselinom potrebna je kvaliteta nehrđajućeg ili dupleksa.
Toplinska obrada cijevi od legiranog čelika
Toplinska obrada je ono što sadržaj legure pretvara u korisna svojstva. Normalizacija, na otprilike 900-930 stupnjeva za vrste krom-molibdena nakon čega slijedi hlađenje zrakom, pročišćava zrnatost i proizvodi jednoliku feritno-perlitnu ili bainitnu strukturu. Kaljenje na 600-680 stupnjeva ublažava stres i vraća žilavost. Kaljenjem i popuštanjem, gdje se cijev austenizira, kali i zatim temperira na visokoj temperaturi, razvija se najveća kombinacija čvrstoće i žilavosti i koristi se za kaljene i kaljene konstrukcijske i linijske vrste cijevi. Žarenje se primjenjuje tamo gdje cijev mora biti omekšana za hladni rad.
Za nabavu slijede dvije posljedice. Prvo, uvjet isporuke je suštinski zahtjev, a ne formalnost: ista kvaliteta isporučena vruće valjana neće odgovarati mehaničkim svojstvima iste kvalitete isporučene normalizirane ili kaljene i otpuštene. Drugo, zapisnik o toplinskoj obradi i rezultati mehaničkog ispitivanja moraju biti sljedivi do pojedinačne serije, zbog čega su certifikati za cijevi od legure duži i detaljniji od onih za ugljični čelik za robu.
Proizvodne rute i primjene
Bešavna proizvodnja bušenjem i valjanjem odgovara višim-legurama i višim{1}}tlačnim stupnjevima i dominira opskrbom kotlova, izmjenjivača topline i tlačnih cjevovoda.
Zavarena proizvodnja elektrootpornim ili elektrolučnim zavarivanjem odgovara nižim-strukturnim stupnjevima legura u većim promjerima.
Proizvodnja električne energije: pregrijač, ponovni grijač i cjevovod za paru u vrstama krom-molibdena.
Petrokemija i rafinerija: usluga vodika,-vodi za prijenos visoke temperature i cijevi za peći.
Nisko-temperaturni i kriogeni: vrste koje-sadrže nikal za skladištenje i transport tekućih plinova.
Korozivne usluge: cijevi od nehrđajućeg čelika, dupleksa i legure nikla-za kiseline, kloride i morsku vodu.
Ispitivanje prihvatljivosti za cijevi od legure općenito uključuje potpunu kemijsku analizu, ispitivanje rastezanja i udarca, ispitivanje tvrdoće za provjeru toplinske obrade, dimenzionalni i vizualni pregled te hidrostatsko ili ne{0}}destruktivno ispitivanje tijela i zavara. Zavarljivost se uvelike razlikuje u obitelji, tako da se postupak zavarivanja i zahtjevi za toplinskom obradom nakon -zavarivanja trebaju utvrditi prije nego što se izda narudžba, a ne tijekom izrade.
FAQ
P: Što su cijevi od legiranog čelika i po čemu se razlikuju od cijevi od ugljičnog čelika?
Cijevi od legiranog čelika izrađene su od čelika koji sadrži namjerne dodatke legirajućih elemenata kao što su krom, nikal, molibden ili vanadij koji mijenjaju mehanička svojstva, otpornost na toplinu i korozijsko ponašanje. Cijev od ugljičnog čelika određena je uglavnom sadržajem ugljika i čvrstoćom. Vrste legura koštaju više, zahtijevaju odgovarajuće dodatke za zavarivanje i toplinsku obradu, a biraju se tamo gdje povišena temperatura, niska temperatura ili korozivna upotreba čine obični ugljični čelik neprikladnim.
P: Što legirajući elementi zapravo rade?
Krom poboljšava otpornost na oksidaciju i koroziju te povećava očvrsljivost; molibden povećava otpornost na puzanje i performanse pri visokim-temperaturama; nikal poboljšava žilavost i stabilizira austenit u nehrđajućim vrstama; vanadij pročišćava zrnatost i stabilizira karbide za otpornost na puzanje; mangan dodaje čvrstoću i očvrsljivost; a niobij ili titan tvore stabilne karbide za visoko-temperaturnu čvrstoću. Većina razreda kombinira dva ili više od toga kako bi zadovoljila specifične zahtjeve usluge.
P: Zašto cijev od legiranog čelika ima bolji učinak na visokoj temperaturi?
Iznad otprilike 400-500 stupnjeva obični ugljični čelik brzo gubi čvrstoću jer njegovi karbidi ogrubljuju, a struktura omekšava. Legirajući elementi, posebice krom i molibden, stabiliziraju karbide i usporavaju taj proces, tako da materijal zadržava korisnu čvrstoću i dugotrajno se odupire puzanju. Projektno dopuštena naprezanja za ove stupnjeve su stoga uzeta iz podataka o puzanju i naprezanju loma, a ne iz vlačne čvrstoće pri sobnoj temperaturi.
P: Kako se toplinski obrađuju cijevi od legiranog čelika?
Toplinska obrada razvija mikrostrukturu koju omogućuje sadržaj legure. Normalizacija na oko 900-930 stupnjeva pročišćava zrnatost, kaljenje na 600-680 stupnjeva ublažava naprezanje i vraća duktilnost, a kaljenje praćeno kaljenjem na visokoj temperaturi proizvodi najveću kombinaciju čvrstoće i žilavosti. Žarenje se koristi kada se cijev mora omekšati za hladno oblikovanje. Evidencija o uvjetima isporuke i toplinskoj obradi bitna je jer isti stupanj u različitim uvjetima neće dati ista svojstva.
P: Kako se proizvodi cijev od legiranog čelika?
Više{0}}legure i viši-tlačni razredi obično se proizvode bešavno probijanjem i valjanjem, što odgovara kotlovima, izmjenjivačima topline i tlačnim cjevovodima. Niži-strukturni stupnjevi legura u većim promjerima često se proizvode električnim otporom ili elektrolučnim zavarivanjem od trake ili ploče od legure. Nakon proizvodnje slijedi toplinska obrada te kemijsko, mehaničko i ne-destruktivno ispitivanje, uz postupak zavarivanja i zahtjeve za toplinsku obradu nakon-zavarivanja utvrđene prije početka proizvodnje.
