STBA20 to rura ze stali stopowej-chromowo-molibdenowej objęta japońską normą przemysłową JIS G3462, która dotyczy rur ze stali stopowej do kotłów i wymienników ciepła. Jest to perlityczna stal-odporna na ciepło: nie stal nierdzewna, nie nadstop, ale starannie wyważony gatunek nisko-stopowy, który zachowuje swoją wytrzymałość i jest odporny na utlenianie w zakresie temperatur, w którym faktycznie pracują kotły i technologiczne wymienniki ciepła.
Czym jest STBA20 i który standard go definiuje
JIS G3462 definiuje skład chemiczny, właściwości mechaniczne, wymiary, tolerancje i badania rur ze stali stopowej stosowanych w kotłach i wymiennikach ciepła. W tym kontekście STBA20 to rura klasy 1,25Cr-0,5Mo, gatunek konia roboczego do rur przegrzewaczy i przegrzewaczy dogrzewających, rur ekonomizerów, rurociągów pary i rur procesowych wymienników ciepła o temperaturach metalu do około 500-540 stopni.
Kupujący powinni zwrócić uwagę na system oznaczeń: w JIS przedrostek STBA oznacza rurę kotła i wymiennika ciepła ze stali stopowej, natomiast przedrostek STPA oznacza odpowiednią rurę do obsługi rurociągów. Projekt może zatem wymagać zastosowania rur STBA20 na powierzchnię wymiany ciepła i rur STPA20 na odcinkach łączących, obie z tej samej rodziny materiałów.
Skład chemiczny i właściwości mechaniczne
| Przedmiot | Wymóg |
|---|---|
| Węgiel | 0.10-0.20 % |
| Krzem | 0.10-0.50 % |
| Mangan | 0.30-0.60 % |
| Chrom | 0.80-1.25 % |
| Molibden | 0.45-0.60 % |
| Wytrzymałość na rozciąganie, min | 415 MPa |
| Granica plastyczności, min | 205 MPa |
| Wydłużenie, min | 30 % |
Chrom tworzy zwartą warstwę tlenku, która ogranicza osadzanie się kamienia i zwiększa odporność na korozję, podczas gdy molibden zwiększa wytrzymałość na pełzanie, dzięki czemu rura pod ciśnieniem nie ulega powolnej deformacji przez lata użytkowania. Stosunkowo niska granica plastyczności w porównaniu ze gatunkami konstrukcyjnymi to celowy zabieg: w przypadku rur kotłowych liczy się zachowanie podczas pełzania w temperaturze, odkształcalność przy zginaniu i spawalność w terenie, a nie wydajność w temperaturze pokojowej-.
Równoważne stopnie w innych systemach
| System | Równoważne oznaczenie |
|---|---|
| Węże ASTM/ASME | SA-213 T11 / A213 T11 |
| Rura ASTM/ASME | SA-335 P11 / A335 P11 |
| Norma europejska | PL 16Mo3 |
| Chiński standard | GB/T 5310 15CrMoG |
| Forma fajki japońskiej | STPA20 do JIS G3458 |
Te odpowiedniki są w większości przypadków wystarczająco bliskie, aby można je było zastąpić inżynierią, ale nie są identyczne: każdy system ustala własne tolerancje, własny dopuszczalny zakres chemii i własne wymagania testowe. Jeżeli w projekcie określono jedno oznaczenie, certyfikat musi zostać wydany w odniesieniu do tego oznaczenia, a nie do jego odpowiednika.
Zachowanie w wysokiej-temperaturze
Gatunek ten jest zwykle stosowany w zakresie temperatur metalu 450-540 stopni. Dopuszczalne naprężenia regulują raczej pełzanie i naprężenie rozrywające niż wytrzymałość na rozciąganie, a naddatek projektowy należy odczytać z obowiązującego kodu w rzeczywistej temperaturze projektowej. Odporność na utlenianie wynika z dodatku chromu; Tworząca się warstwa tlenku jest cienka, przylegająca i samoograniczająca, co sprawia, że utrata ścianki w środowisku gazów spalinowych i pary jest niewielka, pod warunkiem kontrolowania poziomu siarki w paliwie. Tam, gdzie temperatura projektowa przekracza w przybliżeniu 560-580 stopni, wymagany jest wyższy gatunek stopu, taki jak 2,25Cr-1Mo lub zmodyfikowany materiał 9Cr, a wybór musi opierać się na danych dotyczących pęknięcia, a nie na podstawie ogólnej zasady.
Spawanie, gięcie i obróbka cieplna
STBA20 jest spawany z materiałami dodatkowymi dobranymi do składu 1,25Cr-0,5Mo. W przypadku spawania łukowego w osłonie metalu oznacza to elektrodę o niskiej-wodorze o odpowiedniej klasyfikacji chromu-molibdenu, w przypadku spawania łukiem gazowo-wolframowym do grani stosuje się pasujący drut goły, a do spawania łukiem krytym odpowiedni drut i topnik aglomerowany w niskim{9}wodorze. W celu ograniczenia pęknięć w grubych przekrojach oraz w złączach o wysokim-utwierdzeniu stosuje się podgrzewanie wstępne w zakresie 150-250 stopni, kontroluje się temperaturę międzyściegową, a obróbka cieplna po spawaniu w temperaturze około 620-680 stopni łagodzi naprężenia szczątkowe w strefie wpływu ciepła i hartuje przekształconą strukturę.
Gięcie rur odbywa się zwykle na giętarce trzpieniowej, przy czym grubość ścianki i wartości graniczne owalności są pobierane z obowiązującej specyfikacji. Gięcie przeprowadza się, jeśli to możliwe, przed końcową obróbką cieplną, tak aby naprężenia powstałe podczas formowania zostały złagodzone w tym samym cyklu. W przypadku końców rur, które będą spawane bez obróbki mechanicznej, preferowane jest cięcie piłą lub metodą ścierną zamiast cięcia termicznego.
Uwagi dotyczące kontroli i zamówień
Analiza chemiczna dla każdej partii i próba rozciągania są standardowymi elementami akceptacji.
Testy spłaszczania, rozszerzania i zginania sprawdzają plastyczność rury, a testy hydrostatyczne lub{0}}prądów wirowych weryfikują integralność.
Testowanie prądami wirowymi to typowa-nieniszcząca metoda rurek wymienników ciepła; badania ultradźwiękowe są szeroko stosowane w przypadku rur kotłowych o grubszych-ścianach.
Dokumenty zamówienia powinny określać normę, gatunek, średnicę zewnętrzną i grubość ścianki, długość, stan obróbki cieplnej oraz wszelkie dodatkowe wymagania, takie jak wielkość ziarna lub-poziom badań nieniszczących.
Często zadawane pytania
P: Jakim rodzajem stali jest STBA20?
STBA20 to stal stopowa-molibdenowa o klasie perlitycznej-odporności na ciepło, określonej w japońskiej normie przemysłowej JIS G3462 dla rur ze stali stopowej stosowanych w kotłach i wymiennikach ciepła. Jest stosowany ze względu na swoją-wytrzymałość temperaturową, odporność na pełzanie i odporność na utlenianie, a w ramach tej normy należy do klasy materiału 1,25Cr-0,5Mo.
P: Jaki jest skład chemiczny rury stalowej STBA20?
Gatunek ten zazwyczaj zawiera węgiel 0,10–0,20%, krzem 0,10–0,50%, mangan 0,30–0,60%, chrom 0,80–1,25% i molibden 0,45–0,60%, z kontrolowaną zawartością pierwiastków resztkowych. Chrom zapewnia odporność na utlenianie i korozję, podczas gdy molibden zapewnia wytrzymałość na pełzanie w podwyższonej temperaturze. Dokładne granice i dopuszczalne tolerancje podano w wydaniu JIS G3462 wymienionym w zapytaniu.
P: Jakie są właściwości mechaniczne STBA20?
Norma wymaga minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 415 MPa, minimalnej granicy plastyczności 205 MPa i wydłużenia co najmniej 30%. Te wartości temperatury-pokojowej są skromne jak na standardy stali konstrukcyjnej i jest to zamierzone: konstrukcja rur kotłowych opiera się na danych dotyczących pełzania i pękania naprężeniowego w temperaturze roboczej, a nie na wytrzymałości na rozciąganie otoczenia, a gatunek musi również łatwo się zginać i spawać.
P: Jakie są równoważne gatunki STBA20?
Najbliższe odpowiedniki to ASTM A213 T11 dla rur i A335 P11 dla rur, EN 16Mo3 w systemie europejskim i GB/T 5310 15CrMoG w systemie chińskim. Japońska forma rur to STPA20 zgodnie z JIS G3458. Gatunki te można zwykle zastąpić sobą pod względem inżynieryjnym, ale każda norma ma własne zakresy chemiczne, tolerancje i badania, dlatego certyfikat musi odpowiadać oznaczeniu określonemu w projekcie.
P: Jaka jest maksymalna temperatura pracy STBA20?
STBA20 jest zwykle nakładany przy temperaturach metalu do około 500-540 stopni, przy dopuszczalnych naprężeniach określonych w obowiązujących przepisach projektowych w rzeczywistej temperaturze. Powyżej około 560-580 stopni wytrzymałość na zerwanie przy pełzaniu spada do poziomu, w którym konieczny staje się wyższy gatunek stopu. Czynnikiem ograniczającym w eksploatacji jest zwykle odkształcenie pełzające i wzrost kamienia tlenkowego, a nie krótkotrwała wytrzymałość.
