Tub d'acer al molibdè 13CrMo44 cromat sense costures-
Visió general
13CrMo44és agrau d'acer d'aliatge de crom-molibdèper a tubs sense soldadura utilitzatsservei d'alta-temperatura i{1}}alta pressió. Forma part de lanorma europea moderna EN 10216-2, que representa un acer d'aliatge específic 1% crom, 0,5% molibdè amb propietats garantides a temperatura elevada. Aquest grau s'utilitza àmpliament en aplicacions de generació d'energia, petroquímica i refineria.
Nota important:13CrMo44 és aestàndard actual i actiu(no obsolet com els graus ST). El sufix "44" indica requisits de propietat específics, no una designació obsoleta.
Estàndard i especificació
| Estàndard | Designació | Estat | Aplicació clau |
|---|---|---|---|
| EN 10216-2 | 13CrMo4-5 | Actual | Tubs sense soldadura per a pressió a temperatures elevades |
| DIN 17175 | 13CrMo44 | Històric | Designació alemanya anterior (equivalent en gran part) |
| ISO 9329-2 | 13CrMo4-5 | Internacional | Adopció ISO de la norma EN |
Nomenclatura explicada:
13= Aproximadament un 1% de crom (interval real 0,70-1,15%)
CrMo= Crom-Acer d'aliatge de molibdè
44= Designació històrica per a un nivell de propietat específic
4-5= Designació EN moderna que indica un aliatge Cr-Mo amb propietats específiques
Propietats mecàniques
Requisits de temperatura ambient:
| Propietat | Requisit mínim | Gamma típica |
|---|---|---|
| Límit de rendiment (Rp0,2) | Major o igual a 280 MPa | 280-350 MPa |
| Resistència a la tracció (Rm) | 440-590 MPa | 480-550 MPa (típic) |
| Elongació (A) | Superior o igual al 22% | 22-28% |
| Reducció d'àrea (Z) | No especificat | Normalment superior o igual al 50% |
Propietats de temperatura elevada (garantides):
| Temperatura | 0,2% de prova d'estrès mín | Resistència a la tracció mín |
|---|---|---|
| 250 graus | 225 MPa | - |
| 300 graus | 215 MPa | - |
| 350 graus | 205 MPa | - |
| 400 graus | 195 MPa | - |
| 450 graus | 185 MPa | - |
| 500 graus | 175 MPa | - |
| 550 graus | 140 MPa | - |
Les propietats disminueixen gradualment amb la temperatura - característica dels acers Cr-Mo
Composició química (màxim %)
| Element | Mínim | Màxim | Finalitat/Efecte |
|---|---|---|---|
| Carboni (C) | - | 0.15 | Força, limitada per soldabilitat |
| Silici (Si) | - | 0.35 | Desoxidant, força |
| Manganès (Mn) | 0.40 | 1.00 | Força, enduriment |
| Fòsfor (P) | - | 0.025 | Control d'impureses |
| Sofre (S) | - | 0.020 | Control d'impureses (baix per soldabilitat) |
| Crom (Cr) | 0.70 | 1.15 | Resistència a la fluència, resistència a l'oxidació |
| Molibdè (Mo) | 0.45 | 0.65 | Força de fluència, resistència al tremp |
| Alumini (alt) | 0.020 | - | Refinament de gra (acer de gra fi) |
Característiques principals:
Baix en carboni:Menys o igual al 0,15% per a una bona soldabilitat
Cr-Mo controlat:Intervals precisos per a propietats de fluència òptimes
Gra fi:Alumini mort per a propietats consistents
Acer net:Baix en sofre i fòsfor
Procés de fabricació
Producció de Seamless 13CrMo44:
Fabricació d'acer:Arc elèctric o forn bàsic d'oxigen
Refinació secundària:Tractament al forn de cullera per a una química precisa
Casting continu:Pràctica de gra fi
Treball en calent:Procés o extrusió de Mannesmann
Tractament tèrmic: Obligatori- Normalitzat i temperat
Acabats:Redreçar, tallar, provar
Tractament tèrmic obligatori:
Normalització:900-960 graus, refrigeració per aire
temperat:680-750 graus, mínim 30 minuts per 25 mm de gruix
Resultat:Estructura bainítica/martensítica temperada per a una òptima resistència a la fluència
Interval de mides:
Diàmetre exterior:De 21,3 mm a 711 mm (≈ ½" a 28")
Gruix de paret:2,0 mm a 80,0 mm
Longitud:Normalment 6-12 m; disponible fins a 18 m
Requisits de proves i inspecció
Proves obligatòries (EN 10216-2):
| Prova | Estàndard | Freqüència | Criteris d'acceptació |
|---|---|---|---|
| Prova hidrostàtica | EN 10216-2 Clàusula 8 | 100% | Pressió=20×S×t/D (bar), superior o igual a 10 segons |
| Prova de tracció | EN ISO 6892-1 | Per calor, per paret | Temperatura ambient + temperatura elevada opcional |
| Prova d'impacte | EN ISO 148-1 | Obligatori | 40J mínim a 20 graus(típic) |
| Prova de duresa | EN ISO 6506-1 | Sovint requerit | Normalment 140-180 HB |
| Prova d'aplanament | EN ISO 8492 | Per a D inferior o igual a 50 mm, t/D inferior o igual a 0,1 | Sense esquerdes a la distància especificada |
| Prova d'ultrasons | EN 10246-3 | Opcional/acordat | Per a laminacions, inclusions |
Requisits especials per a 13CrMo44:
Prova d'impacte obligatòria:A diferència d'alguns graus d'acer al carboni
Control de duresa:Crític per a la fluïdesa i la soldabilitat
Comprovació de la microestructura:Sovint s'especifica per a la verificació
ECM:Més comunament especificat que per als acers al carboni
Especificacions de tractament tèrmic
Condició estàndard:
Lliurament:Normalitzat i temperat (+NT)
Normalització:900-960 graus, aire fresc
temperat:680-750 graus, temps de retenció adequat per al gruix de la paret
Refrigeració:Refredar l'aire després de temperar
Microestructura després del tractament tèrmic:
Primària:Bainita temperada
Mida del gra:ASTM 5 o superior
Distribució de carburs:Dispersió fina i uniforme
Sense martensita sense temperarpermès
Duresa després del tractament tèrmic:
Típic:140-180 HB
Màxim:Normalment s'especifica Menor o igual a 200 HB per soldabilitat
Uniformitat:A través del gruix de la paret i al llarg de la longitud
Aplicacions
Indústries primàries:
Generació d'energia:Tubs de sobreescalfador, tubs de recalentador, línies de vapor d'alta-pressió
Petroquímica:Tubs reformadors, tubs escalfadors, canonades de procés d'alta-temperatura
Refinació:Hidrocraqueig, craqueig catalític, unitats de trencament de viscositat
Indústria química:Reactors d'alta-temperatura, intercanviadors de calor
Calderes industrials:Seccions d'alta-pressió
Condicions típiques del servei:
Interval de temperatura: 400-550 graus(interval òptim)
Pressió:Alta pressió (típica 100-200 bar)
Mitjans de comunicació:Vapor sobreescalfat, gasos de procés calents, olis tèrmics
Medi ambient:Condicions d'oxidació a{0}}alta temperatura
Per què es selecciona 13CrMo44:
Resistència a la fluència:Superior als acers al carboni a 450-550 graus
Resistència a l'oxidació:El crom proporciona resistència a l'escala
Estabilitat microestructural:Manté les propietats a temperatura
Bona soldabilitat:Per a un acer de baixa-aliatge-resistent a la fluïdesa
Cost-efectiu:Menys car que els acers d'aliatge superior
Comparació amb notes similars
| Grau | Contingut Cr | Mo Contingut | Temp. màxima | Diferència clau |
|---|---|---|---|---|
| 16 Mo3 | - | 0.25-0.35% | 500 graus | Només acer Mo, temperatura més baixa |
| 13CrMo44 | 0.70-1.15% | 0.45-0.65% | 550 graus | Cr+Mo, millor creep |
| 10CrMo9-10 | 2.00-2.50% | 0.90-1.20% | 580 graus | Més Cr, millor oxidació |
| P235GH | - | - | 350 graus | Acer al carboni, temperatura més baixa |
Avantatges sobre els acers al carboni:
Capacitat de temperatura 50-100 graus més alta
Millor força de ruptura de fluència
Resistència a l'oxidació millorada
Millor estabilitat microestructural
Avantatges respecte als aliatges superiors:
Millor soldabilitatque els acers Cr-Mo més alts
Menor costsuperior al 9% Cr o acers austenítics
Menor expansió tèrmicaque els austenítics
Fabricació conegudaper a la majoria de botigues
Fabricació i soldadura
Soldadura 13CrMo44 (Consideracions crítiques):
| Paràmetre | Requisit | Raó |
|---|---|---|
| Preescalfeu | 150-250 graus | Evita l'esquerda de l'hidrogen |
| Interpass Temp | 250-350 graus màxim | Control de la microestructura |
| Metall de farciment | 2.25Cr-1Mo o coincident | Normalment ER90S-B3, E8018-B2 |
| PWHT | Obligatori | 680-750 graus, similar al metall base |
| Entrada de calor | Controlat (1-2 kJ/mm) | Evitar la degradació de les HAZ |
| Procediment Qual | Obligatori + proves | Sovint inclou proves de fluència |
Equivalent de carboni:
Pcm=C+Si30+Mn+Cu+Cr20+Ni60+Mo15+V10+5BPcm=C+30Si+20Mn+Cu+Cr+60Ni+15Mo15+V10+5BPcm=C+30Si+20Mn+Cu+Cr+60Ni+15Mo{+15Mo+10}+10V+10
Típic:0.25-0.30(millor que els acers d'aliatge superior)
Problemes comuns de soldadura:
Suavització HAZ:Si la temperatura PWHT és massa alta
Tornar a escalfar el craqueig:A HAZ durant PWHT
Cracking d'hidrogen:Si el preescalfament és insuficient
Creep desconcordança:Si el metall d'aportació no s'ha seleccionat correctament
Pràctica recomanada:
Qualificar procedimentssegons EN ISO 15614-1
Utilitzeu processos de baix-hidrogen(TIG, SMAW amb elèctrodes al forn)
Controlar la temperatura entre passadesamb cura
PWHT en 24 horesde finalització de la soldadura
Penseu en una ECM post-soldadura(UT, RT)
Consideracions de disseny
Estrès permesos (exemple):
| Temperatura | Tensió permesa (MPa) | Comparació amb P235GH |
|---|---|---|
| 20 graus | 147 | Similars |
| 300 graus | 125 | Més alt |
| 400 graus | 115 | Significativament més alt |
| 500 graus | 75 | Molt més alt |
| 550 graus | 45 | Acer al carboni no classificat |
Avantatges del disseny:
Tensions permeses més altesa temperatures elevades
Possibilitat de parets més primesper a la mateixa pressió/temperatura
Vida útil més llargaa altes temperatures
Millor resistència a la corrosió/oxidació
Limitacions:
Temperatura màxima:~550 graus (per a un servei-a llarg termini)
No per corrosió severa:Contingut limitat de crom
Complexitat de soldadura:Més que acers al carboni
Cost:2-3 × preu d'acer al carboni
Certificació de materials i traçabilitat
Documentació requerida (EN 10204 3.2):
Anàlisi química:Informe espectroquímic complet
Proves mecàniques:Tracció (habitació + elevat opcional), impacte
Prova de duresa:Normalment Brinell o Vickers
Registres de tractament tèrmic:Temps, temperatures, velocitats de refrigeració
Informes d'ECM:Si es realitza ultrasons o altres ECM
Traçabilitat:Completa des de la fusió fins al tub acabat
Requisits de marcatge:
Identificació del fabricant
Designació EN 10216-2
Grau: 13CrMo4-5
Mida: D × t
Número de calor
Símbol de tractament tèrmic (+NT)
Marcat CE (per a aplicacions PED)
Marca d'inspector
Informació de comanda
Exemple d'especificació completa:
text
Tubs sense soldadura segons EN 10216-2 Grau: 13CrMo4-5 Tractament tèrmic: Normalitzat i temperat (+NT) Dimensions: 114,3 mm OD × 8,0 mm WT × 8000 mm longitud Quantitat: 80 peces Preparació final: Grau bisellat ± 6,15 mm. Certificació: EN 10204 3.2 certificat en anglès Assajos: - Assaig de tracció a temperatura ambient - Assaig d'impacte Charpy: 3 mostres a 20 graus (mínim 40J de mitjana, 32J individuals) - Assaig de duresa: Informe HB - Opcional: Temperatura elevada de tracció a 500 graus NDE: Prova d'ultrasons completa per marcatge EN 500 10216-2, inclou el número de calor i "UT"
Punts clau a especificar:
Estàndard i grau:CA 10216-2 13CrMo4-5
Tractament tèrmic:+NT (normalitzat i temperat)
Temperatura de prova d'impacte:Normalment 20 graus, però es pot especificar un altre
Límits de duresa:Si es requereix un màxim específic
Requisits de NDE:UT sovint s'especifica per al servei crític
Preparació final:Per a soldadura o altres connexions
Referència transversal d'ús i estàndards del sector
Indústria elèctrica europea:
Material estàndardper a tubs de sobreescalfador en centrals elèctriques convencionals
Molt utilitzaten calderes-de disseny europeu
Qualificatdels principals fabricants de calderes
Equivalents globals:
| Regió | Estàndard | Grau equivalent | Notes |
|---|---|---|---|
| EUA | ASTM A335 | P12 | Química lleugerament diferent |
| Japó | JIS G3455 | STPA 23 | Similar 1Cr-0,5Mo |
| Alemanya | DIN 17175 | 13CrMo44 | Equivalent històric |
| Internacional | ISO 9329-2 | 13CrMo4-5 | Adopció ISO |
Comparació ASTM A335 P12:
| Paràmetre | 13CrMo44 | A335 P12 |
|---|---|---|
| Gamma Cr | 0.70-1.15% | 0.80-1.25% |
| Gamma Mo | 0.45-0.65% | 0.44-0.65% |
| C Màx | 0.15% | 0.15% |
| Mn Max | 1.00% | 0.60% |
| Prova d'impacte | Obligatori | Opcional |
| Aplicació | Similars | Similars |
Àrees d'atenció a l'assegurament de la qualitat
Paràmetres crítics de qualitat:
Tractament tèrmic:Normalització i temperat adequats
Duresa:Dins de l'interval especificat (normalment 140-180 HB)
Resistent a l'impacte:Mínim 40J a 20 graus
Microestructura:Bainita temperada, sense martensita no temperada
Qualitat de la superfície:Lliure de descarburació, costures, voltes
Problemes de qualitat comuns:
Temperament excessiu:Resulta un suavització excessiva
Sota-temperatge:Fulles de martensita sense temperar
Descarburació:Pèrdua de carboni superficial durant el tractament tèrmic
Microestructura de banda:De treball en calent inadequat
Duresa excessiva:De refrigeració inadequada
Mètodes d'inspecció:
Prova d'ultrasons:Per defectes interns
Partícula magnètica:Per defectes superficials
Metalografia:Per a la verificació de la microestructura
Enquesta de duresa:A través del gruix de la paret
ID del material positiu:Per a la verificació química
Consideracions econòmiques
Factors de cost:
| Factor | Impacte en el cost | Notes |
|---|---|---|
| Material Premium | 2-3 × acer al carboni | Elements d'aliatge |
| Tractament tèrmic | 10-20% addicional | Normalització i temperat |
| Prova | 5-15% addicional | Impacte, duresa, NDE |
| Mida | Mides estàndard més barates | Talles personalitzades premium |
| Quantitat | Descomptes per volum | Typically >5 tones |
Cost total de propietat:
Cost inicial:Més alt que l'acer al carboni
Cost de fabricació:Superior (soldadura, PWHT)
Cost d'instal·lació:Similar a altres acers aliats
Cost de manteniment:Menor (més vida útil, menys oxidació)
Cost del cicle de vida:Sovint més baix per a serveis d'-alta temperatura
Quan el 13CrMo44 està justificat econòmicament:
Service temperature >400 graus
Design life >20 anys
High-pressure service (>100 bar)
On la fiabilitat és fonamental
Quan l'acer al carboni requeriria parets molt més gruixudes
Resum tècnic
13CrMo44 (EN 10216-2 13CrMo4-5)és a1% de crom, 0,5% d'acer de baix-aliatge de molibdèdissenyat específicament peraplicacions d'alta-temperaturaen elInterval de 400-550 graus. Representa un equilibri òptim entre rendiment, fabricabilitat i cost per a moltes aplicacions industrials.
Característiques tècniques clau:
Capacitat de temperatura:Òptim 400-550 graus, màxim ~580 graus a curt termini
Resistència a la fluència:Superior als acers al carboni a temperatures elevades
Resistència a l'oxidació:El crom proporciona protecció contra l'escala
Soldabilitat:Ideal per a un aliatge d'acer-resistent a la fluïdesa
Microestructura:Bainita temperada després d'un tractament tèrmic adequat
Directrius de selecció:
Trieu 13CrMo44 quan:
La temperatura de servei és de 400-550 graus
La resistència a la fluència és necessària per a un servei a llarg termini{0}
La resistència a l'oxidació és necessària però no extrema
És important una bona soldabilitat
Les limitacions de costos impedeixen els acers aliats més alts
Substitució del 13CrMo44 existent en sistemes heretats
Considereu alternatives quan:
Temperatura<400°C (carbon steel may suffice)
Temperature >550 graus (considereu acers Cr-Mo o austenítics més alts)
Entorn de corrosió severa (necessita un aliatge inoxidable o superior)
Capacitats de fabricació limitades per a acers aliats
El cost és el motor principal i la temperatura permet l'acer al carboni
Bones pràctiques d'implementació:
Adquisició de material:
Especifiqueu EN 10216-2 13CrMo4-5 (no designacions obsoletes)
Cal la certificació EN 10204 3.2
Especifiqueu tractament tèrmic (+NT) i requisits de prova
Considereu l'NDE en funció de la criticitat de l'aplicació
Planificació de la fabricació:
Desenvolupar i qualificar procediments de soldadura abans de la fabricació
Assegureu-vos que el fabricant tingui experiència amb acers Cr-Mo
Planificar els requisits de PWHT
Pressupost per a proves i inspeccions addicionals
Garantia de qualitat:
Verificar els registres del tractament tèrmic
Comproveu que els resultats de les proves d'impacte compleixen els requisits
Controleu la duresa per a la consistència
Implementar NDE adequada per a soldadures
Perspectiva de la indústria:
13CrMo44 resta amaterial de cavall de batallaa les indústries de generació d'energia i petroquímica per a canonades i canonades d'alta{0}}temperatura. El seu comportament previsible, els procediments de fabricació establerts i el seu historial de servei provat el converteixen en una opció fiable per a aplicacions on l'acer al carboni és inadequat però no són necessaris aliatges superiors.
Per a nous projectes,CA 10216-2 13CrMo4-5sempre s'han d'especificar en lloc de designacions històriques. L'estàndard modern garanteix una qualitat constant, proves adequades i compliment normatiu per a aplicacions d'equips a pressió a tot Europa i cada cop més a tot el món.
