Uhlíková ocel A216 WCB: Ventily, Příruby, Tlakové vybavení

Zavedení

ASTM A216 / ASME SA-216- Stupeň WCB -je standardní označení odlité uhlíkové oceli běžně používané v aplikacích tlakově teploty.

Historicky přijaté napříč petrochemickým, výroba energie, Vodní díla a obecná průmyslová odvětví, Odlitky WCB se objevují v bráně, zeměkoule, Zkontrolujte a kulové ventily, potrubí, Těla čerpadla a tlakové nádoby.

Kombinuje nízké náklady na materiál, Dobrá sesatelnost a majitelnost, a přijatelný mechanický výkon v široké teplotě, což z něj dělá standardní volbu, kde korozivní útok a extrémní teploty nejsou primárními řidiči.

1. Co je uhlíková ocel A216 WCB?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 Grade WCB) je obecný účel obsazení Uhlíková ocel stanoveno pro odlitky zachycující tlak, jako jsou tělesa ventilu, Čerpadlo, příruby a komponenty plavidel.

Je formulován jako svařovatelný, Ocel „Low-Carbon“ (0.25–0,35% c) určené k nabídnutí pragmatické rovnováhy nákladů, castiability, Machinability, houževnatost a síla pro servis v okolních a mírných zvýšených teplotách.

Typické pokyny pro služby WCB v řadě –29 ° C až 427 ° C, Přesná přípustná pracovní teplota však závisí na kódu návrhu, Tloušťka sekce a požadované mechanické/nárazové vlastnosti.

Rozklad designace třídy (Co znamená „WCB“)

ASTM A216 používá kompaktní kódy písmen k popisu zamýšlené služby a relativních vlastností:

• W - svařovatelné: Chemie a tání jsou kontrolovány, aby se snížily problémy s svařovatelností (Nízká tendence praskání vodíku a mírná ztvrdnost).
• C - uhlíková ocel: Není to záměrně legovaná známka (Žádné úmyslné vysoké CR, NI přírůstky jako v nerezových/slitinových odlitých ocelích).
• B - stupeň B: rovnováha síly/tažnosti středního rozsahu v rodině A216. (Ostatní známky A216: WCA = stupeň uhlíku s nízkou pevností; WCC = stupeň vyššího uhlíku/vyšší pevnosti.)

2. Typická chemie ASTM A216 WCB uhlíková ocel

3. Mechanické vlastnosti uhlíkové oceli A216 WCB

Výkon ASTM A216 WCB Odhodná uhlíková ocel ve službě závisí na jejím Mechanické vlastnosti, které jsou ovládány chemií, Velikost sekce, Kvalita obsazení, a tepelné zpracování.

Typické mechanické vlastnosti pokojové teploty

(Jak je uvedeno v ASTM A216 / ASME SA-216, s typickými slévárnami)

Efekt velikosti sekce: Odlitky velké tloušťky chladné pomalejší, Vytváření hrubších struktur perlite/feritu → nižší pevnost v tahu a nárazovou houževnatost.

Mechanické vlastnosti zvýšené teploty

Uhlíková ocel ASTM A216 WCB se široce používá Aplikace tlaku střední teploty, Ale jako všechny uhlíkové oceli, jeho Mechanická pevnost klesá s rostoucí teplotou.

4. Fyzikální & Tepelné vlastnosti uhlíkové oceli A216 WCB

Kromě mechanických vlastností, The fyzické a tepelné vlastnosti ASTM A216 WCB Licte Steel hraje rozhodující roli v inženýrském designu.

Tyto hodnoty určují výkon pod změny teploty, tepelné cyklování, a tlaková služba, zejména u přírubových kloubů, tělesa ventilu, a komponenty potrubí.

Typické fyzikální vlastnosti

Tepelné vlastnosti

5. Procesy lití A216 WCB uhlíkové oceli

ASTM A216 WCB Komponenty se nejčastěji vyrábějí obsazení, Vzhledem k vynikající selitě slitiny a jejímu rozšířenému použití ventily, příruby, Obaly čerpadla, a tlakové vybavení.

Výběr metody obsazení závisí na velikost dílu, složitost, náklady, a požadovaná přesnost rozměru.

Lití písku (Zelený písek / Pryskyřičný písek)

• Používání: Dominantní proces (>80% produkce WCB). Vhodné pro velký, těžký, a složité části jako jsou tělesa ventilu, tlakové pouzdra, a příruby.
• Formovací materiály:

• • Zelený písek (hliněné vázané): Nízké náklady, vysoká produktivita, ale nižší rozměrová přesnost.
  • Pryskyřičný písek (furan/fenol): Lepší síla, rozměrová kontrola, a povrchová úprava pro kritická těla ventilu.

• Schopnosti:

• • Rozsah hmotnosti: 10 kg do >10 tun.
  • Rozměrová tolerance: CT 9–11 (ISO 8062).
  • Povrchová úprava: RA 12.5-25 μm.

• Výhody: Nákladově efektivní pro velké odlitky; ubytuje složité vnitřní pasáže s jádry.
• Omezení: Vyšší položka obrábění je potřeba (3–6 mm); náchylné k povrchovým vadám (Začlenění písku, drsnost).

Investiční lití (Proces ztraceného vozu)

• Používání: Žádán menší nebo střední komponenty kde Přesnost a kvalita povrchu jsou kritické, NAPŘ., Části oříznutí ventilu, Oběžné kol, malé armatury.

  

• Procesní tok: Vzor vosku → Budova keramické skořápky → Dewaxing → Odstranění kovu → Odstraňování skořápky.
• Schopnosti:

• • Rozsah hmotnosti: 50 G - 50 kg.
  • Rozměrová tolerance: CT 5–7 (ISO 8062).
  • Povrchová úprava: RA 3.2-6,3 μm.

• Výhody: Snižuje obrábění, dosahuje tvaru blízké sítě, Vynikající detail reprodukce.
• Omezení: Vyšší náklady vs. Odlévání písku, omezeno na střední/malé díly.

Odlévání formy skořápky

• Používání: Střední velikosti, mírně složité odlitky WCB. Často se používá pro Pouzdra na převodovky, Obaly čerpadla, a ventil jokes.
• Proces: Jemný písek potažený termosetovou pryskyřicí je upuštěn na vyhřívaný kovový vzor → Formy tenké, Silná forma skořepiny → Více vrstev Vytvářejte poloviny plísní → sevřené dohromady pro nalévání.
• Schopnosti:

• • Rozměrová tolerance: CT 6–8.
  • Povrchová úprava: RA 6,3-12,5 μm.

• Výhody: Vyšší přesnost než lití písku, méně obrábění, dobrá opakovatelnost.
• Omezení: Vyšší náklady na nástroje; není ekonomické pro velmi velké odlitky.

Odstředivé obsazení

• Používání: Válcové nebo prstencové komponenty WCB, například sekce potrubí, rukávy, a prsteny sedadel ventilu.
• Proces: Roztavená ocel nalila do a rotující forma, odstředivá síla pohání kov ke stěně formy, produkující husté, Struktura bez vad.
• Schopnosti:

• • Uniformita tloušťky stěny: vynikající.
  • Kontrola vady: minimální porozita nebo smršťování.

• Výhody: Vysoká metalurgická integrita, Struktura jemného zrna, vynikající pro komponenty zadržování tlaku.
• Omezení: Omezeno na válcové geometrie.

Srovnávací shrnutí procesů odlévání

6. Tepelné zpracování & Tepelné zpracování uhlíkové oceli A216 WCB

Tepelné zpracování hraje klíčovou roli při kontrole Mechanické vlastnosti, houževnatost, a rozměrová stabilita odlitků A216 WCB.

Cíle tepelného zpracování

• Zdokonalit mikrostrukturu → Poměr ferite/perlitu rovnováhy, Rozpuštění segregací.
• Vylepšete mechanické vlastnosti → Zvyšte houževnatost, zlepšit tažnost, stabilizovat sílu.
• Zmírnit zbytková napětí → Snižte riziko praskání během obrábění nebo služby.
• Zlepšit svařovatelnost → Posvátné tepelné zpracování (PWHT) Obnovuje tažnost ve svařovaných kloubech.

Typické procesy tepelného zpracování

Normalizace

• Proces: Vytápění 900–950 ° C., chlazení vzduchu.
• Účel:

• • Rafinuje velikost zrn.
  • Produkuje rovnoměrnou mikrostrukturu perlite/feritu.
  • Zlepšuje houževnatost a majitelnost.

• Aplikace: Standardní ošetření těl ventilů, armatury, a tlakové složky.

Žíhání

• Proces: Vytápění 850–900 ° C., Pomalé chlazení pece.
• Účel:

• • Snižuje tvrdost a zbytkové napětí.
  • Zvyšuje machinabilitu (Užitečné pro složité nebo silně obrobené odlitky).

• Aplikace: Méně běžné než normalizace; aplikováno tam, kde je nutná maximální tažnost.

Ulehčení stresu

• Proces: Vytápění 580–620 ° C., Držení po dobu 1–2 hodin, Pomalé chlazení v peci.
• Účel:

• • Snižuje zbytková napětí z odlévání nebo svařování.
  • Zabraňuje zkreslení během obrábění.

• Aplikace: Velké odlitky ventilu a svařované opravy.

Zhášení & Temperování (Volitelný)

• Proces:

• • Austenitizace na 880–920 ° C., následuje voda/olej zhasit.
  • Temperování na 600–700 ° C..

• Účel:

• • Zvyšuje sílu a tvrdost.
  • Poskytuje zlepšený odpor opotřebení pro specifické aplikace (Ačkoli méně běžné pro WCB ve srovnání s slitinami oceli).

Vliv na mechanické vlastnosti

7. Obrábění, Svařování & Výroba

Machinability:

• WCB je ve srovnání s nízkými slitinami relativně machina. Použijte nástroje karbidu při mírných rychlostech; Těžké přerušené řezy těží z přísných nastavení.
  Typické rychlosti otáčení závisí na nástrojích a sekci: NAPŘ., ~ 100–250 m/min s vložkami karbidu (se liší podle průřezu a chladicí kapaliny).

Pokyny pro svařování:

• Předehřet/interpass: Doporučujeme se zabránit prasknutí vodíku a kontrolovat rychlost chlazení; Typický předehřet 100–250 ° C v závislosti na tloušťce.
• Výplňové kovy: Použijte odpovídající nebo odpovídající spotřební materiál s nízkým obsahem (NAPŘ., Série ER70 nebo zadaná třída na projekt).
• Po západním tepelném zpracování (PWHT): používá se tam, kde je to vyžadováno kódem nebo ke snížení zbytkového napětí (Typický PWHT 550–650 ° C pro lité uhlíkové oceli; Postupujte podle postupu svaru a kódu).
• Opravte svařování: přijatelné s kvalifikovanými postupy a následnou NDT/inspekcí.

8. Koroze, Ochrana povrchu & Povlaky

Korozní chování:

• WCB je základní uhlíková ocel - náchylná k obecné korozi ve vlhkém prostředí, Jízda ve stojatých vodách bohatých na chloridy, a galvanický útok, když je spojen s více ušlechtilými kovy.
  Funguje adekvátně ve vodě, olej, a neagresivní chemické služby, když jsou chráněny.

Ochranné strategie:

• Externí povlaky: epoxid, Fusion-vázaná epoxidová, Polyuretan, nebo bituminózní barvy pro atmosférickou ochranu.
• Galvanizující: možné pro některé armatury, ale omezené pro tlakové části se obrobenými plochami.
• Vnitřní obložení: pryž, PTFE, Skleněné nebo epoxidové obložení pro agresivní tekutiny (společné pro ventily v korozivních službách).
• Katodická ochrana: proveditelné na pohřbených nebo ponořených strukturách, ale zvažte, kdy existují spojené kovy.

9. Nedestruktivní testování & Kontrola kvality

Společné NDT pro odlitky WCB:

• Vizuální kontrola (Vt): První linie kontrola povrchových vad.
• Radiografické testování (Rt): Detekovat vnitřní porozitu, srážení. Často vyžaduje pro odlitky zadržování tlaku.
• Ultrazvukové testování (UT): Účinné pro rovinné vady a objemové hodnocení v silných částech.
• Magnetická částice (Mt) & Kapalina proniká (Pt): Povrchové diskontinuity.
• Tvrdost & Testy na tahové testy: Plány vzorkování ASTM/ASME. Testování dopadu (Charpy) může být vyžadováno pro zadané služby (zejména nízkoteplotní služba).

10. Aplikace uhlíkové oceli A216 WCB

Uhlíková ocel A216 GR WCB je jedním z Nejrozšířenější odlitky v tlakovém zařízení a průmyslu kontroly toku.

Valve Industry

• Produkty: Brány ventily, Globe ventily, kulové ventily, Zkontrolujte ventily, a tělesa ventilu motýlů.
• Podmínky služby:

• • Teplota: -29° C až 427 ° C. (Per ASTM/ASME).
  • Tlak: až do Třída 150–2500 v závislosti na tloušťce stěny.

• Příklad případu: API 600 brána ventily pro rafinérskou službu často určují A216 WCB pro možnosti uhlíkové oceli.

Potrubí armatury & Příruby

• Produkty: Lokty, Tees, reduktory, slepé příruby, příruby krku svaru.

Čerpadla & Kompresory

• Produkty: Obaly čerpadla, oběžné kolo (Někdy je nutné překrytí nízké slitiny), Housece kompresoru.
• Příklad: Čerpadla kotle v elektrárnách v elektrárnách běžně používají pouzdra WCB s vnitřními povlaky pro odolnost proti erozi.

Tlakové nádoby & Procesní vybavení

• Produkty: Reaktorové nádoby, tlakové filtry, separátory, parní bubny (komponenty, ne celé plavidla).

Energie & Infrastruktura ropy/plynu

• Potrubí: API 6D kulové ventily, Pigging ventily.
• Rafinérská služba: Ventily katalyzátorní praskající jednotky, Komponenty destilace vlaku.
• Elektrárny: Parní izolační ventily, Čerpadlo, Odlitky jednotky odsouzení.
• Potřeba výkonu: Houževnatost při startu Subzero (-29° C.) a síla při cyklickém tepelném zatížení.

Průmyslové stroje & Obecné inženýrství

• Aplikace: House těžkého vybavení, Převodové kryty, spojky, Podpory.

Omezení služeb (Pokud nepoužívejte WCB)

• Korozivní média: Není vhodný pro agresivní chlorid, kyselina, nebo expozice mořské vody (Místo toho použijte nerezový CF8M).
• Vysoké teploty (>427° C.): Vyžaduje litisové oceli slitiny, jako je ASTM A217 WC6, WC9 pro odpor dotvarování.
• Kryogenní aplikace (< -46° C.): WCB ztrácí houževnatost; nízkou teplotu (NAPŘ., LCB, LCC) jsou vyžadovány.

11. Srovnání s alternativy

12. Závěr

Uhlíková ocel A216 Grade WCB je páteří systémů obsahujícího průmyslový tlak-jeho nákladová efektivita, svařovatelnost, a vyvážené vlastnosti to způsobuje, že je nenahraditelný pro nekorozivní, Aplikace střední teploty.

Od ropných rafinérií po elektrárny, Umožňuje bezpečné, Spolehlivý provoz komponent, které jsou příliš velké nebo složité na výrobu prostřednictvím procesů kopaného.

Časté časté

Q1: Může být A216 WCB přivařeno?

A: Ano - A216 WCB je určena pro svařovatelnost. Použijte E7018 s nízkými hydrogenovými elektrodami pro silné části (>25 mm) Aby se zabránilo prasknutí chladu; Pro tenké sekce není vyžadován žádný předehřívání (<25 mm).

Ulehčení na stresu po západu (595–650 ° C.) se doporučuje pro svařované tlakové nádoby.

Q2: Je A216 WCB vhodný pro kyselou službu (H₂s)?

A: Ne-A216 WCB je náchylný k praskání vyvolané vodíkem (Hic) V prostředí H₂S.

Pro kyselou službu (≥ 50 ppm H₂s), Použijte A350 LF2 (Nízkomiletář) nebo A217 WC9 (Ocel Chromium-Molybdenum) V souladu s NACE MR0175.

Q3: Jaká je maximální teplota a216 WCB zvládne?

A: ASTM A216 Limity A216 WCB na 427 ° C. Nad touto teplotou, Deformace dotvarování zrychluje (0.1% za 1000 Hodiny při 450 ° C.), riskování selhání tlakové nádoby.

Pro >427° C Služba, Použijte A217 WC9 (593° C max) nebo 316L (870° C max).

Q4: Jak dlouho A216 WCB vydrží ve sladkovodní službě?

A: S epoxidovým povlakem, A216 WCB má životnost 15–20 let ve sladké vodě (Míra koroze 0,01–0,05 mm/rok). Nepotažený, Trvá to 5–8 let (Míra koroze 0,1–0,3 mm/rok).

Q5: Jaký je rozdíl mezi A216 WCB a A516 GR 70?

A: A216 WCB je a obsazení (Pro složité tvary, jako jsou tělesa ventilu), zatímco A516 Gr 70 je ocel (Pro ploché desky používané ve svařovaných tlakových nádobách).

Oba mají podobnou pevnost v tahu, Ale A516 Gr 70 má lepší nízkou teplotu (-46° C vs.. -29° C pro WCB).