A216 WCB Carbon Steel: Ventiler, Flanger, Trykudstyr

Indledning

ASTM A216 / ASME SA-216- Karakter WCB -er den standardstøbte carbonstålbetegnelse, der ofte bruges i tryk-temperaturapplikationer.

Historisk vedtaget på tværs af de petrokemiske, kraftproduktion, Vandværker og generelle industrielle sektorer, WCB -støbegods vises i Gate, globus, Kontroller og kugleventiler, Rørbeslag, pumpelegemer og trykfartøjer.

Det kombinerer omkostninger til lave materiale, God rollebesætning og bearbejdelighed, og acceptabel mekanisk ydelse på tværs af et bredt temperaturvindue, Hvilket gør det til det standardvalg, hvor ætsende angreb og ekstreme temperaturer ikke er primære drivere.

1. Hvad er A216 WCB Carbon Steel?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 klasse WCB) er en generel formål rollebesætning kulstofstål Specificeret til trykbelastningsstøbninger såsom ventillegemer, Pumpehuse, flanger og fartøjskomponenter.

Det er formuleret som en svejsbar, “Lavt kulstof” stål (0.25–0,35% c) beregnet til at tilbyde en pragmatisk omkostningsbalance, rollebesætning, bearbejdningsevne, sejhed og styrke til service i omgivende og moderate forhøjede temperaturer.

Typisk servicevejledning placerer WCB i området –29 ° C til ~ 427 ° C, Selvom den nøjagtige tilladte arbejdstemperatur afhænger af designkoden, Sektionstykkelse og krævede mekaniske/påvirkningsegenskaber.

Graddesignationsfordeling (Hvad "WCB" betyder)

ASTM A216 bruger kompakte brevkoder til at beskrive tilsigtet service og relative egenskaber:

• W - Svejsbar: Kemi og smeltepraksis styres for at reducere svejselighedsproblemer (lavt brint krakning tendens og moderat hærdebarhed).
• C - kulstofstål: ikke en bevidst legeret karakter (Ingen forsætlig høj cr, NI -tilføjelser som i rustfrit/legeret støbt stål).
• B - Grad B: En mellemstore styrke/duktilitetsbalance inden for A216-familien. (Andre A216 -kvaliteter: WCA = kulstofkvalitet med lavere styrke; WCC = Højere-carbon/højere styrke.)

2. Typisk kemi af ASTM A216 WCB Carbon Steel

3. Mekaniske egenskaber ved A216 WCB Carbon Steel

Ydelsen af ASTM A216 WCB Støbt kulstofstål afhænger af dets Mekaniske egenskaber, som kontrolleres af kemi, Sektionsstørrelse, støbningskvalitet, og varmebehandling.

Typiske mekaniske egenskaber for rummetemperatur

(Som specificeret af ASTM A216 / ASME SA-216, med typiske støberi -data)

Sektionsstørrelseseffekt: Støbegods i stor tykkelse køligt langsommere, Produktion af grovere perlit/ferritstrukturer → Lavere trækstyrke og påvirkningssejhed.

Forhøjet temperatur mekaniske egenskaber

ASTM A216 WCB Carbon Steel er vidt brugt i Applikationer til mellemtemperaturtryk, Men som alle kulstofstål, dens Mekanisk styrke falder, når temperaturen stiger.

4. Fysisk & Termiske egenskaber ved A216 WCB Carbon Steel

Ud over dets mekaniske egenskaber, de Fysiske og termiske egenskaber af ASTM A216 WCB støbt stål spiller en kritisk rolle i ingeniørdesign.

Disse værdier bestemmer ydeevne under temperaturvariationer, Termisk cykling, og trykservice, især i flangede samlinger, Ventillegemer, og rørkomponenter.

Typiske fysiske egenskaber

Termiske egenskaber

5. Støbningsprocesser af A216 WCB Carbon Steel

ASTM A216 WCB komponenter er oftest produceret af støbning, På grund af legeringens fremragende castability og dens udbredte anvendelse i ventiler, flanger, Pumpehus, og trykudstyr.

Valget af casting -metode afhænger af delstørrelse, Kompleksitet, koste, og krævet dimensionel nøjagtighed.

Sandstøbning (Grønt sand / Harpiksbundet sand)

• Brug: Dominant proces (>80% af WCB -produktion). Velegnet til stor, tung, og komplekse dele såsom ventillegemer, Trykhuse, og flanger.
• Støbematerialer:

• • Grønt sand (lerbundet): Lave omkostninger, høj produktivitet, Men lavere dimensionel præcision.
  • Harpiksbundet sand (Furan/phenol): Bedre styrke, Dimensionel kontrol, og overfladefinish for kritiske ventillegemer.

• Kapaciteter:

• • Vægtområde: 10 kg til >10 tons.
  • Dimensionel tolerance: CT 9–11 (ISO 8062).
  • Overfladefinish: RA 12,5-25 μm.

• Fordele: Omkostningseffektivt til store støbegods; Rummer til komplicerede interne passager med kerner.
• Begrænsninger: Højere bearbejdningsgodtgørelse nødvendig (3–6 mm); tilbøjelig til overfladefejl (sand inkludering, ruhed).

Investeringsstøbning (Lost-Wax-processen)

• Brug: Ansøgt om mindre eller mellemstore komponenter hvor præcision og overfladekvalitet er kritiske, F.eks., Ventiltrimdele, Pumpehjul, små fittings.

  

• Processtrøm: Voksmønster → Keramisk shell Building → Dewaxing → Metal hældning → Shell Fjernelse.
• Kapaciteter:

• • Vægtområde: 50 g - 50 kg.
  • Dimensionel tolerance: CT 5–7 (ISO 8062).
  • Overfladefinish: RA 3.2-6.3 μm.

• Fordele: Reducerer bearbejdning, opnår form for næsten net, Fremragende detaljerede reproduktion.
• Begrænsninger: Højere omkostninger vs sandstøbning, begrænset til mellemstore/små dele.

Shell Mold Casting

• Brug: Mellemstor, Moderat komplekse WCB -støbegods. Ofte brugt til Gearhuse, Pumpehus, og ventil åger.
• Behandle: Fin sandbelagt med termohærdende harpiks falder ned på et opvarmet metalmønster → Formularer tynde, Stærk skalform → Flere lag skaber formhalvdel → fastgjort til hældning.
• Kapaciteter:

• • Dimensionel tolerance: CT 6–8.
  • Overfladefinish: RA 6,3-12,5 μm.

• Fordele: Højere præcision end sandstøbning, Mindre bearbejdning, god gentagelighed.
• Begrænsninger: Højere værktøjsomkostninger; Ikke økonomisk til meget store støbegods.

Centrifugalstøbning

• Brug: Cylindriske eller ringformede WCB-komponenter, såsom Rørafsnit, ærmer, og ventilsædetringe.
• Behandle: Smeltet stål hældes i en roterende form, Centrifugalkraft driver metal til formvæggen, producerer tæt, defektfri struktur.
• Kapaciteter:

• • Walltykkelse ensartethed: Fremragende.
  • Defekt kontrol: Minimal porøsitet eller krympning.

• Fordele: Høj metallurgisk integritet, Fin kornstruktur, Fremragende til trykt tilbageholdelseskomponenter.
• Begrænsninger: Begrænset til cylindriske geometrier.

Sammenlignende resume af castingprocesser

6. Varmebehandling & Termisk behandling af A216 WCB Carbon Steel

Varmebehandling spiller en afgørende rolle i at kontrollere Mekaniske egenskaber, sejhed, og dimensionel stabilitet af A216 WCB -støbegods.

Målene for varmebehandling

• Refineret mikrostruktur → Balance Ferrit/Pearlite Ratio, Opløs adskillelser.
• Forbedre mekaniske egenskaber → Forøg sejhed, Forbedre duktilitet, stabilisere styrke.
• Lindre resterende spændinger → Reducer risikoen for revner under bearbejdning eller service.
• Forbedre svejsbarhed → Efter-svejset varmebehandling (PWHT) Gendanner duktilitet i svejste samlinger.

Typiske varmebehandlingsprocesser

Normalisering

• Behandle: Opvarmning til 900–950 ° C., luftkøling.
• Formål:

• • Raffinerer kornstørrelse.
  • Producerer en ensartet perlit/ferritmikrostruktur.
  • Forbedrer sejhed og bearbejdelighed.

• Anvendelse: Standardbehandling for ventillegemer, Fittings, og trykkomponenter.

Udglødning

• Behandle: Opvarmning til 850–900 ° C., Langsom ovnkøling.
• Formål:

• • Reducerer hårdhed og resterende spændinger.
  • Forbedrer bearbejdelighed (Nyttig til komplekse eller stærkt bearbejdede støbegods).

• Anvendelse: Mindre almindeligt end normalisering; anvendt, hvor maksimal duktilitet er påkrævet.

Stressaflastende

• Behandle: Opvarmning til 580–620 ° C., holder i 1-2 timer, Langsom afkøling i ovnen.
• Formål:

• • Reducerer resterende spændinger fra støbning eller svejsning.
  • Forhindrer forvrængning under bearbejdning.

• Anvendelse: Store ventilstøbninger og svejste reparationer.

Slukning & Temperering (Valgfri)

• Behandle:

• • Austenitizing kl 880–920 ° C., efterfulgt af vand/olie slukke.
  • Temperering ved 600–700 ° C..

• Formål:

• • Øger styrke og hårdhed.
  • Giver forbedret slidstyrke til specifikke applikationer (skønt mindre almindeligt for WCB sammenlignet med legeringsstål).

Indflydelse på mekaniske egenskaber

7. Bearbejdning, Svejsning & Fremstilling

Bearbejdningsevne:

• WCB er relativt bearbejdelig sammenlignet med stål med lavlegeret. Brug karbidværktøj til moderate hastigheder; Tunge afbrudte nedskæringer drager fordel af stive opsætninger.
  Typiske drejhastigheder afhænger af værktøj og sektion: F.eks., ~ 100–250 m/min med carbidindsatser (varierer efter tværsnit og kølevæske).

Vejledningsvejledning:

• Forvarm/interpass: Anbefales for at undgå brintkrakning og for at kontrollere kølehastigheden; Typisk forvarmning 100–250 ° C afhængigt af tykkelse.
• Fyldstofmetaller: Brug matchning eller passende forbrugsstoffer med lav allegeret (F.eks., ER70 -serie eller specificeret klasse pr. Projekt).
• Eftervældende varmebehandling (PWHT): Bruges, hvor det kræves af kode eller til at reducere resterende stress (Typisk PWHT 550–650 ° C til støbt carbonstål; Følg svejseproceduren og koden).
• Reparationsvejsning: Acceptabel med kvalificerede procedurer og efterfølgende NDT/inspektion.

8. Korrosion, Overfladebeskyttelse & Overtræk

Korrosionsadfærd:

• WCB er grundlæggende kulstofstål - tilbøjelig til generel korrosion i våde miljøer, Pitting i stillestående kloridrige farvande, og galvanisk angreb, når det kobles til flere ædle metaller.
  Det fungerer tilstrækkeligt i vand, olie, og ikke-aggressive kemiske tjenester, når de er beskyttet.

Beskyttelsesstrategier:

• Eksterne belægninger: epoxy, Fusionsbundet epoxy, polyurethan, eller bituminøs maling til atmosfærisk beskyttelse.
• Galvanisering: muligt for nogle fittings, Men begrænset til trykdele med bearbejdede ansigter.
• Interne foringer: gummi, Ptfe, Glasforing eller epoxyforinger til aggressive væsker (fælles for ventiler i ætsende tjenester).
• Katodisk beskyttelse: Mulig på begravede eller nedsænkede strukturer, men overvej, når der findes koblede metaller.

9. Ikke-destruktiv test & Kvalitetskontrol

Almindelig NDT til WCB -støbegods:

• Visuel inspektion (Vt): Førstlinjekontrol for overfladefejl.
• Radiografisk test (Rt): At opdage intern porøsitet, Krympning. Ofte krævet til trykretningsstøbninger.
• Ultralydstest (Ut): Effektiv for plane defekter og volumetrisk evaluering i tykke sektioner.
• Magnetisk partikel (Mt) & Flydende penetrant (Pt): overfladebrydende diskontinuiteter.
• Hårdhed & Trækforsøg: pr. ASTM/ASME -prøveudtagningsplaner. Påvirkningstest (Charpy) kan være påkrævet for specificerede tjenester (især service med lav temperatur).

10. Anvendelser af A216 WCB Carbon Steel

A216 GR WCB Carbon Steel er en af mest udbredte støbte stål I trykudstyret og flowkontrolindustrien.

Ventilindustrien

• Produkter: Portventiler, Globeventiler, kugleventiler, Kontroller ventiler, og sommerfuglventillegemer.
• Servicebetingelser:

• • Temperatur: -29° C til 427 ° C. (pr. ASTM/ASME).
  • Tryk: op til Klasse 150–2500 Afhængig af vægtykkelse.

• Case Eksempel: API 600 Gateventiler til raffinaderitjeneste Angiv ofte A216 WCB til indstillinger for kulstofstål.

Rørbeslag & Flanger

• Produkter: Albuer, tees, reducere, blinde flanger, svejsningshalsflanger.

Pumper & Kompressorer

• Produkter: Pumpehus, skader (Lav legering overlay undertiden krævet), Kompressorhus.
• Eksempel: Kedelfodervandspumper i kraftværker bruger ofte WCB -huse med interne belægninger til erosionsbestandighed.

Trykfartøjer & Procesudstyr

• Produkter: Reaktorfartøjer, trykfiltre, separatorer, damptrommer (komponenter, Ikke hele fartøjer).

Energi & Olie/gasinfrastruktur

• Rørledningsventiler: API 6D -kugleventiler, Piggingventiler.
• Raffinaderitjeneste: Katalytiske krakningsenhedsventiler, Destillationstogkomponenter.
• Kraftværker: Dampisoleringsventiler, Pumpehuse, Afstøbning af desulfuriseringsenhed.
• Præstationsbehov: Sejhed ved subzero opstart (-29° C.) og styrke under cykliske termiske belastninger.

Industrielle maskiner & General Engineering

• Applikationer: Hus i tungt udstyr, Gearhus, Koblinger, Understøtter.

Servicebegrænsninger (Hvornår skal man ikke bruge WCB)

• Ætsende medier: Ikke egnet til aggressivt chlorid, syre, eller eksponering af havvand (Brug i stedet rustfri CF8M).
• Høje temperaturer (>427° C.): Kræver legeringsstøbte stål såsom ASTM A217 WC6, WC9 for krybningsmodstand.
• Kryogene anvendelser (< -46° C.): WCB mister sejhed; Kvaliteter med lav temperatur (F.eks., LCB, LCC) kræves.

11. Sammenligning med alternativer

12. Konklusion

A216-klasse WCB Carbon Steel er rygraden i industrielle trykholdige systemer-dets omkostningseffektivitet, svejsbarhed, og afbalancerede egenskaber gør det uerstatteligt for ikke-korrosivt, Applikationer til moderat temperatur.

Fra olieraffinaderier til kraftværker, Det muliggør sikker, Pålidelig drift af komponenter, der er for store eller komplekse til at producere via smedeprocesser.

FAQS

Q1: Kan A216 WCB svejses?

EN: Ja - A216 WCB er designet til svejsbarhed. Brug E7018 Lav-hydrogenelektroder til tykke sektioner (>25 mm) For at forhindre kold revner; Ingen forvarmning er påkrævet for tynde sektioner (<25 mm).

Stressaflastning efter svælte (595–650 ° C.) anbefales til svejste trykfartøjer.

Q2: Er A216 WCB egnet til sur service (H₂s)?

EN: Nej-A216 WCB er modtagelig for hydrogeninduceret revner (Hic) I H₂S -miljøer.

Til sur service (≥50 ppm H₂s), Brug A350 LF2 (lavlegeret) eller A217 WC9 (Krom-molybdænstål) Sammenlignet med NACE MR0175.

Q3: Hvad er den maksimale temperatur A216 WCB kan håndtere?

EN: ASTM A216 begrænser A216 WCB til 427 ° C. Over denne temperatur, Krybdeformation accelererer (0.1% om 1000 timer ved 450 ° C.), Risikerer trykfartøjssvigt.

For >427° C service, Brug A217 WC9 (593° C max) eller 316L (870° C max).

Q4: Hvor længe varer A216 WCB i ferskvandstjeneste?

EN: Med en epoxy -belægning, A216 WCB har en levetid på 15-20 år i ferskvand (Korrosionshastighed 0,01–0,05 mm/år). Ubelagt, Det varer 5–8 år (Korrosionshastighed 0,1–0,3 mm/år).

Q5: Hvad er forskellen mellem A216 WCB og A516 GR 70?

EN: A216 WCB er en støbning (til komplekse former som ventillegemer), mens A516 gr 70 er smed stål (Til flade plader, der bruges i svejste trykfartøjer).

Begge har lignende trækstyrke, men A516 Gr 70 har bedre sejhed med lav temperatur (-46° C vs.. -29° C til WCB).