A216 WCB Kohlenstoffstahl: Ventile, Flansche, Druckausrüstung

Einführung

ASTM A216 / Asme SA-216- Klasse WCB -Ist die Standardbezeichnung für gegossene Kohlenstoffstahl, die üblicherweise in Drucktemperaturanwendungen verwendet wird.

Historisch über die Petrochemikalie verabschiedet, Stromerzeugung, Wasserwerke und allgemeine Industriesektoren, WCB -Castings erscheinen im Tor, Globus, Überprüfung und Ballventile, Rohrbeschläge, Pumpkörper und Druckbehälter.

Es kombiniert niedrige Materialkosten, Gute Gussbarkeit und Verwirrbarkeit, und akzeptable mechanische Leistung über ein breites Temperaturfenster, Dies macht es zur Standardwahl, bei der korrosive Angriffe und extreme Temperaturen keine primären Treiber sind.

1. Was ist A216 WCB Kohlenstoffstahl?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 GRADE WCB) ist ein Allzweck gießen Kohlenstoffstahl Spezifiziert für druckretingende Gussteile wie Ventilkörper, Gehäuse pumpen, Flansche und Gefäßkomponenten.

Es wird als schweißbar formuliert, „Kohlenstoffarme“ Stahl (0.25–0,35% c) beabsichtigt, ein pragmatisches Kostenbilanz anzubieten, Gussbarkeit, Verarbeitbarkeit, Zähigkeit und Stärke für den Dienst in umgebenden und mittelschweren erhöhten Temperaturen.

Die typische Service -Leitlinie legt WCB in die Reichweite –29 ° C bis ~ 427 ° C, Obwohl die genau zulässige Arbeitstemperatur vom Konstruktionscode abhängt, Schnittdicke und erforderliche mechanische/wirkungsbedingte Eigenschaften.

Aufschlüsselung der Gradentwicklung (Was "WCB" bedeutet)

ASTM A216 verwendet kompakte Buchstabencodes, um den beabsichtigten Service und die relativen Eigenschaften zu beschreiben:

• W - schweißbar: Die Chemie- und Schmelzpraxis werden kontrolliert, um Schweißbarkeitsprobleme zu verringern (Niedrige Wasserstoff -Riss -Tendenz und mäßige Härtbarkeit).
• C - Kohlenstoffstahl: keine absichtlich legierte Note (Keine absichtliche hohe Cr CR, Ni -Ergänzungen wie in Edelstahl-/Legierungsstock -Stählen).
• B - Klasse B: Ein Gleichgewicht zwischen Kraft und Duktilität innerhalb der A216-Familie. (Andere A216 -Noten: WCA = Kohlenstoffqualität mit niedrigerer Stärke; WCC = Grad mit höherem Kohlenstoff/höherer Stärke.)

2. Typische Chemie von ASTM A216 WCB Kohlenstoffstahl

3. Mechanische Eigenschaften von A216 WCB Kohlenstoffstahl

Die Leistung von ASTM A216 WCB Der in Betrieb genommene Kohlenstoffstahl hängt von seiner ab mechanische Eigenschaften, die durch Chemie kontrolliert werden, Abschnittgröße, Casting -Qualität, und Wärmebehandlung.

Typische mechanische Eigenschaften der Raumtemperatur

(Wie von ASTM A216 angegeben / ASME SA-216, mit typischen Gießereidaten)

Abschnittsgrößeseffekt: Largedicke-Gussteile kühlen langsamer, Erzeugen Sie koarigere Pearlit/Ferritstrukturen → niedrigere Zugfestigkeit und Impact -Zähigkeit.

Mechanische Eigenschaften erhöhter Temperatur

ASTM A216 WCB Carbonstahl wird weit verbreitet in Druckanwendungen mit mittlerer Temperatur, Aber wie alle Kohlenstoffstähle, es ist Die mechanische Festigkeit nimmt mit zunehmendem Temperatur ab.

4. Physisch & Wärmeeigenschaften von A216 WCB Kohlenstoffstahl

Zusätzlich zu seinen mechanischen Eigenschaften, Die physische und thermische Eigenschaften von ASTM A216 WCB Cast Stahl spielen eine entscheidende Rolle im technischen Design.

Diese Werte bestimmen die Leistung unter Temperaturschwankungen, Thermalradfahren, und Druckservice, vor allem in geflanschten Gelenken, Ventilkörper, und Rohrkomponenten.

Typische physikalische Eigenschaften

Wärmeeigenschaften

5. Gussprozesse von A216 WCB Kohlenstoffstahl

ASTM A216 WCB Komponenten werden am häufigsten von produziert von Casting, Aufgrund der hervorragenden Gussbarkeit der Legierungen und ihrer weit verbreiteten Verwendung in Ventile, Flansche, Pumpenhüllen, und Druckausrüstung.

Die Wahl der Casting -Methode hängt davon ab Teilgröße, Komplexität, kosten, und erforderliche dimensionale Genauigkeit.

Sandguss (Grüner Sand / Harz gebundenes Sand)

• Verwendung: Dominantes Prozess (>80% der WCB -Produktion). Geeignet für groß, schwer, und komplexe Teile wie Ventilkörper, Druckgehäuse, und Flansche.
• Formmaterial:

• • Grüner Sand (Tonbonded): Niedrige Kosten, hohe Produktivität, aber niedrigere dimensionale Präzision.
  • Harz gebundenes Sand (Furan/Phenol): Bessere Stärke, Dimensionskontrolle, und Oberflächenfinish für kritische Ventilkörper.

• Fähigkeiten:

• • Gewichtsbereich: 10 kg zu >10 Tonnen.
  • Dimensionstoleranz: CT 9–11 (ISO 8062).
  • Oberflächenbeschaffung: RA 12,5-25 μm.

• Vorteile: Kostengünstig für große Gussteile; beherbergt komplizierte interne Passagen mit Kernen.
• Einschränkungen: Höhere Bearbeitungszulage erforderlich (3–6 mm); Anfällig für Oberflächenfehler (Sandeinschluss, Rauheit).

Feinguss (Prozess des Verlusts)

• Verwendung: Beantragt kleinere oder mittelgroße Komponenten Wo Präzision und Oberflächenqualität sind kritisch, Z.B., Ventilausstattungsteile, Pumpenpumpen, Kleine Armaturen.

  

• Prozessfluss: Wachsmuster → Keramikschalengebäude → Entwaxieren → Metallgießen → Schalenentfernung.
• Fähigkeiten:

• • Gewichtsbereich: 50 G - 50 kg.
  • Dimensionstoleranz: CT 5–7 (ISO 8062).
  • Oberflächenbeschaffung: RA 3.2-6,3 μm.

• Vorteile: Reduziert die Bearbeitung, erreicht Nah-Netz-Form, Hervorragende Detailreproduktion.
• Einschränkungen: Höhere Kosten gegen Sandguss, auf mittlere/kleine Teile begrenzt.

Schalenformguss

• Verwendung: Mittelgroß, Mäßig komplexe WCB -Gussteile. Oft verwendet für Ausrüstungsgehäuse, Pumpenhüllen, und Ventile.
• Verfahren: Fein sandbeschichtet mit Thermosettungsharz wird auf ein beheiztes Metallmuster fallen → bildet dünn, Starke Schalenform → Mehrere Schichten erzeugen Formhälften → zum Gießen zusammengeklemmt.
• Fähigkeiten:

• • Dimensionstoleranz: CT 6–8.
  • Oberflächenbeschaffung: RA 6.3-12,5 μm.

• Vorteile: Höhere Präzision als Sandguss, Weniger Bearbeitung, Gute Wiederholbarkeit.
• Einschränkungen: Höhere Werkzeugkosten; Nicht wirtschaftlich für sehr große Gussteile.

Zentrifugales Casting

• Verwendung: Zylindrische oder ringförmige WCB-Komponenten, wie zum Beispiel Rohrabschnitte, Ärmel, und Ventilsitzringe.
• Verfahren: Geschmolzener Stahl in a gegossen rotierende Form, Zentrifugalkraft treibt Metall zur Schimmelpilze, Dicht produzieren, fehlerfreie Struktur.
• Fähigkeiten:

• • Wandstärke Gleichmäßigkeit: exzellent.
  • Defektkontrolle: minimale Porosität oder Schrumpfung.

• Vorteile: Hohe metallurgische Integrität, Feinkornstruktur, Hervorragend für druckretingende Komponenten.
• Einschränkungen: Beschränkt auf zylindrische Geometrien.

Vergleichende Zusammenfassung der Gussprozesse

6. Wärmebehandlung & Wärmeverarbeitung von A216 WCB Kohlenstoffstahl

Wärmebehandlung spielt eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle der mechanische Eigenschaften, Zähigkeit, und dimensionale Stabilität von A216 WCB -Gussteilen.

Ziele der Wärmebehandlung

• Mikrostruktur verfeinern → Bilanz Ferrit/Perlitverhältnis, Segregationen auflösen.
• Verbesserung der mechanischen Eigenschaften → Härte erhöhen, Verbesserung der Duktilität, Stärke stabilisieren.
• Restbelastungen lindern → Reduzieren Sie das Risiko, während der Bearbeitung oder des Dienstes zu knacken.
• Schweißbarkeit verbessern → Wärmebehandlung nach dem Schweigen (PWHT) stellt die Duktilität in geschweißten Verbindungen wieder her.

Typische Wärmebehandlungsprozesse

Normalisierung

• Verfahren: Erhitzen auf 900–950 ° C., Luftkühlung.
• Zweck:

• • Verfeinert die Korngröße.
  • Erzeugt eine gleichmäßige Pearlit/Ferritmikrostruktur.
  • Verbessert die Zähigkeit und Verwirrbarkeit.

• Anwendung: Standardbehandlung für Ventilkörper, Armaturen, und Druckkomponenten.

Glühen

• Verfahren: Erhitzen auf 850–900 ° C., Langsame Ofenkühlung.
• Zweck:

• • Reduziert Härte und Restbelastungen.
  • Verbessert die Vervollständigbarkeit (nützlich für komplexe oder stark bearbeitete Gussteile).

• Anwendung: Weniger verbreitet als die Normalisierung; angewendet, wenn maximale Duktilität erforderlich ist.

Stresslinderung

• Verfahren: Erhitzen auf 580–620 ° C., 1–2 Stunden halten, Langsame Kühlung im Ofen.
• Zweck:

• • Reduziert Restspannungen durch Gießen oder Schweißen.
  • Verhindert Verzerrungen während der Bearbeitung.

• Anwendung: Große Ventilgüsse und Schweißreparaturen.

Quenching & Temperieren (Optional)

• Verfahren:

• • Austeniting bei 880–920 ° C., gefolgt von Wasser/Öl -Löschen.
  • Temperieren bei 600–700 ° C..

• Zweck:

• • Erhöht Kraft und Härte.
  • Bietet eine verbesserte Verschleißfestigkeit für bestimmte Anwendungen (Obwohl für WCB seltener im Vergleich zu Legierungsstähnen).

Einfluss auf mechanische Eigenschaften

7. Bearbeitung, Schweißen & Herstellung

Verarbeitbarkeit:

• WCB ist im Vergleich zu Alloy-Stählen relativ maschinell. Verwenden Sie Carbid -Werkzeuge mit mäßigen Geschwindigkeiten; Schwere unterbrochene Schnitte profitieren von starre Setups.
  Typische Drehgeschwindigkeiten hängen von Werkzeugen und Abschnitt ab: Z.B., ~ 100–250 m/min mit Carbideinsätzen (variiert je nach Querschnitt und Kühlmittel).

Schweißanleitung:

• Vorheizen/Interpass: Empfohlen, um Wasserstoffrisse zu vermeiden und die Kühlrate zu kontrollieren; Typische Vorheizung 100–250 ° C je nach Dicke.
• Füllmetalle: Verwenden Sie übereinstimmende oder angemessene Verbrauchsmaterialien mit niedrigem Alloy-Stahl aus Stahl (Z.B., ER70 -Serie oder angegebene Klasse pro Projekt).
• Wärmebehandlung nach dem Schweigen (PWHT): Wird bei Bedarf durch Code verwendet oder um Restspannung reduziert (Typische PWHT 550–650 ° C für Gusskohlenstoffstähle; Befolgen Sie das Schweißverfahren und Code).
• Reparaturschweißen: akzeptabel mit qualifizierten Verfahren und anschließenden NDT/Inspektion.

8. Korrosion, Oberflächenschutz & Beschichtungen

Korrosionsverhalten:

• WCB ist Basiskohlenstoffstahl - anfällig für allgemeine Korrosion in nassen Umgebungen, Lochfraß in stagnierenden chloridreichen Gewässern, und galvanischer Angriff in Verbindung mit mehr edlen Metallen.
  Es spielt in Wasser ausreichend Leistung, Öl, und nicht aggressive chemische Dienste beim Schutz.

Schutzstrategien:

• Externe Beschichtungen: Epoxid, fusionsgebundenes Epoxid, Polyurethan, oder bituminöse Farben für den atmosphärischen Schutz.
• Galvanisieren: möglich für einige Armaturen, aber begrenzt für Druckteile mit bearbeiteten Gesichtern.
• Interne Auskleidung: Gummi, Ptfe, Gläser- oder Epoxidlinien für aggressive Flüssigkeiten (gemeinsam für Ventile in korrosiven Diensten).
• Kathodischer Schutz: machbar bei vergrabenen oder untergetauchten Strukturen, Aber überlegen Sie, wann gekoppelte Metalle existieren.

9. Nicht-zerstörerische Tests & Qualitätskontrolle

Gemeinsamer NDT für WCB -Gussteile:

• Visuelle Inspektion (Vt): Erstlinienprüfung auf Oberflächenfehler.
• Röntgenuntersuchungen (Rt): Innenporosität erkennen, Schwindung. Oft für druckretingende Gussteile benötigt.
• Ultraschalltests (Ut): Wirksam für planare Defekte und volumetrische Bewertung in dicken Abschnitten.
• Magnetpartikel (Mt) & Flüssiges Penetrant (Pt): oberflächliche Diskontinuitäten.
• Härte & Zugtests: pro ASTM/ASME -Stichprobenpläne. Impact -Test (Charpy) kann für bestimmte Dienste erforderlich sein (Besonders niedriger Temperaturservice).

10. Anwendungen von A216 WCB Kohlenstoffstahl

A216 g WCB Kohlenstoffstahl ist einer der der Am häufigsten verwendete Gussstähle in der Druckausrüstung und der Durchflusskontrollindustrie.

Ventilindustrie

• Produkte: Ventile, Globusventile, Kugelventile, Ventile überprüfen, und Schmetterlingsventilkörper.
• Servicebedingungen:

• • Temperatur: -29° C bis 427 ° C. (pro ASTM/ASME).
  • Druck: bis zu Klasse 150–2500 Abhängig von der Wandstärke.

• Fallbeispiel: API 600 GTAY -VENTIL für den Raffineriedienst geben häufig A216 WCB für Kohlenstoffstahloptionen an.

Rohrleitungen & Flansche

• Produkte: Ellbogen, Tees, Reduzierer, Blinde Flansche, Schweißhalsflansche.

Pumps & Kompressoren

• Produkte: Pumpenhüllen, Anspker (Manchmal benötigte Überlagerung mit niedriger Legierung), Kompressorgehäuse.
• Beispiel: Kessel -Feedwasserpumpen in Kraftwerken verwenden üblicherweise WCB -Gehäuse mit Innenbeschichtungen zur Erosionsbeständigkeit.

Druckbehälter & Prozessausrüstung

• Produkte: Reaktorgefäße, Druckfilter, Separatoren, Dampftrommeln (Komponenten, Nicht ganze Gefäße).

Energie & Öl-/Gasinfrastruktur

• Pipelineventile: API 6D -Kugelventile, Piggventile.
• Raffineriedienst: Katalytische Risseinflüsse, Destillation Zugkomponenten.
• Kraftwerke: Dampf -Isolationsventile, Gehäuse pumpen, Desulfurization Unit Castings.
• Leistungsbedarf: Zähigkeit beim Startup Subzero (-29° C) und Stärke unter zyklischen thermischen Belastungen.

Industriemaschinerie & Allgemeine Ingenieurwesen

• Anwendungen: Schwere Ausrüstungshäuser, Zahnradhülsen, Kupplungen, Unterstützung.

Servicebeschränkungen (Wenn Sie WCB nicht verwenden,)

• Ätzende Medien: Nicht für aggressives Chlorid geeignet, Säure, oder Meerwasserbelastung (Verwenden Sie stattdessen aus rostfreiem CF8M).
• Hohe Temperaturen (>427° C): Erfordert Legierungstähle wie ASTM A217 WC6, WC9 für Kriechwiderstand.
• Kryogene Anwendungen (< -46° C): WCB verliert Zähigkeit; Niedertemperaturnoten (Z.B., LCB, LCC) sind erforderlich.

11. Vergleich mit Alternativen

12. Abschluss

A216 Grade WCB Carbon Stahl ist das Rückgrat von industriellen Drucksystemen-die Kosteneffizienz der Kosteneffizienz, Schweißbarkeit, und ausgeglichene Eigenschaften machen es für nicht korrosive Eigenschaften unersetzlich, Mäßige Temperaturanwendungen.

Von Ölraffinerien bis hin zu Kraftwerken, Es ermöglicht sicher, Zuverlässiger Betrieb von Komponenten, die zu groß oder komplex sind, um über Schmiedeprozesse zu produzieren.

FAQs

Q1: Kann A216 WCB verschweißt werden?

A: Ja - A216 WCB ist für die Schweißbarkeit ausgelegt. Verwenden Sie E7018-Elektroden mit niedrigem Wasserstoff für dicke Abschnitte (>25 mm) Um kaltes Knacken zu verhindern; Für dünne Abschnitte ist kein Vorheizen erforderlich (<25 mm).

Stresslinderung nach dem Schweigen (595–650 ° C.) wird für Schweißdruckbehälter empfohlen.

Q2: Ist A216 WCB für den sauren Service geeignet (H₂s)?

A: Nein-A216 WCB ist anfällig für wasserstoffinduzierte Risse (HIC) In H₂s -Umgebungen.

Für sauren Service (≥ 50 ppm H₂s), Verwenden Sie A350 LF2 (niedriger Alloy) oder A217 WC9 (Chrom-Molybdän-Stahl) Konform mit NACE MR0175.

Q3: Was ist die maximale Temperatur, die A216 WCB verarbeiten kann?

A: ASTM A216 Grenzen A216 WCB auf 427 ° C. Über dieser Temperatur, Kriechenverformung beschleunigt (0.1% pro 1000 Stunden bei 450 ° C.), Risikoausfall des Druckbehälters.

Für >427° C -Service, Verwenden Sie A217 WC9 (593° C max) oder 316l (870° C max).

Q4: Wie lange dauert A216 WCB im Süßwasserservice??

A: Mit einer Epoxidbeschichtung, A216 WCB hat eine Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren in Süßwasser (Korrosionsrate 0,01–0,05 mm/Jahr). Unbeschichtet, Es dauert 5 bis 8 Jahre (Korrosionsrate 0,1–0,3 mm/Jahr).

Q5: Was ist der Unterschied zwischen A216 WCB und A516 GR 70?

A: A216 WCB ist a Casting (für komplexe Formen wie Ventilkörper), während A516 gr 70 Ist Schmiedestahl (Für flache Teller, die in geschweißten Druckbehältern verwendet werden).

Beide haben eine ähnliche Zugfestigkeit, aber a516 gr 70 hat eine bessere Low-Temperatur-Zähigkeit (-46° C vs. -29° C für WCB).