A216 WCB Carbon Steel: Katup, Flensa, Peralatan tekanan

Perkenalan

ASTM A216 / Asme SA-216- Kelas WCB -adalah penunjukan baja karbon cor standar yang biasa digunakan dalam aplikasi suhu tekanan.

Secara historis diadopsi di seluruh petrokimia, pembangkit listrik, Waterworks dan Sektor Industri Umum, Coran WCB muncul di gerbang, Globe, periksa dan katup bola, perlengkapan pipa, bodi pompa dan bejana tekanan.

Itu menggabungkan biaya material rendah, Castability dan Machinability yang Baik, dan kinerja mekanik yang dapat diterima di jendela suhu yang luas, Yang menjadikannya pilihan standar di mana serangan korosif dan suhu ekstrem bukanlah pendorong utama.

1. Apa itu baja karbon A216 WCB?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 Grade WCB) adalah tujuan umum pemeran baja karbon ditentukan untuk coran penahan tekanan seperti badan katup, pompa rumah, flensa dan komponen kapal.

Itu diformulasikan sebagai yang dapat dilas, Baja "rendah karbon" (0.25–0.35% c) dimaksudkan untuk menawarkan saldo biaya pragmatis, kemampuan cast, kemampuan mesin, Ketangguhan dan Kekuatan untuk Layanan dalam Suhu Tinggi Ambient dan Sedang.

Bimbingan Layanan Khas Places WCB dalam kisaran –29 ° C hingga ~ 427 ° C, Meskipun suhu kerja yang diijinkan yang tepat tergantung pada kode desain, ketebalan bagian dan sifat mekanik/dampak yang diperlukan.

Kerusakan penunjukan kelas (apa arti "WCB")

ASTM A216 menggunakan kode huruf kompak untuk menggambarkan layanan yang dimaksud dan properti relatif:

• W - las: Kimia dan praktik pencairan dikendalikan untuk mengurangi masalah las (kecenderungan retak hidrogen rendah dan pengerasan sedang).
• C - Baja Karbon: bukan nilai yang sengaja paduan (Tidak ada CR tinggi yang disengaja, Penambahan Ni seperti pada baja cor stainless/alloy).
• B - Kelas B: Keseimbangan kekuatan/daktilitas mid-range dalam keluarga A216. (Nilai A216 lainnya: WCA = tingkat karbon berkekuatan lebih rendah; WCC = tingkat tinggi karbon/berkekuatan lebih tinggi.)

2. Kimia khas baja karbon ASTM A216 WCB

3. Sifat mekanik baja karbon WCB A216

Kinerja ASTM A216 WCB baja karbon cor dalam layanan tergantung pada itu sifat mekanik, yang dikendalikan oleh kimia, Ukuran Bagian, Kualitas casting, dan perlakuan panas.

Sifat mekanik suhu-ruang yang khas

(Sebagaimana ditentukan oleh ASTM A216 / ASME SA-216, dengan data pengecoran yang khas)

Efek Ukuran Bagian: Coran tebal besar keren lebih lambat, Menghasilkan struktur mutiara/ferit kasar → kekuatan tarik bawah dan ketangguhan dampak.

Sifat mekanik suhu tinggi

ASTM A216 WCB Carbon Steel banyak digunakan Aplikasi tekanan suhu menengah, Tapi seperti semua baja karbon, -nya Kekuatan mekanik menurun saat suhu naik.

4. Fisik & Sifat termal baja karbon WCB A216

Selain sifat mekaniknya, itu sifat fisik dan termal dari ASTM A216 WCB Cast Steel memainkan peran penting dalam desain teknik.

Nilai -nilai ini menentukan kinerja di bawah Variasi suhu, bersepeda termal, dan layanan tekanan, khususnya di sendi flanged, tubuh katup, dan komponen perpipaan.

Sifat fisik yang khas

Sifat termal

5. Proses Pengecoran Baja Karbon WCB A216

ASTM A216 WCB Komponen paling sering diproduksi oleh pengecoran, karena castability yang sangat baik dan penggunaannya yang luas katup, flensa, selongsong pompa, dan peralatan tekanan.

Pilihan metode casting tergantung pada Ukuran bagian, kompleksitas, biaya, dan akurasi dimensi yang diperlukan.

Casting pasir (Pasir hijau / Pasir yang terikat resin)

• Penggunaan: Proses dominan (>80% produksi WCB). Cocok untuk besar, berat, dan bagian yang kompleks seperti tubuh katup, rumah tekanan, dan flensa.
• Bahan cetakan:

• • Pasir hijau (ikatan tanah liat): Biaya rendah, produktivitas tinggi, Tapi presisi dimensi yang lebih rendah.
  • Pasir yang terikat resin (Furan/Phenolic): Kekuatan yang lebih baik, kontrol dimensi, dan permukaan akhir untuk tubuh katup kritis.

• Kemampuan:

• • Kisaran berat: 10 kg ke >10 ton.
  • Toleransi dimensi: CT 9–11 (Iso 8062).
  • Permukaan akhir: RA 12.5-25 μm.

• Keuntungan: Biaya hemat untuk coran besar; mengakomodasi bagian internal yang rumit dengan core.
• Batasan: Tunjangan pemesinan yang lebih tinggi diperlukan (3–6 mm); rentan terhadap cacat permukaan (inklusi pasir, kekasaran).

Pengecoran Investasi (Proses Lost-Wax)

• Penggunaan: Melamar Komponen yang lebih kecil atau menengah Di mana presisi dan kualitas permukaan sangat penting, MISALNYA., Bagian trim katup, impeler pompa, perlengkapan kecil.

  

• Aliran proses: Pola Lilin → Bangunan Shell Keramik → Dewaxing → Tuang Logam → Pelepasan Shell.
• Kemampuan:

• • Kisaran berat: 50 G - 50 kg.
  • Toleransi dimensi: CT 5–7 (Iso 8062).
  • Permukaan akhir: RA 3.2-6.3 μm.

• Keuntungan: Mengurangi pemesinan, mencapai bentuk hampir jaring, Reproduksi detail yang sangat baik.
• Batasan: Casting Biaya Vs yang Lebih Tinggi, dibatasi hingga menengah/kecil.

Casting cetakan cangkang

• Penggunaan: Berukuran sedang, coran WCB yang cukup kompleks. Sering digunakan untuk Perumahan Perlengkapan, selongsong pompa, dan katup katup.
• Proses: Pasir halus yang dilapisi dengan resin termoset dijatuhkan ke pola logam yang dipanaskan → membentuk tipis, cetakan shell yang kuat → beberapa lapisan membuat bagian cetakan → dijepit untuk menuangkan.
• Kemampuan:

• • Toleransi dimensi: CT 6–8.
  • Permukaan akhir: RA 6.3-12.5 μm.

• Keuntungan: Ketepatan yang lebih tinggi dari casting pasir, lebih sedikit pemesinan, pengulangan yang baik.
• Batasan: Biaya perkakas yang lebih tinggi; Tidak ekonomis untuk coran yang sangat besar.

Casting sentrifugal

• Penggunaan: Komponen WCB silindris atau berbentuk cincin, seperti bagian pipa, lengan, dan cincin kursi katup.
• Proses: Baja cair dituangkan ke dalam cetakan berputar, Gaya sentrifugal mendorong logam ke dinding cetakan, menghasilkan padat, struktur bebas cacat.
• Kemampuan:

• • Keseragaman ketebalan dinding: bagus sekali.
  • Kontrol cacat: porositas atau penyusutan minimal.

• Keuntungan: Integritas metalurgi tinggi, Struktur biji -bijian halus, Sangat baik untuk komponen penahan tekanan.
• Batasan: Terbatas untuk geometri silinder.

Ringkasan komparatif dari proses casting

6. Perlakuan panas & Pemrosesan termal baja karbon WCB A216

Perlakuan panas memainkan peran penting dalam mengendalikan sifat mekanik, kekerasan, dan stabilitas dimensi dari coran WCB A216.

Tujuan Perlakuan Panas

• Sempurnakan struktur mikro → Rasio Balance Ferit/Pearlite, Larutkan segregasi.
• Tingkatkan sifat mekanik → Tingkatkan ketangguhan, Tingkatkan keuletan, menstabilkan kekuatan.
• Meringankan tekanan residual → Mengurangi risiko retak selama pemesinan atau layanan.
• Meningkatkan kemampuan las → Perlakuan panas pasca-keluh (PWHT) mengembalikan keuletan pada sambungan yang dilas.

Proses Perlakuan Panas yang Khas

Menormalkan

• Proses: Pemanasan untuk 900–950 ° C., Pendinginan udara.
• Tujuan:

• • Memperbaiki ukuran gandum.
  • Menghasilkan mikrostruktur mikro/ferit yang seragam.
  • Meningkatkan ketangguhan dan kemampuan mesin.

• Aplikasi: Perawatan standar untuk badan katup, perlengkapan, dan komponen tekanan.

Anil

• Proses: Pemanasan untuk 850–900 ° C., Pendinginan tungku lambat.
• Tujuan:

• • Mengurangi kekerasan dan sisa tekanan.
  • Meningkatkan kemampuan mesin (Berguna untuk coran kompleks atau mesin).

• Aplikasi: Kurang umum daripada menormalkan; diterapkan di mana daktilitas maksimum diperlukan.

Menghilangkan stres

• Proses: Pemanasan untuk 580–620 ° C., menahan selama 1-2 jam, pendinginan lambat di tungku.
• Tujuan:

• • Mengurangi tegangan residual dari casting atau pengelasan.
  • Mencegah distorsi selama pemesinan.

• Aplikasi: Coran katup besar dan perbaikan yang dilas.

Pendinginan & Tempering (Opsional)

• Proses:

• • Austenitizing at 880–920 ° C., diikuti oleh air/pendinginan minyak.
  • Tempering at 600–700 ° C..

• Tujuan:

• • Meningkatkan kekuatan dan kekerasan.
  • Memberikan resistensi keausan yang lebih baik untuk aplikasi tertentu (meskipun kurang umum untuk WCB dibandingkan dengan baja paduan).

Pengaruh pada sifat mekanik

7. Pemesinan, Pengelasan & Pembuatan

Kemampuan mesin:

• WCB relatif dapat dikerjakan dibandingkan dengan baja paduan rendah. Gunakan alat karbida dengan kecepatan sedang; Potongan terputus yang berat mendapat manfaat dari pengaturan yang kaku.
  Kecepatan belokan yang khas tergantung pada alat dan bagian: MISALNYA., ~ 100–250 m/menit dengan sisipan karbida (bervariasi dengan penampang dan pendingin).

Bimbingan pengelasan:

• Panaskan/interpass: Disarankan untuk menghindari retak hidrogen dan mengendalikan laju pendinginan; pemanasan khas 100–250 ° C tergantung pada ketebalan.
• Logam pengisi: Gunakan Pencocokan atau Baja Low-Alloy yang sesuai (MISALNYA., Seri ER70 atau kelas tertentu per proyek).
• Perlakuan panas pasca-keluhan (PWHT): digunakan jika diperlukan oleh kode atau untuk mengurangi stres residual (PWHT khas 550-650 ° C untuk baja karbon cor; Ikuti prosedur dan kode las).
• Perbaikan pengelasan: dapat diterima dengan prosedur yang memenuhi syarat dan NDT/inspeksi berikutnya.

8. Korosi, Perlindungan Permukaan & Pelapis

Perilaku korosi:

• WCB adalah baja karbon dasar - rentan terhadap korosi umum di lingkungan basah, Pitting di perairan kaya klorida yang stagnan, dan serangan galvanik saat digabungkan ke lebih banyak logam mulia.
  Itu berkinerja cukup di dalam air, minyak, dan layanan kimia non-agresif saat dilindungi.

Strategi Perlindungan:

• Pelapis eksternal: epoksi, Epoksi terikat fusi, poliuretan, atau cat bitumen untuk perlindungan atmosfer.
• Galvanis: mungkin untuk beberapa perlengkapan, tetapi terbatas untuk bagian tekanan dengan wajah mesin.
• Lapisan internal: karet, Ptfe, lapisan kaca atau epoksi untuk cairan agresif (Umum untuk katup dalam layanan korosif).
• Perlindungan katodik: layak pada struktur yang terkubur atau terendam, tetapi pertimbangkan saat ada logam yang digabungkan.

9. Pengujian non-destruktif & Kontrol kualitas

NDT umum untuk coran WCB:

• Inspeksi Visual (Vt): Pemeriksaan lini pertama untuk cacat permukaan.
• Pengujian radiografi (Rt): untuk mendeteksi porositas internal, penyusutan. Sering dibutuhkan untuk coran penahan tekanan.
• Pengujian ultrasonik (Ut): Efektif untuk cacat planar dan evaluasi volumetrik di bagian tebal.
• Partikel magnetik (Mt) & Penetran cair (Pt): diskontinuitas pemecah permukaan.
• Kekerasan & Tes tarik: per ASTM/ASME Sampling Plan. Pengujian dampak (Charpy) mungkin diperlukan untuk layanan tertentu (terutama layanan suhu rendah).

10. Aplikasi baja karbon WCB A216

A216 GR WCB Carbon Steel adalah salah satu Baja cor yang paling banyak digunakan di industri peralatan tekanan dan pengendalian aliran.

Industri katup

• Produk: Katup gerbang, katup globe, katup bola, periksa katup, dan tubuh katup kupu -kupu.
• Kondisi layanan:

• • Suhu: -29° C hingga 427 ° C. (per ASTM/ASME).
  • Tekanan: hingga Kelas 150–2500 tergantung pada ketebalan dinding.

• Contoh kasus: API 600 Katup gerbang untuk layanan kilang sering menentukan A216 WCB untuk opsi baja karbon.

Perlengkapan pipa & Flensa

• Produk: Siku, tee, pereduksi, flensa buta, las leher flensa.

Pompa & Kompresor

• Produk: Selongsong pompa, impeler (hamparan paduan rendah terkadang diperlukan), rumah kompresor.
• Contoh: Pompa air umpan boiler di pembangkit listrik biasanya menggunakan rumah WCB dengan pelapis internal untuk resistensi erosi.

Kapal Tekanan & Peralatan proses

• Produk: Kapal Reaktor, filter tekanan, pemisah, drum uap (komponen, bukan seluruh kapal).

Energi & Infrastruktur minyak/gas

• Katup pipa: API 6D Ball Valves, katup babi.
• Layanan Kilang: Katup unit retak katalitik, Komponen kereta distilasi.
• Pembangkit listrik: Katup isolasi uap, pompa rumah, coran unit desulfurisasi.
• Kebutuhan kinerja: Ketangguhan di Subzero Startup (-29° C.) dan kekuatan di bawah beban termal siklik.

Mesin industri & Teknik Umum

• Aplikasi: Rumah alat berat, selongsong gigi, Couplings, dukungan.

Keterbatasan Layanan (Saat tidak menggunakan WCB)

• Media korosif: Tidak cocok untuk klorida agresif, asam, atau paparan air laut (Gunakan CF8M stainless sebagai gantinya).
• Suhu tinggi (>427° C.): Membutuhkan baja cor paduan seperti ASTM A217 WC6, WC9 untuk Resistensi Creep.
• Aplikasi Cryogenic (< -46° C.): WCB kehilangan ketangguhan; nilai suhu rendah (MISALNYA., LCB, LCC) diperlukan.

11. Perbandingan dengan alternatif

12. Kesimpulan

A216 Grade WCB Carbon Steel adalah tulang punggung sistem yang mengandung tekanan industri-Efektivitas Biaya, kemampuan las, dan sifat seimbang membuatnya tak tergantikan untuk non-korosif, aplikasi suhu sedang.

Dari kilang minyak ke pembangkit listrik, itu memungkinkan aman, Operasi komponen yang andal yang terlalu besar atau kompleks untuk diproduksi melalui proses tempa.

FAQ

Q1: Bisakah A216 WCB dilas?

A: Ya - A216 WCB dirancang untuk kemampuan las. Gunakan elektroda hidrogen rendah E7018 untuk bagian yang tebal (>25 mm) Untuk mencegah retak dingin; Tidak ada pemanasan awal yang diperlukan untuk bagian tipis (<25 mm).

Pengurangan stres pasca-weld (595–650 ° C.) direkomendasikan untuk kapal tekanan yang dilas.

Q2: Adalah A216 WCB yang cocok untuk layanan asam (H₂s)?

A: Tidak-A216 WCB rentan terhadap retak yang diinduksi hidrogen (Hic) di lingkungan H.

Untuk layanan asam (≥50 ppm H₂s), Gunakan A350 LF2 (Low-alloy) atau A217 WC9 (Baja kromium-molybdenum) sesuai dengan Nace MR0175.

Q3: Berapa suhu maksimum A216 WCB dapat menangani?

A: ASTM A216 membatasi A216 WCB hingga 427 ° C. Di atas suhu ini, Deformasi creep berakselerasi (0.1% per 1000 jam pada 450 ° C.), mempertaruhkan kegagalan kapal tekanan.

Untuk >427Layanan ° C., Gunakan A217 WC9 (593° C maks) atau 316L (870° C maks).

Q4: Berapa lama A216 WCB bertahan dalam layanan air tawar?

A: Dengan lapisan epoksi, A216 WCB memiliki masa pakai 15-20 tahun di air tawar (Laju korosi 0,01-0,05 mm/tahun). Tidak dilapisi, itu berlangsung 5-8 tahun (Tingkat korosi 0,1-0,3 mm/tahun).

Q5: Apa perbedaan antara A216 WCB dan A516 Gr 70?

A: A216 WCB adalah a pengecoran (untuk bentuk kompleks seperti tubuh katup), sementara A516 gr 70 adalah Baja tempa (Untuk pelat datar yang digunakan dalam kapal bertekanan las).

Keduanya memiliki kekuatan tarik yang sama, tapi A516 gr 70 memiliki ketangguhan suhu rendah yang lebih baik (-46° C vs.. -29° C untuk WCB).