A216 WCB炭素鋼: バルブ, フランジ, 圧力機器

導入

ASTM A216 / ASME SA-216- グレードWCB - 圧力温度アプリケーションで一般的に使用される標準的な鋳造炭素鋼指定.

歴史的に石油化学的に採用されています, 発電, 水道と一般産業部門, WCBキャスティングはGATEに表示されます, グローブ, チェックとボールバルブ, パイプフィッティング, ポンプボディと圧力容器.

低い材料コストを組み合わせます, 優れたキャスティブ性と機械性, 広い温度ウィンドウにわたる許容可能な機械的性能, 腐食性の攻撃と極端な温度が主要なドライバーではない標準的な選択となります.

1. A216 WCB炭素鋼とは何ですか?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216グレードWCB) 汎用です キャスト 炭素鋼 バルブボディなどの圧力保持鋳物に指定されています, ポンプハウジング, フランジと容器コンポーネント.

溶接可能として策定されています, 「低炭素」鋼 (0.25–0.35％c) 実用的なコストのバランスを提供することを目的としています, キャスト性, 加工性, 周囲および中程度の高温でのサービスの靭性と強さ.

典型的なサービスガイダンスは、WCBを範囲に配置します –29°C〜〜427°C, 正確な許容作業温度は設計コードに依存しますが, セクションの厚さと必要な機械/衝撃特性.

グレード指定の故障 (「WCB」の意味)

ASTM A216はコンパクトな文字コードを使用して、意図されたサービスと相対的なプロパティを説明します:

• W - 溶接可能: 化学と融解の実践は、溶接性の問題を減らすために制御されます (低水素亀裂の傾向と中程度の硬化性).
• C - 炭素鋼: 意図的に合金化されたグレードではありません (意図的な高CRはありません, ステンレス/合金鋳造鋼などのNIの追加).
• B - グレードb: A216ファミリ内の中距離強度/延性バランス. (その他のA216グレード: WCA =より低い強度の炭素グレード; WCC =高炭素/高強度グレード。)

2. ASTM A216 WCB炭素鋼の典型的な化学

3. A216 WCB炭素鋼の機械的特性

のパフォーマンス ASTM A216 WCB 使用中の炭素鋼は、そのことによって異なります 機械的特性, 化学によって制御されます, セクションサイズ, キャスティング品質, 熱処理.

典型的な室温の機械的特性

(ASTM A216で指定されています / ASME SA-216, 典型的なファウンドリーデータを使用)

セクションサイズ効果: 厚さの大きな鋳物はゆっくりと涼しくなります, より粗い真珠岩/フェライト構造の生成→より低い引張強度と衝撃の靭性.

高温機械的特性

ASTM A216 WCB炭素鋼は広く使用されています 中程度の圧力圧力アプリケーション, しかし、すべての炭素鋼のように, その 温度が上昇すると、機械的強度が低下します.

4. 物理的な & A216 WCB炭素鋼の熱特性

その機械的特性に加えて, the 物理的および熱特性 ASTMのA216 WCB鋳鉄製デザインにおいて重要な役割を果たす.

これらの値は、下のパフォーマンスを決定します 温度変動, サーマルサイクリング, とプレッシャーサービス, 特にフランジ付きジョイントで, バルブボディ, および配管コンポーネント.

典型的な物理的特性

熱特性

5. A216 WCB炭素鋼の鋳造プロセス

ASTM A216 WCB コンポーネントは、最も一般的に生成されます 鋳造, 合金の優れたキャスティブとその広範な使用のため バルブ, フランジ, ポンプケース, および圧力機器.

鋳造方法の選択は依存します 部品サイズ, 複雑, 料金, 必要な寸法精度.

砂鋳造 (緑の砂 / 樹脂結合砂)

• 使用法: 支配的なプロセス (>80% WCB生産の). に適しています 大きい, 重い, および複雑な部品 バルブボディなど, 圧力ハウジング, とフランジ.
• 成形材料:

• • 緑の砂 (粘土結合): 低コスト, 生産性の高い, しかし、より低い寸法精度.
  • 樹脂結合砂 (フラン/フェノール): より良い強さ, 寸法制御, 臨界バルブボディの表面仕上げ.

• 機能:

• • 重量範囲: 10 kg to >10 トン.
  • 寸法耐性: CT 9–11 (ISO 8062).
  • 表面仕上げ: RA12.5-25μm.

• 利点: 大規模な鋳物には費用対効果が高い; コアを備えた複雑な内部パッセージに対応します.
• 制限: より高い加工手当が必要です (3–6 mm); 表面欠陥が生じる傾向があります (砂の包含, 粗さ).

インベストメント鋳造 (ロストワックスプロセス)

• 使用法: 適用されます 小型または中サイズのコンポーネント どこ 精度と表面の品質 重要です, 例えば。, バルブトリムパーツ, ポンプインピーラー, 小さなフィッティング.

  

• プロセスフロー: ワックスパターン→セラミックシェルビルディング→脱線→金属注入→シェル除去.
• 機能:

• • 重量範囲: 50 G - 50 kg.
  • 寸法耐性: CT 5–7 (ISO 8062).
  • 表面仕上げ: RA3.2-6.3μm.

• 利点: 機械加工を減らします, ネットに近い形を実現します, 優れた詳細な複製.
• 制限: より高いコストと砂の鋳造, 中/小さな部品に制限されています.

シェル型鋳造

• 使用法: 中サイズ, 適度に複雑なWCB鋳物. よく使用されます ギアハウジング, ポンプケース, とバルブヨーク.
• プロセス: 熱硬化樹脂でコーティングされた細い砂は、加熱された金属パターンに落とされます→薄い形, 強いシェル金型→複数の層が金型の半分を作成し、一緒にクランプして注ぐ.
• 機能:

• • 寸法耐性: CT 6–8.
  • 表面仕上げ: RA6.3-12.5μm.

• 利点: 砂鋳造よりも高い精度, 機械加工が少ない, 良い再現性.
• 制限: より高いツールコスト; 非常に大きな鋳物では経済的ではありません.

遠心鋳造

• 使用法: 円筒形またはリング型のWCBコンポーネント, のような パイプセクション, 袖, バルブシートリング.
• プロセス: 溶融鋼はaに注がれました 回転型, 遠心力は金属をカビの壁に駆動します, 密集している, 欠陥のない構造.
• 機能:

• • 壁の厚さの均一性: 素晴らしい.
  • 欠陥制御: 最小限の気孔率または収縮.

• 利点: 高冶金の完全性, 細かい穀物構造, 圧力保持成分に最適です.
• 制限: 円筒形の幾何学に制限されています.

鋳造プロセスの比較概要

6. 熱処理 & A216 WCB炭素鋼の熱処理

熱処理は、制御に重要な役割を果たします 機械的特性, タフネス, および寸法の安定性 A216 WCB鋳物の.

熱処理の目的

• 微細構造を改良します →バランスフェライト/パーライト比, 分離を溶解します.
• 機械的特性を強化します →靭性を高めます, 延性を改善します, 強度を安定させます.
• 残留応力を緩和します →機械加工またはサービス中の亀裂のリスクを減らす.
• 溶接性を向上させます →歓迎後の熱処理 (PWHT) 溶接接合部の延性を回復します.

典型的な熱処理プロセス

正規化

• プロセス: 暖房 900–950°C, 空冷.
• 目的:

• • 粒サイズを洗練します.
  • 均一なパーライト/フェライト微細構造を生成します.
  • 靭性と機械加工性が向上します.

• 応用: バルブボディの標準処理, フィッティング, および圧力成分.

アニーリング

• プロセス: 暖房 850–900°C, 炉の冷却が遅い.
• 目的:

• • 硬度と残留応力を軽減します.
  • 加工性を向上させます (複雑なまたは大量に機械加工された鋳物に役立ちます).

• 応用: 正規化よりも一般的ではありません; 最大延性が必要な場合に適用されます.

ストレス緩和

• プロセス: 暖房 580–620°C, 1〜2時間保持, 炉でのゆっくりした冷却.
• 目的:

• • キャストまたは溶接から残留応力を減らします.
  • 機械加工中に歪みを防ぎます.

• 応用: 大きなバルブキャストと溶接修理.

消光 & 焼き戻し (オプション)

• プロセス:

• • でのオーステナイト化 880–920°C, その後、水/オイルクエンチが続きます.
  • の抑制 600–700°C.

• 目的:

• • 強度と硬さを高めます.
  • 特定のアプリケーションの耐摩耗性が向上します (合金鋼と比較してWCBではあまり一般的ではありませんが).

機械的特性への影響

7. 機械加工, 溶接 & 製造

加工性:

• WCBは、低合金の鋼と比較して比較的機密性があります. 中程度の速度でカーバイドツールを使用します; 重い中断されたカットは、厳格なセットアップの恩恵を受けます.
  典型的な回転速度は、ツールとセクションに依存します: 例えば。, 炭化物インサートを備えた〜100〜250 m/min (断面とクーラントによって異なります).

溶接ガイダンス:

• 予熱/インターパス: 水素亀裂を避け、冷却速度を制御するために推奨; 典型的な厚さに応じて、典型的な予熱100〜250°C.
• フィラー金属: マッチングまたは適切な低合金鋼の消耗品を使用します (例えば。, ER70シリーズまたはプロジェクトごとに指定されたクラス).
• 溶接後の熱治療 (PWHT): コードが必要とする場合、または残留応力を減らすために使用される (鋳造炭素鋼用の典型的なPWHT 550〜650°C; 溶接手順とコードに従ってください).
• 溶接の修理: 資格のある手順とその後のNDT/検査で受け入れられます.

8. 腐食, 表面保護 & コーティング

腐食挙動:

• WCBは基本的な炭素鋼です - 湿った環境で一般的な腐食を起こしやすい, 停滞した塩化物が豊富な水の孔食, そして、より高貴な金属と結合したときのガルバニック攻撃.
  水中で適切に機能します, 油, 保護された場合、非攻撃的な化学サービス.

保護戦略:

• 外部コーティング: エポキシ, 融合結合エポキシ, ポリウレタン, または大気保護のためのbit青塗料.
• 亜鉛メッキ: いくつかのフィッティングで可能です, しかし、機械加工された面を持つ圧力部品の場合は制限されています.
• 内部ライニング: ゴム, PTFE, 積極的な液体用のガラス線またはエポキシライニング (腐食性サービスのバルブに共通).
• 陰極保護: 埋もれたまたは水没した構造で可能です, ただし、結合された金属が存在する場合を検討してください.

9. 非破壊検査 & 品質管理

WCBキャストの一般的なNDT:

• 目視検査 (VT): 表面欠陥の第一選択チェック.
• X線撮影テスト (Rt): 内部多孔性を検出します, 収縮. 多くの場合、圧力保持鋳物に必要です.
• 超音波検査 (ut): 厚いセクションでの平面欠陥と体積評価に有効.
• 磁気粒子 (山) & 液体浸透剤 (pt): 表面破壊の不連続.
• 硬度 & 引張試験: ASTM/ASMEサンプリングプランごと. インパクトテスト (シャルピー) 指定されたサービスに必要になる場合があります (特に低温サービス).

10. A216 WCB炭素鋼のアプリケーション

A216 GR WCB炭素鋼はその1つです 最も広く使用されている鋳物 圧力機器およびフロー制御産業で.

バルブ業界

• 製品: ゲートバルブ, グローブバルブ, ボールバルブ, バルブを確認してください, 蝶のバルブボディ.
• サービス条件:

• • 温度: -29°C〜427°C (ASTM/ASMEごと).
  • プレッシャー: まで クラス150–2500 壁の厚さに応じて.

• ケースの例: API 600 製油所サービス用ゲートバルブ頻繁に炭素鋼用のA216 WCBを指定します.

配管継手 & フランジ

• 製品: 肘, ティー, 還元剤, ブラインドフランジ, 溶接ネックフランジ.

パンプス & コンプレッサー

• 製品: ポンプケース, インペラ (低合金オーバーレイが必要な場合があります), コンプレッサーハウジング.
• 例: 発電所のボイラー給水ポンプは、侵食抵抗のために内部コーティングを備えたWCBハウジングを一般的に使用します.

圧力容器 & プロセス機器

• 製品: 原子炉容器, 圧力フィルター, セパレーター, スチームドラム (コンポーネント, 船全体ではありません).

エネルギー & オイル/ガスインフラストラクチャ

• パイプラインバルブ: API 6Dボールバルブ, 豚バルブ.
• 製油所サービス: 触媒亀裂ユニットバルブ, 蒸留列車のコンポーネント.
• 発電所: 蒸気分離バルブ, ポンプハウジング, 脱硫ユニット鋳物.
• パフォーマンスが必要です: Subzeroスタートアップのタフネス (-29°C) 周期的な熱負荷の下での強度.

産業機械 & 一般工学

• アプリケーション: 重機のハウジング, ギアケーシング, カップリング, サポート.

サービスの制限 (WCBを使用しない場合)

• 腐食性メディア: 積極的な塩化物には適していません, 酸, または海水暴露 (代わりにステンレスCF8Mを使用してください).
• 高温 (>427°C): ASTM A217 WC6などの合金キャスト鋼が必要です, クリープ抵抗のためのWC9.
• 極低温アプリケーション (< -46°C): WCBは靭性を失います; 低温グレード (例えば。, LCB, LCC) 必要です.

11. 代替との比較

12. 結論

A216グレードWCB炭素鋼は、産業圧力含有システムのバックボーンです。, 溶接性, バランスの取れた特性により、非腐食性の場合はかけがえのないものになります, 中程度のテンペチューアプリケーション.

石油精製所から発電所まで, 安全になります, 錬金術プロセスを介して生成するには大きすぎるまたは複雑なコンポーネントの信頼できる操作.

FAQ

Q1: A216 WCBを溶接できますか?

a: はい、A216 WCBは溶接性のために設計されています. 厚い切片にはE7018低水素電極を使用します (>25 mm) 冷たい割れを防ぐため; 薄いセクションには予熱は必要ありません (<25 mm).

ポストウェルドストレス緩和 (595–650°C) 溶接圧力容器に推奨されます.

Q2: A216 WCBは、サワーサービスに適しています (h₂s)?

a: いいえ - A216 WCBは、水素誘発性亀裂の影響を受けやすい (hic) H₂S環境で.

サワーサービスのために (≥50ppmh₂s), A350 LF2を使用します (低合金) またはA217 WC9 (クロム - モリブデン鋼) NACE MR0175に準拠しています.

Q3: A216 WCBが処理できる最高温度は何ですか?

a: ASTM A216はA216 WCBを427°Cに制限します. この温度の上, クリープ変形が加速します (0.1% あたり 1000 450°Cでの時間), 危険な圧力容器の故障.

のために >427°Cサービス, A217 WC9を使用します (593°Cマックス) または316L (870°Cマックス).

Q4: A216 WCBは淡水サービスでどのくらい続きますか?

a: エポキシコーティング付き, A216 WCBには淡水で15〜20年のサービス寿命があります (腐食率0.01〜0.05 mm/年). コーティングされていません, 5〜8年続きます (腐食率0.1〜0.3 mm/年).

Q5: A216 WCBとA516 GRの違いは何ですか 70?

a: A216 WCBはaです 鋳造 (バルブボディのような複雑な形状の場合), while a516 gr 70 は 錬鉄製 (溶接圧力容器で使用される平らなプレートの場合).

どちらも同様の引張強度を持っています, しかし、a516 gr 70 低温靭性が優れています (-46°C対. -29WCBの°C).