A217 WC6対WC9 – 高圧 & 温度ソリューション

1. 導入

A217キャストスチールWC6およびWC9 (1¼cr〜½moと2¼cr– 1moの鋳造グレードの略歴, それぞれ) 高度温度サービスの圧力保持成分のための目的で設計された低合金CR-MO鋼.

WC6は通常、良好な靭性と中程度のクリープ強度がほぼまで必要である場合に指定されます 〜520〜540°C;

WC9はより高い長期強度と酸化抵抗を提供し、サービス温度とクリープ需要アプローチで使用されます 〜550〜580°C.

これらの材料の使用が成功すると同じくらい依存します ファウンドリープラクティス, 熱処理と溶接分野 公称化学と同様に、貧しい処理はほとんどのフィールド障害の根本原因です.

このレビューでは、製造を通じて冶金と特性からWC6対WC9を比較しています, サービスの使用, 競合する選択肢, および実用的な調達ガイダンス.

2. A217合金鋳物鋼WC6およびWC9とは何ですか?

ASTM A217標準コンテキスト

ASTM A217 / ASME SA217 グローバルに認識されている仕様が管理されています マルテンサイトおよびオーステナイトの合金鋳​​鉄

で使用されます 圧力保持成分--Valves, フランジ, フィッティング, ヘッダー, および原子炉 - に露出します 高温サービス (≥343°C / 650 °F).

• 歴史的なメモ: 最初に発行されました 1937, 標準は継続的な改良を受けました, で 2024 リビジョン 構成許容範囲の更新, 熱処理要件,
  そして、現代のエネルギーインフラストラクチャに合わせて機械的プロパティ範囲, 含む 超臨界発電 そして高度 石油化学反応器.
• 標準内, WC6およびWC9 下に落ちる マルテンサイトCR -MO合金ファミリー.
  とは異なり オーステナイトグレード (例えば。, C12, CN7M) それは高いニッケルに依存しています (>9 wt％) 腐食抵抗用,
  マルテンサイト合金には含まれています 低ni (<0.5 wt％) 主に彼らのパフォーマンスを導き出します クロム (cr) そして モリブデン (MO) 追加.

この基本的な区別により、WC6/WC9はより適しています ハイロード, クリープ制限環境, オーステニティクス（より多くの腐食耐性が耐性）が柔らかくなるか、強さを失います.

3. A217 WC6対WC9の化学組成

The パフォーマンスの区別 WC6とWC9の間には、主にそれらにあります 化学組成, 支配する 微細構造の進化, クリープ抵抗, 酸化挙動, および溶接性.

公称組成範囲 (ASTM A217)

4. 機械的特性 & A217 WC6対WC9の高温挙動

室温の機械的特性

WC6とWC9の両方の合金は、提供するように設計されています 高強度と靭性 周囲および中程度のサービス条件で.

以下の値は、標準的な熱処理後のASTM A217要件と産業慣行によるものです.

上昇した温度強度 & クリープ抵抗

高温サービスで, クリープ破裂特性はです 重要な設計パラメーター バルブなどの圧力保持成分用, ヘッダー, と配管.

5. A217 WC6対WC9の処理技術

成功した製造と展開 ASTM A217グレードWC6およびWC9アロイ鋳物 に依存します 正確に制御された処理技術.

これらの合金はで使用されているためです 致命的, 高温, 圧力保持成分 バルブなど, ヘッダー, タービンケース, 原子炉ハウジング, 処理におけるわずかな逸脱でさえ、早期障害につながる可能性があります.

溶接: 脆性マルテンサイトと割れを防ぐ

• 予熱します: 厚いセクションには予熱が必要です (一般的に 180–250°C) 冷却を遅くし、水素誘発性およびマルテンサイト層を減らす.
  正確な予熱は厚さに依存します, セクションの抑制, および溶接手順の資格.
• 消耗品: 低水素電極を使用します / CR -MOサービスとクリープアプリケーションに特に適格なフィラーメタル.
  ベースメタル化学と必要なポストウェルドプロパティと互換性のあるフィラーを選択します.
• インターパス温度制御: 地元の硬化を避けるために、適格な制限内で維持します.
• PWHT (溶接後の熱処理): ほとんどの高温サービスケースで必須.
  PWHTはハズに気性を回復し、残留ストレスを軽減します。 600–700°C 範囲 (手順は資格を取得する必要があります;
  温度での時間は、セクションの厚さに依存します). フィールドPWHTは、適格なWPS/PQRに従って実行する必要があります.
• 脆いマルテンサイトを避ける: 迅速な冷却は、ハズでは換気されていないマルテンサイトを形成する可能性があります。したがって、予熱し、PWHTは不可欠です.

機械加工: 硬度と作業性を克服します

• HTの後の構造: 強化されたマルテンサイト/ベイナイトは比較的高い強度です; 適切なカーバイドツーリングを使用します, 低い切断速度と洪水クーラント.
• 歪みコントロール: 機械加工は、拘束を除去する際の歪みの可能性を説明する必要があります - ストレス緩和熱処理シーケンスと仕上げパス.
• 表面の完全性: 表面を再硬化させる可能性のある表面粉砕温度は避けてください.

鋳造の考慮事項

WC6とWC9はしばしば製造されます 大規模なサンドキャストコンポーネント (バルブ, スチームチェスト, タービンケースまで 10 トン).

鋳造 冶金の欠陥を避けるために、細心のプロセス制御が必要です.

• 融解練習: 重要な鋳物用, VIM/varまたはアルゴンシールドの融解を使用して、不純物と包含コンテンツを制御する. きれいな溶融物は疲労とクリープの開始部位を減らします.
• ゲーティングとリサリング: 方向性固化のための設計, 収縮気孔率を排除するための適切な給餌と悪寒.
  プレッシャーサービスの鋳物は、しばしばX線撮影の受け入れレベルを必要とします.
• キャスト後の熱処理: 抑制の前にストレスを緩和し、微細構造を正規化/アニールサイクル.
  最終的な温度は、強度/靭性の望ましいバランスを生み出します.
• NDT: X線撮影, 圧力成分に必要なコードごとの超音波検査と受け入れ基準.

6. 熱処理 & A217 WC6対WC9の表面処理

熱処理

ASTM A217 WC6のパフォーマンス (1.25CR – 0.5mo) およびWC9 (2.25CR – 1mo) 合金はです 熱処理に大きく依存しています, 微細構造を管理します, 機械的特性, および高温サービスライフ.

表面処理

WC6とWC9は固有の酸化とクリープ抵抗を提供しますが, 表面工学 腐食性または侵食性環境でコンポーネントの寿命を延長することができます.

7. A217 WC6対WC9の典型的なアプリケーション

A217 WC6およびWC9合金はそうです マルテンサイトCR-MO低合金鋼 のために設計されています 高温, 高圧サービス.

の組み合わせ 強化されたマルテンサイト微細構造, クリープ強度, および熱安定性 それらを不可欠にします 発電, 石油化学, プロセス産業.

発電業界

WC6 (1.25CR – 0.5mo):

• サブクリティカルな蒸気サービス (≤538°C)
• コンポーネント:

• • ボイラーヘッダーと肘
  • 過熱剤およびリヒーター要素
  • 中間圧のタービンケーシングセクション

WC9 (2.25CR – 1mo):

• 超臨界的で超臨界蒸気 (538–595°C)
• コンポーネント:

• • 高圧過熱器および再加工ヘッダー
  • スチームチェストバルブ
  • タービンインレットケーシング

石油化学および製油所の機器

• WC6:

• • 炉コンポーネント (チューブシート, 燃焼チャンバー)
  • 中間温度ヒーター (≤538°C)

• WC9:

• • 原子炉およびヒーターチューブが動作します 595 °C
  • 触媒ベッドサポート構造
  • 高圧石油化学バルブ

蒸気および熱伝達装置

• ヘッダーとマニホールド: WC6とWC9の両方が広く使用されています スチームヘッダー 温度と圧力が周期的に変動します.
• 熱交換器成分: チューブシート, バッフル, エンドプレートが必要です クリープ抵抗 そして 熱疲労耐性, これらの合金を理想的にする.
• ボイラーバルブとフィッティング: スイング, ゲート, グローブ, 動作温度に応じて、バルブがWC6またはWC9を使用します.

その他の産業用アプリケーション

• 圧力容器: 小規模から中容器のため サブクリティカル/クリティカルスチーム 産業発電で.
• ポンプケースとタービン成分: 石油化学的および核用途における高圧ポンプ.
• 炉とkiのコンポーネント: にさらされるサポートと内部構造 長時間の温度の上昇.

比較サービスエンベロープ

8. A217 WC6対WC9の利点と制限

理解します 利点と制限 WC6とWC9の重要です エンジニアとデザイナー のための材料の選択 高温, 高圧産業コンポーネント.

利点

制限

9. 競合する材料との比較

選択するとき 高温, 圧力保持材料, エンジニアはしばしばWC6とWC9を反対します 代替合金鋼およびステンレス鋼.

競合する重要な資料

• 炭素鋼 (CS): 低合金, 経済的, 低から中程度の温度に適しています (<400 °C), しかし、クリープと腐食抵抗が不十分です.
• クロム - モリブデンスチールプレート (例えば。, ASTM A335 P11/P22): 鍛造または溶接圧力パイプ材料, CSよりも高いクリープ抵抗, WC9鋳物より安価.
• オーステナイトステンレス鋼 (304, 316, 321, 347): 優れた腐食抵抗, 中程度の温度に適しています (≤650°C), WC9と比較して、強度とクリープ抵抗が低い.
• ニッケル合金 (インコネル 600/625, ハスロイ): 未解決の腐食と高温強度 (最大700〜1,000°C), しかし、非常に高価で、製造が困難です.
• 他の低合金キャスト鋼 (例えば。, ASTM A217グレードC12, CN7M): オーステナイト鋳造品, 良好な腐食抵抗ですが、高圧サービスの強度は低くなります.

比較パフォーマンステーブル

10. 結論

A217 WC6対WC9は、中高温圧力システムの主力です, 金庫を有効にします, 発電所の効率的な運用, 製油所, 世界中の石油化学施設.

彼らの成功は生まれています:

• 標的合金: CRとMOは、400〜595°Cのサービスに合わせた酸化とクリープ抵抗を供給します, 産業用高温圧力アプリケーションの最も一般的な範囲.
• 実証済みの熱処理: 強化されたマルテンサイト微細構造バランス強度, タフネス, および安定性 - 数十年にわたるASTM/ASMEテストとフィールドサービスによって検証されています.
• 費用対効果: 低パフォーマンスの炭素鋼と高コストの高度な合金の間の中央, 安全基準を満たしている間、LCCを最小化します.

高度な合金 (例えば。, p91, ニッケルベースの超合金) 超高温でWC6/WC9を変位させています (>600°C) アプリケーション, WC6/WC9は、400〜595°Cのサービス（パフォーマンス）でかけがえのないままです, ファブリック性, コストは産業のニーズに合わせて調整します.

エンジニアと調達チーム向け, WC6/WC9での成功は、構成のASTM/ASME標準への厳密な順守にかかっています, 熱処理, および製造 - これらの合金を供給する15〜25年のサービスを提供する寿命.

FAQ

WC6とWC9を一緒に溶接するか、炭素鋼に溶接できますか?

はい, ただし、ジョイントを設計する必要があります: 互換性のあるフィラー金属を使用します, 予熱します, インターパスコントロールとPWHT.

異なる金属ジョイントは、熱膨張の一致に注意する必要があります, ガルバニックの問題とハズ冶金. 適格なWPS/PQRおよびコード要件に従ってください.

溶接後のPWHTは典型的なものです?

フィールドプラクティスは一般に、PWHTの強化を使用します 600–700°C 範囲.

正確な浸漬温度/時間は厚さに依存し、適格な手順に従わなければなりません; 必ずサプライヤー/コードに相談してください.

WC9バルブ本体はどのくらい続きますか 550 °C?

サービスライフはストレスに依存します, サイクル, 環境と鋳造品質.

WC9は、高温でWC6よりも長いクリープ寿命のために設計されています, しかし、寿命を予測するには、クリープ破裂データと設計ストレスが必要です; 重要なコンポーネントのフィットネス分析を実行します.

WC6/WC9は、腐食性の塩化物が豊富な環境に適しています?

彼らは重度の塩化物腐食のための最良の選択ではありません (ピッティング/SSC). デュプレックスステンレス鋼またはニッケル合金は、塩化物ストレス腐食が懸念される場合に好ましい.

配達に不可欠な検査は何ですか?

化学分析が必要です (MTC), 引張と硬度 (指定どおり), 圧力鋳造用の放射線造影/UT, 寸法チェックと熱処理記録. 該当する場合, インパクトテストとPMIは賢明です.