A216 WCB karbonstål: Ventiler, Flenser, Trykkutstyr

Introduksjon

ASTM A216 / ASME SA-216- Karakter WCB -er standard støpt karbonstålbetegnelse som vanligvis brukes i trykk-temperaturapplikasjoner.

Historisk adoptert over hele petrokjemisk, kraftproduksjon, vannverk og generelle industrisektorer, WCB -støping vises i port, klode, Sjekk og kuleventiler, Rørbeslag, Pumpekropper og trykkfartøy.

Det kombinerer lav materialkostnad, God støpbarhet og maskinbarhet, og akseptabel mekanisk ytelse over et bredt temperaturvindu, Noe som gjør det til standardvalget der etsende angrep og ekstreme temperaturer ikke er primære drivere.

1. Hva er A216 WCB karbonstål?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 GRADE WCB) er en generell formål støpe karbonstål Spesifisert for trykkfaststøping som ventillegemer, Pumpehus, flenser og fartøykomponenter.

Det er formulert som en sveisbar, “Lavkarbon” stål (0.25–0,35% c) ment å tilby en pragmatisk kostnadsbalanse, støptbarhet, maskinbarhet, Tøffhet og styrke for service i omgivelses- og moderate forhøyede temperaturer.

Typisk serviceveiledning plasserer WCB i serien –29 ° C til ~ 427 ° C, Selv om den nøyaktige tillatte arbeidstemperaturen avhenger av designkode, Seksjonstykkelse og nødvendige mekaniske/påvirkningsegenskaper.

Karakterdesignfordeling (Hva “WCB” betyr)

ASTM A216 bruker kompakte bokstavkoder for å beskrive tiltenkte service og relative egenskaper:

• W - sveisbar: Kjemi og smeltepraksis styres for å redusere sveisbarhetsproblemer (Lav hydrogensprekker tendens og moderat herlighet).
• C - Karbonstål: ikke en bevisst legert karakter (Ingen forsettlig høy CR, Ni -tillegg som i rustfrie/legeringsstøpte stål).
• B - Karakter B: En mellomgradsstyrke/duktilitetsbalanse i A216-familien. (Andre A216 -karakterer: WCA = karbonkvalitet med lavere styrke; WCC = høyere karbon/høyere styrke.)

2. Typisk kjemi av ASTM A216 WCB karbonstål

3. Mekaniske egenskaper til A216 WCB karbonstål

Ytelsen til ASTM A216 WCB støpt karbonstål i tjeneste avhenger av det Mekaniske egenskaper, som er kontrollert av kjemi, Seksjonsstørrelse, støpekvalitet, og varmebehandling.

Typiske romtemperatur mekaniske egenskaper

(Som spesifisert av ASTM A216 / ASME SA-216, Med typiske støperatata)

Seksjonsstørrelseseffekt: Støping av stor tykkelse kjølig saktere, Produserer grovere perlitt/ferrittstrukturer → Lavere strekkfasthet og påvirknings seighet.

Forhøyede temperaturegenskaper

ASTM A216 WCB karbonstål er mye brukt i Trykkapplikasjoner med middels temperatur, Men som alle karbonstål, Det er Mekanisk styrke avtar når temperaturen stiger.

4. Fysisk & Termiske egenskaper til A216 WCB karbonstål

I tillegg til dets mekaniske egenskaper, de Fysiske og termiske egenskaper av ASTM A216 WCB Cast Steel spiller en kritisk rolle i ingeniørdesign.

Disse verdiene bestemmer ytelse under temperaturvariasjoner, Termisk sykling, og pressetjeneste, spesielt i flensede ledd, Ventillegemer, og rørkomponenter.

Typiske fysiske egenskaper

Termiske egenskaper

5. Støpeprosesser av A216 WCB karbonstål

ASTM A216 WCB komponenter er mest produsert av støping, På grunn av legerens utmerkede støpbarhet og dens utbredte bruk i ventiler, flenser, Pumpekabinetter, og trykkutstyr.

Valget av støpemetode avhenger av Delstørrelse, kompleksitet, koste, og krevde dimensjons nøyaktighet.

Sandstøping (Grønn sand / Harpiksbundet sand)

• Bruk: Dominerende prosess (>80% av WCB -produksjon). Passer for stor, tung, og komplekse deler for eksempel ventillegemer, trykkhus, og flenser.
• Støpematerialer:

• • Grønn sand (leirbundet): Lave kostnader, høy produktivitet, Men lavere dimensjonal presisjon.
  • Harpiksbundet sand (Furan/fenol): Bedre styrke, Dimensjonal kontroll, og overflatebehandling for kritiske ventillegemer.

• Evner:

• • Vektområde: 10 kg til >10 tonn.
  • Dimensjonell toleranse: CT 9–11 (ISO 8062).
  • Overflatebehandling: RA 12,5-25 μm.

• Fordeler: Kostnadseffektiv for store støpegods; Plasser til intrikate interne passasjer med kjerner.
• Begrensninger: Høyere maskineringsgodtgjørelse nødvendig (3–6 mm); utsatt for overflatefeil (Sand inkludering, ruhet).

Investering Casting (Lost Wax-prosess)

• Bruk: Søkte om mindre eller mellomstore komponenter hvor presisjon og overflatekvalitet er kritiske, F.eks., Ventil trimmedeler, Pump -impellere, små beslag.

  

• Prosessstrøm: Voksmønster → Keramisk skallbygging → Avgaksing → Helling av metall →.
• Evner:

• • Vektområde: 50 g - 50 kg.
  • Dimensjonell toleranse: CT 5–7 (ISO 8062).
  • Overflatebehandling: RA 3,2-6,3 μm.

• Fordeler: Reduserer maskinering, oppnår nærhetsform, Utmerket detalj reproduksjon.
• Begrensninger: Høyere kostnad vs sandstøping, begrenset til middels/små deler.

Shell Mold støpe

• Bruk: Mellomstor, Moderat komplekse WCB -støpegods. Ofte brukt til girhus, Pumpekabinetter, og ventilokser.
• Behandle: Fin sandbelagt med termohærende harpiks slippes på et oppvarmet metallmønster → former tynt, Sterk skallform → Flere lag lager mugghalver → klemmes sammen for å helle.
• Evner:

• • Dimensjonell toleranse: CT 6–8.
  • Overflatebehandling: RA 6,3-12,5 μm.

• Fordeler: Høyere presisjon enn sandstøping, Mindre maskinering, God repeterbarhet.
• Begrensninger: Høyere verktøykostnad; ikke økonomisk for veldig store støpegods.

Sentrifugalstøping

• Bruk: Sylindriske eller ringformede WCB-komponenter, slik som Rørseksjoner, ermer, og ventilseteringer.
• Behandle: Smeltet stål strømmet inn i en roterende form, Sentrifugalkraft driver metall til muggveggen, produserer tett, defektfri struktur.
• Evner:

• • Veggtykkelse ensartethet: glimrende.
  • Defektkontroll: minimal porøsitet eller krymping.

• Fordeler: Høy metallurgisk integritet, Fin kornstruktur, Utmerket for trykkbehandlingskomponenter.
• Begrensninger: Begrenset til sylindriske geometrier.

Sammenlignende sammendrag av støpingsprosesser

6. Varmebehandling & Termisk prosessering av A216 WCB karbonstål

Varmebehandling spiller en avgjørende rolle i å kontrollere Mekaniske egenskaper, seighet, og dimensjonell stabilitet av A216 WCB Castings.

Mål for varmebehandling

• Avgrens mikrostruktur → Balanse ferritt/perlittforhold, Løs segregasjoner.
• Forbedre mekaniske egenskaper → Øk seighet, Forbedre duktilitet, Stabiliser styrke.
• Lindrer restspenninger → Reduser risikoen for sprekker under maskinering eller service.
• Forbedre sveisbarheten → Etter sveis varmebehandling (PWHT) gjenoppretter duktilitet i sveisede skjøter.

Typiske varmebehandlingsprosesser

Normalisering

• Behandle: Oppvarming til 900–950 ° C., Luftkjøling.
• Hensikt:

• • Foredler kornstørrelse.
  • Produserer en enhetlig perlitt/ferrittmikrostruktur.
  • Forbedrer seighet og maskinbarhet.

• Søknad: Standard behandling for ventillegemer, beslag, og trykkkomponenter.

Annealing

• Behandle: Oppvarming til 850–900 ° C., Sakte ovnavkjøling.
• Hensikt:

• • Reduserer hardhet og restspenninger.
  • Forbedrer maskinbarhet (nyttig for komplekse eller sterkt maskinerte støpegods).

• Søknad: Mindre vanlig enn normalisering; Anvendt der det kreves maksimal duktilitet.

Stress lindrer

• Behandle: Oppvarming til 580–620 ° C., holder i 1–2 timer, Sakte avkjøling i ovnen.
• Hensikt:

• • Reduserer restspenninger fra støping eller sveising.
  • Forhindrer forvrengning under maskinering.

• Søknad: Store ventilstøping og sveisede reparasjoner.

Slukking & Temperering (Valgfri)

• Behandle:

• • Austenitiserende på 880–920 ° C., etterfulgt av vann/oljeslukk.
  • Temperering på 600–700 ° C..

• Hensikt:

• • Øker styrke og hardhet.
  • Gir forbedret slitemotstand for spesifikke applikasjoner (Skjønt mindre vanlig for WCB sammenlignet med legeringsstål).

Innflytelse på mekaniske egenskaper

7. Maskinering, Sveising & Fabrikasjon

Maskinbarhet:

• WCB er relativt maskinbar sammenlignet med lavlegeringsstål. Bruk karbidverktøy i moderate hastigheter; tunge avbrutte kutt drar nytte av stive oppsett.
  Typiske vendehastigheter avhenger av verktøy og seksjon: F.eks., ~ 100–250 m/min med karbidinnsatser (varierer etter tverrsnitt og kjølevæske).

Sveiseveiledning:

• Forvarm/interpass: anbefales å unngå hydrogensprekker og for å kontrollere kjølehastigheten; Typisk forvarm 100–250 ° C avhengig av tykkelse.
• Fyllstoffmetaller: Bruk matchende eller passende forbruksvarer med lavt legering av stål (F.eks., ER70 -serien eller spesifisert klasse per prosjekt).
• Etter sveis varmebehandling (PWHT): brukt der det kreves av kode eller for å redusere gjenværende stress (Typisk PWHT 550–650 ° C for støpte karbonstål; Følg sveisprosedyre og kode).
• Reparasjonssveising: akseptabel med kvalifiserte prosedyrer og påfølgende NDT/inspeksjon.

8. Korrosjon, Overflatebeskyttelse & Belegg

Korrosjonsatferd:

• WCB er grunnleggende karbonstål - utsatt for generell korrosjon i våte miljøer, Pitting i stillestående kloridrike vann, og galvanisk angrep når det ble koblet til mer edle metaller.
  Det presterer tilstrekkelig i vann, olje, og ikke-aggressive kjemiske tjenester når de er beskyttet.

Beskyttelsesstrategier:

• Eksterne belegg: epoksy, Fusion-bundet epoksy, Polyuretan, eller bituminøse maling for atmosfærisk beskyttelse.
• Galvanisering: mulig for noen beslag, men begrenset for trykkdeler med maskinerte ansikter.
• Indre foringer: gummi, Ptfe, glassforing eller epoksyforinger for aggressive væsker (Vanlig for ventiler i etsende tjenester).
• Katodisk beskyttelse: mulig på nedgravde eller nedsenkede strukturer, Men vurder når koblede metaller eksisterer.

9. Ikke-destruktiv testing & Kvalitetskontroll

Vanlig NDT for WCB -castings:

• Visuell inspeksjon (Vt): Førstelinjesjekk for overflatefeil.
• Radiografisk testing (Rt): For å oppdage indre porøsitet, krymping. Ofte kreves for trykkfaststøping.
• Ultrasonic testing (Ut): Effektiv for planefeil og volumetrisk evaluering i tykke seksjoner.
• Magnetisk partikkel (Mt) & Flytende penetrant (Pt): Overflatebrytende diskontinuiteter.
• Hardhet & Strekkprøver: Per ASTM/ASME prøvetakingsplaner. Effekttesting (Charpy) kan være nødvendig for spesifiserte tjenester (spesielt lavtemperaturtjeneste).

10. Bruksområder av A216 WCB karbonstål

A216 GR WCB karbonstål er en av mest brukte støpte stål i trykkutstyr og strømningskontrollindustri.

Ventilindustri

• Produkter: Portventiler, klodeventiler, kuleventiler, Kontroller ventiler, og sommerfuglventillegemer.
• Serviceforhold:

• • Temperatur: -29° C til 427 ° C. (per ASTM/ASME).
  • Trykk: opp til Klasse 150–2500 Avhengig av veggtykkelse.

• Eksempel: Api 600 Portventiler for raffinerietjeneste spesifiserer ofte A216 WCB for opsjoner av karbonstål.

Rørbeslag & Flenser

• Produkter: Albuer, tees, Reduserende stoffer, blinde flenser, Sveisehalsflenser.

Pumper & Kompressorer

• Produkter: Pumpekabinetter, løpehjul (Lav legeringsoverlegg kreves noen ganger), kompressorhus.
• Eksempel: Kjelefôrvannspumper i kraftverk bruker ofte WCB -hus med indre belegg for erosjonsmotstand.

Trykkfartøy & Prosessutstyr

• Produkter: Reaktorskip, trykkfilter, separatorer, Damptrommer (komponenter, ikke hele fartøyer).

Energi & Olje/gassinfrastruktur

• Rørledningsventiler: API 6D kuleventiler, pigging valves.
• Refineritjeneste: Katalytiske sprekkerenhetsventiler, Destillasjonstogkomponenter.
• Kraftverk: Dampisolasjonsventiler, Pumpehus, Desulfuriseringsenhetstøping.
• Ytelsesbehov: Seighet ved Subzero oppstart (-29° C.) og styrke under sykliske termiske belastninger.

Industrielle maskiner & General Engineering

• Applikasjoner: Tungt utstyrshus, Gearingshus, koblinger, støtter.

Servicebegrensninger (Når du ikke skal bruke WCB)

• Etsende medier: Ikke egnet for aggressivt klorid, syre, eller sjøvannseksponering (Bruk rustfri CF8M i stedet).
• Høye temperaturer (>427° C.): Krever legeringsstålstål som ASTM A217 WC6, WC9 for krypmotstand.
• Kryogene applikasjoner (< -46° C.): WCB mister seighet; Lavtemperaturkarakterer (F.eks., LCB, LCC) er påkrevd.

11. Sammenligning med alternativer

12. Konklusjon

A216 Grad WCB karbonstål er ryggraden i industrielle trykkholdige systemer-dets kostnadseffektivitet, sveisbarhet, og balanserte egenskaper gjør det uerstattelig for ikke-korrosiv, Moderat-temperaturapplikasjoner.

Fra oljeraffinerier til kraftverk, Det muliggjør trygt, Pålitelig drift av komponenter som er for store eller sammensatte til å produsere via smidde prosesser.

Vanlige spørsmål

Q1: Kan A216 WCB sveises?

EN: Ja - A216 WCB er designet for sveisbarhet. Bruk E7018 Lavhydrogenelektroder for tykke seksjoner (>25 mm) For å forhindre kaldsprekker; Ingen forvarm er nødvendig for tynne seksjoner (<25 mm).

Lastende stress etter sveis (595–650 ° C.) anbefales for sveisede trykkfartøy.

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

EN: Nei-A216 WCB er utsatt for hydrogenindusert sprekker (Hic) i H₂s miljøer.

For sur service (≥50 ppm H₂s), Bruk A350 LF2 (Lavlegering) eller A217 WC9 (Krom-molybden stål) I samsvar med Nace MR0175.

Q3: Hva er den maksimale temperaturen A216 WCB kan håndtere?

EN: ASTM A216 begrenser A216 WCB til 427 ° C. Over denne temperaturen, Krypdeformasjon akselererer (0.1% per 1000 timer ved 450 ° C.), risikerer trykkfartøyets svikt.

Til >427° C -tjeneste, Bruk A217 WC9 (593° C maks) eller 316L (870° C maks).

Q4: Hvor lenge varer A216 WCB i ferskvannstjeneste?

EN: Med et epoksybelegg, A216 WCB har en levetid på 15–20 år i ferskvann (Korrosjonshastighet 0,01–0,05 mm/år). Ubelagt, Det varer 5–8 år (Korrosjonshastighet 0,1–0,3 mm/år).

Q5: Hva er forskjellen mellom A216 WCB og A516 GR 70?

EN: A216 WCB er en støping (for komplekse former som ventillegemer), Mens A516 gr 70 er smidd stål (for flate plater brukt i sveisede trykkfartøyer).

Begge har lignende strekkfasthet, men A516 gr 70 har bedre seighet med lav temperatur (-46° C vs.. -29° C for WCB).