A216 WCB Stal węglowa: Zawory, Kołnierze, Sprzęt ciśnieniowy

Wstęp

ASTM A216 / ASME SA-216- Klasa WCB -to standardowe oznaczenie odlewu stali węglowej powszechnie stosowane w zastosowaniach temperatury ciśnieniowej.

Historycznie adoptowane przez petrochemiczne, wytwarzanie energii, Wodoodporne i ogólne sektory przemysłowe, Odlewy WCB pojawiają się w bramie, glob, ZAWOREK I BALL, Złącza do rury, pompowe ciała i naczynia ciśnieniowe.

Łączy niskie koszty materiału, Dobra możliwość i maszyna, i akceptowalna wydajność mechaniczna w szerokim oknie temperatury, co czyni go standardowym wyborem, w którym atak żrący i ekstremalne temperatury nie są głównymi kierowcami.

1. Co to jest stal węglowa A216 WCB?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 klasa WCB) jest ogólnym przeznaczeniem rzucać Stal węglowa określone dla odlewań związanych z ciśnieniem, takim jak ciała zastawkowe, pompowanie obudowa, Komponenty kołnierzy i naczyń.

Jest sformułowany jako spawany, „Niski węgiel” stal (0.25–0,35% c) przeznaczone do oferowania pragmatycznego salda kosztów, Wydajność, maszyna, wytrzymałość i siła służby w otoczeniu i umiarkowanych podwyższonych temperaturach.

Typowe wytyczne dotyczące usług umieszcza WCB w zakresie –29 ° C do ~ 427 ° C, Chociaż dokładna dopuszczalna temperatura robocza zależy od kodu projektowego, Grubość sekcji i wymagane właściwości mechaniczne/uderzenia.

Awaria oceny (Co oznacza „WCB”)

ASTM A216 używa kompaktowych kodów literowych do opisania zamierzonych usług i właściwości względnych:

• W - Spawany: Praktyka chemii i topnienia są kontrolowane w celu zmniejszenia problemów z spawaniem (Niska tendencja do pękania wodoru i umiarkowana stwardnienie).
• C - Stal węglowa: nie celowo stopniowa ocena (Bez celowego wysokiego CR, Dodatki NI jak w stali odlewy ze stali nierdzewnej/stopu).
• B - Klasa B: Bilans siły/plastyczności średniej w ramach rodziny A216. (Inne oceny A216: WCA = stopień węgla o niższej wytrzymałości; Wcc = klasa wyższej węglowej/o wyższej wytrzymałości.)

2. Typowa chemia stali węglowej ASTM A216 WCB

3. Właściwości mechaniczne stali węglowej A216 WCB

Wydajność ASTM A216 WCB odlewana stal węglowa w służbie zależy od jej właściwości mechaniczne, które są kontrolowane przez chemię, Rozmiar sekcji, Jakość castingu, i obróbka cieplna.

Typowe właściwości mechaniczne w temperaturze pokoju

(Jak określono przez ASTM A216 / ASME SA-216, z typowymi danymi odlewniczymi)

Efekt rozmiaru sekcji: Odlewy o dużej grubości chłodniej, wytwarzanie grubszych struktur perlitów/ferrytu → Niższa wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość uderzenia.

Podwyższona temperatura właściwości mechaniczne

ASTM A216 WCB Stal węglowa jest szeroko stosowana w Zastosowania ciśnienia średniej temperatury, Ale jak wszystkie stale węglowe, jego Wytrzymałość mechaniczna maleje wraz ze wzrostem temperatury.

4. Fizyczny & Właściwości termiczne stali węglowej A216 WCB

Oprócz właściwości mechanicznych, . Właściwości fizyczne i termiczne z ASTM A216 WCB Cast Steel odgrywa kluczową rolę w projektowaniu inżynierii.

Wartości te określają wydajność w ramach Wariacji temperatury, Cykl termiczny, i usługa ciśnienia, szczególnie w złączach kołowych, ciała zaworów, i komponenty rurowe.

Typowe właściwości fizyczne

Właściwości termiczne

5. Procesy odlewania stali węglowej A216 WCB

ASTM A216 WCB komponenty są najczęściej wytwarzane przez odlew, ze względu na doskonałą obsadzenie stopu i jego powszechne zastosowanie w zawory, kołnierze, PMIP ASPINGS, i sprzęt ciśnieniowy.

Wybór metody odlewania zależy od rozmiar części, złożoność, koszt, i wymagana dokładność wymiarowa.

Casting piasku (Zielony piasek / Piasek związany z żywicą)

• Stosowanie: Proces dominujący (>80% produkcji WCB). Odpowiednie dla duży, ciężki, i złożone części takie jak ciała zastawkowe, obudowy nacisku, i kołnierze.
• Materiały do ​​formowania:

• • Zielony piasek (Związane z gliną): Niski koszt, Wysoka wydajność, Ale niższa precyzja wymiarowa.
  • Piasek związany z żywicą (furan/fenol): Lepsza siła, kontrola wymiarowa, i wykończenie powierzchni dla krytycznych ciał zaworów.

• Możliwości:

• • Zakres masy: 10 kg to >10 mnóstwo.
  • Tolerancja wymiarowa: CT 9–11 (ISO 8062).
  • Wykończenie powierzchni: RA 12,5-25 μm.

• Zalety: Opłacalne dla dużych odlewów; pomieści skomplikowane wewnętrzne fragmenty z rdzeniami.
• Ograniczenia: Potrzebna wyższa zasiłek obróbki (3–6 mm); podatne na wady powierzchniowe (Włączenie piasku, chropowatość).

Casting inwestycyjny (Proces zagubiony)

• Stosowanie: Zastosowano Mniejsze lub średniej wielkości komponenty Gdzie precyzja i jakość powierzchni są krytyczne, NP., części wykończenia zaworu, PMIP -PMELLERS, małe wyposażenie.

  

• Przepływ procesu: Wzór wosku → Ceramiczny Budynek skorupy → Dewaksing → Wylewanie metalu → Demontaż skorupy.
• Możliwości:

• • Zakres masy: 50 G - 50 kg.
  • Tolerancja wymiarowa: CT 5–7 (ISO 8062).
  • Wykończenie powierzchni: RA 3,2-6,3 μm.

• Zalety: Zmniejsza obróbkę, osiąga kształt bliskiego sieci, Doskonałe reprodukcja szczegółów.
• Ograniczenia: Wyższy koszt vs odlewanie piasku, Ograniczone do średnich/małych części.

Odlewanie form skorupowych

• Stosowanie: Średniej wielkości, Umiarkowanie złożone odlewy WCB. Często używany do Obudowy na sprzęt, PMIP ASPINGS, i wiązki zaworów.
• Proces: Drobny piasek pokryty żywicą termoutwardzalną jest upuszczany na podgrzewany metalowy wzór → tworzy cienki, Mocna forma skorupowa → Wiele warstw tworzy połówki pleśni → Zacisane razem do nalewania.
• Możliwości:

• • Tolerancja wymiarowa: CT 6–8.
  • Wykończenie powierzchni: RA 6,3-12,5 μm.

• Zalety: Wyższa precyzja niż odlewanie piasku, mniej obróbki, Dobra powtarzalność.
• Ograniczenia: Wyższy koszt narzędzi; nie ekonomiczne dla bardzo dużych odlewów.

Casting odśrodkowy

• Stosowanie: Cylindryczne lub pierścieniowe elementy WCB, jak na przykład sekcje rur, rękawy, i pierścienie siedzeń zaworów.
• Proces: Stopiona stal wylewała się do obracająca się pleśń, siła odśrodkowa napędza metal do ściany formy, wytwarzanie gęstego, struktura wolna od wad.
• Możliwości:

• • Grubość ściany jednolitość: doskonały.
  • Kontrola defektu: minimalna porowatość lub skurcz.

• Zalety: Wysoka integralność metalurgiczna, Struktura drobnego ziarna, Doskonałe do elementów przyciągania ciśnienia.
• Ograniczenia: Ograniczone do cylindrycznych geometrii.

Porównawcze podsumowanie procesów odlewania

6. Obróbka cieplna & Przetwarzanie termiczne stali węglowej A216 WCB

Obróbka cieplna odgrywa kluczową rolę w kontrolowaniu właściwości mechaniczne, wytrzymałość, i stabilność wymiarowa z odlewów A216 WCB.

Cele obróbki cieplnej

• Udoskonalenie mikrostruktury → Równowaga stosunek ferrytu/perrytu, Rozpuścić segregacje.
• Zwiększ właściwości mechaniczne → Zwiększ wytrzymałość, poprawić plastyczność, stabilizuj siłę.
• Łagodzić naprężenia resztkowe → Zmniejsz ryzyko pękania podczas obróbki lub obsługi.
• Poprawić spaw → Po spalonym uzdatnianiu ciepła (PWHT) przywraca plastyczność w spawanych stawach.

Typowe procesy oczyszczania cieplnego

Normalizacja

• Proces: Ogrzewanie do 900–950 ° C., chłodzenie powietrza.
• Zamiar:

• • Prowadzi wielkość ziarna.
  • Wytwarza jednolitą mikrostrukturę perlitów/ferrytu.
  • Poprawia wytrzymałość i możliwość maszyny.

• Aplikacja: Standardowe leczenie ciał zaworów, armatura, i elementy ciśnienia.

Wyżarzanie

• Proces: Ogrzewanie do 850–900 ° C., Powolne chłodzenie pieca.
• Zamiar:

• • Zmniejsza twardość i naprężenia resztkowe.
  • Zwiększa maszyna (Przydatne w przypadku złożonych lub mocno obrabianych odlewów).

• Aplikacja: Mniej powszechne niż normalizacja; zastosowane tam, gdzie wymagana jest maksymalna plastyczność.

Odciążanie stresu

• Proces: Ogrzewanie do 580–620 ° C., trzymanie przez 1–2 godziny, Powolne chłodzenie w piecu.
• Zamiar:

• • Zmniejsza naprężenia resztkowe z odlewania lub spawania.
  • Zapobiega zniekształceniom podczas obróbki.

• Aplikacja: Duże odlewy zaworów i spawane naprawy.

Gaszenie & Ruszenie (Fakultatywny)

• Proces:

• • Austenitizing at 880–920 ° C., a następnie hartowanie wody/oleju.
  • Temperowanie przy 600–700 ° C..

• Zamiar:

• • Zwiększa siłę i twardość.
  • Zapewnia lepszą odporność na zużycie dla określonych aplikacji (Chociaż rzadziej w przypadku WCB w porównaniu ze stalami stopowymi).

Wpływ na właściwości mechaniczne

7. Obróbka, Spawalniczy & Produkcja

Maszyna:

• WCB jest stosunkowo maszynowy w porównaniu ze stalami o niskiej płaszczyźnie. Użyj narzędzi węglików przy umiarkowanych prędkościach; Ciężkie przerwane cięcia korzystają z sztywnych konfiguracji.
  Typowe prędkości obracania zależą od oprzyrządowania i sekcji: NP., ~ 100–250 m/min z wkładkami z węglika (różni się w zależności od przekroju i chłodziwa).

Wskazówki dotyczące spawania:

• Rozgrzej/Interpass: Zalecane, aby uniknąć pękania wodoru i kontrolowania szybkości chłodzenia; Typowy podgrzewanie 100–250 ° C w zależności od grubości.
• Metale wypełniające: Użyj dopasowania lub odpowiednich materiałów eksploatacyjnych o niskiej mocnej stali (NP., Seria ER70 lub określona klasa na projekt).
• Po spalonym obróbce cieplnej (PWHT): używane tam, gdzie jest to wymagane przez kod lub w celu zmniejszenia stresu resztkowego (Typowy PWHT 550–650 ° C dla odlewanych stali węglowych; Postępuj zgodnie z procedurą i kodem Weld).
• Naprawa spawania: Dopuszczalne w przypadku wykwalifikowanych procedur, a następnie NDT/Inspekcja.

8. Korozja, Ochrona powierzchni & Powłoki

Zachowanie korozji:

• WCB jest podstawową stalą węglową - podatną na ogólną korozję w mokrych środowiskach, wżery w stagnacji wód bogatych w chlorek, i atak galwaniczny w połączeniu z więcej metali szlachetnych.
  Działa odpowiednio w wodzie, olej, i nieagresywne usługi chemiczne, gdy są chronione.

Strategie ochrony:

• Powłoki zewnętrzne: Epoksyd, Epoksyd związany z fuzją, poliuretan, lub farby bitumiczne dla ochrony atmosferycznej.
• Galwanizacja: możliwe dla niektórych złączek, ale ograniczone dla części ciśnieniowych z obrabianymi twarzami.
• Wewnętrzne podszewki: guma, PTFE, szklane podszewki lub epoksydowe podszewki do agresywnych płynów (powszechne dla zaworów w usługach korozyjnych).
• Ochrona katodowa: wykonalne dla zakopanych lub zanurzonych struktur, ale rozważmy, kiedy istnieją sprzężone metale.

9. Testy nieniszczące & Kontrola jakości

Wspólny NDT dla odlewów WCB:

• Kontrola wzrokowa (Vt): Kontrola pierwszej linii wad powierzchniowych.
• Testy radiograficzne (Rt): wykryć wewnętrzną porowatość, skurcz. Często wymagane do odlewań związanych z ciśnieniem.
• Testy ultradźwiękowe (Ut): skuteczne w przypadku wad płaskich i oceny objętościowej w grubych sekcjach.
• Cząsteczka magnetyczna (Mt) & Penetrant cieczy (Pt): nieciągłości przełomowe.
• Twardość & Testy rozciągające: na plany próbkowania ASTM/ASME. Testowanie uderzenia (Charpy) może być wymagane dla określonych usług (szczególnie usługa w niskiej temperaturze).

10. Zastosowania stali węglowej A216 WCB

A216 GR WCB Stal węglowa jest jednym z Najczęściej używane stale odlewa w urządzeniach ciśnieniowych i branży kontroli przepływu.

Przemysł zaworów

• Produkty: Zawory bramkowe, zawory globalne, zawory kulowe, Zawory sprawdzania, i korpusy zaworów motyli.
• Warunki usług:

• • Temperatura: -29° C do 427 ° C. (na ASTM/ASME).
  • Ciśnienie: aż do Klasa 150–2500 w zależności od grubości ściany.

• Przykład przypadku: API 600 Zawory bramkowe dla usług rafinerii często określają A216 WCB dla opcji stali węglowej.

Złączki do rurociągów & Kołnierze

• Produkty: Łokcie, koszulki, reduktory, Ślepe kołnierze, Zakłócenia szyi spoiny.

Lakierki & Sprężarki

• Produkty: PMIP ASPINGS, przeszkody (Czasami wymagana nakładka stopu), Obudowy sprężarki.
• Przykład: Pompy wody zasilającej kotły w elektrowniach powszechnie wykorzystują obudowy WCB z powłokami wewnętrznymi do odporności na erozję.

Naczynia ciśnieniowe & Sprzęt procesowy

• Produkty: Naczynia reaktora, filtry ciśnieniowe, separatory, Bębny parowe (komponenty, nie całe naczynia).

Energia & Infrastruktura ropy/gazu

• Zawory rurociągowe: API 6D zawory kulowe, zawory świniowe.
• Usługa rafinerii: Katalityczne zawory jednostki pękania, Komponenty pociągu destylacyjnego.
• Elektrownie: Zawory izolacyjne pary, pompowanie obudowa, Odlewy jednostki dezulfuryzacji.
• Potrzeba wydajności: Wytrzymałość w Subzero Startup (-29° C.) i wytrzymałość pod cyklicznymi obciążeniami termicznymi.

Maszyny Przemysłowe & Inżynieria ogólna

• Aplikacje: Obudowy ciężkiego sprzętu, Zespół, sprzężenia, wsparcie.

Ograniczenia usług (Kiedy nie używać WCB)

• Media żrące: Nie nadaje się do agresywnego chlorku, kwas, lub ekspozycja na wodę morską (Zamiast tego użyj CF8M ze stali nierdzewnej).
• Wysokie temperatury (>427° C.): Wymaga stali odlewych aluminiowych, takich jak ASTM A217 WC6, WC9 dla odporności na pełzanie.
• Zastosowania kriogeniczne (< -46° C.): WCB traci wytrzymałość; Klasy o niskiej temperaturze (NP., LCB, LCC) są wymagane.

11. Porównanie z alternatywami

12. Wniosek

A216 Klasa WCB Stal węglowa jest kręgosłupem systemów zawierających ciśnienie przemysłowe-jest opłacalność, Spawalność, a zrównoważone właściwości sprawiają, że jest to niezastąpione dla nie-korrzyce, Aplikacje o umiarkowanej temperaturze.

Od rafinerii ropy po elektrownie, Umożliwia bezpieczne, niezawodne działanie komponentów, które są zbyt duże lub złożone, aby wytworzyć za pośrednictwem procesów kutego.

FAQ

Q1: Można spać A216 WCB?

A: Tak - A216 WCB jest przeznaczony do spawania. Użyj elektrod o niskim poziomie hydrogenowym E7018 dla grubych skrawków (>25 mm) Aby zapobiec pękaniu zimnym; W przypadku cienkich sekcji nie jest wymagane podgrzewanie (<25 mm).

Poczorowanie stresu (595–650 ° C.) jest zalecany dla spawanych naczyń ciśnieniowych.

Q2: Jest A216 WCB odpowiedni do Sour Service (H₂s)?

A: Nie-A216 WCB jest podatne na pękanie indukowane wodorem (Hic) w środowiskach H₂s.

Do usługi kwaśnej (≥50 ppm H₂s), Użyj A350 LF2 (Niski Alloy) lub A217 WC9 (Stal chrom-molibden) Zgodnie z NACE MR0175.

Q3: Jaka jest maksymalna temperatura A216 WCB?

A: ASTM A216 Limity A216 WCB do 427 ° C. Powyżej tej temperatury, Odkształcenie pełzania przyspiesza (0.1% za 1000 Godziny w 450 ° C.), Ryzykowanie awarii naczynia ciśnieniowego.

Dla >427° C usługa, Użyj A217 WC9 (593° C Max) lub 316L (870° C Max).

Q4: Jak długo trwa A216 WCB w serwisie słodkowodnej?

A: Z powłoką epoksydową, A216 WCB ma żywotność służby w wieku 15–20 lat (Wskaźnik korozji 0,01–0,05 mm/rok). Niepowlekany, trwa 5–8 lat (Wskaźnik korozji 0,1–0,3 mm/rok).

Q5: Jaka jest różnica między A216 WCB i A516 GR 70?

A: A216 WCB to odlew (dla złożonych kształtów, takich jak ciała zastawkowe), podczas gdy A516 gr 70 Jest kutej stal (W przypadku płaskich płyt używanych w spawanych naczyniach ciśnienia).

Oba mają podobną wytrzymałość na rozciąganie, Ale A516 gr 70 ma lepszą wytrzymałość o niskiej temperaturze (-46° C vs.. -29° C dla WCB).