A216 WCB углеродистая сталь: Клапаны, Фланцы, Под давлением оборудование

Введение

ASTM A216 / ASME SA-216- Оценка WCB -Стандартное обозначение литой углеродистой стали, обычно используемое в приложениях с температурой давления.

Исторически принят через нефтехимический, Производство электроэнергии, Водяные и общие промышленные сектора, Отливки WCB появляются в воротах, глобус, Проверьте и шаровые клапаны, трубные фитинги, тела насоса и сосуды под давлением.

Он сочетает в себе низкую стоимость материала, Хорошая литья и механизм, и приемлемые механические характеристики в широком температурном окне, что делает его стандартным выбором, где коррозийная атака и экстремальные температуры не являются основными драйверами.

1. Что такое углеродистая сталь A216 WCB?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 Grade WCB) это общее назначение бросать углеродистая сталь Указано для ремонта давления, таких как тела клапанов, насосные корпусы, Фланцы и компоненты сосудов.

Он сформулирован как сварная сварка, «Низкоуглеродистый» сталь (0.25–0,35% c) предназначен для обеспечения прагматического баланса стоимости, листовиденность, механизм, Прочность и сила для обслуживания в окружающей среде и умеренных повышенных температурах.

Типичное руководство по обслуживанию помещает WCB в диапазоне -29 ° C до ~ 427 ° C, Хотя точная допустимая рабочая температура зависит от кода проектирования, Толщина секции и необходимые механические/воздействия.

Распределение по дезинцинге (Что означает «WCB»)

ASTM A216 использует компактные буквы для описания предполагаемого обслуживания и относительных свойств:

• W - сварки: Химия и практика плавления контролируются, чтобы уменьшить проблемы сварки (Низкая тенденция к растрескиванию водородного растения и умеренная затвердируемость).
• C - углеродистая сталь: не преднамеренно сплавленный (Нет преднамеренного высокого CR, Дополнения NI, как в нержавеющей/сплавной стали).
• B - класс B: баланс прочности/пластичности среднего уровня в семье A216. (Другие оценки A216: WCA = низкопрочный уровень углерода; Wcc = более высокий уровень углерода/более высокий уровень.)

2. Типичная химия ASTM A216 WCB углеродная сталь

3. Механические свойства углеродистой стали A216 WCB

Производительность ASTM A216 WCB литье углеродной стали в обслуживании зависит от его механические свойства, которые контролируются химией, размер секции, Качество кастинга, и термообработка.

Типичные механические свойства комнатной температуры

(Как указано ASTM A216 / ASME SA-216, с типичными данными литейного завода)

Эффект размера раздела: Отливы большой толщины прохладные медленнее, Производство более грубого перлит/ферритовых конструкций → Нижняя прочность на разрыв и ударная вязкость.

Повышенные температурные механические свойства

ASTM A216 WCB углеродистая сталь широко используется в Применение давления средней температуры, Но, как и все углеродистые стали, его Механическая прочность уменьшается по мере повышения температуры.

4. Физический & Тепловые свойства углеродистой стали A216 WCB

В дополнение к его механическим свойствам, а физические и тепловые свойства ASTM A216 WCB Caster Steel играет важную роль в проектировании проектирования.

Эти значения определяют производительность под изменение температуры, термический велосипед, и служба давления, Особенно в фланцевых суставах, Клапанские тела, и компоненты трубопровода.

Типичные физические свойства

Тепловые свойства

5. Процессы литья A216 WCB углеродистой стали

ASTM A216 WCB компоненты чаще всего производятся кастинг, Из -за превосходной литой сплава и его широкого использования в клапаны, фланцы, насосные оболочки, и под давлением оборудование.

Выбор метода листа зависит от размер частично, сложность, расходы, и требуется точность размеров.

Кастинг песка (Зеленый песок / Песок с смолой)

• Использование: Доминирующий процесс (>80% производства WCB). Подходит для большой, тяжелый, и сложные части такие как тела клапанов, корпус давления, и фланцы.
• Формовочные материалы:

• • Зеленый песок (глиняный): Бюджетный, Высокая производительность, но более низкая точность размеров.
  • Песок с смолой (Фуран/Фенол): Лучшая сила, Размерный контроль, и отделка поверхности для критических тел клапанов.

• Возможности:

• • Веса диапазон: 10 кг до >10 тонны.
  • Размерная толерантность: CT 9–11 (ИСО 8062).
  • Поверхностная отделка: RA 12,5-25 мкм.

• Преимущества: Рентабельный для больших отливок; размещают сложные внутренние отрывки с ядрами.
• Ограничения: Необходимо более высокое разрешение на обработку (3–6 мм); склонны к поверхностным дефектам (включение песка, шероховатость).

Кастинг по выплавляемым моделям (Процесс потерянного воска)

• Использование: Подал заявку на меньшие или средние компоненты где точность и качество поверхности имеют решающее значение, НАПРИМЕР., запасные детали клапана, насосные буйства, небольшие фитинги.

  

• Процесс поток: Образец воска → Керамическое здание оболочки → Dewaxing → Металлическая заливка → Удаление оболочки.
• Возможности:

• • Веса диапазон: 50 G - 50 кг.
  • Размерная толерантность: КТ 5–7 (ИСО 8062).
  • Поверхностная отделка: RA 3.2-6,3 мкм.

• Преимущества: Уменьшает обработку, достигает почти сети, Отличное воспроизведение деталей.
• Ограничения: Более высокая стоимость против песчаного литья, Ограничено средним/мелким деталями.

Кастинг с плесенью

• Использование: Средний, умеренно сложные отливки WCB. Часто используется для корпусы передачи, насосные оболочки, и клапан Йоки.
• Процесс: Мелкий песок, покрытый терморетизированной смолой, сбрасывается на нагретый металлический рисунок → образует тонкий, Сильная плесень оболочки → несколько слоев создает половинки пресс -формы → зажаты вместе для заливки.
• Возможности:

• • Размерная толерантность: КТ 6–8.
  • Поверхностная отделка: RA 6,3-12,5 мкм.

• Преимущества: Более высокая точность, чем литье песка, меньше обработки, Хорошая повторяемость.
• Ограничения: Более высокая стоимость инструмента; Не экономично для очень больших отливок.

Центробежный кастинг

• Использование: Цилиндрические или кольцевые компоненты WCB, такой как Секции труб, рукава, и кольца сиденья клапана.
• Процесс: Расплавленная сталь вылилась в вращающаяся плесень, Центробежная сила приводит металл к стене плесени, производящая плотная, Структура без дефектов.
• Возможности:

• • Толщина стенки однородность: отличный.
  • Контроль дефектов: минимальная пористость или усадка.

• Преимущества: Высокая металлургическая целостность, тонкая зерновая структура, Отлично подходит для компонентов с давлением.
• Ограничения: Ограничен цилиндрической геометрией.

Сравнительное резюме процессов литья

6. Термическая обработка & Тепловая обработка углеродистой стали A216 WCB

Термическая обработка играет решающую роль в контроле механические свойства, стойкость, и размерная стабильность от отливок A216 WCB.

Цели термообработки

• Уточнить микроструктуру → Соотношение феррита/жемчуга баланса, растворить сегрегации.
• Улучшить механические свойства → Увеличьте прочность, улучшить пластичность, стабилизировать силу.
• Облегчить остаточные стрессы → Снижение риска растрескивания во время обработки или обслуживания.
• Улучшить сварку → Тепловая обработка после Weld (PWHT) Восстанавливает пластичность в сварных суставах.

Типичные процессы термической обработки

Нормализация

• Процесс: Нагревание до 900–950 ° C., Воздушное охлаждение.
• Цель:

• • Уточняет размер зерна.
  • Производит однородную микроструктуру жемчужного/феррита.
  • Улучшает прочность и механизм.

• Приложение: Стандартное лечение тел клапанов, фитинги, и компоненты давления.

Отжиг

• Процесс: Нагревание до 850–900 ° C., Медленное охлаждение печи.
• Цель:

• • Уменьшает твердость и остаточные напряжения.
  • Улучшает механизм (Полезно для сложных или тщательно обработанных отливок).

• Приложение: Менее распространенный, чем нормализация; применяется там, где требуется максимальная пластичность.

Стресс снятие

• Процесс: Нагревание до 580–620 ° C., держась в течение 1-2 часов, медленное охлаждение в печи.
• Цель:

• • Уменьшает остаточные напряжения от литья или сварки.
  • Предотвращает искажения во время обработки.

• Приложение: Большие отливки клапанов и сварные ремонты.

Гашение & Отпуск (Необязательный)

• Процесс:

• • Остенизация в 880–920 ° C., с последующим затоплением воды/масла.
  • Получение в 600–700 ° C..

• Цель:

• • Увеличивает силу и твердость.
  • Обеспечивает улучшенную износную стойкость для конкретных применений (хотя менее распространен для WCB по сравнению со сталими из сплава).

Влияние на механические свойства

7. Обработка, Сварка & Изготовление

Механизм:

• WCB относительно обрабатывается по сравнению со стали с низким сплавом. Используйте карбид инструментов на умеренных скоростях; Тяжелые прерванные порезы выигрывают от жестких настройки.
  Типичные скорости поворота зависят от инструмента и секции: НАПРИМЕР., ~ 100–250 м/мин с карбидными вставками (варьируется в зависимости от сечения и охлаждающей жидкости).

Сварное руководство:

• Разогрейте/Interpass: Рекомендуется избежать водородного растрескивания и контролировать скорость охлаждения; Типичный предварительный нагрев 100–250 ° C в зависимости от толщины.
• Наполнитель металлы: Используйте соответствующие или соответствующие расходные материалы с низким сплавкой. (НАПРИМЕР., Серия ER70 или указанный класс за проект).
• Посгипная термообработка (PWHT): используется там, где требуется код или для уменьшения остаточного напряжения (Типичный PWHT 550–650 ° C для литых углеродных стали; Следите за процедурой сварки и кодом).
• Ремонт сварка: приемлемо с квалифицированными процедурами и последующей NDT/проверкой.

8. Коррозия, Поверхностная защита & Покрытия

Коррозионное поведение:

• WCB является основной углеродистой сталью - склонна к общей коррозии во влажной среде, ячечка в застойных водах, богатых хлоридом, и гальваническая атака в сочетании с более благородными металлами.
  Он выполняет адекватно в воде, масло, и неагрессивные химические услуги при защите.

Стратегии защиты:

• Внешние покрытия: эпоксидная смола, Эпоксидная смола, полиуретан, или битумные краски для атмосферной защиты.
• Galvanizing: возможно для некоторых фитингов, но ограничен для деталей давления с обработанными лицами.
• Внутренние накладки: резина, PTFE, Стеклянная подкладка или эпоксидная смола для агрессивных жидкостей (общие для клапанов в коррозионных услугах).
• Катодная защита: возможна на похороненных или погруженных структурах, но подумайте, когда существуют связанные металлы.

9. Неразрушающее тестирование & Контроль качества

Общий NDT для отливок WCB:

• Визуальный осмотр (Визит): Проверка первой линии на дефекты поверхности.
• Рентгенографическое тестирование (Rt): Чтобы обнаружить внутреннюю пористость, усадка. Часто требуется для под давлением отливок.
• Ультразвуковое тестирование (UT): эффективно для плоских дефектов и объемной оценки в толстых участках.
• Магнитная частица (Гору) & Жидкий пенетрант (Пт): Разрушение поверхности.
• Твердость & Тесты на растяжение: за планы отбора проб ASTM/ASME. Ударный тестирование (Charpy) может потребоваться для указанных услуг (Особенно низкотемпературное обслуживание).

10. Применение A216 WCB углеродной стали

A216 GR WCB углеродистая сталь является одним из Наиболее широко используемые литые стали В оборудовании под давлением и промышленностью управления потоком.

Клапан промышленности

• Продукты: Затворы, глобусные клапаны, шаровые клапаны, Проверьте клапаны, и тела клапанов бабочек.
• Условия обслуживания:

• • Температура: -29° C до 427 ° C. (за astm/asme).
  • Давление: до Класс 150–2500 в зависимости от толщины стены.

• Пример случая: API 600 Клапаны затвора для службы нефтеперерабатывающих заводов часто указывают A216 WCB для вариантов углеродной стали.

Трубопроводные фитинги & Фланцы

• Продукты: Локти, футболки, редукторы, слепые фланцы, Сварные фланцы.

Насос & Компрессоры

• Продукты: Насосные оболочки, грудцы (Иногда требуется наложение сплавного сплава), Компрессоры корпус.
• Пример: Насосы питательной воды для котлов в электростанциях обычно используют корпусы WCB с внутренними покрытиями для устойчивости к эрозии.

Суда давления & Процесс оборудования

• Продукты: Реакторные сосуды, фильтры давления, сепараторы, паровые барабаны (компоненты, не целые суда).

Энергия & Нефтяная/газовая инфраструктура

• Трубопроводные клапаны: API 6D -шариковые клапаны, свиньи клапаны.
• Служба нефтеперерабатывающего завода: Клапаны с каталитическим растрескиванием, Компоненты дистилляционного поезда.
• Электростанции: Паровые изоляционные клапаны, насосные корпусы, Дезильфуризация блок.
• Потребность в производительности: Прочность в Subzero Startup (-29° C.) и прочность при циклических тепловых нагрузках.

Промышленная техника & Общая инженерия

• Приложения: Тяжелые корпусы, Объединения передач, муфты, поддержка.

Ограничения обслуживания (Когда не использовать WCB)

• Коррозионные СМИ: Не подходит для агрессивного хлорида, кислота, или экспозиция морской воды (вместо этого используйте нержавеющую CF8M).
• Высокая температура (>427° C.): Требуются сплавные стали, такие как ASTM A217 WC6, WC9 для сопротивления ползучести.
• Криогенные применения (< -46° C.): WCB теряет прочность; низкотемпературные оценки (НАПРИМЕР., LCB, LCC) требуются.

11. Сравнение с альтернативами

12. Заключение

A216 Grade WCB углеродистая сталь является основой систем, содержащих промышленное давление-его экономическая эффективность, сварка, и сбалансированные свойства делают его незаменимым для некоррозийного, Умеренные температурные приложения.

От нефтеперерабатывающих заводов до электростанций, это обеспечивает безопасность, надежная работа компонентов, которые являются слишком большими или сложными для производства с помощью кованых процессов.

Часто задаваемые вопросы

Q1: Можно ли сварить A216 WCB?

А: Да, A216 WCB предназначен для сварки. Используйте E7018 с низким гидрогеновым электродом для толстых срезов (>25 мм) Чтобы предотвратить холодное растрескивание; Для тонких секций не требуется предварительный наг (<25 мм).

Посредственно снятие стресса (595–650 ° C.) рекомендуется для сварных судов давления.

Q2: A216 WCB подходит для кислого обслуживания (H₂S)?

А: НЕТ-A216 WCB подвержен индуцированному водороду (ИК) В средах H₂S.

За кислый сервис (≥50 ч / млн), Используйте A350 LF2 (низкоплавенный) или A217 WC9 (Хром-молибден сталь) Соответствие NACE MR0175.

Q3: Какова максимальная температура A216 WCB может обрабатывать?

А: ASTM A216 ограничивает A216 WCB до 427 ° C. Выше этой температуры, Деформация ползучести ускоряется (0.1% перемещение 1000 часы при 450 ° C.), рискованная сбой суда давления.

Для >427° C обслуживание, Используйте A217 WC9 (593° C Макс) или 316L (870° C Макс).

Q4: Как долго A216 WCB длится в пресноводной службе?

А: С эпоксидным покрытием, A216 WCB имеет срок службы 15–20 лет в пресной воде (Скорость коррозии 0,01–0,05 мм/год). Без покрытия, это длится 5–8 лет (Скорость коррозии 0,1–0,3 мм/год).

Q5: В чем разница между A216 WCB и A516 GR 70?

А: A216 WCB - это кастинг (Для сложных форм, таких как тела клапанов), В то время как A516 гр 70 является Кованая сталь (Для плоских пластин, используемых в сварных сосудах давления).

Оба имеют сходную прочность на растяжение, Но A516 гр 70 имеет лучшую низкую выносливость (-46° C против. -29° C для WCB).