1. Увођење
А217 Цлеел Стеел ВЦ6 и ВЦ9 (Скраћеница у индустрији за 1¼ЦР-½МО и 2¼ЦР-1МО ливене оцене, односно) су наменски дизајниране нисколегиране ЦР-МО ЦХЕЛИЦ-а за компоненте за задржавање притиска у повишеној температурној служби.
ВЦ6 је обично прецизиран тамо где су потребна добра жилавост и умерена снага пузања до отприлике ~ 520-540 ° Ц;
ВЦ9 пружа већу дугорочну отпорност на снагу и оксидацију и користи се тамо где се приближавају температури услуга и потражње пузе ~ 550-580 ° Ц.
Успешна употреба ових материјала толико зависи од тога ливница, Топлотни третман и дисциплина заваривања Као и на номиналном хемијском - лошој обради је основни узрок већине кварова на терену.
Овај преглед упоређује ВЦ6 ВС ВЦ9 из металургије и својстава кроз израду, употреба услуге, Конкурентске алтернативе, и практичне смернице набавки.
2. Шта су А217 легирајући челици ВЦ6 и ВЦ9?
АСТМ А217 Стандардни контекст
АСТМ А217 / АСМЕ СА217 Да ли је глобално призната спецификација која регулише Мартензитски и аустенитски легури челици
коришћен у Компоненте за задржавање притиска-Валвес, прирубница, фитинги, заглавља, и изложени реакторима услуга високог температуре (° ≥343 ° Ц / 650 ° Ф).
- Историјска напомена: Прво издато у 1937, Стандард је подвргнут континуираном рафинирању, са 2024 ревизија Ажурирање толеранције састава, Захтеви за топлотну обраду,
и механичка некретнина располаже се да се поравна са модерном енергетском инфраструктуром, укључујући Ултра-суперкритична производња електричне енергије и напредно Петрохемијски реактори. - У оквиру стандарда, ВЦ6 и ВЦ9 падати под Породица Мартенсит Цр-Мо Алега.
За разлику од Аустенитнице (Нпр., Ц12, Цн7м) то се ослања на висок никл (>9 вт%) За отпорност на корозију,
Мартензитски легуре садрже низак нијансиран (<0.5 вт%) и добијају своје перформансе пре свега хром (ЦР) и молибден (Мо) допуне.
Ова основна разлика чини ВЦ6 / ВЦ9 погоднијом за високи, Окружена окружења са пузањем, где је аустенитичари - иако би више отпорна на корозију - ублажило или изгубило снагу.
3. Хемијски састав А217 ВЦ6 вс ВЦ9
Тхе разликовање перформанси између ВЦ6 и ВЦ9 легура пре свега лежи у њиховом хемијски састав, које управљају Еволуција микроструктуре, отпорност на пузање, понашање оксидације, и заваривост.
Номинална композиција Рангес (АСТМ А217)
| Елемент | ВЦ6 (1.25ЦР-0.5МО) (вт%) | ВЦ9 (2.25ЦР-1МО) (вт%) | Функција у легуру |
| Угљеник (Ц) | 0.15 - 0.30 | 0.15 - 0.30 | Обезбеђује мартенситску казненост и формира карбиди за снагу; Прекомерно ризик угљеника Британце. |
| Манган (Мн) | 0.50 - 1.00 | 0.50 - 1.00 | Побољшава отродовање и делује као деоксидизер; превише смањује снагу пузања. |
| Силицијум (И) | 0.50 - 1.00 | 0.50 - 1.00 | Појачава отпорност на оксидацију (Сио₂ филм) и ојача феритно матрицу. |
| Хром (ЦР) | 1.00 - 1.50 | 2.00 - 2.50 | Побољшава оксидацију и отпорност на корозију; Стабилизује Царбидес (М₇ц₃, М₂₃ц₆). |
| Молибден (Мо) | 0.44 - 0.65 | 0.90 - 1.20 | Омогућава отпорност на пузање; формира Мо₂ц Царбидес да се одупиру граничној клизилишту зрна. |
| Никл (У) | ≤ 0.50 | ≤ 0.50 | Преостали елемент; побољшава жилавост, али ограничено да се спречи задржани аустенит. |
| Сумпорни (С) | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 | Контролисана нечистоћа; Вишак узрокује вруће пуцање током ливења / заваривања. |
| Фосфор (П) | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 | Контролисана нечистоћа; Вишак доводи до ублажавања узорака у служби. |
| Iron (Фе) | Равнотежа | Равнотежа | Формира феритни / мартензит матрицу. |
4. Механичка својства & Повишено-температурално понашање А217 ВЦ6 ВС ВЦ9
Механичка својства собе-температуре
И ВЦ6 и ВЦ9 легуре дизајниране су да обезбеде Висока чврстоћа и жилавост у амбијент и умереним условима услуге.
Вриједности испод су из АСТМ А217 захтева и индустријске праксе након стандардне топлоте.
| Имовина | ВЦ6 (1.25ЦР-0.5МО) | ВЦ9 (2.25ЦР-1МО) | Напомене |
| Затезна чврстоћа (МПА) | 485 - 655 | 585 - 760 | ВЦ9 има веће ЦР & МО → Јачи јачање карбида. |
| Снага приноса (0.2% зборник, МПА) | ≥ 275 | ≥ 380 | Виши ЦР / МО у ВЦ9 повећава отпорност на принос. |
| Издужење (%) | 18 - 22 | 17 - 20 | ВЦ6 нешто више дуктилније; ВЦ9 нешто јачи, али мање дуктилан. |
| Тврдоћа (Хб) | 150 - 190 | 170 - 220 | ВЦ9 тежи да буде теже, одражавајући вишу густину карбида. |
| Цхарпи В-Нотцх Утицај енергија (Ј, Рт) | 40 - 60 | 35 - 50 | ВЦ6 задржава нешто бољу жилавост на собној температури. |
Снага повишене температуре & Отпорност на пузање
У услузи високе температуре, Својства пузања пукотина су Критични параметар дизајна за компоненте за задржавање притиска као што су вентили, заглавља, и цевовод.
| Имовина | ВЦ6 (1.25ЦР-0.5МО) | ВЦ9 (2.25ЦР-1МО) | Напомене |
| МАКС ТЕМП КОНТУАЛНЕ УСЛУГЕ (° Ц) | ~ 538 ° Ц (1,000 ° Ф) | ~ 595 ° Ц (1,100 ° Ф) | ВЦ9 толерише веће температуре због 2.25% ЦР + 1% Мо. |
| 100,000 х Снага руптура Црееп @ 538 ° Ц | ~ 85 МПА | ~ 120 МПА | ВЦ9 експонати ~ 40% виши отпорност на пузање. |
| 100,000 х Снага руптура Црееп @ 595 ° Ц | Не препоручује се (руптура <50 МПА) | ~ 75 МПА | ВЦ9 је погодан до 595 ° Ц; ВЦ6 губи снагу. |
| Отпорност на оксидацију | Умерен | Високо | ЦР Садржај (2.25% у ВЦ9) формирају више заштитнији филм. |
5. Обрада технологија А217 ВЦ6 ВС ВЦ9
Успешна производња и распоређивање АСТМ А217 ГРАДЕ ВЦ6 и ВЦ9 легуре челика зависи од тога Прецизно контролисана технологија за обраду.
Јер се ове легуре користе у критичан, висока температура, Компоненте за задржавање притиска као што су вентили, заглавља, кочиони турбина, и кућишта реактора, Чак и мала одступања у обради могу довести до превременог квара.
Заваривање: Спречавање крхких мартензита и пуцања
- Загрејати: Дебели одељци захтевају загревање (уобичајено 180-250 ° Ц) За успоравање хлађења и смањити формирање индукованих водоника и мартензите.
Тачан претрет зависи од дебљине, Одељење за одсек, и квалификације поступка заваривања. - Потрошни материјал: Користите електроде ниске водоника / Метали пунила посебно су се квалификовали за ЦР-МО услугу и пузе.
Изаберите Пунила компатибилна са основном металном хемијом и потребна је некретнина након заваривања. - Интер-отворите контролу температуре: Одржавати у оквиру квалификованих граница како би се избегло локално отврдњавање.
- Пхт (Пост заваривање топлоте): Обавезно у већини случајева услуга високе температуре.
ПВХТ обнавља температуру на ХАЗ и смањује преосталих праксу стреса је уљедно / натапање у 600-700 ° Ц домет (Поступак мора бити квалификован;
Време на температури зависи од дебљине секције). Поље ПВХТ мора бити извршено по квалификованом ВПС / ПКР. - Избегавање крхким мартензитом: Брзо хлађење може да формира неосетљив мартенсит у хаз-отужом загреја и ПВХТ су неопходни.
Обрада: Превладавање тврдоће и обрадилности
- Структура после ХТ-а: Каљени марсенсит / баинит има релативно велику снагу; Користите одговарајући алат за карбиде, Ниске брзине сечења и расхладне течности за поплаву.
- Контрола изобличења: Обрада би требало да објасни могући изобличење приликом уклањања средства за решавање проблема са стресом и пролазом и завршне обраде, минимизирају ратни део.
- Површински интегритет: Избегавајте температуре површинских брушења која могу поново да очврсне површине.
Разматрања ливења
ВЦ6 и ВЦ9 се често производе као Велики компоненте од песка (вентили, парно шкриње, Кућишта за турбине до 10 тона).
Цастинг захтева пажљиву контролу процеса како би се избегле металуршке недостатке.
- Пракса топљења: За критичне одливке, Користите виМ / вар или оклопљени топљење за контролу нечистоћа и садржаја инклузије. Чисте топине смањују места за умор и путеве иницијације.
- Гирање и приковање: Дизајн за усмерено учвршћивање, адекватно храњење и хладноће да се елиминише порозност скупљања.
Одливци за услугу притиска често захтевају радиографске нивое прихватања. - Топлотни третман након ливења: Нормализује / Аннеал циклуси ублажавају напрезате и прерадујуће микроструктуре пре ублажавања.
Коначно каљење производи жељену равнотежу чврстоће / жилавости. - НДТ: Радиографија, Ултразвучни критеријуми за испитивање и прихватање по шифру потребном за компоненте притиска.
6. Топлотни третман & Површински третман А217 ВЦ6 ВС ВЦ9
Топлотни третман
Перформансе АСТМ А217 ВЦ6 (1.25ЦР-0.5МО) и ВЦ9 (2.25ЦР-1МО) легуре је критички зависи од пречишћавања топлоте, што управља њиховом микроструктуром, механичка својства, и животни век велике температуре.
| Корак | ВЦ6 (1.25ЦР-0.5МО) | ВЦ9 (2.25ЦР-1МО) | Сврха |
| Који се заварава | 900-955 ° Ц (1,650-1,750 ° Ф), држите 2-4 х | 930-980 ° Ц (1,710-1.800 ° Ф), држите 2-4 х | Растворите карбиде, хомогенизовати хемију, рођење житарица |
| Гашење | Зрачно хладно или уљани спреј за дебеле секције | Хладан (мањи одлив), Уље / полимер за тешке секције | Избегавајте задржани аустенит, умањити пуцање |
| Ублажавање | 660-705 ° Ц (1,220-1,300 ° Ф), 2 циклуси | 675-740 ° Ц (1,245-1,360 ° Ф), 2 циклуси | Талог Секундари Царбидес, Побољшање отпорности на пузање, Смањите крхку |
| Пхт (заваривање) | 621-677 ° Ц (1,150-1,250 ° Ф) | 650-705 ° Ц (1,200-1,300 ° Ф) | Ублажити стресове, Темпер Хаз Мартенсит |
Површински третман
Иако ВЦ6 и ВЦ9 пружају својствену оксидацију и отпорност на пузање, површински инжењеринг Може продужити компонентни живот у корозивним или ерозивним окружењима.
| Лечење | Метод | Корист | Типична апликација |
| Размазивање / Пескање | Абразивне честице са високим брзинама | Уклања скали оксида, побољшава чистоћу површине, побољшава живот умор | Чишћење пост-топлоте |
| Нитрирање | ГАС или НИТРИНГ ПЛАСМА (500-550 ° Ц) | Побољшава тврдоћу површине (до 900 Хв), отпорност на хабање | Седишта вентила, покретни делови у турбинама |
| Који је узбуђен | Паковање или таложење паре | Формира заштитни слој ал₂ои, Повећава отпорност на оксидацију >600 ° Ц | Постројење за напајање, Петрохемијски реактори |
| ХРОМСКО-ХРОНИЧКИ ОТКОВАЊЕ | ХАРДФИЦАЦИЈСКО СА ХИРК ЦР ЕЛЕЦТРОДИМА ИЛИ СКАЖИВАЊЕ | Појачава врућу корозију и отпорност на ерозију | Вентили котла, опрема за рафинерије |
| Дифузијски премази (Алтер, И, ЦР) | Процес дифузије високог температура | Побољшава врућу корозију и отпорност на карбурисање | Компоненте пећи |
| Термички прекривни премази (Хвоф, Плазма) | ВЦ-ЦО, ЦРУЦ₂-НИЦР ЦЕРМЕТ НОАТИ | Остори у ерозивној суспензију и амбалажности паре | Оптерећења пумпа, Вентили за суспензију |
7. Типичне апликације А217 ВЦ6 ВС ВЦ9
А217 ВЦ6 и ВЦ9 легуре су ЧЕЛИКА МАРТЕНСИТИЋ ЦР-МО СЛЕЕЛС усечен за висока температура, услуга високог притиска.
Њихова комбинација Микроструктура каљене марсење, снага пузања, и топлотна стабилност чини их неопходним у генерација електричне енергије, петрохемијски, и процесна индустрија.
Индустрија генерације електричне енергије
ВЦ6 (1.25ЦР-0.5МО):
- Субкритична парна услуга (≤538 ° Ц)
- Компоненте:
-
- Заглавље и лактови котла
- Елементи сулерије и рехарача
- Одељци за кућни љубимци за интермедијарне притиске
ВЦ9 (2.25ЦР-1МО):
- Суперкритична и ултра-суперкритична парена (538-595 ° Ц)
- Компоненте:
-
- Надзори и заглавља високог притиска и заглавља
- Парни прса вентили
- Кућиште за улазну турбине
Петрохемијска и рафинерија опрема
- ВЦ6:
-
- Компоненте пећи (цевни листови, Коморе за сагоревање)
- Грејачи средњих температура (≤538 ° Ц)
- ВЦ9:
-
- Цеви реактора и грејача које раде до 595 ° Ц
- Конструкције за подршку катализатора
- Петрохемијски вентили високог притиска
Опрема за пренос паре и топлоте
- Заглавља и разводници: И ВЦ6 и ВЦ9 се широко користе у парни заглавља где температура и притисак флуктуирају циклично.
- Компоненте измењивача топлоте: Цевни листови, преграда, и потребне су крајње плоче отпорност на пузање и Толеранција топлотног умора, Стварање ових легура идеално.
- Вентили и опрема за котла: Љуљати се, капија, глобус, и проверите вентиле користите ВЦ6 или ВЦ9 у зависности од радне температуре.
Остале индустријске апликације
- Под притиском: Мала до средњих пловила за Субкритична / критичка парна У индустријској генерацији снаге.
- Кумбени кућишта и компоненте турбине: Пумпе високог притиска у петрохемијској и нуклеарним апликацијама.
- Компоненте пећи и пећи: Подржава и унутрашње структуре изложене Повишене температуре за продужене трајање.
Упоредна коверта за услуге
| Легура | МАКС ТЕМП КОНТУАЛНЕ УСЛУГЕ | Типични притисак | Типичне компоненте | Препоручени површински третман |
| ВЦ6 | 538 ° Ц (1,000 ° Ф) | 30 МПА (4,350 пси) | Позкритични заглавља котлова, вентили, Секције за кућиште турбине | Нитрирање, који је узбуђен, размазивање |
| ВЦ9 | 595 ° Ц (1,100 ° Ф) | 30 МПА (4,350 пси) | Суперкритични заглавља котла / рехапатера, вентили, Турбина високог притиска | Прекривање заваривања, који је узбуђен, размазивање |
8. Предности и ограничења А217 ВЦ6 ВС ВЦ9
Разумевање Предности и ограничења ВЦ6 и ВЦ9 је критично Инжењери и дизајнери избор материјала за висока температура, Индустријске компоненте високог притиска.
Предности
| Значајка | ВЦ6 (1.25ЦР-0.5МО) | ВЦ9 (2.25ЦР-1МО) | Белешке |
| Снага високог температура | Одлично до 538 ° Ц | Супериорни до 595 ° Ц | ВЦ9 је префериран за суперкритичку пару |
| Микроструктура каљене марсење | Добра жилавост, дуктилност | Нешто већа снага, нешто нижа дуктилност од ВЦ6 | Осигурава поузданост под притиском и термичком бициклом |
| Отпорност на пузање | Погодно за подкритичну службу | Оптимизована за дугорочне суперкритичне апликације | ВЦ9 излаже 10-15% већег живота руптура пузања на повишеним температурама |
| Економичност | Садржај нижих легура → Смањени трошкови | Виши садржај легура → Повећани материјални трошак | Апликације осетљиве на буџет могу фаворизирати ВЦ6 |
| Флексибилност израде | Лакше заваривање и обрада због доње ЦР / МО | Већа тврдоћа и садржај ЦР → захтева пажљивије заваривање и обраду | Загрејати и пкх потребни за оба, Али ВЦ9 је захтевнији |
| Отпорност на корозију / оксидацију | Адекватни за умерена парна и хемијска окружења | Побољшано због вишег садржаја ЦР-а | Површински третмани Даљњи појачани перформансе |
Ограничења
| Ограничење | ВЦ6 | ВЦ9 | Ублажавање / Белешке |
| Максимална температура услуге | Ограничен на 538 ° Ц | 595 ° Ц Мак | Веће границе убрзавају пузање и може довести до деформације |
| Завабилност | Умерен; Потребно је загрејати и пхт | Осетљивији; Већа тврдоћа и ЦР захтевају строжу контролу заваривања | Користите потрошни материјал са ниским водоник, Одржавајте интерпасс температура |
| Обрада | Добро за топлотно третирано стање | Нешто ниже због веће тврдоће | Користите алате за карбид / ЦБН и оптимизовани параметри сечења |
| Пуцање корозије на стрес (СЦЦ) | Подложно је окружењима богатим хлоридом или хлоридом | Слична осетљивост, незнатно виши ЦР нуди маргиналне побољшање | Избегавајте услугу са Х₂С-ом >50 ппм или цл⁻ >100 ппм |
| Трошак | Економичан | Скупље због вишег садржаја легура | Користите ВЦ6 када се пузање високих температура није критично |
9. Поређење са такмичарским материјалима
При одабиру висока температура, Материјали за задржавање притиска, Инжењери често оцењују ВЦ6 и ВЦ9 против Алтернативни челици за легуре и нехрђајући челици.
Кључни материјали за такмичење
- угљенични челик (ЦС): Ниско легура, економичан, Погодно за ниско-умерене температуре (<400 ° Ц), Али лоша отпорност на пузање и корозију.
- Цхромиум-Молибденеум челичне плоче (Нпр., АСТМ А335 П11 / П22): Ковани или заварени материјал за притисак, Високо отпорност на пузање од ЦС-а, јефтиније од бацања ВЦ9.
- Austenitic Stainless Steels (304, 316, 321, 347): Одлична отпорност на корозију, Погодно за умерене температуре (≤650 ° Ц), Доња отпорност на снагу и пузање у поређењу са ВЦ9.
- Легуре никла (Уносилац 600/625, Хастеллои): Изузетна корозија и снаге високог температуре (До 700-1,000 ° Ц), Али веома скупо и тешко је израдити.
- Остали челици са ниским легуром (Нпр., АСТМ А217 разред Ц12, Цн7м): Аустенитски челици, Добра отпорност на корозију, али нижа чврстоћа за услугу високог притиска.
Упоредна табела перформанси
| Имовина / Значајка | ВЦ6 (1.25ЦР-0.5МО) | ВЦ9 (2.25ЦР-1МО) | угљенични челик | ЦР-МО Стеел (П22) | Аустенитски нехрђајући (316/321) | Легуре никла (Уносилац 625) |
| Максимална услуга услуга (° Ц) | 538 | 595 | 400 | 565 | 600 | 980 |
| Снага пузања | Умерен | Високо | Низак | Умерен | Низак | Веома висок |
| Затезна чврстоћа (МПА) | 500-600 | 550-650 | 400-500 | 500-600 | 500-600 | 700-900 |
| Цхарпи Импацт @ 20 ° Ц (Ј) | >40 | >40 | 30-50 | 40-50 | 40-80 | 50-100 |
| Отпорност на оксидацију | Умерен | Добри | Сиромашан | Умерен | Добри | Одличан |
| Отпорност на корозију | Умерен | Добри | Сиромашан | Умерен | Одличан | Одличан |
| Завабилност | Умерен | Умерен (захтева строги претреат / пхт) | Одличан | Добри | Одличан | Тежак |
| Трошак | Средњи | Високо | Низак | Средњи | Високо | Веома висок |
| Сложеност израде | Умерен | Високо | Низак | Средњи | Средњи | Веома висок |
| Типичне апликације | Котлови, вентили, Субкритични / суперкритични заглавља | Суперкритични / рехапарати заглавља, кочиони турбина | Посуми на ниским притиском, цевовод | Цевовод за притисак, Умерени заглавља Темп | Корозивна служба, умјерен темп | Екстремни реактори високих температура, хемијска обрада |
10. Закључак
А217 ВЦ6 ВС ВЦ9 су радна корена средства система притиска средње високе температуре, Омогућавање сефа, Ефикасан рад електрана, рафинерије, и петрохемијски објекти широм света.
Њихов успех произилази из:
- Циљано легурно: ЦР и МО испоручују оксидацију и отпорност на пузање прилагођене у 400-595 ° Ц Сервис, Најчешћи распон за индустријске примене притиска високих температура.
- Доказана топлотна обрада: Каљене марсениране микроструктуре балансира снагу, жилавост, и потврђени стабилност деценијама АСТМ / АСМЕ тестирања и теренске услуге.
- Економичност: Средњи тло између малих челика са ниским перформансама и високобројних напредних легура, Минимизирање ЛЦЦ-а током сусрета са безбедносним стандардима.
Док су напредне легуре (Нпр., П91, СуперАллоис на бази никла) померају ВЦ6 / ВЦ9 у ултра-високој температури (>600° Ц) апликације, ВЦ6 / ВЦ9 остају незаменљиви за услугу 400-595 ° Ц - где њихов рад, израда, и поравнавање трошкова са индустријским потребама.
За инжењери и тимове за набавке, Успех са ВЦ6 / ВЦ9 шарки на строгом придржавању АСТМ / АСМЕ стандарда за композицију, топлотни третман, и израда - Осигуравање ових легура достављају њихов живот од 15-25 година.
Често постављана питања
Могу се заварити ВЦ6 и ВЦ9 заједно или у карбонски челик?
Да, Али зглобови се морају пројектовати: Користите компатибилне метале за пуњење, загрејати, међусобно управљање и пхт.
Различити метални спојеви захтевају пажњу на одговарајући топлотни експанзијски, Галванска питања и металургија хаз. Пратите квалификоване ВПС / ПКР и захтјеве кода.
Шта је пхт типично након заваривања?
Теренска пракса обично користи каљење ПВХТ у 600-700 ° Ц домет.
Тачна температура натопине / време зависи од дебљине и мора да следи квалификована процедура; Увек се обратите добављачу / коду.
Колико ће трајати тијело ВЦ9 вентила 550 ° Ц?
Живот услуга зависи од стреса, циклус, Околина и квалитет ливења.
ВЦ9 је дизајниран за дуже век пузања од ВЦ6 на повишеним температурама, Али предвиђајући живот захтева податке о пузању и дизајнерски стрес; Извршите анализу фитнеса за услуге за критичне компоненте.
Су ВЦ6 / ВЦ9 погодни за окружења богатог хлорида?
Они нису најбољи избор за тешку корозију хлорида (Питтинг / ССЦ). Дуплекс нехрђајући челици или легуре никла су пожељније где је корозија хлорида нагласила.
Које су инспекције неопходне за испоруку?
Захтевају хемијску анализу (МТЦ), затезање и тврдоћа (како је наведено), Радиографија / УТ за одливљивање притиска, Димензионалне провере и топлотне рекорде. Где је применљиво, Испитивање утицаја и ПМИ су опрезни.
