A216 WCB kolstål: Ventiler, Flänsar, Tryckutrustning

Introduktion

ASTM A216 / ASME SA-216- Klass WCB -Är den vanliga gjutna kolstålbeteckningen som vanligtvis används i trycktemperaturapplikationer.

Historiskt adopterad över den petrokemiska, kraftproduktion, vattenverk och allmänna industrisektorer, WCB -gjutningar visas i GATE, klot, Kontrollera och kullventiler, rörbeslag, pumpkroppar och tryckkärl.

Det kombinerar låg materialkostnad, Bra gjutbarhet och bearbetbarhet, och acceptabel mekanisk prestanda över ett brett temperaturfönster, vilket gör det till det vanliga valet där frätande attack och extrema temperaturer inte är primära förare.

1. Vad är A216 WCB kolstål?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 Grad WCB) är ett allmänt syfte kasta kolstål specificerad för tryckbehandling av gjutningar som ventilkroppar, pumphus, flänsar och fartygskomponenter.

Det är formulerat som en svetsbar, "Lågkol" stål (0.25–0,35% c) avsedd att erbjuda en pragmatisk kostnadsbalans, kastbarhet, bearbetbarhet, seghet och styrka för service i omgivande och måttliga förhöjda temperaturer.

Typisk servicevägledning placerar WCB i sortimentet –29 ° C till ~ 427 ° C, Även om den exakta tillåtna arbetstemperaturen beror på designkoden, sektionens tjocklek och nödvändiga mekaniska/påverkningsegenskaper.

Nedbrytning av betyg (Vad "wcb" betyder)

ASTM A216 använder kompakta brevkoder för att beskriva avsedda tjänster och relativa egenskaper:

• W - svetsbar: Kemi och smältpraxis styrs för att minska problem med svetsbarhet (Låg väte -sprickningstendens och måttlig härdbarhet).
• C - kolstål: inte en medvetet legerad klass (ingen avsiktlig hög cr, NI -tillägg som i rostfria/legeringsstål).
• B - klass B: En mellanklassstyrka/duktilitetsbalans inom A216-familjen. (Andra A216 -betyg: Wca = kolkvalitet med lägre styrka; Wcc = klass med högre kol/högre styrka.)

2. Typisk kemi för ASTM A216 WCB kolstål

3. Mekaniska egenskaper hos A216 WCB kolstål

Prestandan av ASTM A216 WCB Gjutning av kolstål i tjänsten beror på dess mekaniska egenskaper, som styrs av kemi, sektionsstorlek, gjutkvalitet, och värmebehandling.

Typiska mekaniska egenskaper för rumstemperatur

(Som anges av ASTM A216 / ASME SA-216, med typiska gjuteri -data)

Sektionsstorlekseffekt: Stor-tjocklek gjutningar coola långsammare, Producerande grovare pärlit/ferritstrukturer → lägre draghållfasthet och påverkan seghet.

Förhöjda mekaniska egenskaper

ASTM A216 WCB kolstål används i stor utsträckning i Medium-temperaturtrycksapplikationer, Men som alla kolstål, dess Mekanisk styrka minskar när temperaturen stiger.

4. Fysisk & Termiska egenskaper hos A216 WCB kolstål

Förutom dess mekaniska egenskaper, de fysiska och termiska egenskaper av ASTM A216 WCB Cast Steel Spela en avgörande roll i teknisk design.

Dessa värden bestämmer prestanda under temperaturvariationer, termisk cykling, och trycktjänst, särskilt i flänsade leder, ventilkroppar, och rörkomponenter.

Typiska fysiska egenskaper

Termiska egenskaper

5. Gjutningsprocesser av A216 WCB kolstål

ASTM A216 WCB Komponenter produceras oftast av gjutning, på grund av legeringens utmärkta gjutbarhet och dess utbredda användning i ventiler, flänsar, pumphöljen, och tryckutrustning.

Valet av gjutningsmetod beror på delstorlek, komplexitet, kosta, och obligatorisk dimensionell noggrannhet.

Sandgjutning (Grönsand / Hartsbunden sand)

• Användande: Dominerande process (>80% av WCB -produktion). Lämplig för stor, tung, och komplexa delar som ventilkroppar, tryckhus, och flänsar.
• Gjutmaterial:

• • Grönsand (lerbunden): Låg kostnad, hög produktivitet, Men lägre dimensionell precision.
  • Hartsbunden sand (furan/fenol): Bättre styrka, dimensionell kontroll, och ytfinish för kritiska ventilkroppar.

• Kapacitet:

• • Viktintervall: 10 kg till >10 massor.
  • Dimensionell tolerans: CT 9–11 (Iso 8062).
  • Ytfin: RA 12,5-25 μm.

• Fördelar: Kostnadseffektivt för stora gjutningar; rymmer intrikata interna passager med kärnor.
• Begränsningar: Högre bearbetningsbidrag behövs (3–6 mm); benägna att ytfel (sandinlåning, grovhet).

Investeringsgjutning (Förlorad wax-process)

• Användande: Ansökte om mindre eller medelstora komponenter där Precision och ytkvalitet är kritiska, TILL EXEMPEL., ventiltrimdelar, pumpa impeller, småbeslag.

  

• Processflöde: Vaxmönster → Keramisk skalbyggnad → DEWAXING → METAL HODING → SKALBAKNING.
• Kapacitet:

• • Viktintervall: 50 g - 50 kg.
  • Dimensionell tolerans: CT 5–7 (Iso 8062).
  • Ytfin: RA 3,2-6,3 μm.

• Fördelar: Minskar bearbetning, uppnår nästan nätform, Utmärkt detalj reproduktion.
• Begränsningar: Högre kostnad VS Sandgjutning, begränsad till medelstora/små delar.

Skalmögelgjutning

• Användande: Medelstor, Måttligt komplexa WCB -gjutningar. Används ofta för redskap, pumphöljen, och ventilkoppar.
• Behandla: Fin sandbelagd med termosetting harts släpps på ett uppvärmt metallmönster → bildar tunt, Stark skalform → Flera lager skapar mögelhalvor → klämda ihop för att hälla.
• Kapacitet:

• • Dimensionell tolerans: CT 6–8.
  • Ytfin: RA 6.3-12.5 μm.

• Fördelar: Högre precision än sandgjutning, Mindre bearbetning, Bra repeterbarhet.
• Begränsningar: Högre verktygskostnad; Inte ekonomiskt för mycket stora gjutningar.

Centrifugalgjutning

• Användande: Cylindriska eller ringformade WCB-komponenter, såsom rörsektioner, ärm, och ventilsätesringar.
• Behandla: Smält stål hälls i en roterande mögel, Centrifugalkraft driver metall till mögelväggen, producerande tät, defektfri struktur.
• Kapacitet:

• • Väggtjocklek enhetlighet: excellent.
  • Felkontroll: minimal porositet eller krympning.

• Fördelar: Hög metallurgisk integritet, finkornstruktur, Utmärkt för tryckhållningskomponenter.
• Begränsningar: Begränsad till cylindriska geometrier.

Jämförande sammanfattning av gjutningsprocesser

6. Värmebehandling & Termisk bearbetning av A216 WCB kolstål

Värmebehandling spelar en avgörande roll för att kontrollera mekaniska egenskaper, seghet, och dimensionell stabilitet av A216 WCB -gjutningar.

Mål för värmebehandling

• Förfina mikrostruktur → Balance Ferrite/Pearlite Ratio, Lös upp segregeringar.
• Förbättra mekaniska egenskaper → Öka segheten, förbättra duktilitet, stabilisera styrkan.
• Lindra restspänningar → Minska risken för sprickbildning under bearbetning eller service.
• Förbättra svetsbarhet → Post-svets värmebehandling (Pht) återställer duktilitet i svetsade leder.

Typiska värmebehandlingsprocesser

Normalisering

• Behandla: Uppvärmning till 900–950 ° C, luftkylning.
• Ändamål:

• • Förädlar kornstorlek.
  • Producerar en enhetlig pearlite/ferritmikrostruktur.
  • Förbättrar seghet och bearbetbarhet.

• Ansökan: Standardbehandling för ventilkroppar, beslag, och tryckkomponenter.

Glödgning

• Behandla: Uppvärmning till 850–900 ° C, långsam ugnskylning.
• Ändamål:

• • Minskar hårdhet och återstående spänningar.
  • Förbättrar bearbetbarhet (användbart för komplexa eller kraftigt bearbetade gjutningar).

• Ansökan: Mindre vanligt än normalisering; tillämpas där maximal duktilitet krävs.

Stressavlastande

• Behandla: Uppvärmning till 580–620 ° C, håller i 1–2 timmar, långsam kylning i ugnen.
• Ändamål:

• • Minskar restspänningar från gjutning eller svetsning.
  • Förhindrar snedvridning under bearbetning.

• Ansökan: Stora ventilgjutningar och svetsade reparationer.

Släckning & Härdning (Frivillig)

• Behandla:

• • Austenitiserande på 880–920 ° C, följt av vatten/oljedrivning.
  • Tempering At 600–700 ° C.

• Ändamål:

• • Ökar styrkan och hårdheten.
  • Ger förbättrad slitmotstånd för specifika applikationer (men mindre vanligt för WCB jämfört med legeringsstål).

Påverkan på mekaniska egenskaper

7. Bearbetning, Svetsning & Tillverkning

Bearbetbarhet:

• WCB är relativt bearbetbar jämfört med låglegeringstål. Använd karbidverktyg med måttliga hastigheter; Tunga avbrutna nedskärningar drar nytta av styva inställningar.
  Typiska vridhastigheter beror på verktyg och sektion: TILL EXEMPEL., ~ 100–250 m/min med karbidinsatser (varierar beroende på tvärsnitt och kylvätska).

Svetstyrning:

• Förvärm/interpass: Rekommenderas för att undvika vätekrackning och för att kontrollera kylningshastigheten; Typisk förvärmning 100–250 ° C beroende på tjocklek.
• Fyllmedelsmetaller: Använd matchning eller lämpliga förbrukningsvaror med låglegering stål (TILL EXEMPEL., ER70 -serie eller specificerad klass per projekt).
• Värmebehandling efter svets (Pht): Används där det krävs med kod eller för att minska restspänningen (Typisk PWHT 550–650 ° C för gjutna kolstål; Följ svetsproceduren och koden).
• Reparationssvetsning: acceptabelt med kvalificerade förfaranden och efterföljande NDT/inspektion.

8. Korrosion, Ytskydd & Beläggningar

Korrosionsbeteende:

• WCB är grundläggande kolstål - benägen att allmän korrosion i våta miljöer, grop i stillastående kloridrika vatten, och galvanisk attack när den är kopplad till fler ädla metaller.
  Den presterar tillräckligt i vatten, olja, och icke-aggressiva kemiska tjänster när de skyddas.

Skyddsstrategier:

• Externt beläggning: epoxi, fusionsbunden epoxi, polyuretan, eller bituminösa färger för atmosfärisk skydd.
• Galvaniserande: möjligt för vissa beslag, men begränsad för tryckdelar med bearbetade ansikten.
• Inre foder: gummi, Ptfe, glasfodring eller epoxifoder för aggressiva vätskor (Vanligt för ventiler i frätande tjänster).
• Katodisk skydd: genomförbar på begravda eller nedsänkta strukturer, Men överväg när kopplade metaller finns.

9. Icke-förstörande testning & Kvalitetskontroll

Vanlig NDT för WCB -gjutning:

• Visuell inspektion (Vt): Första linjekontrollen för ytfel.
• Radiografisk testning (Rt): För att upptäcka intern porositet, krympning. Ofta krävs för pressbehållande gjutningar.
• Ultraljudstestning (Ut): Effektivt för plana defekter och volymetrisk utvärdering i tjocka sektioner.
• Magnetpartikel (Mt) & Flytande penetrant (Pt): ytbrytande avbrott.
• Hårdhet & Dragprov: per ASTM/ASME -provtagningsplaner. Konsekvenstestning (Charpy) kan krävas för specifika tjänster (särskilt låg temperaturtjänst).

10. Tillämpningar av A216 WCB kolstål

A216 GR WCB kolstål är en av mest använda gjutstål Inom tryckutrustningen och flödeskontrollindustrin.

Ventilindustri

• Produkter: Grindventiler, jordventiler, kullventiler, Kontrollera ventiler, och fjärilsventilkroppar.
• Serviceförhållanden:

• • Temperatur: -29° C till 427 ° C (per ASTM/ASME).
  • Tryck: fram till Klass 150–2500 Beroende på väggtjocklek.

• Fallexempel: Api 600 GATE Ventiler för raffinaderi -tjänst Ange ofta A216 WCB för kolstålalternativ.

Rörbeslag & Flänsar

• Produkter: Armbågar, tees, reducerare, blinda flänsar, svetshalsflänsar.

Pumps & Kompressorer

• Produkter: Pumphöljen, impeller (Låg legeringsöverlägg krävs ibland), kompressorhus.
• Exempel: Pannan matvattenpumpar i kraftverk använder vanligtvis WCB -hus med inre beläggningar för erosionsmotstånd.

Tryckkärl & Processutrustning

• Produkter: Reaktorfartyg, tryckfilter, separatorer, ångtrummor (komponenter, inte hela fartyg).

Energi & Olje/gasinfrastruktur

• Rörledningsventiler: API 6D -kulventiler, svinventiler.
• Raffinaderi: Katalytisk sprickningsenhetsventiler, destillationstågkomponenter.
• Kraftverk: Ångisoleringsventiler, pumphus, Despraviseringsenhet gjutning.
• Prestationsbehov: Seghet vid Subzero -start (-29° C) och styrka under cykliska termiska belastningar.

Industrimaskiner & Allmänteknik

• Ansökningar: Tunga utrustningshus, växelhöljen, kopplingar, stödja.

Servicebegränsningar (När man inte ska använda WCB)

• Frätande media: Inte lämplig för aggressiv klorid, syra, eller exponering för havsvatten (Använd rostfritt CF8M istället).
• Högtemperatur (>427° C): Kräver legeringsstål som ASTM A217 WC6, WC9 för krypmotstånd.
• Kryogena applikationer (< -46° C): WCB förlorar seghet; lågtemperaturbetyg (TILL EXEMPEL., Lcb, Lcc) krävs.

11. Jämförelse med alternativ

12. Slutsats

A216 Grad WCB Carbon Steel är ryggraden i industriella tryckinnehållande system-dess kostnadseffektivitet, svetbarhet, och balanserade egenskaper gör det oföränderligt för icke-frätande, applikationer för måttlig temperatur.

Från oljeraffinaderier till kraftverk, det möjliggör säkert, Tillförlitlig drift av komponenter som är för stora eller komplexa för att producera via smidesprocesser.

Vanliga frågor

F1: Kan A216 WCB svetsas?

En: Ja - A216 WCB är designad för svetsbarhet. Använd E7018-lågvätelektroder för tjocka sektioner (>25 mm) För att förhindra kall sprickor; Ingen förvärmning krävs för tunna sektioner (<25 mm).

Stressavlastande efter svets (595–650 ° C) rekommenderas för svetsade tryckkärl.

F2: Är A216 WCB lämplig för sur service (H₂s)?

En: Nej-A216 WCB är mottaglig för väteinducerad sprickbildning (Hic) I H₂s miljöer.

För surtjänst (≥50 ppm H₂S), Använd A350 LF2 (låglegering) eller A217 WC9 (krommolybden stål) överensstämmer med NACE MR0175.

F3: Vad är den maximala temperaturen A216 WCB kan hantera?

En: ASTM A216 Begränsningar A216 WCB till 427 ° C. Över denna temperatur, krypdeformation accelererar (0.1% per 1000 timmar vid 450 ° C), riskerande tryckkärl.

För >427° C, Använd A217 WC9 (593° C max) eller 316L (870° C max).

F4: Hur länge håller A216 WCB i sötvattenservicen?

En: Med en epoxibeläggning, A216 WCB har en livslängd på 15–20 år i sötvatten (Korrosionshastighet 0,01–0,05 mm/år). Obelagd, det varar 5–8 år (Korrosionshastighet 0,1–0,3 mm/år).

Fråga5: Vad är skillnaden mellan A216 WCB och A516 GR 70?

En: A216 WCB är en gjutning (För komplexa former som ventilkroppar), Medan A516 GR 70 är smidesstål (För platta plattor som används i svetsade tryckkärl).

Båda har liknande draghållfasthet, men A516 GR 70 har bättre lågtemperatursughet (-46° C vs. -29° C för WCB).