Thép carbon A216 WCB: Van, Mặt bích, Thiết bị áp lực

Giới thiệu

ASTM A216 / Asme SA-216- Lớp WCB -Có phải chỉ định thép carbon tiêu chuẩn thường được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ áp suất.

Trong lịch sử được áp dụng trên khắp hóa dầu, sản xuất điện, Waterworks và các lĩnh vực công nghiệp nói chung, Các diễn viên WCB xuất hiện trong cổng, khối cầu, kiểm tra và van bóng, Phụ kiện ống, thân máy bơm và tàu áp lực.

Nó kết hợp chi phí vật liệu thấp, Khả năng đúc tốt và khả năng máy móc, và hiệu suất cơ học có thể chấp nhận được trên một cửa sổ nhiệt độ rộng, Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn tiêu chuẩn trong đó tấn công ăn mòn và nhiệt độ khắc nghiệt không phải là trình điều khiển chính.

1. Thép carbon WCB A216 là gì?

A216 WCB (ASTM A216 / ASME SA-216 Lớp WCB) là một mục đích chung dàn diễn viên Thép carbon được chỉ định cho các vật đúc giữ áp lực như thân van, Vỏ bơm, mặt bích và các thành phần tàu.

Nó được xây dựng như một sự hàn, Thép có ít carbon (0.25Hàng0,35% c) dự định cung cấp số dư chi phí thực dụng, khả năng đúc, khả năng gia công, Độ bền và sức mạnh cho dịch vụ ở nhiệt độ cao xung quanh và vừa phải.

Hướng dẫn dịch vụ điển hình đặt WCB trong phạm vi Mạnh29 ° C đến ~ 427 ° C, Mặc dù nhiệt độ làm việc chính xác cho phép phụ thuộc vào mã thiết kế, phần độ dày và tính chất cơ học/tác động cần thiết.

Sự cố thiết kế cấp độ (Ý nghĩa của WCB có nghĩa là gì)

ASTM A216 sử dụng mã chữ cái nhỏ gọn để mô tả dịch vụ dự định và các thuộc tính tương đối:

• W - Weldable: Hóa học và thực hành nóng chảy được kiểm soát để giảm các vấn đề về hàn (Xu hướng nứt hydro thấp và độ cứng vừa phải).
• C - Thép carbon: Không phải là một lớp hợp kim có chủ ý (Không có ý định cao CR, NI bổ sung như trong thép đúc không gỉ/hợp kim).
• B - Lớp B: Cân bằng sức mạnh/độ dẻo tầm trung trong gia đình A216. (Các lớp A216 khác: WCA = Lớp carbon cường độ thấp hơn; WCC = cấp độ carbon cao hơn/cường độ cao hơn.)

2. Hóa học điển hình của Thép carbon WCB ASTM A216

3. Tính chất cơ học của thép carbon A216 WCB

Hiệu suất của ASTM A216 WCB Cast carbon thép trong dịch vụ phụ thuộc vào nó tính chất cơ học, được kiểm soát bởi hóa học, Kích thước phần, chất lượng đúc, và xử lý nhiệt.

Tính chất cơ học ở nhiệt độ phòng điển hình

(Theo chỉ định của ASTM A216 / ASME SA-216, với dữ liệu đúc điển hình)

Phần kích thước hiệu ứng: Đúc lớn độ dày mát chậm hơn, Sản xuất các cấu trúc ngọc trai/ferrite thô hơn → độ bền kéo thấp hơn và độ bền tác động.

Tăng nhiệt độ cơ học

Thép carbon WCB ASTM A216 được sử dụng rộng rãi trong Ứng dụng áp suất nhiệt độ trung bình, Nhưng giống như tất cả thép carbon, của nó cường độ cơ học giảm khi nhiệt độ tăng.

4. Thuộc vật chất & Tính chất nhiệt của thép carbon A216 WCB

Ngoài các tính chất cơ học của nó, các tính chất vật lý và nhiệt của ASTM A216 WCB Cast Steel đóng vai trò quan trọng trong thiết kế kỹ thuật.

Các giá trị này xác định hiệu suất theo Biến thể nhiệt độ, Đạp xe nhiệt, và dịch vụ áp lực, đặc biệt là ở các khớp mặt bích, thân van, và các thành phần đường ống.

Tính chất vật lý điển hình

Tính chất nhiệt

5. Quá trình đúc bằng thép carbon A216 WCB

ASTM A216 WCB các thành phần được sản xuất phổ biến nhất bởi đúc, Do khả năng diễn viên xuất sắc của hợp kim và việc sử dụng rộng rãi của nó trong Van, mặt bích, Vỏ bơm, và thiết bị áp lực.

Việc lựa chọn phương pháp đúc phụ thuộc vào Kích thước một phần, sự phức tạp, trị giá, và độ chính xác thứ nguyên cần thiết.

Đúc cát (Cát xanh / Cát liên kết nhựa)

• Cách sử dụng: Quá trình thống trị (>80% sản xuất WCB). Thích hợp cho lớn, nặng, và các bộ phận phức tạp chẳng hạn như thân van, Nỗ lực áp lực, và mặt bích.
• Vật liệu đúc:

• • Cát xanh (Đất sét): Chi phí thấp, năng suất cao, Nhưng độ chính xác chiều thấp hơn.
  • Cát liên kết nhựa (furan/phenolic): Sức mạnh tốt hơn, Kiểm soát kích thước, và hoàn thiện bề mặt cho các thân van quan trọng.

• Khả năng:

• • Phạm vi trọng lượng: 10 kg đến >10 tấn.
  • Dung sai kích thước: CT 9 trận11 (ISO 8062).
  • Bề mặt hoàn thiện: RA 12,5-25 m.

• Thuận lợi: Tiết kiệm chi phí cho các vật đúc lớn; chứa các đoạn nội bộ phức tạp với lõi.
• Giới hạn: Trợ cấp gia công cao hơn cần thiết (3Mạnh6 mm); dễ bị khuyết tật bề mặt (Bao gồm cát, độ thô).

Đúc đầu tư (Quá trình mất tường)

• Cách sử dụng: Áp dụng cho Các thành phần nhỏ hơn hoặc trung bình Ở đâu Chất lượng độ chính xác và bề mặt là quan trọng, VÍ DỤ., Các bộ phận trang trí van, Máy bơm bơm, Phụ kiện nhỏ.

  

• Dòng chảy quá trình: Mẫu sáp → Tòa nhà vỏ gốm → Dewaxing → Đổ kim loại → Loại bỏ vỏ.
• Khả năng:

• • Phạm vi trọng lượng: 50 G - 50 kg.
  • Dung sai kích thước: CT 5 trận7 (ISO 8062).
  • Bề mặt hoàn thiện: RA 3.2-6.3 m.

• Thuận lợi: Giảm gia công, Đạt được hình dạng gần ròng, Sinh sản chi tiết tuyệt vời.
• Giới hạn: Chi phí cao hơn so với đúc cát, giới hạn ở các bộ phận trung bình/nhỏ.

Vỏ đúc đúc

• Cách sử dụng: Cỡ trung bình, Các vật đúc WCB phức tạp vừa phải. Thường được sử dụng cho vỏ bánh, Vỏ bơm, và vankes van.
• Quá trình: Cát mịn được phủ bằng nhựa nhiệt được thả vào một mẫu kim loại được làm nóng → tạo thành mỏng, Khuôn vỏ mạnh → Nhiều lớp tạo ra nửa khuôn → Kẹp lại với nhau để đổ.
• Khả năng:

• • Dung sai kích thước: CT 6 trận8.
  • Bề mặt hoàn thiện: RA 6.3-12,5 m.

• Thuận lợi: Độ chính xác cao hơn so với đúc cát, ít gia công hơn, độ lặp lại tốt.
• Giới hạn: Chi phí công cụ cao hơn; không kinh tế cho các vật đúc rất lớn.

Đúc ly tâm

• Cách sử dụng: Các thành phần WCB hình trụ hoặc hình vòng, chẳng hạn như Phần ống, tay áo, và vòng ghế van.
• Quá trình: Thép nóng chảy đổ vào một khuôn quay, Lực ly tâm điều khiển kim loại vào tường khuôn, sản xuất dày đặc, cấu trúc không có khuyết tật.
• Khả năng:

• • Độ dày tường đồng đều: xuất sắc.
  • Kiểm soát khiếm khuyết: độ xốp hoặc co ngót tối thiểu.

• Thuận lợi: Tính toàn vẹn luyện kim cao, Cấu trúc hạt mịn, Tuyệt vời cho các thành phần giữ áp suất.
• Giới hạn: Bị hạn chế trong hình dạng hình trụ.

Tóm tắt so sánh các quá trình đúc

6. Điều trị nhiệt & Xử lý nhiệt bằng thép carbon A216 WCB

Xử lý nhiệt đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát tính chất cơ học, độ dẻo dai, và sự ổn định kích thước của A216 WCB Castings.

Mục tiêu của điều trị nhiệt

• Tinh chỉnh cấu trúc vi mô → Tỷ lệ Ferrite/Pearlite cân bằng, hòa tan sự phân biệt.
• Tăng cường tính chất cơ học → Tăng độ dẻo dai, cải thiện độ dẻo, ổn định sức mạnh.
• Làm giảm căng thẳng dư → giảm nguy cơ nứt trong khi gia công hoặc dịch vụ.
• Cải thiện khả năng hàn → Điều trị nhiệt sau khi hàn (PWHT) Phục hồi độ dẻo trong các mối hàn.

Các quá trình xử lý nhiệt điển hình

Bình thường hóa

• Quá trình: Sưởi ấm để 900Mùi950 ° C., làm mát không khí.
• Mục đích:

• • Tinh chỉnh kích thước hạt.
  • Tạo ra một cấu trúc ngọc trai/ferrite đồng nhất.
  • Cải thiện độ bền và khả năng máy móc.

• Ứng dụng: Điều trị tiêu chuẩn cho cơ thể van, phụ kiện, và các thành phần áp lực.

Ủ

• Quá trình: Sưởi ấm để 850Mùi900 ° C., Làm mát lò chậm.
• Mục đích:

• • Giảm độ cứng và ứng suất dư.
  • Tăng cường khả năng máy móc (hữu ích cho các vật đúc được gia công phức tạp hoặc được gia công nhiều).

• Ứng dụng: Ít phổ biến hơn bình thường hóa; áp dụng khi cần có độ dẻo tối đa.

Giảm căng thẳng

• Quá trình: Sưởi ấm để 580Mạnh620 ° C., giữ trong 1 trận2 giờ, làm mát chậm trong lò.
• Mục đích:

• • Giảm ứng suất dư từ đúc hoặc hàn.
  • Ngăn ngừa biến dạng trong quá trình gia công.

• Ứng dụng: Đúc van lớn và sửa chữa hàn.

Làm dịu đi & Ủ (Không bắt buộc)

• Quá trình:

• • Austenitizing tại 880Mùi920 ° C., tiếp theo là nước dùng nước/dầu.
  • Ủ at 600Mạnh700 ° C..

• Mục đích:

• • Tăng sức mạnh và độ cứng.
  • Cung cấp khả năng chống mài mòn được cải thiện cho các ứng dụng cụ thể (mặc dù ít phổ biến hơn đối với WCB so với thép hợp kim).

Ảnh hưởng đến tính chất cơ học

7. Gia công, Hàn & Sự chế tạo

Khả năng gia công:

• WCB tương đối có khả năng máy móc so với thép hợp kim thấp. Sử dụng dụng cụ cacbua ở tốc độ vừa phải; Các vết cắt bị gián đoạn nặng được hưởng lợi từ các thiết lập cứng nhắc.
  Tốc độ quay điển hình phụ thuộc vào công cụ và phần: VÍ DỤ., ~ 100 (thay đổi theo mặt cắt và chất làm mát).

Hướng dẫn hàn:

• Làm nóng/xen kẽ: được đề xuất để tránh nứt hydro và kiểm soát tốc độ làm mát; Làm nóng trước 100 100250250 ° C tùy thuộc vào độ dày.
• Kim loại phụ: Sử dụng vật tư thép hợp kim thấp phù hợp hoặc phù hợp (VÍ DỤ., Sê -ri ER70 hoặc lớp được chỉ định cho mỗi dự án).
• Điều trị nhiệt sau hàn (PWHT): được sử dụng ở đâu được yêu cầu bởi mã hoặc để giảm căng thẳng dư (PLE PWHT 550 nhiệt650 ° C cho thép carbon đúc; Thực hiện theo quy trình hàn và mã).
• Sửa chữa hàn: chấp nhận được với các thủ tục đủ điều kiện và NDT/kiểm tra tiếp theo.

8. Ăn mòn, Bảo vệ bề mặt & Lớp phủ

Hành vi ăn mòn:

• WCB là thép carbon cơ bản - dễ bị ăn mòn chung trong môi trường ẩm ướt, rỗ trong vùng nước giàu clorua tù đọng, và tấn công điện khi kết hợp với kim loại quý hơn.
  Nó hoạt động đầy đủ trong nước, dầu, và các dịch vụ hóa học không tích cực khi được bảo vệ.

Chiến lược bảo vệ:

• Lớp phủ bên ngoài: Epoxy, Epoxy liên kết nhiệt hạch, polyurethane, hoặc sơn bitum để bảo vệ khí quyển.
• Mạ kẽm: có thể cho một số phụ kiện, nhưng giới hạn cho các bộ phận áp lực với khuôn mặt gia công.
• Lớp lót bên trong: cao su, PTFE, lớp lót thủy tinh hoặc lớp niêm mạc epoxy cho chất lỏng tích cực (chung cho các van trong các dịch vụ ăn mòn).
• Bảo vệ catốt: khả thi trên các cấu trúc bị chôn vùi hoặc ngập nước, Nhưng hãy xem xét khi nào kim loại được ghép tồn tại.

9. Thử nghiệm không phá hủy & Kiểm soát chất lượng

NDT phổ biến cho đúc WCB:

• Kiểm tra trực quan (VT): Kiểm tra dòng đầu tiên cho các khuyết tật bề mặt.
• Xét nghiệm X quang (RT): để phát hiện độ xốp bên trong, co ngót. Thường được yêu cầu cho các vật đúc giữ áp suất.
• Kiểm tra siêu âm (UT): Hiệu quả cho các khuyết tật phẳng và đánh giá thể tích trong các phần dày.
• Hạt từ tính (MT) & Chất lỏng xâm nhập (Pt): Sự không liên tục phá vỡ bề mặt.
• Độ cứng & Kiểm tra độ bền kéo: PER ASTM/ASME LMPLING KẾ HOẠCH. Kiểm tra tác động (Charpy) có thể được yêu cầu cho các dịch vụ được chỉ định (đặc biệt là dịch vụ nhiệt độ thấp).

10. Các ứng dụng của thép carbon A216 WCB

A216 GR WCB Thép là một trong những Thép đúc được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp thiết bị áp lực và kiểm soát dòng chảy.

Ngành công nghiệp van

• Các sản phẩm: Van cổng, Van Quả cầu, Van bóng, Kiểm tra van, và thân van bướm.
• Điều kiện dịch vụ:

• • Nhiệt độ: -29° C đến 427 ° C. (PER ASTM/ASME).
  • Áp lực: lên đến Lớp 150 Từ2500 Tùy thuộc vào độ dày của tường.

• Ví dụ trường hợp: API 600 Van cổng cho dịch vụ nhà máy lọc thường chỉ định A216 WCB cho các tùy chọn thép carbon.

Phụ kiện đường ống & Mặt bích

• Các sản phẩm: Khuỷu tay, tees, giảm giá, mặt bích mù, Mặt bích cổ hàn.

Bơm & Máy nén

• Các sản phẩm: Vỏ bơm, người thúc đẩy (Lớp phủ hợp kim thấp đôi khi được yêu cầu), Vỏ máy nén.
• Ví dụ: Bơm nước cấp nồi hơi trong các nhà máy điện thường sử dụng vỏ WCB với lớp phủ bên trong để chống xói mòn.

Tàu áp lực & Thiết bị xử lý

• Các sản phẩm: Tàu phản ứng, bộ lọc áp lực, người phân tách, Trống hơi nước (các thành phần, Không phải toàn bộ tàu).

Năng lượng & Cơ sở hạ tầng dầu/khí đốt

• Van đường ống: Van bóng API 6D, Van lợn.
• Dịch vụ nhà máy lọc dầu: Van đơn vị nứt xúc tác, Các thành phần chưng cất.
• Nhà máy điện: Van cách ly hơi nước, Vỏ bơm, Đội ngũ đơn vị desulfurization.
• Nhu cầu hiệu suất: Độ bền tại Subzero Startup (-29° C.) và sức mạnh dưới tải nhiệt theo chu kỳ.

Máy móc công nghiệp & Kỹ thuật tổng hợp

• Ứng dụng: Vỏ thiết bị nặng, Vỏ bánh răng, Khớp nối, hỗ trợ.

Giới hạn dịch vụ (Khi không sử dụng WCB)

• Phương tiện ăn mòn: Không phù hợp với clorua tích cực, axit, hoặc tiếp xúc với nước biển (sử dụng không gỉ cf8m thay thế).
• Nhiệt độ cao (>427° C.): Yêu cầu thép đúc hợp kim như ASTM A217 WC6, WC9 cho khả năng chống creep.
• Ứng dụng đông lạnh (< -46° C.): WCB mất đi độ dẻo dai; lớp nhiệt độ thấp (VÍ DỤ., LCB, LCC) được yêu cầu.

11. So sánh với các lựa chọn thay thế

12. Phần kết luận

Thép carbon WCB hạng A216 là xương sống của các hệ thống có chứa áp lực công nghiệp., Khả năng hàn, Và các thuộc tính cân bằng làm cho nó không thể thay thế cho không ăn mòn, Ứng dụng nhiệt độ vừa phải.

Từ các nhà máy lọc dầu đến các nhà máy điện, Nó cho phép an toàn, Hoạt động đáng tin cậy của các thành phần quá lớn hoặc phức tạp để sản xuất thông qua các quy trình rèn.

Câu hỏi thường gặp

Q1: A216 WCB có thể được hàn không?

MỘT: Có - A216 WCB được thiết kế cho khả năng hàn. Sử dụng các điện cực hydro thấp E7018 cho các phần dày (>25 mm) Để ngăn chặn vết nứt lạnh; Không yêu cầu làm nóng trước cho các phần mỏng (<25 mm).

Giảm căng thẳng sau hàn (595Mạnh650 ° C.) được khuyến nghị cho các tàu áp suất hàn.

Q2: WCB A216 có phù hợp với dịch vụ chua không (H₂s)?

MỘT: Không có A216 WCB dễ bị nứt do hydro gây ra (HIC) trong môi trường H₂s.

Cho dịch vụ chua (≥50 ppm h₂s), Sử dụng A350 LF2 (hợp kim thấp) hoặc A217 WC9 (thép crom-molybdenum) tuân thủ NACE MR0175.

Q3: Nhiệt độ tối đa A216 WCB có thể xử lý là bao nhiêu?

MỘT: ASTM A216 giới hạn A216 WCB đến 427 ° C. Trên nhiệt độ này, Biến dạng leo tăng tốc (0.1% mỗi 1000 Giờ ở 450 ° C.), Thất bại về áp lực rủi ro.

Vì >427° C dịch vụ, Sử dụng A217 WC9 (593° C tối đa) hoặc 316L (870° C tối đa).

Q4: A216 WCB kéo dài bao lâu trong dịch vụ nước ngọt?

MỘT: Với lớp phủ epoxy, A216 WCB có tuổi thọ 15 năm20 năm (Tốc độ ăn mòn 0,01 Ném0,05 mm/năm). Không tráng, Nó kéo dài 5 trận8 năm (tốc độ ăn mòn 0,1 trận0,3 mm/năm).

Q5: Sự khác biệt giữa A216 WCB và A516 GR là gì 70?

MỘT: A216 WCB là một đúc (Đối với các hình dạng phức tạp như thân van), Trong khi A516 gr 70 là Thép rèn (Đối với các tấm phẳng được sử dụng trong các bình áp suất hàn).

Cả hai đều có độ bền kéo tương tự nhau, nhưng a516 gr 70 có độ bền nhiệt độ thấp tốt hơn (-46° C so với. -29° C cho WCB).