Maximal drifttemperatur för hög-Högtryckspannrör: Grade-efter-Grade Limits

Varför pannrör har en temperaturgräns

Hög-pannarör fungerar under svåra förhållanden: högt inre tryck, förhöjd temperatur, hög-rökgas på ena sidan och vatten eller ånga på den andra, plus korrosion och erosion. Ett rör måste överleva denna plikt säkert i 10 till 20 år eller mer. Varje stålkvalitet har en högsta tillåtna metalltemperatur, över vilken en av tre felmekanismer tar över: krypning, den långsamma tids-beroende deformationen av metall vid hög temperatur som så småningom leder till brott; oxidation och fjällning, vilket tunnar väggen och skapar heta fläckar; och mikrostrukturnedbrytning, där lång exponering förgrovar karbider och fäller ut och permanent minskar materialets kryphållfasthet.

Generellt sett kan legerade pannrör arbeta vid högre temperaturer än kolstålrör med samma diameter. Tabellen nedan sammanfattar de vanligaste kinesiska-standarderna för högtryckspannrör- och deras högsta tillåtna temperaturer.

Högsta tillåtna temperatur efter klass

Två iakttagelser följer av tabellen. För det första är samlingsröret med stor-diameter och huvud-ångrör av samma kvalitet begränsade till en lägre temperatur än rören med liten-diameter, eftersom den tjocka väggen i ett stort samlingsrör är känsligare för krypskador och termisk stress. För det andra är hoppet från kolstål till krom-molybdenstål det största enskilda steget: ungefär 50 - 100 grader C med ytterligare kapacitet, vilket är anledningen till att praktiskt taget alla överhettare över 450 grader C använder legeringskvaliteter.

Hur man läser och använder gränserna

Värdena i tabellen är högsta tillåtna metalltemperaturer, inte driftstemperaturer för ångan eller rökgasen. Metalltemperaturen beräknas utifrån vätsketemperaturen, värmeflödet och väggtjockleken och koden ger tillåtna spänningsvärden som minskar med temperaturen. För varje rörplacering måste både temperaturgränsen och den tillåtna spänningen vara uppfyllda. När en enhet designas eller uppgraderas, väljs rörkvaliteten för varje sektion så att den maximala metalltemperaturen håller sig under gränsen med marginal, och väggtjockleken ställs in av trycket och den tillåtna spänningen vid den temperaturen.

Valvägledning

Välj 20G eller 20MnG för vatten-väggar, economizers och andra låg-temperaturkretsar upp till cirka 480 grader C i små diametrar. Välj 15CrMoG eller 12CrMoG för mellankretsar och för överhettare upp till 510 - 550 grader C. Välj 12Cr1MoVG för överhettare, eftervärmare och samlingsrör upp till 565 - 580 grader C, och de vanadin-förstärkta kvaliteterna som t.ex. 600 grader C, använd 9 %-kromkvalitet 10Cr9Mo1VNb eller austenitiska kvaliteter som 1Cr18Ni9 och 1Cr18Ni11Nb, som kombinerar hög-temperaturhållfasthet med oxidationsbeständighet. Verifiera leveranstillståndet (normaliserat och härdat), de mekaniska testresultaten och värmebehandlingsprotokollen på brukscertifikatet och bekräfta betyget mot den aktuella nationella standarden för pannrör.

Vanliga missuppfattningar

Misstag ett: att använda vätsketemperaturen som metalltemperatur. I en hög-värme-överhettare kan rörmetallen bli betydligt varmare än ångan inuti, och designen måste använda den beräknade metalltemperaturen. Misstag två: att anta en högre-legeringskvalitet är alltid bättre. Legeringskvaliteter kostar mer, svetsar olika och kan vara känsligare för felaktig värmebehandling; de bör endast användas där temperaturen kräver dem. Misstag tre: ignorera diametereffekten. Samma kvalitet har olika temperaturgränser för små rör och stora samlingsrör, så en enda maxtemperatur kan inte anges för en klass utan att ange kalibern. Misstag fyra: utöka servicen utöver gränsen eftersom tuben ser bra ut på utsidan. Krypskador är interna och osynliga tills det går sönder, så driften måste respektera det ursprungliga designkuvertet eller backas upp av ett formellt{10}}livsbedömningsprogram.

Vanliga frågor

Vad är den maximala drifttemperaturen för ett 20G pannrör?

Cirka 480 grader C för rör med liten-diameter (vatten-väggar, economizers) och 430 grader C för rör med stor-diameter (samlingsrör och anslutningsrör). Över detta intervall faller den tillåtna spänningen för kolstål snabbt och krypning blir den styrande faktorn.

Varför kan legerade pannrör bli varmare än kolstålrör?

Krom och molybden stärker stålet mot krypning vid hög temperatur, och krom förbättrar oxidationsbeständigheten. Legeringstillsatserna bromsar rörelsen av dislokationer och förgrovningen av karbider, så materialet behåller användbar styrka vid metalltemperaturer där kolstål skulle krypa snabbt.

Vad är maxtemperaturen för 15CrMoG?

Cirka 510 grader C för vatten-vägg- och economizer-service och upp till 550 grader C för överhettar- och återuppvärmningsrör med liten-diameter. Rubrikformen med stor-diameter är begränsad till cirka 510 grader C.

Kan 12Cr1MoVG användas för huvudånghuvuden?

Ja, i formen med stor-diameter används den för huvudångrör och samlingsrör upp till cirka 565 grader C, medan formen med liten-diameter tjänar överhettare och återuppvärmare upp till 580 grader C. Vanadintillsatsen ger denna klass dess höga kryphållfasthet.

Vad händer om ett pannrör fungerar över sin temperaturgräns?

Krypningen accelererar, rörväggen tunnas långsamt eller sväller, oxidskal tjocknar och spjälkar och röret kan plötsligt brista. Även om röret inte går sönder omedelbart, förkortas dess återstående livslängd drastiskt, så ihållande drift över gränsen är inte acceptabel utan en formell livslängdsbedömning.

Vilket betyg används vid 600 - 650 grader C?

Vid 600 grader C används vanadin-förstärkta ferritiska kvaliteter såsom 12Cr2MoWVTiB; vid 620 - 650 grader C är 9 % kromkvalitet 10Cr9Mo1VNb och austenitiska kvaliteter som 1Cr18Ni9 och 1Cr18Ni11Nb de praktiska valen för överhettare och eftervärmare.