ASTM A106 vs. SUS321 rozsdamentes acél: melyik a hőállóbb-?

Áttekintés: szénacél cső vs. rozsdamentes acélcső

Az ASTM A106/A106M varrat nélküli szénacél csöveket fed le a magas hőmérsékletű{2}}szolgáltatáshoz, szilárdságuk alapján megkülönböztethető A, B és C fokozatokkal. Ez egy ferrites-perlit szénacél, amely olcsó, erős és könnyen hegeszthető, de nincs belső korrózióállósága, és magas hőmérsékleten gyorsan veszít szilárdságából. A SUS321 (JIS G3459, az ASTM A312 TP321 / UNS S32100 és az EN 1.4541 szabványnak megfelelő) egy titán{12}}stabilizált ausztenites rozsdamentes acélcső. Többször többe kerül, mint a szénacél, de hasznos szilárdságát és oxidációval szembeni ellenállását körülbelül 850 C-on tartja, és sokféle korrozív közegnek ellenáll. A kiválasztási kérdés ritkán csak egy tulajdonságra vonatkozik: az üzemi hőmérsékletre, nyomásra, folyamatfolyadékra, szigetelési stratégiára és életciklus-költségre vonatkozik.

Szabványok és megnevezések

Fokozat	Írja be	Standard	Szakítószilárdság (perc)	Hozam (perc)
A106 B fokozat	Varrat nélküli szénacél	ASTM A106/A106M	Nagyobb vagy egyenlő, mint 415 MPa (60 ksi)	Nagyobb vagy egyenlő, mint 240 MPa (35 ksi)
A106 C fokozat	Varrat nélküli szénacél	ASTM A106/A106M	Nagyobb vagy egyenlő, mint 485 MPa (70 ksi)	Nagyobb vagy egyenlő, mint 275 MPa (40 ksi)
SUS321TP	Varrat nélküli/hegesztett rozsdamentes acél	JIS G3459 / ASTM A312 / EN 10216-5	520 MPa vagy annál nagyobb	205 MPa vagy annál nagyobb

Kémiai összetétel

elem (%)	A106 B fokozat	A106 C fokozat	SUS321
C	0,30 vagy annál kisebb	0,35 vagy annál kisebb	Kisebb vagy egyenlő, mint 0,08
Mn	0.29-1.06	0.29-1.06	2,00 vagy annál kisebb
Si	Nagyobb vagy egyenlő, mint 0,10	Nagyobb vagy egyenlő, mint 0,10	1,00 vagy kisebb
P	0,035 vagy annál kisebb	0,035 vagy annál kisebb	Kisebb vagy egyenlő, mint 0,045
S	0,035 vagy annál kisebb	0,035 vagy annál kisebb	0,030 vagy kisebb
Kr	Kisebb vagy egyenlő, mint 0,40	Kisebb vagy egyenlő, mint 0,40	17.0-19.0
Ni	Kisebb vagy egyenlő, mint 0,40	Kisebb vagy egyenlő, mint 0,40	9.0-12.0
Ti	-	-	5 x (C+N) min, 0,70 max

Hőállóság és magas{0}}hőmérséklet-teljesítmény

Nyomástervezés esetén az ASME B31.3 és hasonló kódok az A106 csövet körülbelül 425 C-ra korlátozzák; magasabb hőmérsékleten a szénacél megengedett feszültsége olyan gyorsan lecsökken, hogy a cső gazdaságtalanná válik, és a hosszan tartó, durván 450 C feletti expozíció a ferrit-perlit szerkezet grafitosítását fenyegeti. Levegőben az A106 körülbelül 540 C-ig ellenáll a vízkőképződésnek, de szigetelni, bevonattal és nedvességtől védeni kell, mert a korróziós termékek nem védenek. A SUS321 egy másik osztályba tartozik: a titán stabilizátor megakadályozza a króm-karbid kiválását 425 és 850 C között, így a cső megőrzi korrózióállóságát a szervizelés során, és oxidációállósága kb. 850 C-ig folyamatos és 900 C-ig szakaszos. Az 540 C feletti teherbíráshoz SUS321 vagy más rozsdamentes minőség szükséges; a szénacél egyszerűen nem bírja a terhelést ezen a hőmérsékleten.

Korrózióállóság

Az A106-nak nincs korrózióállósága. Vízzel, kondenzvízzel vagy technológiai nedvességgel érintkezve rozsdásodik, védeni kell bevonattal, burkolással, katódos védelemmel vagy a falvastagságba számolt korróziós ráhagyással. A SUS321 eredendően korrózióálló atmoszférikus, édes-vízben, szerves-savban és számos folyamatkörnyezetben, valamint ellenáll a szemcseközi korróziónak hegesztés után, hegesztési utólagos hőkezelés nélkül. Magas-hőmérsékletű, 300 C körüli vízben valamivel jobban teljesít, mint a stabilizálatlan 304, ezért jelenik meg a gőz- és nukleáris segédcsövekben. A kloridban{12}}dús szolgáltatáshoz a SUS321-et ellenőrizni kell a lyuk- és feszültségkorróziós repedési határértékekkel szemben, mivel nem tartalmaz molibdént.

Költség és alkalmazás kiválasztása

Állapot	Ajánlott fokozat	Ok
Nagy-nyomású gőz és technológiai vezetékek körülbelül 425 C-ig	A106 B vagy C fokozat	A legalacsonyabb költség, bizonyított szilárdság, könnyű hegesztés
Szerviz 540 C felett terheléssel	SUS321 vagy magasabb{1}}ötvözet rozsdamentes	A szénacél veszít erejéből és lerakódik
Korrozív vagy egészségügyi eljárási közeg	SUS321	Rejlő korrózióállóság, nincs szükség bevonásra
Hegesztett csövek 450-850 C tartományban	SUS321	A titán stabilizálás megakadályozza az érzékenységet

Gyakran Ismételt Kérdések

Q1. Melyik cső hőállóbb, A106 vagy SUS321?
SUS321 nagy különbséggel. Az A106 kód -körülbelül 425 C-ra korlátozódik a nyomástervezés és a durván 540 C feletti skálák esetében; A SUS321 körülbelül 850 C-ig folyamatosan és 900 C-ig szakaszosan szolgál.

Q2. Az A106 cső helyettesíthető SUS321-gyel a meglévő rendszerekben?
Mechanikailag igen, de a változtatást felül kell vizsgálni: a SUS321 folyáshatára kisebb (205 vs 240 MPa minimum B fokozatnál), eltérő a hőtágulása és jóval magasabb a költsége, ezért a falvastagságot, a támasztékokat és a tágulási hurkokat újra kell ellenőrizni.

Q3. A SUS321 drágább, mint az A106?
Igen, jellemzően többszöröse méterenként, az ötvözettartalom miatt. A többletköltséget a korrózióállóság, a magasabb üzemi hőmérséklet és az agresszív üzemben az alacsonyabb karbantartás indokolja.

Q4. Az A106-nak szüksége van korrózióvédelemre?
Igen. Az A106 szénacélt üzem közben festeni, bevonattal vagy katóddal kell védeni, és a tervezés általában tartalmaz korróziós ráhagyást, mivel az oxidréteg nem véd.

Q5. Mennyi az A106 B fokozatú cső maximális hőmérséklete?
Nyomástervezésnél kb. 425 C ASME csővezeték kódonként. Nem-nyomás alatti vagy enyhén terhelt üzemben körülbelül 540 C-ig ellenáll a levegőben történő oxidációnak, de a szilárdság és a grafitosítás korlátozza a hosszú távú felhasználást.