ما المقصود بأنابيب-الفولاذ المقاوم للصدأ المقاومة للحرارة؟

1. ما هو أنبوب-الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة؟

الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ-المقاومة للحرارة عبارة عن منتج أنبوبي مخصص للخدمة في درجات حرارة مرتفعة، تزيد عادةً عن 550 درجة مئوية، حيث يجب أن تقاوم المادة الأكسدة والتقشر وفقدان قدرة تحمل الحمولة. يعد الكروم عنصرًا أساسيًا: فهو يشكل طبقة أكسيد ثابتة وملتصقة تحمي سطح المعدن عند درجة حرارة عالية. تتم إضافة النيكل، وفي بعض الدرجات، عناصر التثبيت مثل التيتانيوم أو النيوبيوم لتحسين قوة درجات الحرارة العالية-، ومقاومة الزحف وقابلية اللحام. تُستخدم الأنابيب المقاومة للحرارة- لنقل الغازات الساخنة والبخار ووسائط المعالجة في الغلايات والأفران والمبادلات الحرارية ومصافي التكرير.

2. الدرجات الرئيسية واختيارها

يعتمد اختيار الدرجة على درجة حرارة الخدمة والجو والأحمال الميكانيكية. يلخص الجدول أدناه درجات الأوستنيتي الشائعة وحدود أكسدة الخدمة المستمرة النموذجية- الخاصة بها.

درجة	الكروم / النيكل (بالوزن٪)	الميزة الرئيسية
304H	18.0-20.0 / 8.0-10.5	الكربون 0.04-0.10% لتحسين قوة الزحف فوق 500 درجة مئوية
309S	22.0-24.0 / 12.0-15.0	مقاومة الأكسدة تصل إلى حوالي 980 درجة مئوية
310S	24.0-26.0 / 19.0-22.0	مقاومة الأكسدة تصل إلى حوالي 1050 درجة مئوية
321H	17.0-19.0 / 9.0-12.0	التيتانيوم-مستقر، الكربون 0.04-0.10%
347H	17.0-19.0 / 9.0-13.0	النيوبيوم-مستقر، الكربون 0.04-0.10%

يتم تحديد 304H لخدمة التسخين الفائق وإعادة التسخين حيث تتحكم قوة الزحف. 309S ويتم اختيار 310S حيث تكون مقاومة الأكسدة عند درجة حرارة عالية هي المتطلب السائد. 321H و347H يقاومان التحسس أثناء الخدمة في نطاق 425-900 درجة مئوية لأن التيتانيوم أو النيوبيوم يتحدان مع الكربون بشكل تفضيلي، مما يمنع ترسيب كربيد الكروم عند حدود الحبوب.

3. معايير المنتج ذات الصلة

معايير المنتج الرئيسية للأنابيب والأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ-المقاومة للحرارة هي:

ASTM A213/A213M: غلايات حديدية وأوستنيتية غير ملحومة، مسخن فائق وأنابيب مبادل حراري-

ASTM A249/A249M: غلاية أوستنيتي ملحومة، مسخن فائق، مبادل حراري- وأنابيب مكثف

ASTM A312/A312M: أنابيب أوستنيتي غير ملحومة وملحومة وباردة بشدة -

ASTM A450/A450M: المتطلبات العامة للكربون وسبائك الحديد وأنابيب الأوستنيتي

EN 10216-5: أنابيب غير ملحومة من الفولاذ المقاوم للصدأ لأغراض الضغط

النطاقات التجارية الشائعة لهذه الأنابيب المقاومة للحرارة- هي حوالي 6.35-76.2 ملم للقطر الخارجي مع سمك جدار يبلغ حوالي 0.91-3.25 ملم، على الرغم من أن ASTM A213 يسمح بأحجام أكبر تصل إلى 127 ملم للقطر الخارجي الاسمي.

4. الاختبار والتفتيش

يحدد ASTM A450 المتطلبات العامة لأبعاد الأنبوب واستقامته وحالة السطح والاختبار. يتم إجراء الاختبار الهيدروستاتيكي على كل أنبوب وفقًا للضغط الذي يتطلبه المعيار، وفي الحالات المحددة، يتم تطبيق فحص غير مدمر مثل اختبار التيار الدوامي - وفقًا لمعيار ASTM E213 أو اختبار الموجات فوق الصوتية للتأكد من الخلو من الانقطاعات الضارة. يتم أيضًا فحص كل أنبوب بصريًا بحثًا عن عيوب السطح، ويتم التحقق من التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية على عينات تمثيلية وفقًا لمعايير المنتج.

5. التطبيقات النموذجية

أنابيب التسخين والتسخين والغلايات في توليد الطاقة

أنابيب الفرن المشعة وملفات سخان المعالجة في المصافي ومصانع البتروكيماويات

أنابيب المبادلات الحرارية-للغازات الساخنة ووسائط المعالجة القوية

مصلح وتكسير أنابيب الفرن

أنابيب العادم والمعالجة اللاحقة في العمليات الصناعية ذات درجات الحرارة العالية-.

الأسئلة المتداولة

ما هي درجة الحرارة التي يمكن أن تتحملها-أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المقاومة للحرارة؟تعتمد مقاومة الأكسدة المستمرة على الدرجة: حوالي 980 درجة مئوية لـ 309S وحوالي 1050 درجة مئوية لـ 310S في الهواء. بالنسبة للخدمة المضغوطة، تكون درجة الحرارة المسموح بها أقل وتخضع لرمز التصميم وخصائص الزحف.

ماذا يعني H في 304H؟تشير H إلى نطاق كربون متحكم فيه بنسبة 0.04-0.10%، مما يوفر قوة زحف أعلى عند درجة حرارة مرتفعة مقارنة بالدرجات القياسية منخفضة الكربون. درجات H مطلوبة للعديد من تطبيقات الغلايات والسخانات.

ما الفرق بين 321هـ و347هـ؟كلاهما عبارة عن درجات ثابتة مع نطاق كربون متحكم فيه يبلغ 0.04-0.10%. 321H يتم تثبيته باستخدام التيتانيوم و347H مع النيوبيوم. 347H يُفضل أحيانًا حيث يتم الاحتفاظ بالمادة في نطاق درجة حرارة التحسس لفترات طويلة.

هل الأنابيب المقاومة للحرارة-غير ملحومة أم ملحومة؟كلا النموذجين متاحان. يغطي ASTM A213 الأنابيب غير الملحومة، ويغطي ASTM A249 الأنابيب الملحومة، ويغطي ASTM A312 الأنابيب الملحومة وغير الملحومة. يعتمد الاختيار على الحجم وتصنيف الضغط والتكلفة.

ما سبب أهمية الكروم في الأنابيب-المقاومة للحرارة؟يشكل الكروم طبقة أكسيد ثابتة وملتصقة على السطح عند درجة حرارة عالية. يعمل هذا الغشاء على إبطاء المزيد من الأكسدة والتقشر، ولهذا السبب يعتبر محتوى الكروم هو المعيار الأول عند اختيار درجة مقاومة للحرارة-.