Материал SA 209 представляет собой бесшовные трубы из углеродистого-молибденового сплава стали, соответствующие стандарту ASTM A209 и соответствующей спецификации ASME SA209. Он был написан для эксплуатации котлов и пароперегревателей, где труба должна сохранять свою прочность при повышенной температуре, оставаясь при этом достаточно пластичной, чтобы ее можно было сгибать, обжимать и сваривать. Выпускаются три марки: T1, T1a и T1b, и все они содержат примерно 0,5% молибдена, что обеспечивает гораздо более эффективное сопротивление ползучести, чем простая углеродистая сталь с той же толщиной стенок.
Что такое материал SA 209 и где он используется
ASTM A209 охватывает бесшовные трубы для котлов, дымоходы котлов и пароперегревателей. Покупатели в энергетической и перерабатывающей промышленности обычно указывают обозначение SA 209, поскольку закупки соответствуют разделу II ASME, а в сертификате завода часто указывается обозначение ASTM A209; в этих двух документах описан один и тот же продукт и одни и те же пределы сортов, поэтому любое наименование может быть указано в заказе на поставку без изменения технических требований.
Типичные обязанности включают трубы пароперегревателя, дымоходные трубы, секции экономайзера и трубы теплообменника, которые работают выше диапазона, в котором простая углеродистая сталь начинает ползти. Молибден повышает температуру рекристаллизации стали, поэтому трубы A209 сохраняют свою прочность там, где трубке из углеродистой стали потребовалась бы более тяжелая стенка. В то же время содержание углерода остается достаточно низким, поэтому гибка, обжимка и сварка остаются практичными в котельном цехе.
Три класса SA 209: T1, T1a и T1b.
Выбор марки зависит от уровня прочности, требуемого расчетом конструкции, и используемой процедуры сварки. T1 – это обычный сорт углеродного-молибдена, T1a содержит больше углерода и более высокий минимальный предел прочности на разрыв, а T1b — вариант с низким-углеродом, в котором некоторая прочность заменена пластичностью.
T1- минимальная прочность на разрыв 55 тысяч фунтов на квадратный дюйм (380 МПа), минимальный предел текучести 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм (205 МПа).
T1a- минимальная прочность на разрыв 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (415 МПа), минимальный предел текучести 32 фунтов на квадратный дюйм (220 МПа); самый сильный из трёх.
T1b- минимальная прочность на разрыв 53 тыс. фунтов на квадратный дюйм (365 МПа), минимальный предел текучести 28 тыс. фунтов на квадратный дюйм (195 МПа), с максимальным содержанием углерода 0,14%.
Химический состав трубок A209
| Элемент, % | Оценка Т1 | Оценка Т1а | Оценка Т1б |
|---|---|---|---|
| Углерод | 0.10 – 0.20 | 0.15 – 0.25 | 0,14 макс. |
| Марганец | 0.30 – 0.80 | 0.30 – 0.80 | 0.30 – 0.80 |
| Фосфор | 0,025 макс. | 0,025 макс. | 0,025 макс. |
| сера | 0,025 макс. | 0,025 макс. | 0,025 макс. |
| Кремний | 0.10 – 0.50 | 0.10 – 0.50 | 0.10 – 0.50 |
| Молибден | 0.44 – 0.65 | 0.44 – 0.65 | 0.44 – 0.65 |
Диапазон молибдена идентичен для всех трех марок, поэтому они одинаково ведут себя при эксплуатации при повышенных-температурах. Содержание фосфора и серы ограничено максимум 0,025%, что является более строгим требованием к чистоте, чем для обычной конструкционной стали, поскольку ожидается, что трубы выдержат длительное воздействие температуры без охрупчивания или растрескивания. Марганец и кремний находятся только на нормальном уровне раскисления.
Механические свойства и требования к твердости
| Свойство | Оценка Т1 | Оценка Т1а | Оценка Т1б |
|---|---|---|---|
| Предел прочности, мин | 55 тысяч фунтов на квадратный дюйм (380 МПа) | 60 фунтов на квадратный дюйм (415 МПа) | 53 тыс. фунтов на квадратный дюйм (365 МПа) |
| Предел текучести, мин | 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм (205 МПа) | 32 фунта на квадратный дюйм (220 МПа) | 28 тысяч фунтов на квадратный дюйм (195 МПа) |
| Удлинение на 2 дюйма (50 мм), мин. | 30% | 30% | 30% |
Удлинение на 2 дюйма или 50 мм составляет минимум 30 % для всех трех марок при испытании полного-образца сечения или полосы. При испытаниях продольными полосами применяется вычет в размере 1,50 процентного пункта за каждое уменьшение толщины стенки на 1/32 дюйма (0,8 мм) ниже 5/16 дюйма (8 мм). Если используется стандартный круглый образец диаметром 2 дюйма или 50 мм или образец пропорционального размера с расчетной длиной 4D, минимальное удлинение вместо этого составляет 22%.
| Толщина стены | Шкала | T1 | T1a | T1b |
|---|---|---|---|---|
| 0,200 дюйма (5,1 мм) и тяжелее | Бринелл, HBW | 146 | 153 | 137 |
| Менее 0,200 дюйма (5,1 мм) | Роквелл, HRB | 80 | 81 | 77 |
Пределы твердости меняются в зависимости от толщины стенки и марки, поскольку пороговое значение 5,1 мм определяет, какой метод испытаний применяется в спецификации. Тонкие стенки контролируются по шкале Роквелла B, а более тяжелые – по шкале Бринелля, поэтому сертификат, в котором указан неверный масштаб для заказанной стенки, является распространенной технической ошибкой, которую следует проверить перед выпуском трубок.
Примечания по термообработке, испытаниям и изготовлению
Трубы покупаются по наружному диаметру и минимальной толщине стенки, и каждая длина проверяется на наружный диаметр, толщину стенки, допуск по длине и прочность поверхности. Трещины, швы, нахлесты и подобные поверхностные дефекты являются основанием для браковки. Гидростатическое испытание или электрическое испытание проводится для каждой длины, как указано в заказе на поставку, а для каждой партии проводятся испытания на сплющивание, изгиб или растяжение для подтверждения приведенных выше показателей удлинения.
Поскольку молибденовая-содержащая сталь чувствительна к скорости охлаждения, трубы A209 обычно поставляются в -термически обработанном состоянии, а не в-прокатном виде, и в сертификате стана должна быть указана примененная обработка. При изготовлении, радиусе изгиба, аттестации процедуры сварки и любой термообработке после-гибки следует следовать строительным нормам, регулирующим котел или сосуд под давлением, поскольку именно эти правила, а не спецификации материала, устанавливают окончательные критерии приемки.
Материал SA 209: Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Что такое материал SA 209?
SA 209 — это обозначение ASME для бесшовных труб котлов и перегревателей из углеродистой-молибденовой стали, идентичное по техническому содержанию ASTM A209 и доступное в классах T1, T1a и T1b.
Вопрос: SA 209 — это то же самое, что A209?
Да. SA209 появляется в разделе II ASME, а A209 — в томе ASTM; Пределы марок, требования к химическому составу и прочности на растяжение одинаковы, поэтому названия в заказе на поставку взаимозаменяемы.
Вопрос: Какая марка SA 209 самая прочная?
Марка T1a с минимальным пределом прочности на разрыв 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (415 МПа) и минимальным пределом текучести 32 тысяч фунтов на квадратный дюйм (220 МПа). T1b является самым низким из трех: предел прочности на растяжение 53 фунта на квадратный дюйм (365 МПа).
Вопрос: Почему в трубки A209 добавляется молибден?
Молибден в концентрации 0,44–0,65% повышает температуру, при которой сталь размягчается, поэтому труба противостоит ползучести при эксплуатации котлов и пароперегревателей, где простая углеродистая сталь может деформироваться.
Вопрос: Какой твердости должна соответствовать труба A209?
Для стен толщиной 0,200 дюйма (5,1 мм) и тяжелее пределы составляют 146 HBW для T1, 153 HBW для T1a и 137 HBW для T1b; более тонкие стенки ограничены 80, 81 и 77 HRB соответственно.
Вопрос: Можно ли сваривать трубы SA 209 T1?
Да. Низкое содержание углерода делает сварку пригодной для изготовления котлов при условии соблюдения квалифицированной процедуры сварки и любой необходимой термообработки после-сварки, указанной в действующих строительных нормах.