Sissejuhatus ja kasutustingimused
Katla terasplaadid, tuntud ka kui surveanumate terasplaadid, on spetsiaalsed kuumvaltsitud terastooted, mis on spetsiaalselt konstrueeritud katelde, surveanumate ja soojusvahetite ehitamiseks. Erinevalt konstruktsiooniterasest, mis on ette nähtud taluma hoonetes staatilist koormust, peavad katla terasplaadid taluma korraga kahte äärmuslikku tingimust: tohutut siserõhku ja kiireid temperatuurikõikumisi . Need plaadid töötavad tavaliselt keskmisel temperatuuril (alla 350 °C) kõrge rõhu all, olles samal ajal allutatud löökkoormusele, väsimuspingele ning vee ja gaaside korrosioonile. Nõudlik teeninduskeskkond nõuab plaate, millel on erakordne tugevus, sitkus, keevitatavus ning libisemis- ja väsimuskindlus. Järelikult toodetakse katelde terasplaate range kvaliteedikontrolli all minimaalsete lisandite – eriti väävli ja fosforiga –, et tagada kõrge puhtus ja usaldusväärne jõudlus äärmuslikes tingimustes.
Klassifikatsioon materjali tüübi ja temperatuuriteenuse järgi
Katla terasplaadid liigitatakse nende materjali koostise ja töötemperatuuri vahemiku alusel kahte põhikategooriasse: süsinikterasest plaadid ja legeerterasest plaadid. Süsinikterasest katlaplaate kasutatakse tavaliselt mõõduka temperatuuriga tööks ja need jagunevad täiendavalt üldisteks süsinikterase klassideks (nt 20 g ja 22 Mng) ja süsinik-mangaani klassideks, mis on mõeldud kõrgetele temperatuuridele. Laialdaselt tunnustatud ASTM A516/ASME SA516 spetsifikatsioon hõlmab süsinikterasest plaate keskmise ja madalama temperatuuriga teenuste jaoks, mis on saadaval mitmes tugevusklassis, sealhulgas klass 60, klass 65 ja klass 70. Legeerterasest katlaplaadid on valmistatud kroomi ja molübdeeniga, et taluda kõrgemaid temperatuure ja rõhku. ASTM A387/ASME SA387 hõlmab kroom-molübdeeni legeerterasest plaate, mis on mõeldud peamiselt keevitatud katelde ja surveanumate jaoks, mis on ette nähtud kasutamiseks kõrgendatud temperatuuridel. ASTM A204/ASME SA204 määratleb süsinik-molübdeeni legeerterasest plaadid, mis on saadaval klassides A, B ja C. Hiina standard GB/T 713 liigitab katlaterase ruumi/keskmise temperatuuriga süsinik-mangaanterasteks (20 g, 22 Mng) ja kõrgtemperatuurseteks kroom-molübdeenterasteks (1,5 Chromium-molyb, 5 Mng). 12Cr1MoVg). Täiendavad sulamiklassid hõlmavad 13MnNiMoR ja 15CrMoR nõudlike surveanumate rakenduste jaoks.
Peamised rahvusvahelised standardid ja spetsifikatsioonisüsteemid
Katla terasplaate toodetakse vastavalt rangetele rahvusvahelistele standarditele, mis määratlevad keemilise koostise, mehaanilised omadused, katsemeetodid ja mõõtmete tolerantsid. Kõige laialdasemalt kasutusele võetud standardite hulka kuuluvad Ameerika ASTM/ASME spetsifikatsioonid, Euroopa EN 10028 ja Hiina GB/T 713.
ASTM /ASME süsteem pakub põhjalikku raamistikku katelde ja surveanumate terastele. ASTM A20/A20M toimib surveanumate terasplaatide üldiste nõuete spetsifikatsioonina, kirjeldades katseprotseduure, lubatud mõõtmete erinevusi, kvaliteedinõudeid ja märgistust. ASTM A516/ASME SA516 on valdav süsinikterasest spetsifikatsioon keskmise ja madalama temperatuuriga teenuste jaoks. ASTM A515/ASME SA515 katab süsinik-räni terasplaate keskmise ja kõrgema temperatuuriga töötamiseks keevitatud kateldes. ASTM A387/ASME SA387 määrab kroom-molübdeeni sulamist plaadid kõrgendatud temperatuuriga töötamiseks. ASTM A203/ASME SA203 hõlmab niklist legeerterasest plaate madala temperatuuriga rakendustes.
Euroopa EN 10028 standard on jagatud mitmeks osaks, mis hõlmavad erinevaid materjalitüüpe. EN 10028-2 määrab kindlaks määratud kõrgendatud temperatuuriomadustega legeerimata ja legeerterased; P355GH on selle standardi alusel laialdaselt kasutatav klass, mis on tuntud oma hea jõudluse kõrgel temperatuuril ja suurepärase mehaanilise stabiilsuse poolest. EN 10028-3 hõlmab peeneteralisi teraseid madalal temperatuuril; EN 10028-4 käsitleb nikli legeerteraseid; ja EN 10028-5 ja EN 10028-6 hõlmavad kõrgtugevaid konstruktsiooniteraseid surveanumatele.
Hiina standard GB/T 713 määrab kindlaks katelde ja surveanumate terasplaadid, mis hõlmavad klassid, sealhulgas Q245R, Q345R, Q370R ja täiustatud klassid, nagu 19Mng ja 22Mng, mis on välja töötatud alakriitiliste katlanõuete jaoks.
Materjali kriitilised omadused ja jõudlusnõuded
Katla terasplaadid peavad vastama rangetele materjalide omaduste nõuetele, et tagada ohutu ja usaldusväärne töö äärmuslikes tingimustes. Suur tugevus on oluline auru, gaaside või vedelike tohutule siserõhule vastupidamiseks, vältides plastilist deformatsiooni või katastroofilist purunemist. Iga klassi jaoks on ette nähtud voolavus- ja tõmbetugevus, tüüpilised väärtused ulatuvad 235 MPa madalama klassi terase puhul kuni 485 MPa klassi 70 terase puhul.
Suurepärane sitkus ja löögikindlus on kriitilise tähtsusega, eriti madalatel temperatuuridel. ASTM A516 Grade 70 pakub suurepärast sälkukindlust tööks alla ümbritseva õhu temperatuuri. Löögikatsete nõuded on klassi ja paksuse lõikes erinevad, kusjuures minimaalsed löögienergia väärtused on määratud temperatuuridele kuni -46 °C.
Suurepärane keevitatavus on oluline, kuna katla ja surveanuma komponendid monteeritakse tavaliselt kokku keevitamise teel. Madala süsiniku ekvivalendi väärtused minimeerivad vesinikust põhjustatud pragunemise riski kuumusest mõjutatud tsoonis. Kroomi-molübdeeni klasside puhul on pragude vältimiseks ja õigete mehaaniliste omaduste tagamiseks tavaliselt vajalik eelsoojendus ja keevitusjärgne kuumtöötlus.
Roomamiskindlus on kriitilise tähtsusega plaatide puhul, mis puutuvad pikema aja jooksul kokku kõrgendatud temperatuuriga. ASTM A387/A387M standard käsitleb spetsiaalselt roometugevusega suurendatud ferriitteraseid kõrgel temperatuuril. Sama oluline on ka korrosioonikindlus , kuna katlaplaadid puutuvad kokku vee, auru ja potentsiaalselt söövitavate gaasidega. Kõrge puhtusaste minimaalse väävli- ja fosforisisaldusega aitab vältida täpi- ja pingekorrosioonipragusid.
Mõõtmete saadavus on laias vahemikus: paksus tavaliselt 3 mm kuni 600 mm, laius 1200 mm kuni 4200 mm ja pikkus kuni 18 000 mm.
Peamised tööstuslikud rakendused ja lõppkasutussektorid
Katla terasplaadid on asendamatud materjalid paljudes rasketööstuses, kus on vaja kõrge rõhu ja kõrge temperatuuri isolatsiooni. kasutatakse Elektritootmise sektoris neid plaate katlatrumlite, aurutrumlite, ülekuumuti päiste ja surveosade valmistamiseks soojuselektrijaamade, tuumareaktorite ja jäätmeenergia rajatiste jaoks. Üli- ja ülikriitiliste katelde nõudlikud tingimused nõuavad täiustatud klassisid, nagu 19Mng ja 22Mng.
Naftakeemia- ja keemiatööstuses on katlaplaadid olulised reaktorite, soojusvahetite, destillatsioonikolonnide, separaatorite, säilitusmahutite (sh veeldatud naftagaasi ja veeldatud maagaasi sfäärilised mahutid) ja ammoniaagi sünteesitornide tootmiseks. Kroommolübdeeni klassid, nagu 15CrMoR ja 13MnNiMoR, on ette nähtud rafineerimistehaste seadmetes kõrge temperatuuriga vesiniku kasutamiseks.
Nafta- ja gaasisektor tugineb katelde terasplaatidele ülesvoolu, keskvoolu ja allavoolu töötavates surveanumates, sealhulgas separaatorites, väljalülitustrumlites ja gaasitöötlusseadmetes. Neid plaate kasutatakse ka hüdroelektrijaamades kõrgsurvepliiatsite ja turbiinispiraalkorpuste jaoks.
Lisaks nendele esmastele sektoritele kasutatakse katlaplaate laialdaselt farmaatsia- ja toiduainetöötlemisseadmetes , mis nõuavad sanitaar-surveanumaid, samuti laevaehituses . abikatelde ja survet sisaldavate komponentide Tuumatööstus määrab reaktori surveanumate ja isolatsioonikonstruktsioonide jaoks spetsiaalsed sordid, sealhulgas 9% niklist legeeritud terasplaadid.
Materjali valiku juhised ja parimad tavad
Sobiva katla terasplaadi valimine nõuab töötemperatuuri, projekteerimisrõhu, korrosioonikeskkonna ja tootmisnõuete hoolikat arvestamist. Mõõduka ja madalama temperatuuriga (alla ligikaudu 350 °C) teenindamiseks piisab tavaliselt süsinikterasest plaatidest , nagu ASTM A516 Grade 70 või Hiina Q245R. Kõrgendatud temperatuuriga töötamiseks on ette nähtud kroom-molübdeeni legeerterased , nagu ASTM A387 klass 11, 22 või 91. Roomamistugevusega täiustatud ferriitterased (CSEF) sobivad eriti hästi ülikriitiliste katelde jaoks, kus temperatuur ületab 600 °C.
Madala temperatuuriga rakenduste jaoks (alla -20 °C) tagavad nikli legeerterased , nagu ASTM A203 või 9% nikkelteras, vajaliku sitkuse ja vastupidavuse rabedatele purunemistele. Kui tegemist on keevitusega, on austeniitsetest roostevabast terasest plaatidele soovitatav kasutada madala süsinikusisaldusega variante (nt 304L, 316L), et vältida sensibiliseerimist ja teradevahelist korrosiooni. Õiged keevitusprotseduurid, sealhulgas vajaduse korral eelsoojendus ja keevitusjärgne kuumtöötlus, on materjali omaduste säilitamiseks hädavajalikud. Kvaliteedi tagamine peaks hõlmama veskikatsete aruandeid, mittepurustavat kontrolli ja vajaduse korral kolmanda osapoole kontrolli.
