소개 및 작동 조건
압력용기강판으로도 알려진 보일러강판은 보일러, 압력용기, 열교환기 등의 건설을 위해 특별히 제작된 특수 열연강판입니다. 건물의 정하중을 견디도록 설계된 구조용 강판과 달리 보일러 강판은 엄청난 내부 압력 과 급격한 온도 변화라는 두 가지 극한 조건을 동시에 견뎌야 합니다 . 이러한 플레이트는 일반적으로 고압 및 중간 온도(350°C 미만)에서 작동하는 동시에 충격 하중, 피로 응력 및 물과 가스로 인한 부식을 받기도 합니다. 까다로운 서비스 환경에서는 뛰어난 강도, 인성, 용접성, 크리프 및 피로 저항성을 갖춘 플레이트가 필요합니다. 결과적으로, 보일러 강판은 불순물(특히 황과 인)을 최소화한 엄격한 품질 관리 하에 제조되어 극한 조건에서도 높은 순도와 안정적인 성능을 보장합니다.
재료 유형 및 온도 서비스에 따른 분류
보일러 강판은 재료 구성과 작동 온도 범위에 따라 탄소강판과 합금강판의 두 가지 주요 범주로 분류됩니다. 탄소강 보일러 플레이트는 일반적으로 중간 온도 서비스에 사용되며 일반 탄소강 등급(예: 20g 및 22Mng)과 고온용으로 설계된 탄소-망간 등급으로 더 구분됩니다. 널리 인정받는 ASTM A516/ASME SA516 사양은 중간 및 저온 서비스용 탄소강판을 다루며 60등급, 65등급 및 70등급을 포함한 다양한 강도 등급으로 제공됩니다. 합금강 보일러 플레이트는 더 높은 온도와 압력을 견딜 수 있도록 크롬과 몰리브덴으로 제조됩니다. ASTM A387/ASME SA387은 주로 고온 서비스용으로 설계된 용접 보일러 및 압력 용기용으로 고안된 크롬-몰리브덴 합금 강판에 적용됩니다. ASTM A204/ASME SA204는 등급 A, B 및 C로 제공되는 탄소-몰리브덴 합금 강판을 지정합니다. 중국 표준 GB/T 713은 보일러 강철을 실온/중온 탄소-망간강(20g, 22Mng)과 고온 크롬-몰리브덴강(15CrMog, 12Cr1MoVg)으로 분류합니다. 추가 합금 등급에는 까다로운 압력 용기 응용 분야를 위한 13MnNiMoR 및 15CrMoR이 포함됩니다.
주요 국제 표준 및 사양 시스템
보일러 강판은 화학적 조성, 기계적 특성, 시험 방법 및 치수 공차를 정의하는 엄격한 국제 표준에 따라 제조됩니다. 가장 널리 채택되는 표준에는 미국 ASTM/ASME 사양, 유럽 EN 10028 및 중국 GB/T 713 이 포함됩니다..
ASTM /ASME 시스템은 보일러 및 압력 용기 강철에 대한 포괄적인 프레임워크를 제공합니다. ASTM A20/A20M은 압력 용기용 강판에 대한 일반 요구 사항 사양, 테스트 절차 개요, 허용 가능한 치수 변화, 품질 요구 사항 및 표시 역할을 합니다. ASTM A516/ASME SA516은 중온 및 저온 서비스에 대한 주요 탄소강 사양입니다. ASTM A515/ASME SA515는 용접 보일러의 중온 및 고온 서비스용 탄소-실리콘 강판에 적용됩니다. ASTM A387/ASME SA387은 고온 서비스용 크롬-몰리브덴 합금 플레이트를 지정합니다. ASTM A203/ASME SA203은 저온 응용 분야용 니켈 합금 강판에 적용됩니다.
유럽 EN 10028 표준은 다양한 재료 유형을 다루는 여러 부분으로 나누어져 있습니다. EN 10028-2는 지정된 고온 특성을 지닌 비합금 및 합금강을 지정합니다. P355GH는 이 표준에 따라 널리 사용되는 등급으로 우수한 고온 성능과 우수한 기계적 안정성으로 알려져 있습니다. EN 10028-3은 저온 서비스용 세립강에 적용됩니다. EN 10028-4는 니켈 합금강을 다루고 있습니다. EN 10028-5 및 EN 10028-6은 압력 용기용 고강도 구조용 강철을 다룹니다.
중국 GB /T 713 표준은 Q245R, Q345R, Q370R을 포함한 등급과 아임계 보일러 요구 사항을 위해 개발된 19Mng 및 22Mng와 같은 고급 등급을 포함하는 보일러 및 압력 용기 강판을 지정합니다.
중요한 재료 특성 및 성능 요구 사항
보일러 강판은 극한의 조건에서도 안전하고 안정적인 작동을 보장하기 위해 엄격한 재료 특성 요구 사항을 충족해야 합니다. 고강도가 필수적입니다. 증기, 가스 또는 액체의 엄청난 내부 압력을 견디고 소성 변형이나 치명적인 파열을 방지하려면 항복 강도와 인장 강도는 각 등급에 대해 지정되며, 일반적인 값 범위는 낮은 등급의 경우 235MPa부터 등급 70 강의 경우 485MPa 이상입니다.
탁월한 인성과 내충격성은 특히 저온에서 매우 중요합니다. ASTM A516 70등급은 주변 온도 이하에서 사용할 수 있는 탁월한 노치 인성을 제공합니다. 충격 테스트 요구 사항은 등급과 두께에 따라 다르며 최소 충격 에너지 값은 -46°C의 낮은 온도에 대해 지정됩니다.
보일러 및 압력 용기 부품은 일반적으로 용접을 통해 조립되므로 우수한 용접성은 필수적입니다. 낮은 탄소 당량 값은 열 영향 구역에서 수소로 인한 균열 위험을 최소화합니다. 크롬-몰리브덴 등급의 경우 일반적으로 균열을 방지하고 적절한 기계적 특성을 보장하기 위해 예열 및 용접 후 열처리가 필요합니다.
크리프 저항성은 장기간에 걸쳐 높은 온도에 노출되는 플레이트에 매우 중요합니다. ASTM A387/A387M 표준은 특히 고온 서비스를 위한 크리프 강도 강화 페라이트강을 다루고 있습니다. 부식 방지도 똑같이 중요합니다. 보일러 플레이트는 물, 증기 및 잠재적으로 부식성 가스에 노출되므로 황과 인 함량을 최소화한 고순도는 공식 및 응력 부식 균열을 방지하는 데 도움이 됩니다.
치수 가용성은 일반적으로 두께가 3mm~600mm, 너비가 1,200mm~4,200mm, 길이가 최대 18,000mm 등 광범위합니다.
주요 산업 응용 분야 및 최종 사용 부문
보일러 강판은 고압, 고온의 차폐가 요구되는 수많은 중공업 분야에서 없어서는 안 될 소재입니다. 에서 발전 부문 이 플레이트는 화력발전소, 원자로 및 폐기물 에너지화 시설의 보일러 드럼, 증기 드럼, 과열기 헤더 및 압력 부품을 제작하는 데 사용됩니다. 초임계 및 초초임계 보일러의 까다로운 조건에는 19Mng 및 22Mng와 같은 고급 등급이 필요합니다.
에서 석유화학 및 화학산업 보일러 플레이트는 원자로, 열교환기, 증류탑, 분리기, 저장탱크(LPG 및 LNG용 구형 탱크 포함), 암모니아 합성탑 제조에 필수적입니다. 15CrMoR 및 13MnNiMoR과 같은 크롬-몰리브덴 등급은 정유 장비의 고온 수소 서비스에 사용됩니다.
석유 및 가스 부문은 분리기, 녹아웃 드럼 및 가스 처리 장비를 포함하여 업스트림, 미드스트림 및 다운스트림 작업의 압력 용기용 보일러 강판에 의존합니다. 이 플레이트는 에도 사용됩니다 . 수력 발전 고압 수압대 및 터빈 나선형 케이스의
이러한 주요 분야 외에도 보일러 플레이트는 위생 압력 용기가 필요한 에도 널리 사용됩니다 . 제약 및 식품 가공 장비는 물론 조선소 보조 보일러 및 압력 함유 부품용 원자력 산업에서는 원자로 압력 용기 및 격납 구조물에 대해 9% 니켈 합금 강판을 포함한 특수 등급을 지정합니다.
재료 선택 지침 및 모범 사례
적절한 보일러 강판을 선택하려면 사용 온도, 설계 압력, 부식 환경 및 제조 요구 사항을 신중하게 고려해야 합니다. 중간 및 저온 서비스(약 350°C 미만)의 경우 탄소강판이면 충분합니다. 일반적으로 ASTM A516 등급 70 또는 중국 Q245R과 같은 고온 서비스의 경우 크롬-몰리브덴 합금강이 지정됩니다. ASTM A387 등급 11, 22 또는 91과 같은 크리프 강도 강화 페라이트강(CSEF)은 온도가 600°C를 초과하는 초초임계압 보일러 응용 분야에 특히 적합합니다.
저온 응용 분야(-20°C 미만)의 경우 ASTM A203 또는 9% 니켈강과 같은 니켈 합금강은 필요한 인성과 취성 파괴에 대한 저항성을 제공합니다. 용접이 포함된 경우 예민화 및 입계 부식을 방지하기 위해 오스테나이트계 스테인리스 강판에 저탄소 변형(예: 304L, 316L)을 권장합니다. 필요한 경우 예열 및 용접 후 열처리를 포함한 적절한 용접 절차는 재료 특성을 유지하는 데 필수적입니다. 품질 보증에는 밀 테스트 보고서, 비파괴 검사 및 지정된 경우 제3자 검사가 포함되어야 합니다.
