Tubo de aço de liga de cromo-molibdênio ASTM A691 para serviços em-altas temperaturas
Visão geral
ASTM A691capastubo de aço com liga de cromo-molibdênio feito por soldagem por-fusão-elétrica (incluindo processos ERW)destinado a serviços de alta-temperatura e alta-pressão, normalmente emaplicações de geração de energia e refinaria. Esta especificação é aequivalente soldado de ASTM A335tubo sem costura para condições de serviço semelhantes.
Classes de materiais e faixas de aplicação
| Nota | Designação de Liga | Números P{0}}típicos (ASME) | Faixa de temperatura de serviço primário |
|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo (CMSH) | 1,25Cr-0,5Mo-Si | P-4, P-5A | Até 1100 graus F (593 graus) |
| 2¼Cr-1Mo | 2,25Cr-1Mo | P-5B, P-5C | Até 1200 graus F (649 graus) |
| 5Cr-½Mo | 5Cr-0,5Mo | P-7 | Até 1200 graus F (649 graus) |
| 9Cr-1Mo | 9Cr-1Mo | P-9 | Até 1200 graus F (649 graus) |
| 9Cr-1Mo-V | 9Cr-1Mo-V (nota 91) | P-91 | Até 1300 graus F (704 graus) |
Observação:Essas classes são designadas pelo seu conteúdo nominal de cromo e molibdênio. O tubo soldado deve passar por um tratamento térmico completo (normalização e revenimento) após a soldagem para atender aos requisitos de propriedades mecânicas.
Propriedades Mecânicas (Requisitos Mínimos)
| Nota | Resistência à tracção | Força de rendimento | Alongamento em 2" (min) |
|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 2¼Cr-1Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 5Cr-½Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 9Cr-1Mo | 60.000 psi (415 MPa) | 30.000 psi (205 MPa) | 20% |
| 9Cr-1Mo-V (Gr.91) | 85.000 psi (585 MPa) | 60.000 psi (415 MPa) | 20% |
As propriedades aplicam-se após o tratamento térmico final. Propriedades de tração em temperaturas mais altas são definidas na ASME Seção II, Parte D.
Composição Química (Elementos Chave, % em Peso)
| Nota | C | Mn | P (máx.) | S (máx.) | Si | Cr | Mo | Outro |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1¼Cr-½Mo | 0,15 máx. | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0.50-1.00 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 | - |
| 2¼Cr-1Mo | 0,15 máx. | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0,50 máx. | 2.00-2.50 | 0.87-1.13 | - |
| 5Cr-½Mo | 0,15 máx. | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0,50 máx. | 4.00-6.00 | 0.45-0.65 | - |
| 9Cr-1Mo | 0,15 máx. | 0.30-0.60 | 0.025 | 0.025 | 0.25-1.00 | 8.00-10.00 | 0.90-1.10 | - |
| 9Cr-1Mo-V | 0.08-0.12 | 0.30-0.60 | 0.020 | 0.010 | 0.20-0.50 | 8.00-9.50 | 0.85-1.05 | V: 0.18-0.25 Nota: 0,06-0,10 N: 0.030-0.070 |
*Grau 91 (9Cr-1Mo-V) tem controles de composição rigorosos para maior resistência à fluência.*
Processo de fabricação e tratamento térmico
Sequência de produção para ERW A691:
Produção de placas/bobinas:Liga de aço com controle químico preciso.
Preparação de borda:Bordas fresadas para soldagem.
Formação e Soldagem:Formado a frio e soldado através do processo ERW.
Normalização-de corpo inteiro:Aquecimento acima da temperatura Ac₃ (normalmente 1600-1900 graus F / 870-1040 graus, dependendo do grau) seguido de resfriamento a ar.
Temperamento:Reaquecimento abaixo de Ac₁ (normalmente 1100-1350 graus F / 595-730 graus) e manutenção para atingir a resistência e ductilidade necessárias.
Teste e inspeção:Testes mecânicos e EQM em materiais-tratados termicamente.
Crítico:Oas propriedades mecânicas finais são estabelecidas por este tratamento térmico pós{0}}soldagem (PWHT), não pela condição-soldada.
Tamanhos padrão e tolerâncias dimensionais
| Parâmetro | Faixa Típica | Tolerâncias (conforme ASTM A691) |
|---|---|---|
| Diâmetro externo | 4,5" a 42"+ | ±0,75% do DO especificado |
| Espessura da parede | 0,188" a 4,0"+ | +12.5%, -10% da parede nominal |
| Comprimento | Até 65 pés | +1/4", -0" para comprimentos de corte |
Nota: O A691 é comumente produzido em diâmetros maiores e paredes mais espessas onde a soldagem é mais econômica do que a fabricação sem costura (A335).
Testes obrigatórios e garantia de qualidade
| Teste | Exigência | Freqüência | Propósito |
|---|---|---|---|
| Teste Hidrostático | Pressão de acordo com a fórmula especificada (min 1000 psi). | 100% do tubo | Verificação de estanqueidade. |
| Exame não{0}}destrutivo | Radiografia-completa (RT) ou ultrassônica (UT) da solda. | 100% do tubo | Integridade da solda e detecção de defeitos planares. |
| Teste de tração | Um por calor, por espessura de parede, por lote de tratamento térmico. | Obrigatório | Verifique as propriedades mecânicas. |
| Teste de dureza | Brinell ou Rockwell em cada peça (geralmente com cupom). | 100% do tubo (ou por lote) | Verifique o tratamento térmico e a têmpera adequados. |
| Teste de achatamento | Para material menor ou igual a 8⅝" DE. | 2 por lote | Verificação de ductilidade. |
| Teste de dobra | Teste de flexão transversal na solda. | 2 por lote | Ductilidade da zona de solda. |
Certificação:O Certificado de Teste de Moinho (MTC) deve incluir análises químicas, resultados de testes mecânicos, registros de tratamento térmico e relatórios de EQM.
Aplicativos primários
Geração de energia:
Principais linhas de vapor e linhas de reaquecimento a quente(usinas de combustíveis fósseis)
Superaquecedor de caldeira e tubulação de reaquecedor
Sistemas de cabeçalho-de alta temperatura
Tubulação do Gerador de Vapor de Recuperação de Calor (HRSG)
Refino de petróleo e petroquímica:
Tubulação da Unidade de Cracker Catalítico e Hidrocracker
Linhas de transferência de reformadores e aquecedores
Tubulação de serviço de hidrogênio-de alta temperatura
Serviço geral-de alta temperatura:
Tubulação de Processoem fábricas de produtos químicos
Syngas e Loops de Síntese
Considerações de projeto e fabricação
Principais vantagens em relação ao Seamless (A335):
Custo-efetivo for large diameters (>16") e paredes grossas.
Disponibilidadede comprimentos longos e únicos.
Espessura de parede consistenteem torno da circunferência.
Notas críticas de fabricação:
Soldagem:Requer pré-aquecimento, temperatura entre passes controlada etratamento térmico pós{0}}soldagem (PWHT)igualar ou exceder a temperatura original de têmpera do tubo.
Série 91 (9Cr-1Mo-V):Possui técnicas específicas de soldagem de "têmpera" e requisitos rigorosos de PWHT para manter a resistência à fluência.
Flexão:A dobra a quente é padrão; flexão por indução frequentemente usada. Deve ser seguido por PWHT completo.
Não para serviço cíclico severo:A solda longitudinal é um local potencial de início de fadiga, a menos que seja cuidadosamente inspecionada.
Comparação com os principais padrões
| Recurso | ASTM A691 (ERW) | ASTM A335 (sem costura) | ASTM A672 (EFW) |
|---|---|---|---|
| Processo | Resistência Elétrica Soldada | Sem costura | Soldado por Fusão Elétrica (SAW/Arco Submerso) |
| Uso primário | Alta-temperatura/pressão | Alta-temperatura/pressão | Temperatura/pressão moderada (geralmente para temperatura baixa) |
| Tratamento térmico | Obrigatório (Normalizar e Temperar) | Obrigatório (Normalizar e Temperar) | Obrigatório (variado) |
| Faixa de tamanho típica | OD médio a grande | Gama completa | Somente diâmetro externo grande |
| Gerador de custos | Econômico para paredes grandes/pesadas | Custo mais alto para todos os tamanhos | Econômico para diâmetro externo muito grande |
| Inspeção de solda | RT ou UT obrigatório | Não aplicável | RT ou UT obrigatório |
Resumo
Tubulação ASTM A691 ERWfornece umAlternativa-econômica e de alto{1}}desempenho ao tubo sem costura (A335)para serviços de liga de aço com-cromo-molibdênio em altas temperaturas, especialmente em grandes diâmetros. A sua adequação dependeadesão estrita ao tratamento térmico pós{0}}soldageme exame não destrutivo abrangente para garantir a integridade da solda equivalente ao metal base.
É umproduto especializadopara serviços críticos em que os engenheiros de projeto devem avaliar cuidadosamente as compensações-entre custo, a presença de uma solda longitudinal e as condições específicas de serviço (especialmente carregamento cíclico).
*Observação: para todas as-aplicações de ligas de alta temperatura, o projeto deve seguir os códigos ASME B31.1 (Tubulação de energia) ou B31.3 (Tubulação de processo), e os procedimentos de soldagem devem ser qualificados de acordo com a Seção IX da ASME.*
