Materiál SA 209 je bezešvé trubky z uhlíkové-molybdenové legované oceli specifikované v ASTM A209 a v odpovídající specifikaci ASME SA209. Byl napsán pro provoz kotlů a přehříváků, kde si trubka musí udržet svou pevnost při zvýšené teplotě a přitom zůstat dostatečně tažná, aby ji bylo možné ohýbat, zhutňovat a svařovat. Vyrábí se tři třídy, T1, T1a a T1b, a všechny spoléhají na zhruba 0,5 % molybdenu, aby odolávaly tečení mnohem účinněji než obyčejná uhlíková ocel o stejné tloušťce stěny.
Co je materiál SA 209 a kde se používá
ASTM A209 pokrývá bezešvé trubky pro kotle, kouřovody a přehříváky. Kupující v energetickém a zpracovatelském průmyslu obvykle uvádějí označení SA 209, protože nákup se řídí ASME Section II, zatímco certifikát závodu často nese označení ASTM A209; tyto dva dokumenty popisují stejný produkt a stejné limity jakosti, takže kterýkoli název se může objevit na nákupní objednávce beze změny technických požadavků.
Typické úkoly zahrnují trubky přehříváku, trubky spalin, sekce ekonomizéru a trubky výměníku tepla, které pracují nad rozsahem, kdy by se obyčejná uhlíková ocel začala plazit. Molybden zvyšuje teplotu rekrystalizace oceli, takže trubka A209 si zachovává svou pevnost tam, kde by trubka z uhlíkové oceli potřebovala těžší stěnu. Současně je uhlík udržován dostatečně nízko, aby ohýbání, pěchování a svařování zůstalo praktické v kotelně.
Tři stupně SA 209: T1, T1a a T1b
Výběr třídy se řídí úrovní pevnosti požadovanou konstrukčním výpočtem a postupem svařování, který bude použit. T1 je konvenční uhlík-molybdenový stupeň, T1a nese více uhlíku a vyšší minimální pevnost v tahu a T1b je nižší-uhlíková varianta, která vyměňuje určitou pevnost za tažnost.
T1- minimální pevnost v tahu 55 ksi (380 MPa), minimální mez kluzu 30 ksi (205 MPa).
T1a- minimální pevnost v tahu 60 ksi (415 MPa), minimální mez kluzu 32 ksi (220 MPa); nejsilnější ze tří.
T1b- minimální pevnost v tahu 53 ksi (365 MPa), minimální mez kluzu 28 ksi (195 MPa), s uhlíkovou koncovkou na max. 0,14 %.
Chemické složení hadiček A209
| Prvek, % | Stupeň T1 | Stupeň T1a | Stupeň T1b |
|---|---|---|---|
| Uhlík | 0.10 – 0.20 | 0.15 – 0.25 | 0,14 max |
| Mangan | 0.30 – 0.80 | 0.30 – 0.80 | 0.30 – 0.80 |
| Fosfor | 0,025 max | 0,025 max | 0,025 max |
| Síra | 0,025 max | 0,025 max | 0,025 max |
| Křemík | 0.10 – 0.50 | 0.10 – 0.50 | 0.10 – 0.50 |
| Molybden | 0.44 – 0.65 | 0.44 – 0.65 | 0.44 – 0.65 |
Rozsah molybdenu je ve všech třech stupních identický, a proto se chovají tak podobně při zvýšených-teplotách. Fosfor a síra jsou opatřeny maximálním limitem 0,025 %, což je přísnější požadavek na čistotu než u běžné konstrukční oceli, protože se očekává, že potrubí vydrží dlouhé vystavení teplotě bez zkřehnutí nebo prasknutí. Mangan a křemík jsou pouze na normální úrovni dezoxidace.
Mechanické vlastnosti a požadavky na tvrdost
| Vlastnictví | Stupeň T1 | Stupeň T1a | Stupeň T1b |
|---|---|---|---|
| Pevnost v tahu min | 55 ksi (380 MPa) | 60 ksi (415 MPa) | 53 ksi (365 MPa) |
| Mez kluzu, min | 30 ksi (205 MPa) | 32 ksi (220 MPa) | 28 ksi (195 MPa) |
| Prodloužení v 50 mm, min | 30% | 30% | 30% |
Prodloužení ve 2 palcích nebo 50 mm je minimálně 30 % pro všechny tři třídy, když se testuje celý-řez nebo vzorek proužků. Pro testy podélných pásů platí srážka 1,50 procentního bodu za každé snížení tloušťky stěny o 1/32 palce (0,8 mm) pod 5/16 palce (8 mm). Pokud se použije standardní kulatý vzorek 2 palce nebo 50 mm nebo vzorek proporcionální velikosti s délkou měřidla 4D, je místo toho minimální prodloužení 22 %.
| Tloušťka stěny | Měřítko | T1 | T1a | T1b |
|---|---|---|---|---|
| 0,200 palce (5,1 mm) a těžší | Brinell, HBW | 146 | 153 | 137 |
| Méně než 0,200 palce (5,1 mm) | Rockwell, HRB | 80 | 81 | 77 |
Mezní hodnoty tvrdosti se mění s tloušťkou stěny i jakostí, protože práh 5,1 mm rozhoduje o tom, kterou zkušební metodu použije specifikace. Tenké stěny jsou kontrolovány na stupnici Rockwell B a těžší stěny na stupnici Brinell, takže certifikát, který uvádí špatné měřítko pro objednanou stěnu, je běžnou administrativní chybou, kterou stojí za to zkontrolovat před uvolněním trubek.
Poznámky k tepelnému zpracování, testování a výrobě
Trubky se nakupují podle vnějšího průměru a minimální tloušťky stěny a každá délka je kontrolována na vnější průměr, tloušťku stěny, toleranci délky a povrchovou pevnost. Praskliny, švy, překrytí a podobné povrchové vady jsou důvodem k zamítnutí. U každé délky se provádí hydrostatický test nebo elektrický test, jak je uvedeno v objednávce, a pro každou šarži se provádějí zkoušky zploštěním, ohybem nebo tahem, aby se potvrdily výše uvedené hodnoty prodloužení.
Protože molybdenová-ocel je citlivá na rychlost ochlazování, trubky A209 se běžně dodávají v tepelně-zpracovaném stavu, nikoli jako-válcované, a na certifikátu válcovny by mělo být uvedeno použité zpracování. Pro výrobu, poloměr ohybu, kvalifikaci postupu svařování a jakékoli tepelné zpracování po ohybu by se mělo řídit konstrukčním předpisem, kterým se řídí kotel nebo tlaková nádoba, protože konečná kritéria přijatelnosti stanoví tato pravidla, nikoli specifikace materiálu.
SA 209 Materiál: Často kladené otázky
Otázka: Co je materiál SA 209?
SA 209 je označení ASME pro bezešvé trubky kotlů a přehřívačů z uhlíkové-molybdenové legované oceli, identické v technickém obsahu jako ASTM A209 a dostupné ve stupních T1, T1a a T1b.
Otázka: Je SA 209 stejný jako A209?
Ano. SA209 se objevuje v ASME sekci II a A209 ve svazku ASTM; limity jakosti, chemie a požadavky na tah jsou stejné, takže názvy jsou na objednávce zaměnitelné.
Otázka: Která třída SA 209 je nejsilnější?
Třída T1a, s minimální pevností v tahu 60 ksi (415 MPa) a minimální mezí kluzu 32 ksi (220 MPa). T1b je nejnižší ze tří při tahu 53 ksi (365 MPa).
Otázka: Proč se do hadiček A209 přidává molybden?
Molybden v koncentraci 0,44–0,65 % zvyšuje teplotu, při které ocel měkne, takže trubka odolává tečení v provozu kotle a přehříváku, kde by se obyčejná uhlíková ocel deformovala.
Otázka: Jakou tvrdost musí splňovat trubka A209?
Pro stěny 0,200 palce (5,1 mm) a těžší jsou limity 146 HBW pro T1, 153 HBW pro T1a a 137 HBW pro T1b; tenčí stěny jsou omezeny na 80, 81 a 77 HRB.
Otázka: Lze svařovat trubky SA 209 T1?
Ano. Nízký obsah uhlíku umožňuje svařitelnost při výrobě kotlů za předpokladu, že jsou dodrženy kvalifikované postupy svařování a jakékoli požadované tepelné zpracování po-svaření stanovené příslušnými stavebními předpisy.