[Connaissances sur les tubes en acier] Introduction aux tubes de chaudière et aux tubes en alliage couramment utilisés

20G : Numéro d'acier homologué GB5310-95 (marques étrangères correspondantes : st45.8 en Allemagne, STB42 au Japon et SA106B aux États-Unis). C'est l'acier le plus couramment utilisé pour les tubes de chaudière. Sa composition chimique et ses propriétés mécaniques sont sensiblement identiques à celles des tôles d'acier 20. Cet acier présente une certaine résistance à température normale, moyenne et élevée, une faible teneur en carbone, une plasticité et une ténacité supérieures, ainsi que de bonnes caractéristiques de formage et de soudage à froid et à chaud. Il est principalement utilisé pour la fabrication de raccords de tuyauterie pour chaudières haute pression et à paramètres élevés, de surchauffeurs, de réchauffeurs, d'économiseurs et de parois d'eau pour la section basse température. Français tels que les tubes de petit diamètre pour les tubes de surface de chauffage avec une température de paroi ≤ 500 °C et les tubes à parois d'eau, les tubes d'économiseur, etc., les tubes de grand diamètre pour les tubes de vapeur et les collecteurs (économiseur, paroi d'eau, surchauffeur basse température et collecteur de réchauffeur) avec une température de paroi ≤ 450 °C, et les pipelines avec une température moyenne ≤ 450 °C Accessoires, etc. Étant donné que l'acier au carbone sera graphitisé s'il est utilisé pendant une longue période au-dessus de 450 °C, la température maximale d'utilisation à long terme du tube de surface de chauffage est limitée à moins de 450 °C. Dans cette plage de température, la résistance de l'acier peut répondre aux exigences des surchauffeurs et des tubes de vapeur, et il a une bonne résistance à l'oxydation, une ténacité plastique, des performances de soudage et d'autres propriétés de traitement à chaud et à froid, et il est largement utilisé. L'acier utilisé dans le four iranien (se référant à une seule unité) est le tuyau d'introduction des eaux usées (la quantité est de 28 tonnes), le tuyau d'introduction d'eau de vapeur (20 tonnes), le tuyau de raccordement de vapeur (26 tonnes) et le collecteur d'économiseur (8 tonnes). ), système d'eau de désurchauffe (5 tonnes), le reste est utilisé comme acier plat et matériaux de flèche (environ 86 tonnes).

SA-210C (25MnG) : Nuance d'acier conforme à la norme ASME SA-210. Tube de petit diamètre en acier carbone-manganèse pour chaudières et surchauffeurs, il s'agit d'un acier perlitique résistant à la chaleur. La Chine l'a transposé à la norme GB5310 en 1995 et l'a baptisé 25MnG. Sa composition chimique est simple, à l'exception de sa teneur élevée en carbone et en manganèse, le reste étant similaire à celui du 20G. Sa limite d'élasticité est donc supérieure d'environ 20 % à celle du 20G, et sa plasticité et sa ténacité sont équivalentes à celles du 20G. Son procédé de fabrication est simple et sa malléabilité à chaud comme à froid est excellente. Son utilisation à la place du 20G permet de réduire l'épaisseur de paroi et la consommation de matière, tout en améliorant le transfert thermique de la chaudière. Ses composants et sa température d'utilisation sont sensiblement identiques à ceux du 20G. Il est principalement utilisé pour les parois d'eau, les économiseurs, les surchauffeurs basse température et autres composants dont la température de fonctionnement est inférieure à 500 °C.

SA-106C : Nuance d'acier conforme à la norme ASME SA-106. Tube en acier carbone-manganèse pour chaudières et surchauffeurs de gros calibre à haute température. Sa composition chimique est simple et similaire à celle de l'acier au carbone 20G, mais sa teneur en carbone et en manganèse est plus élevée. Sa limite d'élasticité est donc supérieure d'environ 12 % à celle du 20G, et sa plasticité et sa ténacité sont satisfaisantes. Son procédé de fabrication est simple et sa maniabilité à chaud comme à froid est excellente. Son utilisation en remplacement des collecteurs 20G (économiseur, paroi d'eau, surchauffeur basse température et collecteur de réchauffeur) permet de réduire l'épaisseur de la paroi d'environ 10 %, ce qui permet de réduire les coûts de matériaux, de réduire la charge de soudage et d'améliorer la résistance au démarrage des collecteurs.

15Mo3 (15MoG) : Tube en acier conforme à la norme DIN17175. Ce tube en acier carbone-molybdène de petit diamètre est destiné aux surchauffeurs de chaudières. Il s'agit d'un acier perlitique résistant à la chaleur. La Chine l'a transposé à la norme GB5310 en 1995 et l'a baptisé 15MoG. Sa composition chimique est simple, mais il contient du molybdène. Ainsi, tout en conservant les mêmes performances de procédé que l'acier au carbone, sa résistance thermique est supérieure. Grâce à ses bonnes performances et à son faible prix, il a été largement adopté dans le monde entier. Cependant, cet acier a tendance à graphiter en fonctionnement prolongé à haute température. Sa température d'utilisation doit donc être maintenue en dessous de 510 °C, et la quantité d'aluminium ajoutée pendant la fusion doit être limitée afin de contrôler et de retarder le processus de graphitisation. Ce tube en acier est principalement utilisé pour les surchauffeurs et les réchauffeurs basse température, et sa température de paroi est inférieure à 510 °C. Sa composition chimique est C0,12-0,20, Si0,10-0,35, Mn0,40-0,80, S≤0,035, P≤0,035, Mo0,25-0,35 ; niveau de résistance au feu normal σs≥270-285, σb≥450- 600 MPa ; Plasticité δ≥22.

SA-209T1a (20MoG) : Nuance d'acier conforme à la norme ASME SA-209. Tube en acier carbone-molybdène de petit diamètre pour chaudières et surchauffeurs, il s'agit d'un acier perlitique résistant à la chaleur. La Chine l'a transposé dans la norme GB5310 en 1995 et l'a baptisé 20MoG. Sa composition chimique est simple, mais il contient du molybdène, ce qui lui confère une meilleure résistance thermique, tout en conservant les mêmes performances de traitement que l'acier au carbone. Cependant, cet acier a tendance à graphitiser en fonctionnement prolongé à haute température ; sa température d'utilisation doit donc être maintenue en dessous de 510 °C afin d'éviter toute surchauffe. Lors de la fusion, l'ajout d'aluminium doit être limité afin de contrôler et de retarder le processus de graphitisation. Ce tube en acier est principalement utilisé pour des pièces telles que les parois de systèmes de refroidissement par eau, les surchauffeurs et les réchauffeurs, et sa température de paroi est inférieure à 510 °C. Sa composition chimique est C0,15-0,25, Si0,10-0,50, Mn0,30-0,80, S≤0,025, P≤0,025, Mo0,44-0,65 ; niveau de résistance normalisé σs≥220, σb≥415 MPa ; plasticité δ≥30.

15CrMoG : nuance d'acier GB5310-95 (correspondant aux aciers 1Cr-1/2Mo et 11/4Cr-1/2Mo-Si largement utilisés dans le monde). Sa teneur en chrome est supérieure à celle de l'acier 12CrMo, ce qui lui confère une résistance thermique supérieure. À des températures supérieures à 550 °C, sa résistance thermique diminue considérablement. En cas de fonctionnement prolongé à 500-550 °C, la graphitisation ne se produit pas, mais une sphéroïdisation du carbure et une redistribution des éléments d'alliage se produisent, ce qui entraîne un échauffement de l'acier. La résistance mécanique est réduite et l'acier présente une bonne résistance à la relaxation à 450 °C. Ses performances en fabrication de tubes et en soudage sont excellentes. Principalement utilisé comme tuyaux et collecteurs de vapeur à haute et moyenne pression avec des paramètres de vapeur inférieurs à 550℃, tubes de surchauffeur avec une température de paroi de tube inférieure à 560℃, etc. Sa composition chimique est C0,12-0,18, Si0,17-0,37, Mn0,40-0,70, S≤0,030, P≤0,030, Cr0,80-1,10, Mo0,40-0,55 ; niveau de résistance σs≥ à l'état revenu normal 235, σb≥440-640 MPa ; Plasticité δ≥21.

T22 (P22), 12Cr2MoG : Le T22 (P22) est un acier conforme à la norme ASME SA213 (SA335), répertorié dans la norme chinoise GB5310-95. Dans la série des aciers Cr-Mo, sa résistance thermique est relativement élevée, et sa résistance à l'endurance et sa contrainte admissible à température constante sont même supérieures à celles de l'acier 9Cr-1Mo. C'est pourquoi il est utilisé dans les centrales thermiques, les centrales nucléaires et les appareils à pression à l'étranger. Son champ d'application est large. Cependant, son économie technique est inférieure à celle du 12Cr1MoV chinois, ce qui le rend moins utilisé dans la fabrication de chaudières thermiques domestiques. Il n'est adopté que sur demande de l'utilisateur (notamment lorsqu'il est conçu et fabriqué conformément aux spécifications ASME). Cet acier est insensible au traitement thermique, présente une plasticité élevée et durable et d'excellentes performances de soudage. Les tubes T22 de petit diamètre sont principalement utilisés comme tubes de surface chauffante pour les surchauffeurs et les réchauffeurs dont la température de paroi métallique est inférieure à 580 °C, tandis que les tubes P22 de grand diamètre sont principalement utilisés pour les joints surchauffeurs/réchauffeurs dont la température de paroi métallique ne dépasse pas 565 °C. Tubes de vapeur principaux et de boîte. Composition chimique : C ≤ 0,15, Si ≤ 0,50, Mn 0,30-0,60, S ≤ 0,025, P ≤ 0,025, Cr 1,90-2,60, Mo 0,87-1,13 ; résistance σs ≥ 280, σb ≥ 450-600 MPa sous revenu positif ; plasticité δ ≥ 20.

12Cr1MoVG : Cet acier, homologué GB5310-95, est largement utilisé dans les surchauffeurs, collecteurs et conduites de vapeur principales des chaudières de centrales électriques domestiques à haute et ultra-haute pression et sous-critiques. Sa composition chimique et ses propriétés mécaniques sont fondamentalement identiques à celles de la tôle 12Cr1MoV. Sa composition chimique est simple, sa teneur totale en alliage est inférieure à 2 % et il s'agit d'un acier perlitique à faible teneur en carbone et faiblement allié, résistant à chaud. Parmi ces métaux, le vanadium peut former un carbure VC stable avec le carbone, ce qui permet au chrome et au molybdène de l'acier de se concentrer dans la ferrite et de ralentir le transfert du chrome et du molybdène de la ferrite au carbure, conférant à l'acier une meilleure stabilité à haute température. La quantité totale d'éléments d'alliage de cet acier ne représente que la moitié de celle de l'acier 2,25Cr-1Mo largement utilisé à l'étranger, mais sa résistance à l'endurance à 580 °C et 100 000 h est 40 % supérieure à celle de ce dernier ; son procédé de fabrication est simple et ses performances de soudage sont excellentes. Un traitement thermique rigoureux permet d'obtenir des performances globales et une résistance thermique satisfaisantes. L'exploitation réelle de la centrale électrique montre que la conduite de vapeur principale en 12Cr1MoV peut continuer à fonctionner après 100 000 heures de fonctionnement en toute sécurité à 540 °C. Les tubes de grand diamètre sont principalement utilisés comme collecteurs et conduites de vapeur principales pour des paramètres de vapeur inférieurs à 565 °C, tandis que les tubes de petit diamètre sont utilisés pour les conduites de surface de chauffage des chaudières pour des températures de paroi métalliques inférieures à 580 °C.

12Cr2MoWVTiB (G102) : Nuance d'acier conforme à la norme GB5310-95. Cet acier bainitique à faible teneur en carbone et faiblement allié (faible teneur en multiples) a été développé et développé par mon pays dans les années 1960. Il est inclus dans la norme YB529 du ministère de la Métallurgie depuis les années 1970-1970 et dans la norme nationale actuelle. Fin 1980, cet acier a passé avec succès l'évaluation conjointe du ministère de la Métallurgie et du ministère des Machines et de l'Énergie électrique. Cet acier présente de bonnes propriétés mécaniques globales, et sa résistance thermique et sa température de service dépassent celles d'aciers étrangers similaires, atteignant le niveau de certains aciers austénitiques au chrome-nickel à 620 °C. Cela s'explique par la présence de nombreux éléments d'alliage dans l'acier, ainsi que par l'ajout d'éléments tels que le chrome et le silicium, qui améliorent la résistance à l'oxydation, ce qui permet d'atteindre une température de service maximale de 620 °C. L'exploitation réelle de la centrale a montré que l'organisation et les performances du tube en acier n'ont pas beaucoup changé après une exploitation à long terme. Principalement utilisé comme tube de surchauffeur et tube de réchauffeur de chaudière à très haut paramètre avec une température du métal ≤ 620 °C. Sa composition chimique est la suivante : C 0,08-0,15, Si 0,45-0,75, Mn 0,45-0,65, S ≤ 0,030, P ≤ 0,030, Cr 1,60-2,10, Mo 0,50-0,65, V 0,28-0,42, Ti 0,08-0,18, W 0,30-0,55, B 0,002-0,008 ; niveau de résistance σs ≥ 345, σb ≥ 540-735 MPa à l'état de revenu positif ; plasticité δ ≥ 18.

SA-213T91 (335P91) : Il s'agit de la nuance d'acier de la norme ASME SA-213 (335). Il s'agit d'un matériau pour les pièces sous pression à haute température de l'énergie nucléaire (également utilisé dans d'autres domaines) développé par le Rubber Ridge National Laboratory des États-Unis. L'acier est basé sur l'acier T9 (9Cr-1Mo) et est limité aux limites supérieure et inférieure de teneur en carbone. , Tout en contrôlant plus strictement la teneur en éléments résiduels tels que P et S, une trace de 0,030 à 0,070 % de N, une trace d'éléments formant des carbures forts de 0,18 à 0,25 % de V et 0,06 à 0,10 % de Nb sont ajoutés pour obtenir un affinage. Le nouveau type d'acier allié ferritique résistant à la chaleur est formé par les exigences de grain ; Il s'agit d'une nuance d'acier homologuée ASME SA-213, et la Chine l'a transposée à la norme GB5310 en 1995. La nuance est définie comme 10Cr9Mo1VNb ; la norme internationale ISO/DIS9329-2 est répertoriée comme X10 CrMoVNb9-1. En raison de sa teneur élevée en chrome (9 %), sa résistance à l'oxydation, sa résistance à la corrosion, sa résistance à haute température et sa tendance à la non-graphitisation sont supérieures à celles des aciers faiblement alliés. Le molybdène (1 %) améliore principalement la résistance à haute température et inhibe l'acier au chrome. Tendance à la fragilité à chaud ; par rapport au T9, il présente de meilleures performances de soudage et de résistance à la fatigue thermique, sa durabilité à 600 °C est trois fois supérieure à celle de ce dernier, et maintient l'excellente résistance à la corrosion à haute température de l'acier T9 (9Cr-1Mo) ; Comparé à l'acier inoxydable austénitique, il présente un faible coefficient de dilatation, une bonne conductivité thermique et une résistance à l'usure supérieure (par exemple, comparé à l'acier austénitique TP304, il atteint une température de résistance de 625 °C et une température de contrainte égale de 607 °C). Il présente donc de bonnes propriétés mécaniques globales, une structure et des performances stables avant et après vieillissement, de bonnes performances de soudage et de process, une durabilité et une résistance à l'oxydation élevées. Il est principalement utilisé pour les surchauffeurs et les réchauffeurs de chaudières dont la température du métal est ≤ 650 °C. Sa composition chimique est C0,08-0,12, Si0,20-0,50, Mn0,30-0,60, S≤0,010, P≤0,020, Cr8,00-9,50, Mo0,85-1,05, V0,18-0,25, Al≤0,04, Nb0,06-0,10, N0,03-0,07 ; niveau de résistance σs≥415, σb≥585 MPa dans l'état de revenu positif ; plasticité δ≥20.


Date de publication : 18 novembre 2020

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