[Conoscenza dei tubi in acciaio] Introduzione ai tubi per caldaie e ai tubi in lega di uso comune

20G: È il numero di acciaio elencato nella norma GB5310-95 (marchi esteri corrispondenti: st45.8 in Germania, STB42 in Giappone e SA106B negli Stati Uniti). È l'acciaio più comunemente utilizzato per i tubi delle caldaie. La composizione chimica e le proprietà meccaniche sono sostanzialmente le stesse delle lamiere di acciaio 20. L'acciaio presenta una certa resistenza a temperatura normale e a temperature medie e alte, un basso contenuto di carbonio, una migliore plasticità e tenacità, nonché buone proprietà di formatura e saldatura a caldo e a freddo. Viene utilizzato principalmente per la produzione di raccordi per tubi di caldaie ad alta pressione e con parametri più elevati, surriscaldatori, risurriscaldatori, economizzatori e pareti d'acqua nella sezione a bassa temperatura; come tubi di piccolo diametro per tubi di superficie riscaldanti con una temperatura di parete ≤500℃ e tubi per pareti d'acqua, tubi per economizzatori, ecc., tubi di grande diametro per tubi del vapore e collettori (economizzatore, parete d'acqua, collettore per surriscaldatore a bassa temperatura e collettore per risurriscaldatore) con temperatura di parete ≤450℃ e tubazioni con accessori per media temperatura ≤450℃ ecc. Poiché l'acciaio al carbonio si grafitizza se utilizzato a lungo al di sopra di 450°C, la temperatura massima di utilizzo a lungo termine del tubo di superficie riscaldante è preferibilmente limitata al di sotto di 450°C. In questo intervallo di temperatura, la resistenza dell'acciaio può soddisfare i requisiti dei surriscaldatori e dei tubi del vapore, e presenta una buona resistenza all'ossidazione, tenacità plastica, prestazioni di saldatura e altre proprietà di lavorazione a caldo e a freddo, ed è ampiamente utilizzato. L'acciaio utilizzato nel forno iraniano (riferendosi a una singola unità) è costituito dal tubo di ingresso delle acque reflue (quantità pari a 28 tonnellate), dal tubo di ingresso dell'acqua di vapore (20 tonnellate), dal tubo di collegamento del vapore (26 tonnellate) e dal collettore dell'economizzatore (8 tonnellate), dal sistema di desurriscaldamento dell'acqua (5 tonnellate), mentre il resto è impiegato come acciaio piatto e materiali per le barre di sostegno (circa 86 tonnellate).

SA-210C (25MnG): È la qualità di acciaio specificata nello standard ASME SA-210. Si tratta di un acciaio al carbonio-manganese per tubi di piccolo diametro, utilizzato per caldaie e surriscaldatori, ed è un acciaio perlitico ad alta resistenza termica. La Cina lo ha recepito nello standard GB5310 nel 1995, denominandolo 25MnG. La sua composizione chimica è semplice, ad eccezione dell'elevato contenuto di carbonio e manganese; per il resto è simile al 20G, pertanto la sua resistenza allo snervamento è superiore di circa il 20% rispetto al 20G, mentre la sua plasticità e tenacità sono equivalenti. L'acciaio presenta un processo produttivo semplice e una buona lavorabilità a caldo e a freddo. Il suo utilizzo in sostituzione del 20G consente di ridurre lo spessore delle pareti e il consumo di materiale, migliorando al contempo il trasferimento di calore della caldaia. Le sue applicazioni e temperature di esercizio sono sostanzialmente le stesse del 20G, ed è utilizzato principalmente per pareti d'acqua, economizzatori, surriscaldatori a bassa temperatura e altri componenti con temperature di esercizio inferiori a 500°C.

SA-106C: È la qualità di acciaio specificata nella norma ASME SA-106. Si tratta di un acciaio al carbonio-manganese per tubi di caldaie di grande calibro e surriscaldatori ad alta temperatura. La sua composizione chimica è semplice e simile a quella dell'acciaio al carbonio 20G, ma il contenuto di carbonio e manganese è superiore, pertanto la sua resistenza allo snervamento è circa il 12% maggiore rispetto a quella del 20G, e presenta buone proprietà di plasticità e tenacità. L'acciaio ha un processo produttivo semplice e una buona lavorabilità a caldo e a freddo. Il suo utilizzo in sostituzione dei collettori 20G (economizzatore, parete d'acqua, surriscaldatore a bassa temperatura e collettore di risurriscaldamento) consente di ridurre lo spessore della parete di circa il 10%, con conseguente risparmio sui costi dei materiali, riduzione del carico di lavoro di saldatura e miglioramento della distribuzione delle sollecitazioni nei collettori all'avvio.

15Mo3 (15MoG): Si tratta di un tubo in acciaio conforme alla norma DIN 17175. È un tubo in acciaio al carbonio-molibdeno di piccolo diametro per surriscaldatori di caldaie, caratterizzato da una resistenza termica perlitica. La Cina lo ha recepito nella norma GB 5310 nel 1995, denominandolo 15MoG. La sua composizione chimica è semplice, ma contiene molibdeno, pertanto, pur mantenendo le stesse prestazioni di processo dell'acciaio al carbonio, presenta una resistenza termica superiore. Grazie alle sue buone prestazioni e al prezzo contenuto, è ampiamente utilizzato in tutto il mondo. Tuttavia, questo acciaio tende alla grafitizzazione in caso di funzionamento prolungato ad alta temperatura, quindi la temperatura di utilizzo deve essere mantenuta al di sotto dei 510 °C e la quantità di alluminio aggiunta durante la fusione deve essere limitata per controllare e ritardare il processo di grafitizzazione. Questo tubo in acciaio è utilizzato principalmente per surriscaldatori e risurriscaldatori a bassa temperatura, dove la temperatura della parete è inferiore a 510 °C. La sua composizione chimica è C0,12-0,20, Si0,10-0,35, Mn0,40-0,80, S≤0,035, P≤0,035, Mo0,25-0,35; livello di resistenza al fuoco normale σs≥270-285, σb≥450-600 MPa; plasticità δ≥22.

SA-209T1a (20MoG): È la qualità di acciaio specificata nella norma ASME SA-209. Si tratta di un tubo in acciaio al carbonio-molibdeno di piccolo diametro, utilizzato per caldaie e surriscaldatori, e appartiene alla categoria degli acciai perlitici ad alta resistenza termica. La Cina lo ha recepito nella norma GB5310 nel 1995, denominandolo 20MoG. La sua composizione chimica è semplice, ma la presenza di molibdeno gli conferisce una resistenza termica superiore a quella dell'acciaio al carbonio, pur mantenendo le stesse prestazioni di processo. Tuttavia, questo acciaio tende a grafitizzarsi durante il funzionamento prolungato ad alta temperatura, pertanto la sua temperatura di utilizzo deve essere controllata al di sotto dei 510 °C, evitando sovratemperature. Durante la fusione, la quantità di alluminio aggiunta deve essere limitata per controllare e ritardare il processo di grafitizzazione. Questo tubo in acciaio è utilizzato principalmente per componenti quali pareti di scambiatori di calore ad acqua, surriscaldatori e risurriscaldatori, dove la temperatura della parete è inferiore a 510 °C. La sua composizione chimica è C0,15-0,25, Si0,10-0,50, Mn0,30-0,80, S≤0,025, P≤0,025, Mo0,44-0,65; livello di resistenza normalizzata σs≥220, σb≥415 MPa; plasticità δ≥30.

15CrMoG: è un acciaio di grado GB5310-95 (corrispondente agli acciai 1Cr-1/2Mo e 11/4Cr-1/2Mo-Si ampiamente utilizzati in vari paesi del mondo). Il suo contenuto di cromo è superiore a quello dell'acciaio 12CrMo, quindi ha una maggiore resistenza termica. Quando la temperatura supera i 550°C, la sua resistenza termica si riduce significativamente. Se viene utilizzato per un lungo periodo a 500-550°C, non si verifica grafitizzazione, ma si verificano sferoidizzazione dei carburi e ridistribuzione degli elementi di lega, il che porta al calore dell'acciaio. La resistenza si riduce e l'acciaio ha una buona resistenza al rilassamento a 450°C. Le sue prestazioni nei processi di produzione di tubi e saldatura sono buone. Utilizzato principalmente come tubi e collettori per vapore ad alta e media pressione con parametri del vapore inferiori a 550℃, tubi per surriscaldatori con temperatura della parete inferiore a 560℃, ecc. La sua composizione chimica è 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; livello di resistenza σs≥ nello stato temprato normale 235, σb≥440-640 MPa; plasticità δ≥21.

T22 (P22), 12Cr2MoG: Il T22 (P22) è un materiale conforme allo standard ASME SA213 (SA335), elencato nella norma cinese GB5310-95. Nella serie di acciai Cr-Mo, la sua resistenza termica è relativamente elevata e la sua resistenza a fatica e la tensione ammissibile alla stessa temperatura sono persino superiori a quelle dell'acciaio 9Cr-1Mo. Pertanto, è utilizzato all'estero nelle centrali termoelettriche, nelle centrali nucleari e nei recipienti a pressione. Ha un'ampia gamma di applicazioni. Tuttavia, la sua economicità tecnica non è altrettanto buona quanto quella del 12Cr1MoV cinese, quindi è meno utilizzato nella produzione di caldaie per centrali termoelettriche in Cina. Viene adottato solo quando richiesto dall'utente (soprattutto quando progettato e prodotto secondo le specifiche ASME). L'acciaio non è sensibile al trattamento termico, ha un'elevata plasticità duratura e buone prestazioni di saldatura. I tubi T22 di piccolo diametro sono utilizzati principalmente come tubi di superficie riscaldante per surriscaldatori e risurriscaldatori la cui temperatura della parete metallica è inferiore a 580℃, mentre i tubi P22 di grande diametro sono utilizzati principalmente per i giunti surriscaldatore/risurriscaldatore la cui temperatura della parete metallica non supera i 565℃. Tubo di scarico e tubo principale del vapore. La sua composizione chimica è C≤0,15, Si≤0,50, Mn0,30-0,60, S≤0,025, P≤0,025, Cr1,90-2,60, Mo0,87-1,13; livello di resistenza σs≥280, σb≥ in tempra positiva 450-600 MPa; plasticità δ≥20.

12Cr1MoVG: Si tratta di un acciaio certificato GB5310-95, ampiamente utilizzato nei surriscaldatori, nei collettori e nelle tubazioni principali delle caldaie delle centrali elettriche ad alta, altissima pressione e subcritiche di produzione nazionale. La composizione chimica e le proprietà meccaniche sono sostanzialmente le stesse della lamiera 12Cr1MoV. La sua composizione chimica è semplice, il contenuto totale di elementi di lega è inferiore al 2%, ed è un acciaio perlitico ad alta resistenza a caldo a basso tenore di carbonio e basso tenore di lega. In particolare, il vanadio può formare un carburo stabile VC con il carbonio, il che fa sì che il cromo e il molibdeno presenti nell'acciaio si trovino preferenzialmente nella ferrite, rallentando la velocità di trasferimento del cromo e del molibdeno dalla ferrite al carburo e rendendo l'acciaio più stabile alle alte temperature. La quantità totale di elementi di lega in questo acciaio è solo la metà di quella dell'acciaio 2.25Cr-1Mo ampiamente utilizzato all'estero, ma la sua resistenza a fatica a 580°C e 100.000 ore è superiore del 40% rispetto a quest'ultimo; inoltre, il suo processo produttivo è semplice e le sue prestazioni di saldatura sono buone. Purché il processo di trattamento termico sia rigoroso, è possibile ottenere prestazioni complessive e resistenza termica soddisfacenti. Il funzionamento effettivo della centrale elettrica dimostra che la condotta principale del vapore in acciaio 12Cr1MoV può continuare a essere utilizzata dopo 100.000 ore di funzionamento sicuro a 540°C. I tubi di grande diametro sono utilizzati principalmente come collettori e condotte principali del vapore con parametri del vapore inferiori a 565°C, mentre i tubi di piccolo diametro sono utilizzati come condotte di superficie di riscaldamento della caldaia con temperature della parete metallica inferiori a 580°C.

12Cr2MoWVTiB (G102): Si tratta di un tipo di acciaio conforme alla norma GB5310-95. È un acciaio bainitico ad alta resistenza a caldo, a basso tenore di carbonio e bassa lega (con una piccola quantità di elementi multipli), sviluppato nel nostro Paese negli anni '60. È stato incluso nello standard YB529 del Ministero della Metallurgia fin dagli anni '70 ed è tuttora lo standard nazionale. Alla fine del 1980, l'acciaio ha superato la valutazione congiunta del Ministero della Metallurgia, del Ministero delle Macchine e dell'Energia Elettrica. L'acciaio presenta buone proprietà meccaniche complessive e la sua resistenza termica e temperatura di esercizio superano quelle di acciai esteri simili, raggiungendo il livello di alcuni acciai austenitici al cromo-nichel a 620 °C. Ciò è dovuto alla presenza di numerosi elementi di lega, tra cui cromo, silicio, ecc., che migliorano la resistenza all'ossidazione, consentendo così di raggiungere una temperatura di esercizio massima di 620 °C. Il funzionamento effettivo della centrale elettrica ha dimostrato che l'organizzazione e le prestazioni del tubo in acciaio non sono cambiate molto dopo un lungo periodo di funzionamento. Utilizzato principalmente come tubo di surriscaldamento e tubo di risurriscaldamento di caldaie ad altissimi parametri con temperatura del metallo ≤620℃. La sua composizione chimica è C0,08-0,15, Si0,45-0,75, Mn0,45-0,65, S≤0,030, P≤0,030, Cr1,60-2,10, Mo0,50-0,65, V0,28-0,42, Ti0,08-0,18, W0,30-0,55, B0,002-0,008; livello di resistenza σs≥345, σb≥540-735 MPa allo stato di rinvenimento positivo; plasticità δ≥18.

SA-213T91 (335P91): È il grado di acciaio nello standard ASME SA-213 (335). È un materiale per parti ad alta pressione e alta temperatura nell'energia nucleare (utilizzato anche in altri settori) sviluppato dal Rubber Ridge National Laboratory degli Stati Uniti. L'acciaio è basato sull'acciaio T9 (9Cr-1Mo) ed è limitato ai limiti superiore e inferiore del contenuto di carbonio. Mentre si controlla più rigorosamente il contenuto di elementi residui come P e S, vengono aggiunte tracce di N (0,030-0,070%), tracce di elementi che formano forti carburi (0,18-0,25%) di V e 0,06-0,10% di Nb per ottenere un affinamento. Il nuovo tipo di acciaio legato ferritico resistente al calore è formato dai requisiti del grano; Si tratta di un acciaio di qualità ASME SA-213, che la Cina ha convertito allo standard GB5310 nel 1995, con la classificazione 10Cr9Mo1VNb; lo standard internazionale ISO/DIS9329-2 lo classifica come X10 CrMoVNb9-1. Grazie all'elevato contenuto di cromo (9%), la sua resistenza all'ossidazione, alla corrosione, alle alte temperature e la tendenza alla non grafitizzazione sono superiori a quelle degli acciai basso legati. L'elemento molibdeno (1%) migliora principalmente la resistenza alle alte temperature e inibisce la tendenza alla fragilità a caldo dell'acciaio al cromo; rispetto al T9, presenta migliori prestazioni di saldatura e resistenza alla fatica termica, la sua durabilità a 600 °C è tre volte superiore a quella di quest'ultimo e mantiene l'eccellente resistenza alla corrosione ad alta temperatura dell'acciaio T9 (9Cr-1Mo). Rispetto all'acciaio inossidabile austenitico, presenta un basso coefficiente di dilatazione termica, una buona conduttività termica e una maggiore resistenza a fatica (ad esempio, rispetto all'acciaio austenitico TP304, la temperatura di rottura a 625 °C è elevata, mentre la temperatura di rottura a parità di sollecitazione è di 607 °C). Pertanto, possiede buone proprietà meccaniche complessive, una struttura e prestazioni stabili prima e dopo l'invecchiamento, buone prestazioni di saldatura e di processo, elevata durabilità e resistenza all'ossidazione. Viene utilizzato principalmente per surriscaldatori e risurriscaldatori con temperatura del metallo ≤650 °C nelle caldaie. La sua composizione chimica è 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; livello di resistenza σs≥415, σb≥585 MPa nello stato di rinvenimento positivo; plasticità δ≥20.


Data di pubblicazione: 18 novembre 2020

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