Zašto su tlačne cijevi bojlera drugačije
Visok{0}}kotao radi s vodom ili parom pri tlaku koji može premašiti 10 MPa u pomoćnim jedinicama i temperaturama iznad 500 stupnjeva Celzijusa u krugovima pregrijača. U tim uvjetima cijev nije samo cjevovod: to je komponenta-koja sadrži pritisak čiji kvar može osloboditi ogromnu pohranjenu energiju. Iz tog razloga, tlačni dijelovi kotla regulirani su projektnim kodovima i specifikacijama materijala koji su daleko stroži od onih koji se primjenjuju na obične cijevi za vodu ili plin. Prva dužnost projektanta je odabrati materijal čije je dopušteno naprezanje na radnoj temperaturi potvrđeno kodeksom, a čija su proizvodnja i ispitivanje provedeni prema odgovarajućoj specifikaciji.
Također je važno razjasniti terminologiju. Ono što se obično naziva visoko{1}}kotlovska cijev ili kotlovska cijev obično je proizvod malog-promjera, debelih-stijena, a velika većina tlačnih dijelova kotla proizvodi se kao bešavna cijev. Zavarene cijevi, uključujući spiralno zavarene (spiralni šav) cijevi, imaju legitimnu upotrebu u kotlovskim postrojenjima, ali su gotovo u potpunosti izvan tlačne ovojnice: kanali za dimne plinove, kanali za zrak, platforme, rukohvati, potporne strukture i nisko{5}}tlačni pomoćni cjevovod. Razlog nije u tome što su zavareni spojevi sami po sebi slabi, već u tome što kombinacija povišene temperature, puzanja, toplinskog zamora i korozije u kotlovskim krugovima zahtijeva jednoliku strukturu-bez nedostataka koju bešavna proizvodnja pruža s najmanje varijabli.
Važeći standardi za kotlovske cijevi
Nekoliko međunarodnih standarda definira materijale koji se koriste u tlačnim dijelovima kotla. U kineskoj praksi, GB/T 5310 pokriva bešavne čelične cijevi za visokotlačne-kotlove i uključuje kvalitete kao što su 20G, 15CrMoG, 12Cr1MoVG i više-legure koje se koriste u superkritičnim jedinicama. U međunarodnoj praksi, ASTM A106 pokriva bešavne cijevi od ugljičnog čelika za rad na visokim-temperaturama, ASTM A335 pokriva bešavne cijevi od feritne legure čelika za rad na visokim-temperaturama (stupnjevi P11, P22, P91 i slično), a ASTM A213 pokriva bešavne kotlove od feritnog i austenitnog legiranog čelika, pregrijač i cijevi izmjenjivača-topline. EN 10216-2 ima istu ulogu u europskoj praksi. Svaka od ovih specifikacija definira granice kemijskog sastava, vlačna svojstva na sobnoj temperaturi i u mnogim slučajevima podatke o popuštanju pri povišenoj temperaturi ili puzanju koje zahtijeva projektni kod.
Odabir između ovih standarda obično se vrši prema zemlji dizajna, specifikaciji projekta ili primjenjivom kodu tlačne posude kao što je ASME odjeljak I, ASME B31.1 ili odgovarajućem kineskom kodu za kotlove. Ono što je tehnički važno jest da stupanj cijevi, debljina stijenke i dopušteno naprezanje korišteno u izračunu potječu iz istog koda, jer su dopuštena naprezanja pri temperaturi kod-specifične vrijednosti koje se ne mogu miješati u sustavima.
Vrste materijala i njihova temperaturna područja
Vrste ugljičnog čelika poput 20G (GB/T 5310) i A106 razreda B ili C ekonomični su za rad do otprilike 425 stupnjeva Celzijusa. Iznad te temperature, čvrstoća ugljičnog čelika brzo pada i-dugoročno puzanje postaje glavno razmatranje. Zatim su potrebni legirani čelici: 15CrMoG i 12Cr1MoVG (ili A335 P11 i P22 prema ASTM terminologiji) proširuju rad u rasponu od 480-580 Celzijevih stupnjeva, dok se čelici 9Cr-1Mo-V kao što je P91 i kineski ekvivalent 10Cr9Mo1VNbN koriste za superkritične i ultra-superkritični kolektori, parni vodovi i dijelovi grijača gdje je čvrstoća na 580-620 stupnjeva Celzijusa ključna.
Odabir stupnja uvjetovan je projektiranom temperaturom i tlakom, a ne samo cijenom. Uobičajena inženjerska pogreška je pretjerano specificiranje razreda legure bez provjere opravdava li ga radna temperatura, što povećava troškove materijala i zavarivanja bez ikakve koristi. Jednako je uobičajeno nedovoljno određivanje stupnja ugljika i otkrivanje da puzanje, oksidacija ili grafitizacija ograničavaju projektirani vijek trajanja. Ispravna metoda je korištenje tablica dopuštenog naprezanja u primjenjivom kodu, interpolacija za proračunsku temperaturu i dimenzioniranje debljine stijenke tako da obručno naprezanje ostane ispod dopuštene vrijednosti uz potrebnu marginu.
Zašto bešavne cijevi dominiraju dijelovima pod pritiskom
Cijevi za kotlove proizvode se vrućim probijanjem i hladnim izvlačenjem ili vrućim valjanjem, što daje proizvod bez šava i stoga bez zavara koji treba pregledati, bez zone utjecaja topline-zavara i bez rizika od nedostataka-povezanih sa zavarivanjem. U okruženju peći gdje se cijevi susreću s plamenom, toplinskim cikliranjem i često erozivnim dimnim plinom, odsutnost zavara je stvarna prednost pouzdanosti. Bešavna cijev također ima bolju ujednačenost-debljine stijenke u malim promjerima tipičnim za krugove kotla, što izračun naprezanja čini točnijim.
Zavarene kotlovske cijevi postoje i prihvaćaju ih neki kodovi u specifičnim primjenama, na primjer visoko-frekventno zavarene cijevi u ekonomajzeru, ali njihova je upotreba uvjetovana kvalitetom zavara koja se demonstrira i obično je ograničena na zone niže temperature. Posebno spiralno zavarena cijev ima dugački spiralni šav koji je teško uskladiti s strujanjem i toplinskim obrascima kruga kotla i ne nudi nikakvu prednost u malim promjerima koji su uključeni. Praktični zaključak za inženjere je jednostavan: odredite bešavnu cijev za tlačne dijelove kotla i rezervirajte zavarenu cijev za netlačne sustave postrojenja.
Kontrola kvalitete i ispitivanje u opskrbi kotlovskim cijevima
Lanac opskrbe za kotlovske cijevi kontrolira se na svakom koraku. Čelik je napravljen prema uskim granicama sastava, s niskim sadržajem fosfora i sumpora, i često je tretiran vakuumom ili kalcijem kako bi se kontrolirale inkluzije. Svako zagrijavanje testira se na vlačna svojstva, tvrdoću i, gdje to zahtijeva razred ili specifikacija projekta, udarnu žilavost po Charpy V-zarezu na određenoj temperaturi. Za stupnjeve legure, potvrda tvornice također mora zabilježiti ciklus toplinske obrade, jer mehanička svojstva Cr-Mo i Cr-Mo-V čelika u potpunosti ovise o ispravnom normaliziranju ili kaljenju i popuštanju.
Uz testove u mlinu, cjevovod kotla obično se podvrgava dodatnoj provjeri u radionici proizvođača ili na licu mjesta: pozitivna identifikacija materijala fluorescencijom X-zraka pri svakom zagrijavanju, ultrazvučno mjerenje debljine, magnetsko ispitivanje česticama ili bojom penetrantnim ispitivanjem zavarenih spojeva na terenu i hidrostatsko ispitivanje sastavljenih krugova gdje to zahtijeva kodeks. Lanac dokumentacije, od potvrde željezare preko potvrde tvornice cijevi do evidencije o proizvodnji, mora biti potpun jer ga inspektori kotlova i nadzornici osiguranja rutinski provjeravaju.
Često postavljana pitanja
Primjenjivi standard ovisi o proizvodu i usluzi: API 5L za cjevovodne cijevi, ASTM A53 i A106 za cijevi od ugljičnog čelika, ASTM A312 i A213 za nehrđajući čelik i ASME B16 serija za dimenzije i spojeve; naredba treba navesti standard i njegovo izdanje.
Veličine se kreću od malog provrta do velikog promjera prema standardu proizvoda, s debljinom stijenke izraženom u rasporedu brojeva od SCH10 do XXS ili u milimetrima; u narudžbi se navodi vanjski promjer, debljina stjenke i dužina.
Dostupni su tipovi ugljičnog čelika kao što su API 5L B do X70 i ASTM A106 B, legirani čelici i nehrđajući čelici kao što su 304/304L, 316/316L i duplex, a svaki se isporučuje s certificiranim kemijskim i mehaničkim svojstvima.
Svaki se lot testira na kemijski sastav, mehanička svojstva, dimenzije i cjelovitost tlaka, hidrostatskim ispitivanjem i ne-destruktivnim pregledom prema standardu, a potvrda dokumentira rezultate.
Dostupne su crno obojene, lakirane, nauljene, pocinčane ili obložene površine, s ravnim, ukošenim ili navojnim krajevima; plastični poklopci i čelični štitnici za krajeve štite cijev tijekom transporta.
Pohranite na klizače od tla sa zaštićenim krajevima, držite ih na suhom i podalje od različitih metala i podižite svežnjeve pomoću remena na određenim točkama podizanja kako biste izbjegli oštećenje.
