Ống hợp kim chịu nhiệt Pearlite 12CR 1movg chịu áp suất cao
Vật liệu nền là thép chịu nhiệt hợp kim thấp có cấu trúc perlit hoặc bainit. Chủ yếu là các loại thép thuộc họ crom-molypden và crom-molypden-vanadi. Sau này, nhiều loại thép hợp kim hỗn hợp (như crom, vonfram, molypden, vanadi, titan, boron, v.v.) đã được phát triển, và độ bền cũng như nhiệt độ sử dụng của thép dần được nâng cao. Tuy nhiên, nhìn chung tổng lượng các nguyên tố hợp kim chỉ chiếm tối đa khoảng 5%, và cấu trúc của nó bao gồm cả thép bainit ngoài perlit. Loại thép này có độ bền rão ở nhiệt độ cao tốt và hiệu suất gia công tốt ở 450～620℃, đồng thời có độ dẫn nhiệt tốt, hệ số giãn nở thấp và giá thành thấp. Nó được sử dụng rộng rãi để chế tạo các vật liệu kết cấu chịu nhiệt khác nhau trong phạm vi 450～620℃. Chẳng hạn như ống thép nồi hơi cho nhà máy điện, cánh quạt tuabin hơi, rôto, ốc vít, bình chịu áp lực cao cho ngành lọc dầu và hóa chất, nồi hơi thu hồi nhiệt thải, ống lò nung và ống trao đổi nhiệt, v.v.
[1] Thép dùng cho ống thép chịu nhiệt hợp kim thấp.
Chủ yếu được sử dụng làm vách nước nồi hơi, bộ siêu nhiệt, bộ tái nhiệt, bộ tiết kiệm nhiệt, ống góp và ống dẫn hơi, cũng như ống trao đổi nhiệt cho ngành hóa dầu và năng lượng hạt nhân. Vật liệu này cần có giới hạn biến dạng dẻo cao, độ bền lâu dài và tính dẻo lâu dài, khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn tốt, độ ổn định cấu trúc đủ và khả năng hàn tốt cũng như các đặc tính gia công nóng và nguội tốt. Tuổi thọ thiết kế lên đến 200.000 giờ. Các thương hiệu chính ở Trung Quốc là ống hợp kim chịu áp lực cao 12CrMo, 15CrMo, 12Cr2Mo, 12Cr2MoVG và 12Cr2MoWVTiB, được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ 480～620℃. Quá trình chuẩn hóa và ram thường được sử dụng để xử lý nhiệt.
[2] Thép dùng cho tấm bình áp suất cao.
Trong ngành công nghiệp hóa dầu, khí hóa than, điện hạt nhân và nhà máy điện, thép tấm chịu nhiệt hợp kim thấp được sử dụng rộng rãi để chế tạo các bình chịu áp lực. Các nhãn hiệu chính ở Trung Quốc là ống hợp kim chịu áp lực cao 15CrMoG (1,25Cr-0,5Mo), 12Cr2Mo (2,25Cr-1Mo) và 12Cr1MoV, v.v. Ví dụ, các lò phản ứng hydro hóa thành nóng chủ yếu sử dụng thép tấm 2,25Cr-1Mo (25～150mm). Vì thiết bị hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao và chịu được hydro trong thời gian dài, đồng thời phải tính đến việc ngăn ngừa hiện tượng giòn ở 475°C, vật liệu cần có độ tinh khiết cao, hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho phải nhỏ hơn 0,01% và hàm lượng thiếc thấp nhất có thể. Các nguyên tố có hại như antimon và asen cần được nấu chảy bằng lò điện và tinh luyện bên ngoài.
[3]Thép dùng cho ốc vít.
Thép dùng cho bu lông, ốc vít là vật liệu quan trọng đóng vai trò trong việc kết nối các tuabin hơi, nồi hơi và các thiết bị chịu áp suất cao khác. Nó đòi hỏi giới hạn chảy đủ lớn, độ ổn định giãn nở cao, độ dẻo lâu dài tốt và độ nhạy vết khuyết lâu dài thấp. Khả năng chống oxy hóa và khả năng cắt tốt. Các nhãn hiệu chính ở Trung Quốc là 25Cr2Mo, 25Cr2MoV, 25Cr2Mo1V, 20Cr1M01VNbTiB, v.v., có thể được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ 500～570℃. Các mác thép này thường được sử dụng sau khi tôi và ram.
[4] Thép cho rôto (trục quay, cánh quạt).
Trục chính, cánh quạt và rôto rèn liền khối là một trong những bộ phận quan trọng của tuabin hơi. Vật liệu cần phải có các đặc tính cơ học tổng thể tốt, độ bền nứt, khả năng chống rão và độ bền kéo cao, cũng như khả năng chống mỏi nhiệt tốt. Các nhãn hiệu trục chính và cánh quạt thường được sử dụng ở Trung Quốc là 35CrMo, 35CrMoV, 27Cr2Mo1V, 12Cr3MoWV, v.v. Rôto tuabin khí được rèn từ thép 20Cr3MoWV. Sử dụng phương pháp tôi và ram. Đối với các sản phẩm rèn lớn như rôto và cánh quạt rèn, để hòa tan hoàn toàn cacbua vanadi và cải thiện độ dẻo và độ bền, có thể thực hiện xử lý sơ bộ chuẩn hóa trước khi tôi, hoặc có thể sử dụng quy trình xử lý nhiệt hai bước chuẩn hóa và ram.
[5] Thép 1Cr5Mo và Cr6SiMo.
Hai loại thép này có hàm lượng nguyên tố hợp kim cao nhất trong thép chịu nhiệt pealit. Chúng có khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tốt trong môi trường dầu mỏ. Chúng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đường ống và bình chứa cho thiết bị chưng cất dầu mỏ, ống lò nung và bộ trao đổi nhiệt, v.v., cũng được sử dụng làm khuôn dập nóng, bơm nhiên liệu, van, giá đỡ nồi hơi và các bộ phận khác. Nhiệt độ sử dụng thường dưới 650℃. Vì đây là thép tôi cứng bằng không khí, nên mối hàn có độ cứng cao và độ dẻo kém, do đó cần phải làm nguội chậm và ủ sau khi hàn.
Cán nóng (ống thép liền mạch đùn): phôi ống tròn → nung nóng → đục lỗ → cán chéo ba trục, cán liên tục hoặc đùn → cắt ống → định cỡ (hoặc giảm kích thước) → làm nguội → ống phôi → nắn thẳng → kiểm tra áp suất nước (hoặc phát hiện khuyết tật) → đánh dấu → lưu kho.
Ống thép liền mạch kéo nguội (cán): phôi ống tròn → nung nóng → đột lỗ → tạo đầu → ủ → tẩy gỉ → bôi dầu (mạ đồng) → kéo nguội nhiều lần (cán nguội) → ống phôi → xử lý nhiệt → nắn thẳng → kiểm tra áp suất nước (phát hiện khuyết tật) → đánh dấu → lưu kho.
Tiêu chuẩn GB/T8162-2008 (Ống thép liền mạch dùng cho kết cấu). Chủ yếu được sử dụng cho kết cấu chung và kết cấu cơ khí. Các vật liệu (thương hiệu) tiêu biểu: thép cacbon 20, thép 45; thép hợp kim Q345, 20Cr, 40Cr, 20CrMo, 30-35CrMo, 42CrMo, v.v.
Tiêu chuẩn GB/T8163-2008 (Ống thép liền mạch dùng để dẫn chất lỏng). Chủ yếu được sử dụng trong các công trình xây dựng và thiết bị quy mô lớn để vận chuyển đường ống dẫn chất lỏng. Vật liệu tiêu biểu (thương hiệu) là 20, Q345, v.v.
Tiêu chuẩn GB3087-2008 (Ống thép liền mạch dùng cho nồi hơi áp suất thấp và trung bình). Chủ yếu được sử dụng trong nồi hơi công nghiệp và nồi hơi dân dụng để vận chuyển chất lỏng áp suất thấp và trung bình qua đường ống. Vật liệu tiêu biểu là thép loại 10 và 20.
Tiêu chuẩn GB5310-2008 (Ống thép liền mạch dùng cho nồi hơi áp suất cao). Chủ yếu được sử dụng cho các đường ống và đầu ống dẫn chất lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao trong nồi hơi của các nhà máy điện và nhà máy điện hạt nhân. Các vật liệu tiêu biểu là 20G, 12Cr1MoVG, 15CrMoG, v.v.
Tiêu chuẩn GB5312-1999 (Ống thép liền mạch thép cacbon và thép cacbon-mangan dùng cho tàu thủy). Chủ yếu được sử dụng cho ống chịu áp lực loại I và II trong nồi hơi và bộ siêu nhiệt của tàu thủy. Các vật liệu tiêu biểu là các mác thép 360, 410, 460, v.v.
Tiêu chuẩn GB6479-2000 (Ống thép liền mạch dùng cho thiết bị bón phân áp suất cao). Chủ yếu được sử dụng để dẫn các đường ống chứa chất lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao trong thiết bị bón phân. Các vật liệu tiêu biểu là 20, 16Mn, 12CrMo, 12Cr2Mo, v.v.
Tiêu chuẩn GB9948-2006 (Ống thép liền mạch dùng trong quá trình cracking dầu mỏ). Chủ yếu được sử dụng trong nồi hơi, bộ trao đổi nhiệt và đường ống dẫn chất lỏng của các nhà máy luyện dầu mỏ. Các vật liệu tiêu biểu bao gồm 20, 12CrMo, 1Cr5Mo, 1Cr19Ni11Nb, v.v.
Tiêu chuẩn GB18248-2000 (Ống thép liền mạch dùng cho bình khí). Chủ yếu được sử dụng để chế tạo các loại bình khí và bình thủy lực. Các vật liệu tiêu biểu bao gồm 37Mn, 34Mn2V, 35CrMo, v.v.
Tiêu chuẩn GB/T17396-1998 (Ống thép liền mạch cán nóng dùng cho cột chống thủy lực). Chủ yếu được sử dụng để chế tạo cột chống thủy lực, xi lanh và cột trong mỏ than, cũng như các xi lanh và cột thủy lực khác. Các vật liệu tiêu biểu là 20, 45, 27SiMn, v.v.
Tiêu chuẩn GB3093-1986 (Ống thép liền mạch chịu áp suất cao dùng cho động cơ diesel). Chủ yếu được sử dụng làm ống dẫn dầu chịu áp suất cao trong hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel. Ống thép thường được kéo nguội, và vật liệu tiêu biểu là loại 20A.
Tiêu chuẩn GB/T3639-1983 (ống thép liền mạch chính xác kéo nguội hoặc cán nguội). Tiêu chuẩn này chủ yếu được sử dụng cho các ống thép trong kết cấu cơ khí và thiết bị chịu áp lực bằng thép cacbon, đòi hỏi độ chính xác kích thước cao và bề mặt hoàn thiện tốt. Các vật liệu tiêu biểu là thép 20, 45, v.v.
Tiêu chuẩn GB/T3094-1986 (ống thép liền mạch kéo nguội, ống thép định hình đặc biệt). Chủ yếu được sử dụng để chế tạo các bộ phận và chi tiết kết cấu khác nhau, vật liệu là thép kết cấu cacbon chất lượng cao và thép kết cấu hợp kim thấp.
Tiêu chuẩn GB/T8713-1988 (Ống thép liền mạch đường kính trong chính xác dùng cho xi lanh thủy lực và khí nén). Tiêu chuẩn này chủ yếu được sử dụng để chế tạo ống thép liền mạch kéo nguội hoặc cán nguội có đường kính trong chính xác dùng cho xi lanh thủy lực và khí nén. Các vật liệu tiêu biểu là thép 20, 45, v.v.
Tiêu chuẩn GB13296-1991 (Ống thép không gỉ liền mạch dùng cho nồi hơi và bộ trao đổi nhiệt). Chủ yếu được sử dụng trong nồi hơi, bộ siêu nhiệt, bộ trao đổi nhiệt, bình ngưng, ống xúc tác, v.v. của các doanh nghiệp hóa chất. Sử dụng ống thép chịu nhiệt độ cao, áp suất cao và chống ăn mòn. Các vật liệu tiêu biểu là 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni12Mo2Ti, v.v.
Tiêu chuẩn GB/T14975-1994 (Ống thép không gỉ liền mạch dùng cho kết cấu). Chủ yếu được sử dụng cho kết cấu chung (trang trí khách sạn và nhà hàng) và kết cấu cơ khí của các doanh nghiệp hóa chất, là loại ống thép có khả năng chống ăn mòn do khí quyển và axit, đồng thời có độ bền nhất định. Các vật liệu tiêu biểu bao gồm 0-3Cr13, 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni12Mo2Ti, v.v.
Tiêu chuẩn GB/T14976-1994 (Ống thép không gỉ liền mạch dùng để vận chuyển chất lỏng). Chủ yếu được sử dụng cho các đường ống vận chuyển môi chất ăn mòn. Các vật liệu tiêu biểu là 0Cr13, 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr17Ni12Mo2, 0Cr18Ni12Mo2Ti, v.v.
YB/T5035-1993 (Ống thép liền mạch dùng cho vỏ trục xe ô tô). Tiêu chuẩn này chủ yếu được sử dụng để sản xuất ống thép liền mạch cán nóng chất lượng cao từ thép kết cấu cacbon và thép kết cấu hợp kim dùng cho vỏ bán trục và ống trục dẫn động ô tô. Các vật liệu tiêu biểu bao gồm 45, 45Mn2, 40Cr, 20CrNi3A, v.v.
Tiêu chuẩn API SPEC5CT-1999 (Tiêu chuẩn ống bao và ống dẫn dầu) được biên soạn và ban hành bởi Viện Dầu khí Hoa Kỳ (American Petroleum Institute, viết tắt là "API") và được sử dụng trên toàn thế giới. Trong đó có: Ống bao (Casing): là ống kéo dài từ mặt đất vào giếng và đóng vai trò như lớp lót của thành giếng. Các ống được nối với nhau bằng khớp nối. Vật liệu chính là các loại thép như J55, N80 và P110, cũng như các loại thép như C90 và T95 có khả năng chống ăn mòn do hydro sunfua. Thép cấp thấp hơn (J55, N80) có thể được dùng làm ống thép hàn. Ống dẫn dầu (Tuging): là ống được đưa vào trong ống bao từ mặt đất lên tầng dầu. Các ống được nối với nhau bằng khớp nối hoặc liền khối. Vai trò của bộ phận bơm là vận chuyển dầu từ tầng dầu lên mặt đất thông qua ống dẫn dầu. Các vật liệu chính là J55, N80, P110 và C90, có khả năng chống ăn mòn do hydro sunfua, được Viện Dầu khí Hoa Kỳ biên soạn và ban hành, và được sử dụng trên toàn thế giới.
