وصف درجات ومعايير أنابيب الغلايات

الفولاذ الكربوني

SA178

تُظهر الفولاذات الكربونية مقاومة معتدلة للتآكل وقوة جيدة حتى درجة حرارة 1000 فهرنهايت. مع ذلك، يجب مراعاة قابليتها للتغرافيت عند استخدامها فوق 800 فهرنهايت. لم يُشكل التغرافيت مشكلة كبيرة في السماكات المستخدمة في أنابيب الغلايات. ومع ذلك، لا يُنصح باستخدام الأنابيب ذات المقاطع السميكة فوق 800 فهرنهايت. يقتصر استخدام أنابيب الفولاذ الكربوني الملحومة وغير الملحومة في الغلايات على درجة حرارة قصوى تبلغ 800 فهرنهايت للفولاذ ذي الحواف و1000 فهرنهايت للفولاذ المُقسّى، وذلك وفقًا لقانون ASME للغلايات وأوعية الضغط، "القسم الأول، غلايات الطاقة". لا يُحدد القانون الحد الأقصى للإجهادات المسموح بها فوق 1000 فهرنهايت للفولاذ الكربوني.

فولاذ الكربون والموليبدينوم

SA209

تتميز فولاذات الكربون والموليبدينوم بمقاومة زحف أعلى من فولاذ الكربون العادي، وتُستخدم على نطاق واسع في غلايات درجات الحرارة العالية. تحتوي هذه الفولاذات عادةً على 0.5% من الموليبدينوم. عند تعرضها لدرجات حرارة أعلى من 850-900 درجة فهرنهايت لفترات طويلة، تصبح فولاذات الكربون والموليبدينوم عرضةً للتغرافيت. وتعتمد هذه الظاهرة على حجم المقطع، لذا لا يُنصح باستخدام أنابيب من هذا النوع عند درجات حرارة أعلى من 850 درجة فهرنهايت. لا يكون طور الكربيد مستقرًا، وسيعود إلى الجرافيت. يُحدد القسم الأول من كود ASME لأوعية الغلايات والضغط الإجهادات المسموح بها لفولاذات الكربون والموليبدينوم حتى 1000 درجة فهرنهايت.

سبائك الكروم المتوسطة

SA213-T2
يتميز هذا الفولاذ منخفض السبائك بمقاومة عالية للتغرافيت وقوة زحف أكبر من فولاذ الكربون-موليبدينوم. أما مقاومته للتآكل فهي مماثلة لفولاذ الكربون-موليبدينوم. ويتحمل الفولاذ T2 إجهادات مسموح بها تصل إلى 1000 درجة فهرنهايت وفقًا لمدونة ASME لصناعة الغلايات.
يعمل الكروم الموجود في جميع أنواع كرولوي على تثبيت الكربون على شكل كربيدات الكروم، مما يجعلها محصنة ضد التغرافيت.
SA213-T12
هذه سبيكة مكونة من 1 كروم و 1/2 موليبدينوم، والتي تقتصر درجة حرارتها القصوى على 1200 درجة فهرنهايت وفقًا لقانون ASME لأوعية الغلايات والضغط، "القسم الأول، الإجهادات المسموح بها". يتم استخدام T12 أحيانًا بدلاً من أنابيب T2 نظرًا لقوتها الأكبر.
SA213-T11
تتمتع هذه الدرجة بنفس خصائص قوة الزحف مثل T12. وهي أكثر مقاومة للتآكل من الفولاذ الخالي من الكروم، كما أنها مقاومة إلى حد ما للأكسدة في درجات الحرارة العالية بسبب محتواها العالي من السيليكون والكروم.
تُعدّ مقاومة الأكسدة مهمة لأن المعادن المعرضة لدرجات حرارة مرتفعة لفترات طويلة تتراكم عليها طبقة واقية من القشور. عند درجة حرارة دنيا معينة، تصبح هذه القشور غير ملتصقة، وتتقشر تدريجيًا، مما يُسبب تآكلًا للتوربينات بفعل الجسيمات الصلبة. مع ذلك، نادرًا ما يُؤدي التقشر إلى أعطال قبل حدوث الزحف أو الخضوع عند درجات الحرارة العالية.
يتم تحديد الإجهادات المسموح بها وفقًا لقانون ASME لأوعية الغلايات والضغط حتى 1200 درجة فهرنهايت.
SA213-T22
تتميز هذه السبيكة المكونة من 2.25 كروم و1 موليبدينوم بمقاومة عالية للزحف، إلا أن استخدامها محدود حتى درجة حرارة 1125 فهرنهايت بسبب احتمالية حدوث تقشر في الطبقة السطحية عند درجات حرارة أعلى. وهي مدرجة في كود ASME للغلايات لتحمل درجات حرارة تصل إلى 1200 فهرنهايت.
SA213-T9
تُعدّ سبيكة T9، المكونة من 9 كروم و1 موليبدينوم، مقاومةً ممتازةً للتآكل، وتتمتع بقوة جيدة عند درجات الحرارة العالية. كما أنها تتميز بمقاومة جيدة للأكسدة، ويمكن استخدامها حتى درجة حرارة 1200 فهرنهايت كحد أقصى. في بعض الأحيان، تُعتبر T9 بديلاً مناسباً لأنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأغلى ثمناً. ويُحدد قانون الغلايات استخدام T9 عند درجة حرارة 1200 فهرنهايت.

الفولاذ المقاوم للصدأ – الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

تُعرض الفولاذات الأوستنيتية المقاومة للصدأ في كود ASME لأوعية الغلايات والضغط بمجموعتين من الإجهادات المسموح بها. ويعود السبب في ذلك إلى انخفاض مقاومة الخضوع النسبية لها. وقد حُددت قيم الإجهاد المسموح به الأعلى عند درجات حرارة يكون فيها استخدامها محدودًا بسبب خصائص الشد قصيرة المدى.
تتجاوز الإجهادات العالية 62.5%، ولكنها لا تتجاوز 90% من مقاومة الخضوع. عند هذه الإجهادات، يُتوقع حدوث تشوه لدن طفيف. تُستخدم قيم الإجهاد العالية هذه عادةً في أنابيب التسخين الفائق وإعادة التسخين.
يحدد قانون الغلايات الحد الأقصى للإجهادات المسموح بها لدرجات حرارة مختلفة اعتمادًا على درجة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفردية.
SA213-T304
تتضمن أنواع هذا النوع المكون من 18 كروم و8 نيكل الأنواع 304L و304LN و304H و304N. يوفر كل منها مقاومة ممتازة للتآكل والأكسدة بالإضافة إلى قوة عالية.
يتم الحفاظ على قوة عالية في الدرجات منخفضة الكربون عن طريق التحكم في محتوى النيتروجين.
يتميز الفولاذ T304 بمحتوى كربوني أعلى ودرجة حرارة تلدين دنيا لضمان مقاومة جيدة عند درجات الحرارة المرتفعة لفترات طويلة. وتقتصر درجات حرارة تحمل الفولاذ T304 على 1650 درجة فهرنهايت في ظروف الأكسدة. ويحدد القسم الأول من كود ASME للغلايات الإجهادات المسموح بها حتى 1500 درجة فهرنهايت.
SA213-T316
يشبه الفولاذ T316 الفولاذ T304، ولكنه يتميز بمقاومة أفضل للتآكل ومقاومة أعلى للزحف. وتزيد إضافة الموليبدينوم إلى الفولاذ 316 من مقاومته للتنقر والتآكل الشقوقي.
تشمل أنواع هذا النوع 316L و 316LN و 316H و 316N.
SA213-T321 و T347
يُعدّ كلٌّ من T321 و347 نوعين مختلفين من T304، ويتمتعان بخصائص شدّ دنيا متقاربة. يتم تثبيت هذين النوعين بإضافة التيتانيوم والكولومبي على التوالي، إلى جانب المعالجة الحرارية المناسبة.
لضمان قوة جيدة على المدى الطويل في درجات حرارة مرتفعة، تم تطوير T321H و 347H-like 304H- بمحتويات كربون أعلى ودرجات حرارة تلدين محلول دنيا محددة.
من بين جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ، يتميز كل من T309 (25% كروم، 13% نيكل) وT310 (25% كروم، 20% نيكل) بأعلى مقاومة للأكسدة والتآكل، كما يتمتعان بخصائص جيدة في درجات الحرارة العالية. إلا أنهما أكثر عرضة لتكوين طور سيجما لاحتوائهما على الفريت.