คำอธิบายเกี่ยวกับเกรดและมาตรฐานของท่อหม้อไอน้ำ

เหล็กกล้าคาร์บอน

SA178

เหล็กกล้าคาร์บอนมีความต้านทานการกัดกร่อนปานกลางและมีความแข็งแรงพอประมาณที่อุณหภูมิสูงถึง 1000 องศาฟาเรนไฮต์ อย่างไรก็ตาม การใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่า 800 องศาฟาเรนไฮต์ต้องคำนึงถึงความเสี่ยงต่อการเกิดกราไฟต์ การเกิดกราไฟต์ไม่ได้เป็นปัญหาสำคัญในความหนาที่พบในท่อหม้อไอน้ำ อย่างไรก็ตาม ไม่แนะนำให้ใช้ท่อที่มีหน้าตัดหนาที่อุณหภูมิสูงกว่า 800 องศาฟาเรนไฮต์ การใช้งานท่อเหล็กกล้าคาร์บอนแบบไร้รอยต่อและแบบเชื่อมในหม้อไอน้ำถูกจำกัดไว้ที่อุณหภูมิสูงสุด 800 องศาฟาเรนไฮต์สำหรับเหล็กขอบ และ 1000 องศาฟาเรนไฮต์สำหรับเหล็กที่ผ่านกระบวนการกำจัดออกซิเจน ตามมาตรฐาน ASME Boiler and Pressure Vessel Code, “Section I, Power Boilers” มาตรฐานดังกล่าวไม่ได้ระบุค่าความเค้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนที่อุณหภูมิสูงกว่า 1000 องศาฟาเรนไฮต์ เหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบเดนัม

เหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบเดนัม

SA209

เหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบเดนัมมีกำลังรับแรงดัดงอสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในงานหม้อไอน้ำอุณหภูมิสูง เหล็กกล้าเหล่านี้มีโมลิบเดนัมเป็นส่วนประกอบประมาณ 0.5% เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงกว่า 850-900 องศาฟาเรนไฮต์เป็นเวลานาน เหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบเดนัมก็มีแนวโน้มที่จะเกิดกราไฟต์ได้เช่นกัน ปรากฏการณ์นี้ขึ้นอยู่กับขนาดหน้าตัด และไม่แนะนำให้ใช้ท่อเกรดนี้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 850 องศาฟาเรนไฮต์ เนื่องจากเฟสคาร์ไบด์ไม่เสถียรและจะเปลี่ยนกลับเป็นกราไฟต์ มาตรฐาน ASME Boiler and Pressure Vessel Code “ส่วนที่ 1” ระบุค่าความเค้นที่อนุญาตสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบเดนัมที่อุณหภูมิสูงถึง 1000 องศาฟาเรนไฮต์

โลหะผสมโครเมียมระดับกลาง

SA213-T2
เหล็กกล้าผสมต่ำชนิดนี้มีความต้านทานต่อการเกิดกราไฟต์และมีความแข็งแรงต่อการคืบตัวสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบเดนัม ความต้านทานต่อการกัดกร่อนเทียบได้กับเหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบเดนัม เหล็กกล้า T2 มีค่าความเค้นที่ยอมรับได้สูงถึง 1000F ตามที่ระบุไว้ในมาตรฐาน ASME Boiler Code
โครเมียมในโลหะผสมโครลอยทั้งหมดช่วยทำให้คาร์บอนมีความเสถียรในรูปของโครเมียมคาร์ไบด์ จึงทำให้โลหะผสมเหล่านี้ทนทานต่อการเกิดกราไฟต์
SA213-T12
นี่คือโลหะผสมที่มีโครเมียม 1 ส่วน และโมลิบเดนัม 1/2 ส่วน ซึ่งมีข้อจำกัดด้านอุณหภูมิสูงสุดที่ 1200 องศาฟาเรนไฮต์ ตามมาตรฐาน ASME Boiler and Pressure Vessel Code “ส่วนที่ 1 ความเค้นที่อนุญาต” บางครั้งมีการใช้ T12 แทนท่อ T2 เนื่องจากมีความแข็งแรงมากกว่า
SA213-T11
เหล็กเกรดนี้มีคุณสมบัติความแข็งแรงต่อการคืบตัวเหมือนกับเหล็ก T12 มีความทนทานต่อการกัดกร่อนมากกว่าเหล็กกล้าไร้โครเมียม และค่อนข้างทนต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากมีปริมาณซิลิคอนและโครเมียมสูงกว่า
ความต้านทานต่อการออกซิเดชันมีความสำคัญ เนื่องจากโลหะที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานจะเกิดการสะสมของคราบตะกรันเพื่อป้องกันการกัดกร่อน ที่อุณหภูมิต่ำสุดค่าหนึ่ง คราบตะกรันจะหลุดลอกออกทีละน้อย และทำให้เกิดการกัดกร่อนของอนุภาคของแข็งบนกังหัน อย่างไรก็ตาม การหลุดลอกนี้มักไม่ก่อให้เกิดความเสียหายก่อนที่จะเกิดการคืบตัวหรือการเสียรูปที่อุณหภูมิสูง
ค่าความเค้นที่ยอมรับได้ระบุไว้ในมาตรฐาน ASME Boiler and Pressure Vessel Code จนถึงอุณหภูมิ 1200 องศาฟาเรนไฮต์
SA213-T22
โลหะผสมโครเมียม 2-1/4 ส่วน และโมลิบเดนัม 1 ส่วนนี้ มีคุณสมบัติการต้านทานการคืบตัวสูงเป็นพิเศษ แต่มีข้อจำกัดในการใช้งานที่อุณหภูมิไม่เกิน 1125 องศาฟาเรนไฮต์ เนื่องจากอาจเกิดการหลุดลอกของชั้นออกไซด์ที่อุณหภูมิสูงกว่านั้น โลหะผสมชนิดนี้ได้รับการระบุไว้ในมาตรฐาน ASME Boiler Code สำหรับอุณหภูมิใช้งานไม่เกิน 1200 องศาฟาเรนไฮต์
SA213-T9
โลหะผสม T9 ซึ่งประกอบด้วยโครเมียม 9 ส่วนและโมลิบเดนัม 1 ส่วน มีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีมากและมีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ยังทนทานต่อการออกซิเดชันได้ดีและสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูงสุดถึง 1200 องศาฟาเรนไฮต์ บางครั้ง T9 ก็สามารถใช้ทดแทนเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดที่มีราคาแพงกว่าได้ อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดของรหัสหม้อไอน้ำจำกัดอุณหภูมิใช้งานของ T9 ไว้ที่ 1200 องศาฟาเรนไฮต์

เหล็กกล้าไร้สนิม – เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก

เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกถูกกำหนดไว้ในมาตรฐาน ASME Boiler and Pressure Vessel Code โดยมีค่าความเค้นที่อนุญาตสองชุด เหตุผลก็คือความแข็งแรงคราคของเหล็กกล้าชนิดนี้ค่อนข้างต่ำ ค่าความเค้นที่อนุญาตที่สูงกว่านั้นถูกกำหนดขึ้นที่อุณหภูมิซึ่งการใช้งานจะถูกจำกัดด้วยคุณสมบัติแรงดึงในระยะเวลาสั้นๆ
ความเค้นที่สูงขึ้นจะเกิน 62-1/2% แต่ไม่เกิน 90% ของความแข็งแรงคราก ที่ระดับความเค้นเหล่านี้ สามารถคาดได้ว่าจะเกิดการเสียรูปพลาสติกเล็กน้อย ค่าความเค้นที่สูงขึ้นเหล่านี้มักใช้กับท่อซูเปอร์ฮีตเตอร์และรีฮีตเตอร์
ข้อกำหนดเกี่ยวกับหม้อไอน้ำระบุค่าความเค้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับอุณหภูมิต่างๆ โดยขึ้นอยู่กับเกรดของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกแต่ละชนิด
SA213-T304
เหล็กกล้าเกรดนี้ที่มีโครเมียม 18 ส่วนและนิกเกล 8 ส่วน มีหลายเกรด ได้แก่ 304L, 304LN, 304H และ 304N ซึ่งแต่ละเกรดมีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนและการออกซิเดชันได้ดีเยี่ยม พร้อมทั้งมีความแข็งแรงสูง
เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำยังคงรักษาความแข็งแรงสูงไว้ได้โดยการควบคุมปริมาณไนโตรเจน
เหล็กกล้าไร้สนิม T304 มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าและมีอุณหภูมิการอบอ่อนขั้นต่ำเพื่อให้มั่นใจได้ถึงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงในระยะยาว เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด T304 มีขีดจำกัดความทนทานต่ออุณหภูมิสูงสุดที่ 1650 องศาฟาเรนไฮต์ภายใต้สภาวะออกซิไดซ์ ส่วนที่ 1 ของมาตรฐาน ASME Boiler Code ระบุค่าความเค้นที่อนุญาตได้สูงสุดถึง 1500 องศาฟาเรนไฮต์
SA213-T316
T316 มีคุณสมบัติคล้ายกับ T304 แต่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนและความแข็งแรงต่อการคืบตัวได้ดีกว่า การเติมโมลิบเดนัมลงใน 316 ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นรูพรุนและการกัดกร่อนตามรอยแตก
เหล็กเกรดนี้มีหลายแบบ ได้แก่ 316L, 316LN, 316H และ 316N
SA213-T321 และ T347
T321 และ 347 เป็นเหล็กกล้าที่มีโครงสร้างคล้ายกับ T304 และมีคุณสมบัติแรงดึงขั้นต่ำที่เทียบเคียงกันได้ เหล็กกล้าทั้งสองเกรดนี้ได้รับการทำให้เสถียรด้วยการเติมไทเทเนียมและโคลัมเบียนตามลำดับ พร้อมกับการอบชุบความร้อนที่เหมาะสม
เพื่อให้มั่นใจได้ถึงความแข็งแรงที่ดีในระยะยาวที่อุณหภูมิสูง จึงได้มีการพัฒนาเหล็กกล้า T321H และ 347H-like 304H ขึ้น โดยมีปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้นและกำหนดอุณหภูมิการอบอ่อนขั้นต่ำที่เฉพาะเจาะจง
ในบรรดาเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งหมด เหล็กกล้า T309 (โครเมียม 25% นิกเกล 13%) และ T310 (โครเมียม 25% นิกเกล 20%) มีความต้านทานต่อการออกซิเดชันและการกัดกร่อนสูงสุด นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติที่อุณหภูมิสูงที่ดีอีกด้วย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเหล็กกล้าเหล่านี้มีเฟอร์ไรต์ จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดเฟสซิกมาได้ง่ายกว่า