X11CrMo5-1 / 1.7361 स्टील बॉयलर पाइप का परिचय
सामग्री वर्गीकरण
X11CrMo5-1 (EN 10027-2 पदनाम) या1.7361(सामग्री संख्या) हैकार्बन स्टील नहीं, बल्कि एकम {{0}मिश्र धातु क्रोमियम{{1}मोलिब्डेनम स्टीलविशेष रूप से उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया। यह एक हैमहत्वपूर्ण भेदपहले चर्चा की गई सामग्री जैसे P355NH या 16Mo3 से, क्योंकि इसमें उन्नत गुणों के लिए पर्याप्त क्रोमियम सामग्री होती है।
सही वर्गीकरण:
कम -मिश्र धातु क्रीप-गर्मी प्रतिरोधी-प्रतिरोधी स्टील (5% क्रोमियम समूह)
मुख्य विशेषताएँ और अनुप्रयोग
सामग्री पदनाम टूटना:
X: उच्च -मिश्र धातु इस्पात को इंगित करता है ("कार्बन स्टील" वर्गीकरण का खंडन करता है)
11: लगभग . 1.1% क्रोमियम सामग्री (वास्तव में 4.0-6.0% रेंज)
करोड़: क्रोमियम मिश्रधातु तत्व
एमओ: मोलिब्डेनम मिश्रधातु तत्व
5: लगभग . 0.5% मोलिब्डेनम सामग्री
1: इस मिश्र धातु समूह में पहला संस्करण
विशिष्ट विशेषताएं:
उन्नत ऑक्सीकरण प्रतिरोध: क्रोमियम सामग्री भाप ऑक्सीकरण और स्केलिंग के लिए बेहतर प्रतिरोध प्रदान करती है
उच्च रेंगने की शक्ति: 600 डिग्री तक ऊंचे तापमान पर यांत्रिक गुणों को बनाए रखता है
स्वभाव भंगुरता प्रतिरोध: उच्च क्रोमियम स्टील्स की तुलना में भंगुरता की कम संवेदनशीलता
अच्छा तापीय थकान प्रतिरोध: तापमान चक्रण का अनुभव करने वाले घटकों के लिए उपयुक्त
प्राथमिक अनुप्रयोग:
सुपरहीटर और रीहीटर ट्यूबउच्च-दक्षता वाले बॉयलरों में
भाप पाइपिंगपारंपरिक और संयुक्त चक्र बिजली संयंत्रों में
हीट एक्सचेंजर ट्यूबपेट्रोकेमिकल प्रसंस्करण में
भट्ठी की नलियों का टूटनारिफाइनरियों में
उच्च-तापमान हेडरऔर कई गुना
अपशिष्ट में घटक-से-ऊर्जा संयंत्र
विशिष्ट सेवा शर्तें:
तापमान की रेंज: 500 डिग्री से600 डिग्री(16एमओ3 से अधिक)
दबाव: तक250 बार
सेवा जीवन: रूपरेखा तयार करी100,000-200,000 घंटेडिज़ाइन तापमान पर
तकनीकी निर्देश
तालिका 1: रासायनिक संरचना आवश्यकताएँ (EN 10216-2)
| तत्व | मानक सीमा (%) | विशिष्ट विश्लेषण (%) | कार्यात्मक भूमिका |
|---|---|---|---|
| कार्बन (सी) | 0.08 - 0.15 | 0.10 - 0.13 | ताकत, कार्बाइड गठन |
| सिलिकॉन (Si) | 0.10 - 0.35 | 0.15 - 0.30 | डीऑक्सीडाइज़र |
| मैंगनीज (एमएन) | 0.30 - 0.70 | 0.40 - 0.60 | शक्ति, सल्फाइड नियंत्रण |
| फास्फोरस (पी) | 0.025 से कम या उसके बराबर | 0.020 से कम या उसके बराबर | अशुद्धता नियंत्रण |
| सल्फर (एस) | 0.015 से कम या उसके बराबर | 0.010 से कम या उसके बराबर | अशुद्धता नियंत्रण |
| क्रोमियम (Cr) | 4.00 - 6.00 | 4.80 - 5.20 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध, रेंगने की ताकत |
| मोलिब्डेनम (मो) | 0.45 - 0.65 | 0.50 - 0.60 | रेंगना प्रतिरोध, कार्बाइड स्थिरीकरण |
| निकेल (नी) | 0.30 से कम या उसके बराबर | 0.25 से कम या उसके बराबर | अवशिष्ट तत्व |
| एल्यूमिनियम (अल) | 0.040 से कम या उसके बराबर | 0.030 से कम या उसके बराबर | अनाज का शोधन |
| नाइओबियम (एनबी) | -- | -- | आम तौर पर नहीं जोड़ा जाता |
| वैनेडियम (V) | -- | -- | आम तौर पर नहीं जोड़ा जाता |
| नाइट्रोजन (एन) | 0.030 से कम या उसके बराबर | 0.020 से कम या उसके बराबर | नियंत्रित जोड़ |
तालिका 2: कमरे का तापमान यांत्रिक गुण
| संपत्ति | मानक आवश्यकता | परीक्षण की स्थिति | टिप्पणियाँ |
|---|---|---|---|
| उपज शक्ति (Rp0.2) | 280 एमपीए से अधिक या उसके बराबर | सामान्यीकृत+टेम्पर्ड | न्यूनतम मूल्य |
| तन्यता ताकत (आरएम) | 450 - 600 एमपीए | सामान्यीकृत+टेम्पर्ड | पूरी श्रृंखला |
| बढ़ाव (ए) | 20% से अधिक या उसके बराबर | L₀=5.65√S₀ | न्यूनतम मूल्य |
| प्रभाव ऊर्जा (केवी) | 40 जे (औसत) से अधिक या उसके बराबर | +20 डिग्री | चार्पी वी-नॉच |
| कठोरता | 160 - 210 एचबी | ब्रिनेल | विशिष्ट सीमा |
तालिका 3: ऊंचा तापमान गुण
| तापमान (डिग्री) | 450 | 500 | 525 | 550 | 575 | 600 | 625 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| न्यूनतम Rp0.2 (एमपीए) | 240 | 225 | 215 | 205 | 195 | 185 | 175 |
| रेंगने की शक्ति Rₚ 1% | 130 | 100 | 85 | 70 | 55 | 45 | 35 |
| रेंगना टूटना शक्ति | 180 | 140 | 120 | 100 | 80 | 65 | 50 |
| स्वीकार्य तनाव (एमपीए)* | 120 | 95 | 82 | 70 | 58 | 48 | 38 |
तापमान पर 100,000 घंटे सेवा जीवन का मान
तालिका 4: संबंधित स्टील ग्रेड के साथ तुलना
| पैरामीटर | X11CrMo5-1 | 16मो3 | 13CrMo4-5 | 10CrMo9-10 | X20CrMoV11-1 |
|---|---|---|---|---|---|
| सामग्री संख्या | 1.7361 | 1.5415 | 1.7335 | 1.7380 | 1.4922 |
| क्रोमियम सामग्री | 5% | <0.3% | 1% | 2.25% | 11% |
| न्यूनतम उपज (एमपीए) | 280 | 280 | 310 | 280 | 490 |
| अधिकतम तापमान (डिग्री) | 600 | 550 | 560 | 580 | 620 |
| ऑक्सीकरण प्रतिरोध | बहुत अच्छा | गोरा | अच्छा | बहुत अच्छा | उत्कृष्ट |
| रेंगना प्रतिरोध | बहुत अच्छा | अच्छा | बहुत अच्छा | उत्कृष्ट | बेहतर |
| जुड़ने की योग्यता | देखभाल की आवश्यकता है | अच्छा | देखभाल की आवश्यकता है | कठिन | बहुत कठिन |
| लागत कारक | 2.0 | 1.0 | 1.5 | 2.2 | 3.5 |
विनिर्माण और प्रसंस्करण
उत्पादन प्रक्रिया:
मूलपाठ
इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस → एओडी/वीओडी रिफाइनिंग → सतत कास्टिंग → ट्यूब बनाना (सीमलेस: एक्सट्रूज़न या पियर्सिंग; वेल्डेड संभव लेकिन कम आम) → सामान्यीकरण (950-980 डिग्री) + टेम्परिंग (730-780 डिग्री) → कूलिंग → परीक्षण → अंतिम निरीक्षण
ताप उपचार आवश्यकताएँ:
सामान्य: 950-980 डिग्री के बाद एयर कूलिंग
टेम्परिंग: 2-4 घंटे के लिए 730-780 डिग्री
पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट: सभी मोटाई के लिए अनिवार्य
अंतिम सूक्ष्म संरचना: टेम्पर्ड बैनाइट/मार्टेंसाइट
महत्वपूर्ण वेल्डिंग प्रौद्योगिकी:
मूलपाठ
वेल्डिंग चुनौतियाँ: क्रोमियम सामग्री के कारण वायु सख्त होने की प्रवृत्ति, HAZ में ठंड के टूटने का खतरा, वेल्ड क्षेत्र में हार्ड मार्टेंसाइट का निर्माण, टेम्पर एमब्राइटलमेंट जोखिम वेल्डिंग प्रक्रियाएँ: विशेष निम्न हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के साथ SMAW (पसंदीदा विधि) रूट पास के लिए GTAW (पसंदीदा विधि) प्रीहीट: 200{7}}250 डिग्री (न्यूनतम) 2. इंटरपास तापमान: 250-300 डिग्री 3. पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट: • तापमान: 730-780 डिग्री • समय: 2-4 घंटे (न्यूनतम 1 घंटा प्रति 25 मिमी) • शीतलन दर: 150 डिग्री/घंटा से 400 डिग्री के बराबर या उससे कम 4. हाइड्रोजन नियंत्रण:<3 ml/100g deposited metal Filler Materials: • EN ISO 18276: S CrMo 5 (matching composition) • EN ISO 16834-A: G 42 6 M G3Si1 • Often undermatching compositions used to improve weld toughness
डिज़ाइन संबंधी विचार
X11CrMo5-1 के लाभ:
बेहतर तापमान क्षमता: 16Mo3 से 50 डिग्री अधिक
उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध: क्रोमियम सामग्री अत्यधिक स्केलिंग को रोकती है
अच्छा रेंगना लचीलापन: उच्च क्रोमियम स्टील्स से बेहतर
सिद्ध पिछली उपलब्धियाँ: यूरोपीय विद्युत उद्योग में व्यापक उपयोग
संतुलित गुण: अपनी कक्षा के लिए मजबूती, लचीलापन और वेल्डेबिलिटी का अच्छा संयोजन
सीमाएँ और सावधानियाँ:
वेल्डिंग जटिलता: अनुभवी वेल्डर और सख्त प्रक्रियाओं की आवश्यकता है
पीडब्ल्यूएचटी अनिवार्य: फ़ील्ड अनुप्रयोगों में टाला नहीं जा सकता
पायदान संवेदनशीलता: ऊंचे तापमान पर मध्यम संवेदनशीलता
रेखांकन जोखिम: लंबी अवधि में कुछ निश्चित तापमान सीमाओं में संभव
सीमित उपलब्धता: 16Mo3 जैसे मानक ग्रेड से कम आम
डिजाइन के पैमाने:
डिज़ाइन कोड: EN 12952, EN 13480, ASME अनुभाग I
सुरक्षा कारक: 100,000 घंटे पर रेंगना टूटने पर 1.5
संक्षारण भत्ता: 0-2 मिमी (पर्यावरण के आधार पर)
न्यूनतम डिज़ाइन तापमान: 0 डिग्री (प्रभाव परीक्षण के साथ कम)
थकान संबंधी विचार: चक्रीय सेवा के लिए महत्वपूर्ण
सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषताएँ
चरण परिवर्तन व्यवहार:
ऑस्टेनिटाइजिंग तापमान: 950-1000 डिग्री
गंभीर शीतलन दर: 5% करोड़ के कारण मध्यम रूप से उच्च
परिवर्तन उत्पाद: बैनाइट और मार्टेंसाइट
तड़का प्रतिक्रिया: द्वितीयक सख्तता शिखर 550 डिग्री के आसपास
दीर्घावधि-अवधि सूक्ष्मसंरचनात्मक स्थिरता:
कार्बाइड वर्षा: M₂₃C₆, M₇C₃, और Mo₂C का गठन
कार्बाइड का घर्षण: सेवा के दौरान क्रमिक विकास
लव्स चरण गठन: विस्तारित एक्सपोज़र के बाद संभव
पुनर्प्राप्ति प्रक्रियाएँ: विस्थापन घनत्व में कमी
गुणवत्ता आश्वासन और मानक
प्रमाणन आवश्यकताएँ:
EN 10204 3.1 या 3.2 प्रमाणपत्र
पिघलने के अभ्यास सहित पूर्ण पता लगाने की क्षमता
सीआर, एमओ सामग्री के सत्यापन के साथ पूर्ण रासायनिक विश्लेषण
कमरे और ऊंचे तापमान पर यांत्रिक परीक्षण
गैर-विनाशकारी परीक्षण (यूटी, आरटी, ईटी, पीटी)
सभी वर्गों में कठोरता का सर्वेक्षण
सूक्ष्म संरचना और अनाज के आकार की रिपोर्ट
लागू मानक:
उत्पाद मानक: EN 10216-2 (सीमलेस), EN 10217-2 (वेल्डेड)
सामग्री मानक: एन 10028-2
परीक्षण मानक: एन आईएसओ 6892-1, एन आईएसओ 148-1
वेल्डिंग मानक: एन आईएसओ 15614-1, विशिष्ट पीडब्लूएचटी आवश्यकताएँ
निरीक्षण मानक: EN 10246 श्रृंखला
विशेष परीक्षण (महत्वपूर्ण अनुप्रयोग):
रेंगना और टूटना परीक्षण: डिज़ाइन सत्यापन के लिए
तनाव विश्राम परीक्षण: बोल्टिंग अनुप्रयोगों के लिए
थर्मल थकान परीक्षण: चक्रीय सेवा घटकों के लिए
सूक्ष्म संरचनात्मक विश्लेषण: कार्बाइड लक्षण वर्णन के लिए टीईएम/एसईएम
कठोरता परीक्षण: जोमिनी या इसी तरह के परीक्षण
सेवा प्रदर्शन और रखरखाव
ह्रास तंत्र:
रेंगना क्षति: प्राथमिक जीवन-सीमित तंत्र
ऑक्सीकरण: आंतरिक (भाप-तरफ) और बाहरी
सूक्ष्म संरचनात्मक गिरावट: कार्बाइड का मोटा होना, चरण परिवर्तन
थर्मल थकान: चक्रीय रूप से संचालित घटकों में
रेखांकन: विशिष्ट तापमान रेंज में (दुर्लभ)
निरीक्षण एवं निगरानी:
नियमित एनडीटी: क्रीप रिक्तियों के लिए अल्ट्रासोनिक परीक्षण
प्रतिकृति माइक्रोस्कोपी: सूक्ष्म संरचनात्मक मूल्यांकन के लिए
कठोरता की निगरानी: नरमी का पता लगाने के लिए
आयामी जाँच: रेंगना तनाव माप
भूतल निरीक्षण: ऑक्सीकरण और स्केलिंग के लिए
शेष जीवन मूल्यांकन विधियाँ:
लार्सन-मिलर पैरामीटर: तापमान-समय इतिहास पर आधारित
रेंगना तनाव मापन: सीधी निगरानी
सूक्ष्म संरचनात्मक मूल्यांकन: मात्रात्मक धातु विज्ञान
कठोरता-तापमान सहसंबंध: अप्रत्यक्ष विधि
नमूना निकालना और परीक्षण करना: सबसे सटीक तरीका
चयन दिशानिर्देश
जब X11CrMo5-1 उपयुक्त हो:
तापमान आवश्यकताएँ: 550-600 डिग्री ऑपरेटिंग रेंज
ऑक्सीकरण संबंधी चिंताएँ: ऐसे वातावरण जहां स्केलिंग समस्याग्रस्त है
सिद्ध डिज़ाइन: मौजूदा संयंत्र विनिर्देश या प्रतिस्थापन
यूरोपीय परियोजनाएँ: जहां यह सामग्री आमतौर पर निर्दिष्ट की जाती है
संतुलित आवश्यकताएँ: ऊंचे तापमान प्रदर्शन के साथ अच्छी वेल्डेबिलिटी की आवश्यकता
विकल्पों पर कब विचार करें:
550 डिग्री से नीचे: 16Mo3 या 13CrMo4-5 अधिक किफायती हो सकता है
600 डिग्री से ऊपर: 9-12% क्रोमियम स्टील्स पर विचार करें
अत्यधिक चक्रीय सेवा: भिन्न सामग्री चयन की आवश्यकता हो सकती है
सीमित निर्माण सुविधाएं: यदि उचित पीडब्लूएचटी का आश्वासन नहीं दिया जा सकता है
एएसएमई कोड प्रोजेक्ट: समतुल्य एएसटीएम विनिर्देश (ए335 पी5) की आवश्यकता हो सकती है
समतुल्य विशिष्टताएँ:
| मानक | समतुल्य ग्रेड | टिप्पणियाँ |
|---|---|---|
| एएसटीएम | A335 P5 | समान लेकिन समान रचना नहीं |
| शोर | 12CrMo195 | पुराना जर्मन पदनाम |
| आईएसओ | 11CrMo5-1 | समान विशिष्टता |
| मेरी तरह | एसए335 पी5 | धारा I और VIII स्वीकार्य |
आधुनिक अनुप्रयोग और विकास
वर्तमान उपयोग रुझान:
रेट्रोफ़िट परियोजनाएँ: मौजूदा संयंत्रों में पुराने घटकों का प्रतिस्थापन
बायोमास पौधे: कुछ बायोमास से संचालित बॉयलर अनुभागों के लिए उपयुक्त
अपशिष्ट-से-ऊर्जा: विशिष्ट तापमान क्षेत्रों में सीमित अनुप्रयोग
संयुक्त चक्र: हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर अनुभाग
सामग्री विकास:
उन्नत वेरिएंट: बेहतर गुणों के लिए उन्नत शुद्धता संस्करण
वेल्डिंग नवाचार: नई भराव धातुएँ और प्रक्रियाएँ
जीवन विस्तार: ह्रास तंत्र की बेहतर समझ
डिजिटल जुड़वां: पूर्वानुमानित रखरखाव के लिए निगरानी प्रणालियों के साथ एकीकरण
आर्थिक विचार
लागत कारक:
सामग्री लागत: कार्बन स्टील्स की तुलना में 2-3× अधिक महंगा
निर्माण लागत: वेल्डिंग और ताप उपचार आवश्यकताओं के कारण अधिक
जीवनचक्र लागत: लंबे समय तक सेवा जीवन के कारण अक्सर अनुकूल
उपलब्धता के मुद्दे: प्रोजेक्ट शेड्यूल को प्रभावित कर सकता है
स्वामित्व विश्लेषण की कुल लागत:
मूलपाठ
प्रारंभिक लागत: उच्च स्थापना लागत: उच्च रखरखाव लागत: मध्यम प्रतिस्थापन लागत: उच्च सेवा जीवन: लंबा ({{0%) वर्ष) समग्र अर्थशास्त्र: डिज़ाइन किए गए अनुप्रयोगों के लिए अनुकूल
सारांश:X11CrMo5-1 एक का प्रतिनिधित्व करता हैमहत्वपूर्ण मध्यवर्ती सामग्रीरेंगने वाले {{0}प्रतिरोधी स्टील परिवार में, 16Mo3 जैसे कम {{1}मिश्र धातु स्टील्स और X20CrMoV11-1 जैसे उच्च {{4}क्रोमियम स्टील्स के बीच अंतर को पाटना। इसका5% क्रोमियम सामग्री एक संतुलित संयोजन प्रदान करती हैऑक्सीकरण प्रतिरोध और रेंगने की शक्ति का, जो इसे उपयुक्त बनाता हैउच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों की मांगजहां कार्बन स्टील अपर्याप्त हैं लेकिन उच्च मिश्र धातु अनावश्यक या अलाभकारी हैं। इसकी उचित समझवेल्डिंग आवश्यकताएँ और ताप उपचार आवश्यकताएँबॉयलर और दबाव पोत निर्माण में सफल अनुप्रयोग के लिए आवश्यक है।
