13CrMo4-5 / 1.7335 강철 보일러 파이프 소개
재료 분류
13CrMo4-5(재료 번호1.7335) 이다탄소강이 아닌하지만저-합금 크롬-몰리브덴강보일러 및 압력 용기의 고온 서비스를 위해 특별히 설계되었습니다. 이 자료는중급일반 탄소강과 더 높은 합금의 크리프 저항강 사이에서{0}}특정 온도 범위에 대한 특성의 균형 잡힌 조합을 제공합니다.
올바른 분류:
낮은-합금 크리프-내열성-내열강(1.25% 크롬 그룹)
재료 지정 분석:
13: 크롬 함량 약 1.3% (실제로는 0.7~1.2% 범위)
Cr: 크롬 합금 원소
모: 몰리브덴 합금 원소
4-5: 크롬(~1%)과 몰리브덴(~0.5%) 함량을 모두 나타냅니다.
대체 명칭:1Cr-0.5Mo 강철, 1.25Cr-0.5Mo(대략적인 조성)
주요 특성 및 응용
독특한 특징:
향상된 크리프 저항: 고온에서 일반 탄소강보다 우수함
좋은 용접성: 고크롬강에 비해 우수하지만 탄소강에 비해 관리가 더 필요함
산화 저항: 크롬 함량으로 인해 탄소강에 비해 성능이 향상되었습니다.
성미 취성 저항: 일부 상위 합금 등급보다 우수함
좋은 가공성: 표준장비로 성형 및 가공이 가능합니다.
역사적 맥락:
20세기 중반에 개발됨중간 온도 응용 분야용
유럽의 적응1.25Cr-0.5Mo와 같은 유사한 미국 등급
널리 사용됨기존 발전소 및 공정 산업에서
입증된 신뢰성폭넓은 서비스 이력을 지닌
주요 응용 분야:
보일러 드럼및 헤더
과열기 튜브그리고 지원
증기배관기존 발전소에서
열교환기 튜브정유소에서
압력 용기화학 처리용
지역난방 시스템의 구성요소
일반적인 서비스 조건:
온도 범위: 450°C ~ 550°C(최적 475~525°C)
압력: 최대150바일반적으로
서비스 수명: 100,000-150,000시간설계 온도에서
경제적 범위: 온도 성능 대비 가장 비용 효율적-
기술 사양
표 1: 화학 성분 요구사항(EN 10216-2)
| 요소 | 표준 범위(%) | 일반적인 분석(%) | 기능적 역할 |
|---|---|---|---|
| 탄소(C) | 0.08 - 0.18 | 0.10 - 0.15 | 강도, 탄화물 형성 |
| 실리콘(Si) | 0.10 - 0.35 | 0.15 - 0.30 | 탈산제 |
| 망간(Mn) | 0.40 - 1.00 | 0.60 - 0.90 | 강도, 황화물 제어 |
| 인(P) | ≤ 0.025 | ≤ 0.020 | 불순물 제어 |
| 유황(S) | ≤ 0.015 | ≤ 0.010 | 불순물 제어 |
| 크롬(Cr) | 0.70 - 1.20 | 0.90 - 1.10 | 내산화성, 크리프 강도 |
| 몰리브덴(Mo) | 0.40 - 0.60 | 0.45 - 0.55 | 크리프 저항성, 탄화물 안정화 |
| 니켈(Ni) | ≤ 0.30 | ≤ 0.25 | 잔여요소 |
| 알루미늄(Al) | ≤ 0.040 | ≤ 0.030 | 곡물 정제 |
| 구리(Cu) | ≤ 0.30 | ≤ 0.25 | 잔여요소 |
| 바나듐(V) | -- | -- | 일반적으로 추가되지 않음 |
| 니오븀(Nb) | -- | -- | 일반적으로 추가되지 않음 |
| 질소(N) | ≤ 0.012 | ≤ 0.010 | 추가 제어 |
표 2: 실온 기계적 특성
| 재산 | 표준 요구 사항 | 일반적인 값 | 테스트 조건 |
|---|---|---|---|
| 항복강도(Rp0.2) | ≥ 310MPa | 320-400MPa | 정규화+강화 |
| 인장강도(Rm) | 460 - 590MPa | 480-550MPa | 정규화+강화 |
| 신율(A) | ≥ 22% | 24-30% | L₀=5.65√S₀ |
| 면적 감소(Z) | -- | 60-75% | 횡축 |
| 충격에너지(KV) | ≥ 40J(평균) | 50-100 J | +20°C |
| 경도 | 140 - 195HB | 150-180HB | 브리넬 |
표 3: 상승된 온도 특성
| 온도(°C) | 400 | 450 | 475 | 500 | 525 | 550 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 최소 Rp0.2(MPa) | 260 | 240 | 225 | 210 | 200 | 190 |
| 10⁵h 크리프 강도 | 110 | 70 | 55 | 40 | 30 | 22 |
| 허용 응력(MPa) | 96 | 68 | 55 | 43 | 33 | 25 |
| 대. 16Mo3 | +10% | +25% | +35% | +40% | +45% | +50% |
| 대 P460NH | +20% | +30% | -- | -- | -- | -- |
표 4: 관련 강종과의 비교
| 매개변수 | 13CrMo4-5 | 16Mo3 | 10CrMo9-10 | P460NH | X11CrMo5-1 |
|---|---|---|---|---|---|
| 재료번호 | 1.7335 | 1.5415 | 1.7380 | 1.8949 | 1.7361 |
| 크롬 콘텐츠 | 1% | <0.3% | 2.25% | <0.3% | 5% |
| 몰리브덴 | 0.5% | 0.3% | 1% | <0.08% | 0.5% |
| 최소 수율(MPa) | 310 | 280 | 280 | 460 | 280 |
| 최대 온도(°C) | 560 | 550 | 580 | 550 | 600 |
| 크리프 저항 | 좋은 | 보통의 | 매우 좋은 | 제한된 | 매우 좋은 |
| 용접성 | 좋은 | 좋은 | 어려운 | 좋은 | 주의가 필요함 |
| 비용 요소 | 1.4 | 1.0 | 1.8 | 1.3 | 1.7 |
제조 및 가공
생산 과정:
텍스트
기본 산소/전기 아크로 → 레이들 처리 → 연속 주조 → 튜브 제작(심리스 또는 용접) → 노멀라이징(900-950°C) + 템퍼링(650-700°C) → 냉각 → 테스트 → 최종 검사
열처리 요구사항:
정규화: 900-950°C 후 공냉식
템퍼링: 650~700°C에서 1~2시간
사후-용접 열처리: 두께 > 10-15mm에 필요
최종 미세구조: 냉각 속도에 따라 페라이트-펄라이트 또는 베이나이트
용접 기술:
용접 특성:
보통의 경화성: 고크롬강보다 적음
좋은 용접 금속 특성: 적절한 절차를 거쳐
PWHT 필요: 대부분의 응용 분야에서 응력 완화용
수소 제어: 크랙 방지가 중요
권장 용접 절차:
텍스트
사전{0}}용접 요구 사항: • 재료 인증 검토 • 용접 절차 인증(WPQR) • 충전재 선택 예열 요구 사항: • 최소 150-200°C • 두께 및 구속에 따라 증가 용접 공정: • 기본 저-수소 전극이 있는 SMAW • 루트 패스용 GTAW(권장) • 세로 솔기용 SAW • 적절한 가스 차폐 패스간 온도가 있는 GMAW: • 최대: 250-300°C • 연속 모니터링 용접 후 열처리: • 온도: 650-700°C • 시간: 1~2시간(최소 1h/25mm) • 가열/냉각 속도: ≤ 200°C/시간 • 응력 완화 및 HAZ 연화에 필수 필러 재료: • 일치: EN ISO 16834-A: G 42 4 M M1Mo • 공통 전극: E9015-B3(AWS) 또는 동급
디자인 고려 사항
13CrMo4-5의 장점:
입증된 신뢰성: 전력산업 분야의 광범위한 서비스 이력
비용-효과적: 온도범위에 비해 경제적입니다.
좋은 가공성: 쉽게 구부리고, 성형하고, 가공할 수 있습니다.
예측 가능한 행동: 잘-재료 특성을 이해함
코드 승인: 모든 주요 디자인 코드에 널리 수용됨
제한사항 및 주의사항:
온도 제한: 560°C 이상에서는 장기간 사용하기에-적합하지 않습니다.
흑연화 위험: 연장 서비스 후 특정 조건에서 가능성
PWHT 요구 사항: 용접이 포함된 압력-에 필수인 경우가 많습니다.
보통 강도: 일부 대체재료보다 낮음
산화 한계: 공격적인 환경에서는 보호가 필요할 수 있습니다.
디자인 매개변수:
안전계수: 크리프파단강도는 일반적으로 1.5
부식 허용량: 사용 환경에 따라 1~2mm
최소 설계 온도: -10°C (충격 테스트로 낮아짐)
피로 고려사항: 순환 서비스 구성 요소에 중요
미세구조적 특성
위상 변환:
오스테나이트화 온도: 900-950°C
임계 냉각 속도: 보통의
변환 제품: 펄라이트, 베이나이트 가능
템퍼링 반응: 안정한 탄화물(M₃C, M₇C₃)
장기-안정성:
초경 조대화: M₃C에서 M₇C₃로 변환
흑연화 위험: 특정 온도 범위에서(드물게)
구형화: 시간이 지남에 따라 펄라이트 열화
크리프 캐비테이션: 고온-연장 서비스 이후
품질 보증 및 표준
인증 요구 사항:
EN 10204 3.1 또는 3.2 재료 인증서
열/로트 번호에 대한 완벽한 추적성
완전한 화학 분석
기계적 테스트 보고서(상온)
비파괴 검사 보고서-
열처리 기록
적용 가능한 표준:
제품표준: EN 10216-2(심리스), EN 10217-2(용접)
재료 표준: EN 10028-2
테스트 표준: EN ISO 6892-1, EN ISO 148-1
용접 표준: EN ISO 15614-1
디자인 코드: EN 12952, EN 13480, ASME 섹션 I
특별 테스트(필요에 따라):
크리프 테스트: 중요한 애플리케이션용
경도 조사: 모금속, HAZ, 용접금속
미세구조검사: 입자 크기 평가
굽힘 테스트: 용접절차 인증용
서비스 성능 및 유지관리
분해 메커니즘:
살금살금 기다: 설계 온도에서 1차 수명-제한 요인
산화: 외부 및 증기-측 모두
흑연화: 장기간 사용 후 용접 HAZ에서(드물게)
열피로: 온도 순환이 있는 부품
부식: 특정 공격적인 환경에서
검사 및 모니터링:
정기 육안 검사: 표면열화용
초음파 테스트: 크리프 손상 감지용
복제현미경: 미세구조 평가용
경도 테스트: 연화를 감지하기 위해
치수 확인: 크리프 변형률 측정용
남은 수명 평가:
작동 이력(온도, 시간) 기준
크리프 변형률 측정
미세구조 평가
중요한 경우의 샘플 테스트
경제적 고려사항
비용 요소:
재료비: 탄소강 대비 30~40% 이상
제작 비용: 용접요건으로 인해 다소 증가
수명주기 비용: 온도에서의 수명이 길어서 유리합니다.
유효성: 유럽 시장에 적합
총 소유 비용:
텍스트
초기 비용: 보통 설치 비용: 보통 유지 관리 비용: 낮음~보통 교체 비용: 보통 서비스 수명: 일반적으로 20~25년 전반적인 경제성: 설계된 응용 분야에 매우 유리함
선택 지침
13CrMo4-5가 적절한 경우:
온도 요구 사항: 475~525°C 작동 범위
경제 프로젝트: 비용-성과 균형이 중요한 경우
입증된 디자인: 서비스 이력이 확립된 부품의 경우
우수한 가공성이 필요함: 복잡한 형상 또는 광범위한 용접
강령 준수: 유럽 디자인 코드를 사용한 프로젝트
대안을 고려해야 하는 경우:
475°C 이하: P460NH 또는 동급이 더 경제적일 수 있습니다.
525°C 이상: 10CrMo9-10 또는 이와 유사한 것을 고려하십시오.
고도로 순환적인 서비스: 다른 재료 선택이 필요할 수 있습니다.
가혹한 환경: 내부식성-재료가 더 많이 필요함
매우 높은 압력: 더 높은 강도의 재료가 필요할 수 있습니다.
동등한 사양:
| 기준 | 동등한 등급 | 메모 |
|---|---|---|
| ASTM | A335 P11 | 비슷한 구성, 다른 특성 |
| ASME | SA335 P11 | 섹션 I 및 VIII 허용 |
| 소음 | 15CrMo5 | 이전 독일 지정 |
| ISO | 12CrMo4-5 | 유사한 사양 |
최신 애플리케이션 및 동향
현재 사용량:
기존 발전소: 기존 시설에서 여전히 널리 사용되고 있음
수명 연장 프로젝트: 노후화된 부품 교체
산업용 보일러: 공정증기발생용
열병합발전소: 열병합 발전 시스템
재생 가능 통합: 백업 및 밸런싱 파워
미래 전망:
점진적 교체: 고효율 공장의 최신 소재 사용-
계속 사용: 개조 및 유지보수 시장
특수 용도: 특정 특성이 최적인 경우
표준화: 여전히 모든 주요 디자인 코드에 포함되어 있습니다.
주요 대안과의 비교 분석
대. 16Mo3:
이점: 475°C 이상에서 크리프 강도가 향상됩니다.
불리: 더 높은 비용, 더 복잡한 용접
결정 포인트: ~475°C 작동 온도
대 P460NH:
이점: 뛰어난 고온-온도 특성
불리: 상온 강도가 낮음
결정 포인트: 온도 대 압력 요구 사항
대 X11CrMo5-1:
이점: 용접성 향상, 원가 절감
불리: 저온 성능
결정 포인트: 작동 온도 한계 525°C
요약:13CrMo4-5는잘-확립되고 신뢰할 수 있는 자료전력 및 공정 산업의 중간 온도 응용 분야에 사용됩니다. 그것은크리프 저항성, 가공성 및 비용의 균형 잡힌 조합그것을 만들었습니다표준 선택수십년 동안 475-525°C 범위에서 작동하는 보일러 드럼, 헤더 및 배관 시스템용입니다. 새로운 소재는 향상된 고온 성능을 제공하지만, 13CrMo4-5는 입증된 실적, 우수한 가용성 및 유리한 경제성이 최적의 솔루션을 제공하는 응용 분야에 계속 지정됩니다. 적절한 주의용접 절차 및 열처리성공적인 적용을 위해서는 필수적이지만 이러한 요구 사항은 고합금강에 비해 덜 엄격하므로 광범위한 제작업체와 운영자가 접근할 수 있습니다.
