Wat SA-691 graad 92 is
SA-691 (ASTM A691) heeft betrekking op elektrisch smeltgelaste stalen buizen voor hogedrukgebruik bij gematigde en hoge temperaturen, gemaakt door het vormen van een plaat en het lassen van de langsnaad door middel van ondergedompeld booglassen. Kwaliteit 92 is de 9Cr-2W kruipsterkte-verbeterde ferritische (CSEF) kwaliteit, het gelaste equivalent van A335 P92 en A213 T92. Het staal wordt versterkt door verharding in vaste oplossing van wolfraam en molybdeen, vanadium-niobiumcarbonitrideprecipitatie en boor-gestabiliseerde korrelgrenzen, waardoor een ongeveer 20 tot 30% hogere kruipsterkte ontstaat dan klasse 91 bij 600 tot 650 C. Het wordt gebruikt voor de heetste delen van ultrasuperkritische ketels, waar klasse 91 een overmatige wanddikte zou vereisen.
Chemische samenstelling
De samenstelling van Grade 92 wordt streng gecontroleerd, omdat elk element de kruipprestaties beïnvloedt:
| Element | Bereik of maximum, % |
|---|---|
| Koolstof | 0.07 – 0.13 |
| Mangaan | 0.30 – 0.60 |
| Fosfor, max | 0.020 |
| Zwavel, max | 0.010 |
| Silicium, max | 0.50 |
| Chroom | 8.50 – 9.50 |
| Molybdeen | 0.30 – 0.60 |
| Wolfraam | 1.50 – 2.00 |
| Vanadium | 0.15 – 0.25 |
| Niobium | 0.04 – 0.09 |
| Stikstof | 0.030 – 0.070 |
| Borium | 0.001 – 0.006 |
| Aluminium, max | 0.02 |
| Nikkel, max | 0.40 |
Aluminium is beperkt tot 0,02% omdat zelfs kleine hoeveelheden aluminium de stikstofgecontroleerde versterking verstoren. Nikkel is beperkt om een vermindering van de taaiheid en een toename van het risico op scheuren tijdens de fabricage te voorkomen.
Mechanische eigenschappen
De vereisten bij kamertemperatuur zijn een minimale treksterkte van 620 MPa (90.000 psi), een minimale vloeigrens van 440 MPa (64.000 psi) en een minimale rek van 20% in 50 mm, met een hardheid van doorgaans 210 tot 250 HBW en een maximum van 250 HBW na warmtebehandeling. De technische waarde van deze kwaliteit ligt bij hogere temperaturen: bij 600 C is de kruip-breeksterkte na 100.000 uur ruwweg 180 MPa tegen ongeveer 140 MPa voor klasse 91, en de toegestane spanning is ongeveer 30% hoger, waardoor dunnere wanden mogelijk zijn voor hetzelfde gebruik.
Warmtebehandeling
De gelaste buis moet na het lassen worden genormaliseerd en getemperd. Het normaliseren wordt uitgevoerd bij 1040 tot 1080 C, gevolgd door temperen bij 750 tot 780 C gedurende minimaal één uur. Het tempereringsdoel voor optimale taaiheid en sterkte ligt rond de 760 C. Omdat de warmtebehandeling de microstructuur van zowel de basisplaat als de las herstelt, is dit een verplicht onderdeel van het productietraject en geen optie. De tijd-temperatuurregistraties van de warmtebehandeling moeten in de fabrieksdocumentatie worden opgenomen.
Lassen en fabricage
Klasse 92 is alleen lasbaar met gekwalificeerde procedures en ervaren personeel. Voorverwarmen van 200 tot 250 C is vereist, de interpasstemperatuur is strikt beperkt tot maximaal 300 C, en een warmtebehandeling na het lassen bij 760 C plus of min 10 C is niet onderhandelbaar voor servicelassen. Het vulmetaal moet overeenkomen met klasse 92; Bij lassen met P91-vulmiddel ontstaat een ondermaatse las die voortijdig kan falen. Na PWHT moet de hardheid van de las worden gecontroleerd, waarbij waarden buiten het bereik van 200 tot 250 HBW wijzen op een onjuiste warmtebehandeling. Het materiaal is gevoelig voor Type IV-scheuren in de fijnkorrelige, door hitte beïnvloede zone, dus thermische cycli moeten nauwkeurig worden gecontroleerd.
Kwaliteitsborging
Naast de basisvereisten specificeren kritische projecten 100% radiografie en ultrasoon testen van alle lassen, het in kaart brengen van de hardheid over het basismetaal, de door hitte beïnvloede zone en de las, en positieve materiaalidentificatie van basis- en vulmetalen. Er wordt doorgaans een beroep gedaan op aanvullende eisen van de norm, zoals S5 (radiografie), S6 (ultrasoon testen), S8 (hardheid) en S9 (Charpy-impacttesten). Voor prototypes of kritische toepassingen worden kruislas-kruiptesten gebruikt om de lasprocedure te kwalificeren. Het testrapport van de fabriek moet de volledige gegevens over de warmtebehandeling bevatten, de feitelijke chemie met speciale aandacht voor wolfraam, boor, aluminium en stikstof, en alle mechanische testresultaten.
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat is SA-691 graad 92?
Het is de elektrisch gelaste buisvorm van het 9Cr-2W ferritisch staal met kruipsterkte, gelijkwaardig aan A335 P92 en A213 T92, dat wordt gebruikt voor de heetste delen van ultrasuperkritische energiecentrales.
Vraag: Hoe verhoudt klasse 92 zich tot klasse 91?
Graad 92 voegt ongeveer 1,8% wolfraam toe en verscherpt de stikstof- en boorcontrole, waardoor ongeveer 20 tot 30% hogere kruipsterkte ontstaat bij 600 tot 650 C en dunnere wanden mogelijk zijn.
Vraag: Wat is de samenstelling van klasse 92?
Ongeveer 9% chroom, 0,5% molybdeen, 1,5 tot 2,0% wolfraam, 0,15 tot 0,25% vanadium, 0,04 tot 0,09% niobium, 0,030 tot 0,070% stikstof en 0,001 tot 0,006% boor, waarbij aluminium beperkt is tot 0,02%.
Vraag: Is een warmtebehandeling na het lassen vereist?
Ja, bij 760 C plus of min 10 C. PWHT is verplicht voor klasse 92-lassen, samen met een voorverwarming van 200 tot 250 C en een maximale tussentemperatuur van 300 C.
Vraag: Kan P91-vulmetaal worden gebruikt voor klasse 92?
Nee. Het vulmiddel moet overeenkomen met klasse 92. P91-vulmiddel produceert een ondermaatse las met een lagere kruipsterkte en een risico op voortijdig falen.
Vraag: Welke kwaliteit is vereist voor buizen van klasse 92?
100% niet-destructief onderzoek van lassen, hardheidskartering, positieve materiaalidentificatie en doorgaans de aanvullende eisen S5, S6, S8 en S9 van de norm, met volledige gegevens over de warmtebehandeling op het fabriekscertificaat.
