معرفی دقیق ورق فولادی SA302GrB

۱. ویژگی‌های عملکرد، کاربردها و سناریوهای قابل اجرا
SA302GrB یک ورق فولادی آلیاژی منگنز-مولیبدن-نیکل با استحکام بالا و کم آلیاژ است که متعلق به استاندارد ASTM A302 بوده و برای تجهیزات دما و فشار بالا مانند مخازن تحت فشار و بویلرها طراحی شده است. ویژگی‌های اصلی عملکرد آن عبارتند از:
خواص مکانیکی عالی: استحکام کششی ≥550 مگاپاسکال، استحکام تسلیم ≥345 مگاپاسکال، ازدیاد طول ≥18٪ و چقرمگی ضربه مطابق با استاندارد ASTM A20.
عملکرد جوشکاری خوب: از جوشکاری قوس دستی، جوشکاری قوس زیرپودری، جوشکاری با گاز محافظ و سایر فرآیندها پشتیبانی می‌کند و برای جلوگیری از ترک خوردگی، پیش گرمایش و عملیات حرارتی پس از جوشکاری لازم است.
مقاومت در برابر دمای بالا و خوردگی: در محدوده دمای عملیاتی -20 ℃ تا 450 ℃ پایدار می‌ماند، مناسب برای محیط‌های خورنده مانند اسیدها و قلیاها.
سبک و استحکام بالا: از طریق طراحی کم آلیاژ، ضمن کاهش وزن سازه، ظرفیت تحمل فشار بهبود یافته و هزینه تولید تجهیزات کاهش می‌یابد.
سناریوهای قابل اجرا: تجهیزات کلیدی در زمینه‌های پتروشیمی، دیگ‌های بخار نیروگاه، نیروگاه‌های هسته‌ای، تولید برق آبی و غیره، مانند راکتورها، مبدل‌های حرارتی، مخازن کروی، مخازن تحت فشار راکتور هسته‌ای، درام‌های دیگ بخار و غیره.
۲. اجزای اصلی، پارامترهای عملکرد و خواص مکانیکی
ترکیب شیمیایی (آنالیز ذوب):
کربن (کربن): ≤0.25% (≤0.20% وقتی ضخامت ≤25 میلی‌متر باشد)
منگنز (منگنز): 1.07%-1.62% (1.15%-1.50% در ضخامت ≤25 میلی‌متر)
فسفر (فسفر): ≤0.035% (برخی استانداردها ≤0.025%) را الزامی می‌دانند
گوگرد (گوگرد): ≤0.035% (برخی استانداردها ≤0.025%) را الزامی می‌دانند
سی (سیلیکون): 0.13%-0.45%
مولیبدن (Mo): 0.41%-0.64% (برخی استانداردها 0.45%-0.60%)
نیکل (Ni): 0.40%-0.70% (در برخی از محدوده‌های ضخامت)
پارامترهای عملکرد:
استحکام کششی: ۵۵۰-۶۹۰ مگاپاسکال (۸۰-۱۰۰ ksi)
استحکام تسلیم: ≥345 مگاپاسکال (50 ksi)
کشیدگی: ≥15% وقتی طول گیج 200 میلی‌متر است، ≥18% وقتی طول گیج 50 میلی‌متر است
وضعیت عملیات حرارتی: تحویل در حالت نرمال‌سازی، نرمال‌سازی + تمپر یا نورد کنترل‌شده، عملیات نرمال‌سازی در صورت ضخامت >50 میلی‌متر مورد نیاز است.
مزایای عملکرد مکانیکی:
تعادل بین استحکام و چقرمگی بالا: در استحکام کششی 550-690 مگاپاسکال، همچنان ازدیاد طول ≥18٪ را حفظ می‌کند و توانایی تجهیزات را در مقاومت در برابر شکستگی ترد تضمین می‌کند.
ساختار دانه ریز: الزامات اندازه دانه ریز استاندارد A20/A20M را برآورده می‌کند و چقرمگی ضربه در دمای پایین را بهبود می‌بخشد.
۳. موارد کاربرد و مزایا
صنعت پتروشیمی:
مورد کاربرد: یک شرکت پتروشیمی از صفحات فولادی SA302GrB برای ساخت راکتورهای فشار بالا استفاده می‌کند که به مدت 5 سال به طور مداوم در دمای 400 درجه سانتیگراد و 30 مگاپاسکال بدون ترک یا تغییر شکل کار کرده‌اند.
مزایا: مقاومت عالی در برابر خوردگی هیدروژنی، و تشخیص ۱۰۰٪ عیب جوش‌ها با اولتراسونیک، ایمنی تجهیزات را تضمین می‌کند.
حوزه نیروگاه هسته‌ای:
مورد کاربرد: مخزن تحت فشار رآکتور یک نیروگاه هسته‌ای از ورق فولادی SA302GrB با ضخامت ۱۲۰ میلی‌متر استفاده می‌کند. از طریق عملیات نرماله کردن + تمپر کردن، مقاومت در برابر اشعه ۳۰٪ بهبود می‌یابد.
مزیت: محتوای مولیبدن 0.45٪ -0.60٪ مانع از تردی ناشی از تابش نوترون می‌شود و الزامات مشخصات ASME را برآورده می‌کند.
میدان دیگ بخار نیروگاه:
مورد کاربرد: یک دیگ بخار فوق بحرانی از ورق فولادی SA302GrB استفاده می‌کند که در دمای 540 درجه سانتیگراد و فشار 25 مگاپاسکال کار می‌کند و عمر مفید آن تا 30 سال افزایش یافته است.
مزیت: استحکام کوتاه مدت در دمای بالا به 690 مگاپاسکال می‌رسد که 15٪ سبک‌تر از فولاد کربنی است و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.
حوزه تولید برق آبی:
مورد کاربرد: لوله آب فشار قوی یک نیروگاه برق آبی از ورق فولادی SA302GrB ساخته شده و 200000 تست خستگی را در محیطی با دمای 20- تا 50 درجه سانتیگراد پشت سر گذاشته است.
مزیت: مقاومت ضربه در دمای پایین (≥27 ژول در دمای -20 درجه سانتیگراد) الزامات آب و هوایی شدید مناطق کوهستانی را برآورده می‌کند.
۴. ایمنی، حفاظت از محیط زیست و اهمیت صنعتی
ایمنی:
تست ضربه ASTM A20 (انرژی ضربه V شکل ≥34 ژول در دمای -20 درجه سانتیگراد) را با موفقیت پشت سر گذاشت، که تضمین می‌کند خطر شکستگی ترد در دمای پایین کمتر از 0.1٪ است.
سختی ناحیه متاثر از حرارت جوش ≤350 HV است تا از ترک خوردگی ناشی از هیدروژن جلوگیری شود.
حفاظت از محیط زیست:
محتوای مولیبدن 0.41٪ -0.64٪ استفاده از نیکل را کاهش داده و انتشار فلزات سنگین را کم می‌کند.
مطابق با دستورالعمل EU RoHS است و استفاده از مواد مضر مانند سرب و جیوه را ممنوع می‌کند.
اهمیت صنعتی:
این ماده ۲۵٪ از بازار جهانی ورق فولادی مخازن تحت فشار را تشکیل می‌دهد و یک ماده کلیدی برای بومی‌سازی تجهیزات انرژی هسته‌ای و پتروشیمی است.
از کاربردهای با محدوده دمایی وسیع از -20℃ تا 450℃ پشتیبانی می‌کند و در مقایسه با فولاد کربنی سنتی، راندمان عملیاتی تجهیزات را 15 تا 20 درصد بهبود می‌بخشد.
نتیجه‌گیری
ورق فولادی SA302GrB به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و جوشکاری آسان، به ماده اصلی تجهیزات صنعتی مدرن با دمای بالا و فشار بالا تبدیل شده است. تعادل ایمنی، حفاظت از محیط زیست و مقرون به صرفه بودن آن، آن را در زمینه‌های انرژی هسته‌ای، پتروشیمی، انرژی و غیره غیرقابل جایگزین می‌کند و توسعه تجهیزات صنعتی را به سمت مسیری کارآمدتر و ایمن‌تر سوق می‌دهد.