T92 und P92: Eine Zusammensetzung, zwei Produktformen
T92 und P92 sind die Rohr- und Rohrbezeichnungen desselben martensitischen hitzebeständigen Stahls 9Cr-2W. Der Buchstabe T steht für Rohr und stammt von ASME SA-213, das nahtlose Kessel-, Überhitzer- und Wärmetauscherrohre aus ferritischem und austenitischem legiertem Stahl umfasst. Der Buchstabe P steht für Rohr und stammt von ASME SA-335, das nahtlose Rohre aus ferritischem legiertem Stahl für den Einsatz bei hohen Temperaturen umfasst. Das Schreiben beschreibt daher die Produktform und den Herstellungsweg und nicht die Chemie, da beide Spezifikationen den gleichen Zusammensetzungsbereich und die gleiche Mindestzug- und Streckgrenze für diese Sorte verwenden.
Zusammensetzung und mechanische Anforderungen
Die Legierung wurde für den Dampfbetrieb oberhalb des Bereichs der älteren 9Cr-1Mo-Stähle entwickelt und der Wolframzusatz zusammen mit Bor und Stickstoff verleiht ihr Kriechfestigkeit bei den Temperaturen, die in modernen Hochleistungskesseln verwendet werden. Typische spezifizierte Werte sind unten aufgeführt.
| Artikel | Wert |
|---|---|
| Kohlenstoff | 0,07 bis 0,13 Prozent |
| Silizium | Maximal 0,50 Prozent |
| Mangan | 0,30 bis 0,60 Prozent |
| Phosphor / Schwefel | 0,020 Prozent maximal / 0,010 Prozent maximal |
| Chrom | 8,50 bis 9,50 Prozent |
| Molybdän | 0,30 bis 0,60 Prozent |
| Wolfram | 1,50 bis 2,00 Prozent |
| Vanadium | 0,15 bis 0,25 Prozent |
| Niob | 0,04 bis 0,09 Prozent |
| Bor | 0,001 bis 0,006 Prozent |
| Stickstoff | 0,030 bis 0,070 Prozent |
| Mindestzugfestigkeit | 620 MPa |
| Mindeststreckgrenze | 440 MPa |
| Lieferzustand | Normalisierter und angelassener, angelassener Martensit |
Warum sich Rohr und Rohr in der Praxis unterscheiden
Da die Zusammensetzung gleich ist, sind die Unterschiede, die für einen Hersteller von Bedeutung sind, dimensionaler und metallurgischer Natur. T92 wird als relativ dünnwandiges Rohr mit kleinem Durchmesser durch Warmlochen und anschließendes Kaltziehen oder Kaltwalzen auf die endgültige Größe hergestellt, was zu engen Wandstärkentoleranzen und einer feinen Mikrostruktur führt. P92 wird durch Strangpressen, Schmieden oder Warmwalzen als dickwandiges Rohr mit großem Durchmesser hergestellt und für Sammelrohre und Hauptdampfleitungen verwendet. Der schwerere warmumgeformte Abschnitt kühlt langsamer ab und erhält bei hoher Temperatur mehr Arbeit, sodass die vorherige Austenitkornstruktur von P92 im Allgemeinen gröber ist als die von T92 und die Zähigkeits- und Kriechdaten daher für die beiden Produktformen getrennt angegeben werden.
Anwendungen in Kraftwerken und Prozessanlagen
T92 versorgt die Heizflächen des Kessels. Das Rohr ist an der Außenseite Rauchgasen mit hoher Temperatur und Ascheablagerungen sowie an der Innenseite einer Hochdruckdampfoxidation ausgesetzt, sodass sowohl die Korrosionsbeständigkeit auf der Feuerseite als auch das Oxidationsverhalten auf der Dampfseite Teil der Materialbewertung sind. P92 versorgt die Sammelrohre, die Hauptdampfleitung und die Heißüberhitzungsleitung, wobei die Aufgabe fast ausschließlich interner Hochdruck- und Hochtemperaturdampf sowie die durch Wärmeausdehnung verursachten Systemlasten sind. Keines der Produkte ist ein Allzweckstahl: Beide werden für überkritische und ultraüberkritische Anlagen ausgewählt, bei denen die Dampftemperatur im Bereich von etwa 580 bis 620 °C liegt.
Fertigungs-, Schweiß- und Inspektionspunkte
Vor dem Schweißen erfolgt normalerweise eine Vorwärmung im Bereich von 200 bis 250 °C, und die Zwischenlagentemperatur wird kontrolliert.
Für die Wurzel und die Fülllagen wird ein passendes Schweißzusatzwerkstoff verwendet. Für die Wurzel von Rohren mit kleiner Bohrung wird ein Wolfram-Lichtbogenschweißen mit Gas und eine kontrollierte Wärmezufuhr in allen Lagen durchgeführt.
Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen wird im Bereich von etwa 750 bis 780 Grad C durchgeführt, um die martensitische Struktur zu temperieren, und die Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten sind für Verbindungen mit dicken Wänden begrenzt.
Da die Legierung hart und empfindlich gegenüber thermischen Schäden ist, erfolgt das Schneiden, Biegen und Bearbeiten im wärmebehandelten Zustand oder mit anschließender Wärmebehandlung.
Härteprüfungen entlang der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone sowie Ultraschall- oder Röntgenprüfungen dicker Wandverbindungen bilden die normale Qualitätsaufzeichnung.
Häufig gestellte Fragen
F: Sind T92 und P92 das gleiche Material?
Sie haben die gleiche 9Cr-2W-Zusammensetzung und die gleiche Mindestzug- und Streckgrenze, es handelt sich jedoch um zwei unterschiedliche Produktformen, die durch zwei unterschiedliche ASME-Spezifikationen geregelt werden.
F: Wie lauten die ASME-Spezifikationsnummern?
T92-Rohre fallen unter ASME SA-213 und P92-Rohre unter ASME SA-335. Auf beide wird auch durch die entsprechenden ASTM-Bezeichnungen und durch europäische Normen für hitzebeständigen Stahl verwiesen.
F: Kann T92 für eine Hauptdampfleitung verwendet werden?
Nur wenn für diese Aufgabe ein Rohr mit ausreichendem Durchmesser und ausreichender Wandstärke geliefert werden kann. Bei Rohrleitungsanwendungen wird normalerweise P92 verwendet, da die erforderlichen Durchmesser und Wandstärken außerhalb des Rohrbereichs liegen.
F: Warum weist P92 oft eine gröbere Struktur auf?
Es handelt sich um ein warm bearbeitetes Produkt mit schweren Profilen. Eine langsamere Abkühlung und eine andere Verformungssequenz führen zu einer gröberen Voraustenitkorngröße als bei kaltgefertigten Rohren.
F: Was ist die maximale Betriebstemperatur?
Der praktische Bereich liegt bei etwa 580 bis 620 Grad C. Die genaue zulässige Spannung bei einer bestimmten Temperatur muss den Konstruktionscodetabellen für die verwendete Produktform entnommen werden.
F: Warum ist eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich?
Beim Schweißen entsteht in der Wärmeeinflusszone frischer, ungehärteter Martensit. Das Anlassen nach dem Schweißen stellt die Duktilität und Zähigkeit wieder her und reduziert die Restspannung in der Verbindung.
