T92 en P92: één samenstelling, twee productvormen
T92 en P92 zijn de buis- en pijpaanduidingen van hetzelfde 9Cr-2W martensitische hittebestendige staal. De letter T staat voor buis en komt van ASME SA-213, dat naadloze ketel-, oververhitter- en warmtewisselaarbuizen van ferritisch en austenitisch gelegeerd staal omvat. De letter P staat voor pijp en komt van ASME SA-335, dat betrekking heeft op naadloze buizen van ferritisch gelegeerd staal voor gebruik bij hoge temperaturen. De brief beschrijft daarom de productvorm en de productieroute in plaats van de chemie, omdat beide specificaties hetzelfde samenstellingsbereik en dezelfde minimale trek- en vloeigrens voor deze kwaliteit gebruiken.
Samenstelling en mechanische vereisten
De legering is ontwikkeld voor stoomgebruik boven het bereik van de oudere 9Cr-1Mo-staalsoorten, en de toevoeging van wolfraam samen met boor en stikstof zorgt voor kruipsterkte bij de temperaturen die worden gebruikt in moderne hoogrendementketels. Typische gespecificeerde waarden worden hieronder weergegeven.
| Item | Waarde |
|---|---|
| Koolstof | 0,07 tot 0,13 procent |
| Silicium | Maximaal 0,50 procent |
| Mangaan | 0,30 tot 0,60 procent |
| Fosfor / Zwavel | Maximaal 0,020 procent / maximaal 0,010 procent |
| Chroom | 8,50 tot 9,50 procent |
| Molybdeen | 0,30 tot 0,60 procent |
| Wolfraam | 1,50 tot 2,00 procent |
| Vanadium | 0,15 tot 0,25 procent |
| Niobium | 0,04 tot 0,09 procent |
| Borium | 0,001 tot 0,006 procent |
| Stikstof | 0,030 tot 0,070 procent |
| Minimale treksterkte | 620 MPa |
| Minimale vloeigrens | 440 MPa |
| Leveringsconditie | Genormaliseerd en getemperd, getemperd martensiet |
Waarom de buis en de pijp in de praktijk verschillen
Omdat de samenstelling hetzelfde is, zijn de verschillen die voor een fabrikant van belang zijn, dimensionaal en metallurgisch. T92 wordt geproduceerd als relatief dunwandige buis met een kleine diameter door heet doorboren, gevolgd door koud trekken of koud walsen tot de uiteindelijke maat, wat een nauwe tolerantie voor de wanddikte en een fijne microstructuur oplevert. P92 wordt geproduceerd als dikwandige pijp met een grote diameter door extrusie, smeden of warmwalsen, en wordt gebruikt voor headers en hoofdstoomleidingen. Het zwaardere, heet bewerkte gedeelte koelt langzamer af en krijgt meer arbeid bij hoge temperaturen, dus de bekende austenietkorrelstructuur van P92 is over het algemeen grover dan die van T92, en gegevens over taaiheid en kruip worden daarom afzonderlijk gerapporteerd voor de twee productvormen.
Toepassingen in energie- en procesinstallaties
T92 bedient de verwarmingsoppervlakken van de ketel. De buis wordt blootgesteld aan rookgas op hoge temperatuur en aan asafzettingen aan de buitenkant en aan stoomoxidatie onder hoge druk aan de binnenkant, dus zowel de corrosieweerstand aan de vuurzijde als het oxidatiegedrag aan de stoomzijde maken deel uit van de materiaalbeoordeling. P92 bedient de headers, de hoofdstoomleiding en de hete opwarmleiding, waar de taak vrijwel volledig uit interne hogedruk- en hogetemperatuurstoom bestaat, samen met de systeembelastingen die worden veroorzaakt door thermische uitzetting. Geen van beide producten is staal voor algemeen gebruik: beide zijn geselecteerd voor superkritische en ultra-superkritische eenheden waarbij de stoomtemperatuur tussen ongeveer 580 en 620 graden C ligt.
Fabricage-, las- en inspectiepunten
Voorverwarmen wordt normaal gesproken toegepast in het bereik van 200 tot 250 graden C vóór het lassen, en de tussendoorgangstemperatuur wordt geregeld.
Voor de wortel en voor de vulgangen wordt een bijpassend vulmetaal gebruikt, met gaswolfraambooglassen voor de wortel op een buis met een kleine boring en een gecontroleerde warmte-inbreng bij alle passages.
Warmtebehandeling na het lassen wordt uitgevoerd in het bereik van ongeveer 750 tot 780 graden C om de martensitische structuur te temperen, en de verwarmings- en afkoelsnelheden zijn beperkt voor zware wandverbindingen.
Omdat de legering hard is en gevoelig voor thermische schade, worden het snijden, buigen en bewerken uitgevoerd in de warmtebehandelde toestand of met een daaropvolgende warmtebehandeling.
Hardheidscontroles over de las en de door hitte beïnvloede zone, plus ultrasone of radiografische tests van verbindingen met zware muren, vormen het normale kwaliteitsrecord.
Veelgestelde vragen
Vraag: Zijn T92 en P92 hetzelfde materiaal?
Ze delen dezelfde 9Cr-2W-samenstelling en dezelfde minimale trek- en vloeigrens, maar het zijn twee verschillende productvormen die worden beheerst door twee verschillende ASME-specificaties.
Vraag: Wat zijn de ASME-specificatienummers?
T92-buis valt onder ASME SA-213 en P92-buis valt onder ASME SA-335. Naar beide wordt ook verwezen door de overeenkomstige ASTM-aanduidingen en door de Europese normen voor hittebestendig staal.
Vraag: Kan T92 worden gebruikt voor een hoofdstoomleiding?
Alleen als daarvoor een buis met voldoende diameter en wanddikte geleverd kan worden. Leidingtoepassingen gebruiken normaal gesproken P92 omdat de vereiste diameters en wanddiktes buiten het buisbereik vallen.
Vraag: Waarom vertoont P92 vaak een grovere structuur?
Het is een warm bewerkt product met zware profielen. Langzamere koeling en een andere vervormingsvolgorde produceren een grovere austenietkorrelgrootte dan bij koud afgewerkte buizen.
Vraag: Wat is de maximale bedrijfstemperatuur?
Het praktische bereik is ongeveer 580 tot 620 graden C. De exact toegestane spanning bij een bepaalde temperatuur moet worden afgelezen uit de ontwerpcodetabellen voor de gebruikte productvorm.
Vraag: Waarom is een warmtebehandeling na het lassen vereist?
Bij lassen ontstaat vers, ongetemperd martensiet in de door hitte beïnvloede zone. Temperen na het lassen herstelt de taaiheid en taaiheid en vermindert de restspanning in de verbinding.
