1. Đặc điểm hiệu năng, công dụng và các trường hợp áp dụng
Thép tấm hợp kim mangan-molypden-niken cường độ cao, hàm lượng thấp SA302GrB thuộc tiêu chuẩn ASTM A302, được thiết kế cho các thiết bị chịu nhiệt độ và áp suất cao như bình áp lực và nồi hơi. Các đặc tính hiệu năng cốt lõi của nó bao gồm:
Các đặc tính cơ học tuyệt vời: độ bền kéo ≥550 MPa, giới hạn chảy ≥345 MPa, độ giãn dài ≥18%, và độ dai va đập đạt tiêu chuẩn ASTM A20.
Hiệu suất hàn tốt: hỗ trợ hàn hồ quang thủ công, hàn hồ quang chìm, hàn khí bảo vệ và các quy trình khác, tuy nhiên cần phải gia nhiệt sơ bộ và xử lý nhiệt sau khi hàn để tránh nứt.
Khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn: Duy trì ổn định trong phạm vi nhiệt độ hoạt động từ -20℃ đến 450℃, thích hợp cho môi trường ăn mòn như axit và kiềm.
Trọng lượng nhẹ và độ bền cao: Thông qua thiết kế hợp kim thấp, trong khi giảm trọng lượng của kết cấu, khả năng chịu áp lực được cải thiện và chi phí sản xuất thiết bị được giảm xuống.
Các trường hợp áp dụng: thiết bị quan trọng trong các lĩnh vực hóa dầu, nồi hơi nhà máy điện, nhà máy điện hạt nhân, thủy điện, v.v., chẳng hạn như lò phản ứng, bộ trao đổi nhiệt, bể chứa hình cầu, bình áp suất lò phản ứng hạt nhân, trống nồi hơi, v.v.
2. Các thành phần chính, thông số hiệu suất và tính chất cơ học
Thành phần hóa học (phân tích nhiệt độ nóng chảy):
C (cacbon): ≤0,25% (≤0,20% khi độ dày ≤25mm)
Hàm lượng Mn (mangan): 1,07%-1,62% (1,15%-1,50% khi độ dày ≤25mm)
P (phốt pho): ≤0,035% (một số tiêu chuẩn yêu cầu ≤0,025%)
S (lưu huỳnh): ≤0,035% (một số tiêu chuẩn yêu cầu ≤0,025%)
Silic (silicon): 0,13%-0,45%
Molypden (Mo): 0,41%-0,64% (một số tiêu chuẩn yêu cầu 0,45%-0,60%)
Ni (niken): 0,40%-0,70% (tùy thuộc vào độ dày)
Các thông số hiệu suất:
Độ bền kéo: 550-690 MPa (80-100 ksi)
Độ bền kéo: ≥345 MPa (50 ksi)
Độ giãn dài: ≥15% khi chiều dài đo là 200mm, ≥18% khi chiều dài đo là 50mm
Trạng thái xử lý nhiệt: Giao hàng ở trạng thái chuẩn hóa, chuẩn hóa + tôi hoặc cán kiểm soát; xử lý chuẩn hóa là bắt buộc khi độ dày >50mm.
Ưu điểm về hiệu suất cơ học:
Cân bằng giữa độ bền cao và độ dẻo dai: Ở độ bền kéo 550-690 MPa, nó vẫn duy trì độ giãn dài ≥18%, đảm bảo khả năng chống gãy giòn của thiết bị.
Cấu trúc hạt mịn: Đáp ứng yêu cầu về kích thước hạt mịn của tiêu chuẩn A20/A20M và cải thiện độ bền va đập ở nhiệt độ thấp.
3. Các trường hợp ứng dụng và ưu điểm
Ngành công nghiệp hóa dầu:
Trường hợp ứng dụng: Một doanh nghiệp hóa dầu sử dụng thép tấm SA302GrB để chế tạo các lò phản ứng áp suất cao, đã hoạt động liên tục trong 5 năm ở nhiệt độ 400℃ và áp suất 30 MPa mà không bị nứt hoặc biến dạng.
Ưu điểm: Khả năng chống ăn mòn do hydro tuyệt vời, và việc phát hiện 100% khuyết tật bằng sóng siêu âm trong các mối hàn đảm bảo an toàn cho thiết bị.
Lĩnh vực nhà máy điện hạt nhân:
Ứng dụng thực tế: Vỏ lò phản ứng của một nhà máy điện hạt nhân sử dụng thép tấm SA302GrB dày 120mm. Thông qua quá trình chuẩn hóa + tôi luyện, khả năng chống bức xạ được cải thiện 30%.
Ưu điểm: Hàm lượng molypden từ 0,45% đến 0,60% giúp ức chế hiện tượng giòn do chiếu xạ neutron và đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn ASME.
Khu vực lò hơi nhà máy điện:
Ứng dụng thực tế: Trống nồi hơi siêu tới hạn sử dụng thép tấm SA302GrB, hoạt động ở nhiệt độ 540℃ và áp suất 25 MPa, giúp kéo dài tuổi thọ lên đến 30 năm.
Ưu điểm: Độ bền ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn đạt 690 MPa, nhẹ hơn 15% so với thép carbon và giảm tiêu thụ năng lượng.
Lĩnh vực sản xuất điện thủy điện:
Ứng dụng thực tế: Ống dẫn nước cao áp của một nhà máy thủy điện sử dụng thép tấm SA302GrB và đã vượt qua 200.000 lần thử nghiệm độ bền mỏi trong môi trường từ -20℃ đến 50℃.
Ưu điểm: Độ bền va đập ở nhiệt độ thấp (≥27 J ở -20℃) đáp ứng các yêu cầu về khí hậu khắc nghiệt của vùng núi.
4. An toàn, bảo vệ môi trường và tầm quan trọng công nghiệp
Sự an toàn:
Đã vượt qua bài kiểm tra va đập ASTM A20 (năng lượng va đập hình chữ V ≥34 J ở -20℃), đảm bảo nguy cơ gãy giòn ở nhiệt độ thấp dưới 0,1%.
Độ cứng của vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn phải ≤350 HV để ngăn ngừa nứt do hydro gây ra.
Bảo vệ môi trường:
Hàm lượng molypden từ 0,41% đến 0,64% giúp giảm lượng niken sử dụng và giảm phát thải kim loại nặng.
Tuân thủ chỉ thị RoHS của EU và cấm sử dụng các chất độc hại như chì và thủy ngân.
Tầm quan trọng công nghiệp:
Nó chiếm 25% thị trường thép tấm chế tạo bình áp lực toàn cầu và là vật liệu quan trọng cho việc nội địa hóa thiết bị điện hạt nhân và hóa dầu.
Hỗ trợ ứng dụng trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -20℃ đến 450℃, và cải thiện hiệu suất hoạt động của thiết bị từ 15% đến 20% so với thép carbon truyền thống.
Phần kết luận
Thép tấm SA302GrB đã trở thành vật liệu cốt lõi của các thiết bị công nghiệp hiện đại chịu nhiệt độ và áp suất cao nhờ độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và dễ hàn. Sự cân bằng giữa an toàn, bảo vệ môi trường và hiệu quả chi phí khiến nó trở nên không thể thiếu trong các lĩnh vực năng lượng hạt nhân, hóa dầu, năng lượng, v.v., và đang thúc đẩy sự phát triển của thiết bị công nghiệp theo hướng hiệu quả và an toàn hơn.
Thời gian đăng bài: 04/06/2025