T91 højtryks stålrør kvalitetssikring
T91 stål er en ny type martensitisk varmebestandigt stål udviklet af American National elephant ridge laboratory og Metallurgical Materials Laboratory fra det amerikanske forbrændingsingeniørfirma. På basis af 9Cr1MoV stål reducerer det kulstofindholdet, begrænser strengt indholdet af svovl og fosfor og tilføjer en lille mængde vanadium og niobium til legering.
Stålkvaliteten af T91 sømløse stålrør svarende til T91 stål er x10crmovnnb91 i Tyskland, hcm95 i Japan og tuz10cdvnb0901 i Frankrig.
Elementindhold
S ≤0,01
Si 0,20-0,50
Cr 8.00-9.50
Mo 0,85-1,05
V 0,18-0,25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0,40
Hvert legeringselement i T91 Steel spiller rollen som solid opløsningsstyrkelse, dispersionsstyrkelse og forbedring af stålets oxidationsmodstand og korrosionsbestandighed. Den specifikke analyse er som følger.
①Kulstof er det mest oplagte element i solid opløsningsforstærkning i stål. Med stigningen i kulstofindholdet øges stålets kortsigtede styrke, og plasticiteten og sejheden falder. For martensitisk stål som T91 vil stigningen i kulstofindhold accelerere sfæroidisering og aggregering af carbid, accelerere omfordelingen af legeringselementer og reducere svejsbarheden, korrosionsbestandigheden og oxidationsbestandigheden af stål. Derfor ønsker varmebestandigt stål generelt at reducere kulstofindholdet, men hvis kulstofindholdet er for lavt, vil stålets styrke blive reduceret. Sammenlignet med 12Cr1MoV-stål er kulstofindholdet i T91-stål reduceret med 20%, hvilket bestemmes ved en omfattende overvejelse af indflydelsen af ovenstående faktorer.
②T91 stål indeholder spor nitrogen, og nitrogens rolle afspejles i to aspekter. På den ene side spiller den rollen som solid løsningsstyrkelse. Opløseligheden af nitrogen i stål ved stuetemperatur er meget lille. I processen med svejseopvarmning og eftersvejsning varmebehandling vil VN fast opløsning og udfældningsproces forekomme successivt i den eftersvejse varmepåvirkede zone af T91 Steel: den austenitiske struktur dannet i den varmepåvirkede zone under svejseopvarmning øger nitrogenindholdet pga. opløsningen af VN, og så stiger graden af overmætning i den normale temperaturstruktur, I den efterfølgende eftersvejsevarmebehandling er der fin VN-udfældning, som øger mikrostrukturens stabilitet og forbedrer den varige styrke i den varmepåvirkede zone. På den anden side indeholder T91 stål også en lille mængde A1. Nitrogen kan danne A1N med det. A1N opløses kun i matrixen, når den er over 1100 ℃ og udfældes igen ved en lavere temperatur, hvilket kan have en god spredningsforstærkende effekt.
③Tilsætning af krom er hovedsageligt for at forbedre oxidationsmodstanden og korrosionsbestandigheden af varmebestandigt stål. Når chromindholdet er mindre end 5%, begynder det at oxidere voldsomt ved 600 ℃, mens når chromindholdet er op til 5%, har det en god oxidationsmodstand. 12Cr1MoV stål har god oxidationsmodstand under 580 ℃, og korrosionsdybden er 0,05 mm / A. ved 600 ℃ begynder ydeevnen at forringes, og korrosionsdybden er 0,13 mm / A. Chromindholdet i T91 kan øges til ca. 9% og driftstemperaturen kan nå 650 ℃. Hovedforanstaltningen er at opløse mere chrom i matrixen.
④Vanadium og niobium er stærke carbiddannende grundstoffer. Efter tilsætning kan de danne fine og stabile legeringscarbider med kulstof, som har en kraftig dispersionsstyrkende effekt.
⑤ Molybdæn tilsættes hovedsageligt for at forbedre stålets termiske styrke og spille rollen som styrkelse af fast opløsning.
Den endelige varmebehandling af T91 er normalisering + høj temperatur temperering. Normaliseringstemperaturen er 1040 ℃, holdetiden er ikke mindre end 10 minutter, tempereringstemperaturen er 730 ~ 780 ℃, og holdetiden er ikke mindre end 1 time. Mikrostrukturen efter den sidste varmebehandling er hærdet martensit.
Trækstyrke af T91 stål ved stuetemperatur ≥ 585 MPa, flydespænding ved stuetemperatur ≥ 415 MPa, hårdhed ≤ 250 Hb, forlængelse (standard cirkulær prøve med 50 mm sporafstand) ≥ 20 %, tilladt spændingsværdi [ ℃] = 6500 30 MPa.
I henhold til kulstofækvivalentformlen anbefalet af det internationale svejseselskab er kulstofækvivalenten for T91
Det kan ses, at T91 har dårlig svejsbarhed.
T91 stål har en stor tendens til koldrevne og er tilbøjelig til forsinket revnedannelse under visse forhold. Derfor skal svejsningen hærdes inden for 24 timer efter svejsning. Mikrostrukturen af T91 efter svejsning er plade- og båndmartensit, som kan ændres til hærdet martensit efter anløbning, og dets egenskaber er overlegne i forhold til plade- og båndmartensit. Når tempereringstemperaturen er lav, er tempereringseffekten ikke tydelig, og svejsemetallet er let at ælde og skørt; Hvis anløbningstemperaturen er for høj (over AC1-linjen), kan samlingen austenitiseres igen og hærdes igen i den efterfølgende afkølingsproces. Samtidig, som nævnt tidligere i dette papir, bør indflydelsen af fugeblødgørende lag tages i betragtning ved bestemmelse af tempereringstemperatur. Generelt er tempereringstemperaturen på T91 730 ~ 780 ℃.
Tempereringskonstanttemperaturtiden for T91 efter svejsning må ikke være mindre end 1 time for at sikre fuldstændig omdannelse af dens struktur til hærdet martensit.
For at reducere restspændingen af T91 stålsvejsede samling skal kølehastigheden kontrolleres til mindre end 5 ℃ / min. Svejseprocessen af T91 stål kan vises i figur 3.
Forvarm 200 ~ 250 ℃; ② Svejsning, mellemlagstemperatur 200 ~ 300 ℃; ③ Køling efter svejsning, med en hastighed på 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 ℃ i 1 time; ⑤ Temperering ved 730 ~ 780 ℃ i 1 time; ⑥ Afkøl med en hastighed, der ikke er større end 5 ℃/min.
T91 Steel er afhængig af princippet om legering, især tilsætning af en lille mængde sporstoffer som niobium og vanadium. Dens høje temperaturstyrke og oxidationsbestandighed er væsentligt forbedret sammenlignet med 12 cr1mov stål, men dens svejseydelse er dårlig.
Stifttesten viser, at T91 stål har en stor tendens til koldrevne. Valg af forvarmning 200 ~ 250 ℃ og mellemlagstemperatur 200 ~ 300 ℃ kan effektivt forhindre kold revne.
T91 skal afkøles til 100 ~ 150 ℃ i 1 time før varmebehandling efter svejsning; Temperering temperatur 730 ~ 780 ℃, holdetid ikke mindre end 1 time.
Ovenstående svejseproces er blevet anvendt til fremstilling og produktion af 200 MW og 300 MW kedler, med tilfredsstillende resultater og store økonomiske fordele.
