T91 högtrycks stålrör kvalitetssäkring
T91 stål är en ny typ av martensitisk värmebeständigt stål utvecklat av American National elephant ridge laboratory och Metallurgical Materials Laboratory från det amerikanska förbränningsteknikföretaget. På basis av 9Cr1MoV-stål minskar det kolhalten, begränsar strikt innehållet av svavel och fosfor och tillsätter en liten mängd vanadin och niob för legering.
Stålkvaliteten för T91 sömlösa stålrör som motsvarar T91 stål är x10crmovnnb91 i Tyskland, hcm95 i Japan och tuz10cdvnb0901 i Frankrike.
Elementinnehåll
S ≤0,01
Si 0,20-0,50
Cr 8.00-9.50
Mån 0,85-1,05
V 0,18-0,25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0,40
Varje legeringselement i T91 Steel spelar rollen som att stärka fast lösning, stärka dispersionen och förbättra stålets oxidationsbeständighet och korrosionsbeständighet. Den specifika analysen är som följer.
①Kol är den mest uppenbara delen av solid lösningsförstärkning i stål. Med ökningen av kolhalten ökar stålets korttidshållfasthet och plasticiteten och segheten minskar. För martensitiskt stål som T91 kommer ökningen av kolhalten att påskynda sfäroidiseringen och aggregationen av karbid, påskynda omfördelningen av legeringselement och minska svetsbarheten, korrosionsbeständigheten och oxidationsbeständigheten hos stål. Därför vill värmebeständigt stål i allmänhet minska kolhalten, men om kolhalten är för låg kommer stålets hållfasthet att minska. Jämfört med 12Cr1MoV-stål reduceras kolinnehållet i T91-stål med 20 %, vilket bestäms genom att överväga inverkan av ovanstående faktorer.
②T91-stål innehåller spårkväve, och kvävets roll återspeglas i två aspekter. Å ena sidan spelar den rollen som solid lösningsförstärkning. Lösligheten av kväve i stål vid rumstemperatur är mycket liten. I processen för svetsuppvärmning och eftersvetsvärmebehandling kommer VN fast lösning och utfällningsprocess att ske successivt i den eftersvetsvärmepåverkade zonen av T91 Steel: den austenitiska strukturen som bildas i den värmepåverkade zonen under svetsuppvärmning ökar kvävehalten p.g.a. upplösningen av VN, och sedan ökar graden av övermättnad i den normala temperaturstrukturen. I den efterföljande eftersvetsvärmebehandlingen finns det fin VN-utfällning, vilket ökar mikrostrukturens stabilitet och förbättrar den varaktiga styrkan i den värmepåverkade zonen. Å andra sidan innehåller T91-stål också en liten mängd A1. Kväve kan bilda A1N med det. A1N löses i matrisen först när den är över 1100 ℃ och fälls ut igen vid en lägre temperatur, vilket kan ha en bra spridningsförstärkande effekt.
③Att tillsätta krom är främst för att förbättra oxidationsbeständigheten och korrosionsbeständigheten hos värmebeständigt stål. När kromhalten är mindre än 5% börjar den oxidera våldsamt vid 600 ℃, medan när kromhalten är upp till 5% har den bra oxidationsbeständighet. 12Cr1MoV-stål har bra oxidationsbeständighet under 580 ℃, och korrosionsdjupet är 0,05 mm / A. vid 600 ℃ börjar prestandan försämras och korrosionsdjupet är 0,13 mm / A. Kromhalten i T91 kan ökas till ca. 9% och servicetemperaturen kan nå 650 ℃. Huvudåtgärden är att lösa upp mer krom i matrisen.
④Vanadin och niob är starka karbidbildande grundämnen. Efter tillsatsen kan de bilda fina och stabila legeringskarbider med kol, vilket har en stark dispersionsförstärkande effekt.
⑤ Molybden tillsätts huvudsakligen för att förbättra stålets termiska hållfasthet och spela rollen som förstärkning av fast lösning.
Den slutliga värmebehandlingen av T91 är normalisering + högtemperaturtempering. Normaliseringstemperaturen är 1040 ℃, hålltiden är inte mindre än 10 minuter, anlöpningstemperaturen är 730 ~ 780 ℃ och hålltiden är inte mindre än 1 timme. Mikrostrukturen efter den sista värmebehandlingen är härdad martensit.
Draghållfasthet för T91-stål vid rumstemperatur ≥ 585 MPa, sträckgräns vid rumstemperatur ≥ 415 MPa, hårdhet ≤ 250 Hb, töjning (cirkulärt standardprov med 50 mm mätavstånd) ≥ 20 %, tillåtet spänningsvärde [ ℃] = 6500 30 MPa.
Enligt kolekvivalentformeln som rekommenderas av det internationella svetssällskapet är kolekvivalenten för T91
Det kan ses att T91 har dålig svetsbarhet.
T91-stål har en stor tendens till kallsprickor och är under vissa förhållanden utsatt för fördröjd sprickbildning. Därför måste svetsfogen härdas inom 24 timmar efter svetsning. Mikrostrukturen hos T91 efter svetsning är plåt- och bandmartensit, som kan ändras till härdad martensit efter härdning, och dess egenskaper är överlägsna plåt- och bandmartensit. När anlöpningstemperaturen är låg är härdningseffekten inte uppenbar, och svetsmetallen är lätt att åldras och spröda; Om anlöpningstemperaturen är för hög (över AC1-linjen) kan fogen austenitiseras igen och härdas igen i den efterföljande kylprocessen. Samtidigt, som nämnts tidigare i detta dokument, bör inverkan av fogmjukgörande skikt beaktas vid bestämning av anlöpningstemperatur. Generellt sett är anlöpningstemperaturen för T91 730 ~ 780 ℃.
Anlöpningskonstanttemperaturtiden för T91 efter svetsning ska inte vara mindre än 1 timme, för att säkerställa fullständig omvandling av dess struktur till härdad martensit.
För att minska restspänningen av T91 stålsvetsfog måste kylhastigheten kontrolleras mindre än 5 ℃ / min. Svetsprocessen för T91-stål kan visas i figur 3.
Förvärm 200 ~ 250 ℃; ② Svetsning, mellanskiktstemperatur 200 ~ 300 ℃; ③ Kylning efter svetsning, med hastigheten 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 ℃ under 1 timme; ⑤ Anlöpning vid 730 ~ 780 ℃ i 1 timme; ⑥ Kyl med en hastighet som inte är högre än 5 ℃ / min.
T91 Steel förlitar sig på legeringsprincipen, speciellt tillsats av en liten mängd spårämnen som niob och vanadin. Dess höga temperaturhållfasthet och oxidationsbeständighet är avsevärt förbättrade jämfört med 12 cr1mov stål, men dess svetsprestanda är dålig.
Stifttestet visar att T91 stål har en stor tendens till kallsprickor. Att välja förvärmning 200 ~ 250 ℃ och mellanskiktstemperatur 200 ~ 300 ℃ kan effektivt förhindra kallsprickor.
T91 måste kylas till 100 ~ 150 ℃ i 1 timme innan värmebehandling efter svetsning; Tempereringstemperatur 730 ~ 780 ℃, hålltid inte mindre än 1 timme.
Ovanstående svetsprocess har tillämpats på tillverkning och produktion av 200 MW och 300 MW pannor, med tillfredsställande resultat och stora ekonomiska fördelar.
