Garantia de qualitat de canonades d'acer d'alta pressió T91
L'acer T91 és un nou tipus d'acer resistent a la calor martensític desenvolupat pel laboratori American National Elephant Ridge i el Laboratori de Materials Metal·lúrgics de l'empresa nord-americana d'enginyeria de combustió. Sobre la base de l'acer 9Cr1MoV, redueix el contingut de carboni, limita estrictament el contingut de sofre i fòsfor i afegeix una petita quantitat de vanadi i niobi per a l'aliatge.
El grau d'acer de la canonada d'acer sense soldadura T91 corresponent a l'acer T91 és x10crmovnnb91 a Alemanya, hcm95 al Japó i tuz10cdvnb0901 a França.
Contingut de l'element
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
Cada element d'aliatge de l'acer T91 té el paper d'enfortir la solució sòlida, reforçar la dispersió i millorar la resistència a l'oxidació i la resistència a la corrosió de l'acer. L'anàlisi específica és la següent.
①El carboni és l'element més evident de l'enfortiment de la solució sòlida a l'acer. Amb l'augment del contingut de carboni, la resistència a curt termini de l'acer augmenta i la plasticitat i la tenacitat disminueixen. Per a l'acer martensític com el T91, l'augment del contingut de carboni accelerarà l'esferoidització i l'agregació del carbur, accelerarà la redistribució dels elements d'aliatge i reduirà la soldabilitat, la resistència a la corrosió i la resistència a l'oxidació de l'acer. Per tant, l'acer resistent a la calor generalment vol reduir el contingut de carboni, però, si el contingut de carboni és massa baix, la resistència de l'acer es reduirà. En comparació amb l'acer 12Cr1MoV, el contingut de carboni de l'acer T91 es redueix en un 20%, que es determina tenint en compte exhaustivament la influència dels factors anteriors.
②L'acer T91 conté traces de nitrogen i el paper del nitrogen es reflecteix en dos aspectes. D'una banda, juga el paper d'enfortiment de la solució sòlida. La solubilitat del nitrogen a l'acer a temperatura ambient és molt petita. En el procés d'escalfament de soldadura i tractament tèrmic posterior a la soldadura, la solució sòlida VN i el procés de precipitació es produiran successivament a la zona afectada per la calor després de la soldadura de l'acer T91: l'estructura austenítica formada a la zona afectada per la calor durant l'escalfament de la soldadura augmenta el contingut de nitrogen a causa de la dissolució de VN, i després augmenta el grau de sobresaturació a l'estructura de temperatura normal, en el tractament tèrmic posterior a la soldadura, hi ha una precipitació fina de VN, que augmenta l'estabilitat de la microestructura i millora la resistència duradora de la zona afectada per la calor. D'altra banda, l'acer T91 també conté una petita quantitat d'A1. El nitrogen pot formar A1N amb ell. L'A1N es dissol a la matriu només quan està per sobre de 1100 ℃ i precipita de nou a una temperatura més baixa, cosa que pot tenir un bon efecte de reforç de la dispersió.
③L'addició de crom és principalment per millorar la resistència a l'oxidació i la resistència a la corrosió de l'acer resistent a la calor. Quan el contingut de crom és inferior al 5%, comença a oxidar-se violentament a 600 ℃, mentre que quan el contingut de crom és de fins al 5%, té una bona resistència a l'oxidació. L'acer 12Cr1MoV té una bona resistència a l'oxidació per sota dels 580 ℃ i la profunditat de corrosió és de 0,05 mm / A. A 600 ℃, el rendiment comença a deteriorar-se i la profunditat de corrosió és de 0,13 mm / A. El contingut de crom de T91 es pot augmentar fins a uns aproximadament 9% i la temperatura de servei pot arribar als 650 ℃. La mesura principal és dissoldre més crom a la matriu.
④El vanadi i el niobi són elements de formació de carburs forts. Després de l'addició, poden formar carburs d'aliatge fins i estables amb carboni, que té un fort efecte de reforç de la dispersió.
⑤ El molibdè s'afegeix principalment per millorar la resistència tèrmica de l'acer i jugar el paper d'enfortiment de la solució sòlida.
El tractament tèrmic final de T91 és la normalització + temperat a alta temperatura. La temperatura de normalització és de 1040 ℃, el temps de retenció no és inferior a 10 min, la temperatura de temperat és de 730 ~ 780 ℃ i el temps de retenció no és inferior a 1 h. La microestructura després del tractament tèrmic final és martensita temperada.
Resistència a la tracció de l'acer T91 a temperatura ambient ≥ 585 MPa, límit elàstic a temperatura ambient ≥ 415 MPa, duresa ≤ 250 Hb, allargament (mostra circular estàndard amb una distància de 50 mm) ≥ 20%, valor de tensió admissible [σ] 650 ℃= 30 MPa.
Segons la fórmula d'equivalent de carboni recomanada per la societat internacional de soldadura, l'equivalent de carboni de T91 és
Es pot veure que el T91 té poca soldabilitat.
L'acer T91 té una gran tendència a l'esquerda en fred i és propens a esquerdes retardades en determinades condicions. Per tant, la unió soldada s'ha de temperar dins de les 24 hores posteriors a la soldadura. La microestructura de T91 després de la soldadura és la martensita de placa i cinta, que es pot canviar a martensita temperada després del tremp, i les seves propietats són superiors a la martensita de placa i cinta. Quan la temperatura de temperat és baixa, l'efecte de temperat no és evident i el metall de soldadura és fàcil d'envellir i de fragilitzar; Si la temperatura de temperat és massa alta (supera la línia AC1), la junta es pot austenitzar de nou i endurir-se de nou en el procés de refredament posterior. Al mateix temps, com s'ha esmentat anteriorment en aquest document, s'ha de tenir en compte la influència de la capa de suavització de les juntes en la determinació de la temperatura de temperat. En termes generals, la temperatura de temperat de T91 és de 730 ~ 780 ℃.
El temps de temperatura constant de temperat de T91 després de la soldadura no ha de ser inferior a 1 h, per garantir la transformació completa de la seva estructura en martensita temperada.
Per tal de reduir la tensió residual de la junta soldada d'acer T91, la velocitat de refrigeració s'ha de controlar a menys de 5 ℃ / min. El procés de soldadura de l'acer T91 es pot mostrar a la figura 3.
Preescalfeu 200 ~ 250 ℃; ② Soldadura, temperatura entre capes 200 ~ 300 ℃; ③ Refrigeració després de la soldadura, amb una velocitat de 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 ℃ durant 1 h; ⑤ Temperament a 730 ~ 780 ℃ durant 1 h; ⑥ Refredar a una velocitat no superior a 5 ℃ / min.
L'acer T91 es basa en el principi d'aliatge, especialment afegint una petita quantitat d'elements traça com el niobi i el vanadi. La seva resistència a alta temperatura i resistència a l'oxidació milloren molt en comparació amb l'acer 12 cr1mov, però el seu rendiment de soldadura és pobre.
La prova del pin mostra que l'acer T91 té una gran tendència a l'esquerda en fred. La selecció d'un preescalfament de 200 ~ 250 ℃ i una temperatura entre capes de 200 ~ 300 ℃ pot prevenir eficaçment el trencament del fred.
T91 s'ha de refredar a 100 ~ 150 ℃ durant 1 h abans del tractament tèrmic posterior a la soldadura; Temperatura de temperat 730 ~ 780 ℃, temps de manteniment no inferior a 1 h.
El procés de soldadura anterior s'ha aplicat a la pràctica de fabricació i producció de calderes de 200 MW i 300 MW, amb resultats satisfactoris i grans beneficis econòmics.
