T91 осигуряване на качеството на стоманените тръби с високо налягане
T91 стомана е нов тип мартензитна топлоустойчива стомана, разработена от американската национална лаборатория за слонов хребет и лабораторията за металургични материали на американската компания за горивно инженерство. На базата на стомана 9Cr1MoV намалява съдържанието на въглерод, стриктно ограничава съдържанието на сяра и фосфор и добавя малко количество ванадий и ниобий за легиране.
Степента на стомана на безшевна стоманена тръба T91, съответстваща на стомана T91, е x10crmovnnb91 в Германия, hcm95 в Япония и tuz10cdvnb0901 във Франция.
Съдържание на елемента
S ≤0,01
Si 0,20-0,50
Cr 8.00-9.50
Пн 0,85-1,05
V 0,18-0,25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0,40
Всеки легиран елемент в T91 Steel играе ролята на укрепване на твърд разтвор, укрепване на дисперсията и подобряване на устойчивостта на окисляване и устойчивостта на корозия на стоманата. Конкретният анализ е както следва.
①Въглеродът е най-очевидният елемент за укрепване на твърд разтвор в стоманата. С увеличаването на съдържанието на въглерод краткотрайната якост на стоманата се увеличава, а пластичността и издръжливостта намаляват. За мартензитна стомана като T91, увеличаването на съдържанието на въглерод ще ускори сфероидизацията и агрегацията на карбида, ще ускори преразпределението на легираните елементи и ще намали заваряемостта, устойчивостта на корозия и устойчивостта на окисляване на стоманата. Следователно топлоустойчивата стомана обикновено иска да намали съдържанието на въглерод, но ако съдържанието на въглерод е твърде ниско, здравината на стоманата ще бъде намалена. В сравнение със стоманата 12Cr1MoV, съдържанието на въглерод в стоманата T91 е намалено с 20%, което се определя чрез цялостно отчитане на влиянието на горните фактори.
②Стоманата T91 съдържа следи от азот и ролята на азота се отразява в два аспекта. От една страна, той играе ролята на укрепване на твърдия разтвор. Разтворимостта на азота в стоманата при стайна температура е много малка. В процеса на нагряване на заваряване и топлинна обработка след заваряване, VN твърд разтвор и процес на утаяване ще се появят последователно в зоната на топлинно въздействие след заваряване на стомана T91: аустенитната структура, образувана в зоната на топлинно въздействие по време на нагряване на заваряване, увеличава съдържанието на азот поради разтварянето на VN и след това степента на пренасищане в структурата с нормална температура се увеличава. При последващата термична обработка след заваряване има фино утаяване на VN, което повишава стабилността на микроструктурата и подобрява трайната якост на зоната на топлинно въздействие. От друга страна, T91 стомана също съдържа малко количество A1. Азотът може да образува A1N с него. A1N се разтваря в матрицата само когато е над 1100 ℃ и отново се утаява при по-ниска температура, което може да играе добър ефект на укрепване на дисперсията.
③Добавянето на хром е основно за подобряване на устойчивостта на окисляване и устойчивостта на корозия на топлоустойчивата стомана. Когато съдържанието на хром е по-малко от 5%, той започва да се окислява бурно при 600 ℃, докато когато съдържанието на хром е до 5%, има добра устойчивост на окисляване. Стоманата 12Cr1MoV има добра устойчивост на окисляване под 580 ℃, а дълбочината на корозия е 0,05 mm / A. при 600 ℃, производителността започва да се влошава, а дълбочината на корозия е 0,13 mm / A. Съдържанието на хром в T91 може да се увеличи до около 9% и работната температура може да достигне 650 ℃. Основната мярка е да се разтвори повече хром в матрицата.
④Ванадий и ниобий са силни карбидообразуващи елементи. След добавяне те могат да образуват фини и стабилни сплавни карбиди с въглерод, който има силен ефект на усилване на дисперсията.
⑤ Молибденът се добавя главно за подобряване на топлинната якост на стоманата и играе ролята на укрепване на твърд разтвор.
Крайната термична обработка на T91 е нормализиране + високотемпературно темпериране. Температурата на нормализиране е 1040 ℃, времето на задържане е не по-малко от 10 минути, температурата на темпериране е 730 ~ 780 ℃, а времето на задържане е не по-малко от 1 час. Микроструктурата след окончателната термична обработка е темпериран мартензит.
Якост на опън на стомана T91 при стайна температура ≥ 585 MPa, граница на провлачване при стайна температура ≥ 415 MPa, твърдост ≤ 250 Hb, удължение (стандартен кръгъл образец с разстояние 50 mm) ≥ 20%, допустима стойност на напрежение [ σ] 650′ 30 MPa.
Съгласно формулата за въглероден еквивалент, препоръчана от международното дружество по заваряване, въглеродният еквивалент на T91 е
Вижда се, че T91 има лоша заваряемост.
Стоманата T91 има голяма склонност към студено напукване и е склонна към забавено напукване при определени условия. Следователно завареното съединение трябва да бъде темперирано в рамките на 24 часа след заваряването. Микроструктурата на T91 след заваряване е плоча и лентов мартензит, който може да се промени в закален мартензит след закаляване и неговите свойства са по-добри от мартензита на плочата и лентата. Когато температурата на закаляване е ниска, ефектът на закаляване не е очевиден, а заваръчният метал е лесен за стареене и крехкост; Ако температурата на темпериране е твърде висока (надвишава линията AC1), фугата може да бъде отново аустенизирана и отново втвърдена при последващия процес на охлаждане. В същото време, както беше споменато по-рано в тази статия, влиянието на омекотяващия слой на фугите трябва да се вземе предвид при определянето на температурата на темпериране. Най-общо казано, температурата на закаляване на T91 е 730 ~ 780 ℃.
Времето за постоянна температура на закаляване на Т91 след заваряване не трябва да бъде по-малко от 1 час, за да се осигури пълното превръщане на структурата му в закален мартензит.
За да се намали остатъчното напрежение на стоманената заварка T91, скоростта на охлаждане трябва да се контролира по-малко от 5 ℃ / min. Процесът на заваряване на стомана T91 може да бъде показан на фигура 3.
Предварително загряване 200 ~ 250 ℃; ② Заваряване, температура на междинния слой 200 ~ 300 ℃; ③ Охлаждане след заваряване, със скорост 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 ℃ за 1 час; ⑤ Закаляване при 730 ~ 780 ℃ за 1 час; ⑥ Охлажда се със скорост не по-голяма от 5 ℃ / мин.
T91 Steel разчита на принципа на легиране, особено добавяне на малко количество микроелементи като ниобий и ванадий. Неговата висока температурна якост и устойчивост на окисляване са значително подобрени в сравнение със стоманата 12 cr1mov, но нейната заваръчна ефективност е лоша.
Тестът с щифт показва, че стоманата T91 има голяма склонност към студено напукване. Изборът на предварително загряване 200 ~ 250 ℃ и температура на междинния слой 200 ~ 300 ℃ може ефективно да предотврати студено напукване.
T91 трябва да се охлади до 100 ~ 150 ℃ за 1 час преди термична обработка след заваряване; Температура на закаляване 730 ~ 780 ℃, време на задържане не по-малко от 1 час.
Горният процес на заваряване е приложен при производството и производствената практика на котли с мощност 200 MW и 300 MW, със задоволителни резултати и големи икономически ползи.
