T91 augstspiediena tērauda cauruļu kvalitātes nodrošināšana
T91 tērauds ir jauna veida martensīta karstumizturīgs tērauds, ko izstrādājusi Amerikas Nacionālā ziloņu grēdu laboratorija un Amerikas sadedzināšanas inženierijas uzņēmuma Metallurgical Materials Laboratory. Uz 9Cr1MoV tērauda bāzes tas samazina oglekļa saturu, stingri ierobežo sēra un fosfora saturu, kā arī pievieno nelielu daudzumu vanādija un niobija leģēšanai.
T91 bezšuvju tērauda caurules tērauda marka, kas atbilst T91 tēraudam, ir x10crmovnnb91 Vācijā, hcm95 Japānā un tuz10cdvnb0901 Francijā.
Elementa saturs
S ≤0,01
Si 0,20-0,50
Kr 8.00-9.50
P 0,85-1,05
V 0,18-0,25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0,40
Katrs T91 tērauda sakausējuma elements spēlē cietā šķīduma stiprināšanas, dispersijas stiprināšanas un tērauda izturības pret oksidāciju un koroziju uzlabošanu. Konkrētā analīze ir šāda.
①Ogleklis ir visredzamākais elements tērauda cieto šķīdumu stiprināšanai. Palielinoties oglekļa saturam, palielinās tērauda īstermiņa izturība un samazinās plastiskums un stingrība. Martensīta tēraudam, piemēram, T91, oglekļa satura palielināšanās paātrinās karbīda sferoidizāciju un agregāciju, paātrinās sakausējuma elementu pārdali un samazinās tērauda metināmību, izturību pret koroziju un oksidācijas izturību. Tāpēc karstumizturīgs tērauds parasti vēlas samazināt oglekļa saturu, tomēr, ja oglekļa saturs ir pārāk zems, tērauda izturība tiks samazināta. Salīdzinot ar tēraudu 12Cr1MoV, T91 tērauda oglekļa saturs ir samazināts par 20%, ko nosaka, vispusīgi izvērtējot iepriekš minēto faktoru ietekmi.
②T91 tērauds satur nelielu slāpekļa daudzumu, un slāpekļa loma ir atspoguļota divos aspektos. No vienas puses, tas spēlē cieto risinājumu nostiprināšanas lomu. Slāpekļa šķīdība tēraudā istabas temperatūrā ir ļoti maza. Metināšanas karsēšanas un pēcmetināšanas termiskās apstrādes procesā VN cietais šķīdums un nogulsnēšanās process notiks pēc metināšanas termiski ietekmētajā T91 tērauda zonā: austenīta struktūra, kas veidojas siltuma ietekmētajā zonā metināšanas karsēšanas laikā, palielina slāpekļa saturu, jo VN izšķīšana un pēc tam palielinās pārsātinājuma pakāpe normālas temperatūras struktūrā. Turpmākajā pēcmetināšanas termiskajā apstrādē ir smalki VN nokrišņi, kas palielina mikrostruktūras stabilitāti un uzlabo karstuma ietekmētās zonas noturību. No otras puses, T91 tērauds satur arī nelielu daudzumu A1. Slāpeklis ar to var veidot A1N. A1N tiek izšķīdināts matricā tikai tad, kad tā ir virs 1100 ℃ un atkal izgulsnējas zemākā temperatūrā, kas var radīt labu dispersiju pastiprinošu efektu.
③Hroma pievienošana galvenokārt ir paredzēta, lai uzlabotu karstumizturīgā tērauda izturību pret oksidēšanu un izturību pret koroziju. Ja hroma saturs ir mazāks par 5%, tas sāk spēcīgi oksidēties pie 600 ℃, savukārt, ja hroma saturs ir līdz 5%, tam ir laba oksidācijas izturība. 12Cr1MoV tēraudam ir laba oksidācijas izturība zem 580 ℃, un korozijas dziļums ir 0,05 mm/A. 600 ℃ temperatūrā darbība sāk pasliktināties, un korozijas dziļums ir 0,13 mm/A. Hroma saturu T91 var palielināt līdz apmēram. 9%, un darba temperatūra var sasniegt 650 ℃. Galvenais pasākums ir izšķīdināt vairāk hroma matricā.
④Vanādijs un niobijs ir spēcīgi karbīdus veidojoši elementi. Pēc pievienošanas tie var veidot smalkus un stabilus sakausējumu karbīdus ar oglekli, kam ir spēcīga dispersijas stiprinoša iedarbība.
⑤ Molibdēnu galvenokārt pievieno, lai uzlabotu tērauda termisko izturību un spēlētu cietā šķīduma stiprināšanas lomu.
T91 galīgā termiskā apstrāde ir normalizēšana + rūdīšana augstā temperatūrā. Normalizējošā temperatūra ir 1040 ℃, turēšanas laiks nav mazāks par 10 minūtēm, rūdīšanas temperatūra ir 730 ~ 780 ℃, un turēšanas laiks nav mazāks par 1 stundu. Mikrostruktūra pēc pēdējās termiskās apstrādes ir rūdīts martensīts.
T91 tērauda stiepes izturība istabas temperatūrā ≥ 585 MPa, tecēšanas robeža istabas temperatūrā ≥ 415 MPa, cietība ≤ 250 Hb, pagarinājums (standarta apļveida paraugs ar 50 mm attālumu) ≥ 20%, pieļaujamā sprieguma vērtība [ σ] 650 ℃= 30 MPa.
Saskaņā ar starptautiskās metināšanas biedrības ieteikto oglekļa ekvivalenta formulu T91 oglekļa ekvivalents ir
Var redzēt, ka T91 ir slikta metināmība.
T91 tēraudam ir liela aukstās plaisas tendence, un tas ir pakļauts aizkavētai plaisāšanai noteiktos apstākļos. Tāpēc metinātais savienojums ir jārūda 24 stundu laikā pēc metināšanas. T91 mikrostruktūra pēc metināšanas ir plākšņu un sloksņu martensīts, ko pēc atlaidināšanas var pārveidot par rūdītu martensītu, un tā īpašības ir pārākas par plākšņu un lentes martensītu. Ja rūdīšanas temperatūra ir zema, rūdīšanas efekts nav acīmredzams, un metinātais metāls ir viegli novecojams un trausls; Ja rūdīšanas temperatūra ir pārāk augsta (pārsniedz AC1 līniju), savienojumu var atkārtoti austenitizēt un atkal sacietēt nākamajā dzesēšanas procesā. Tajā pašā laikā, kā minēts iepriekš šajā rakstā, rūdīšanas temperatūras noteikšanā jāņem vērā šuvju mīkstināšanas slāņa ietekme. Vispārīgi runājot, T91 rūdīšanas temperatūra ir 730 ~ 780 ℃.
T91 rūdīšanas pastāvīgās temperatūras laiks pēc metināšanas nedrīkst būt mazāks par 1 stundu, lai nodrošinātu tā struktūras pilnīgu pārtapšanu rūdītā martensītā.
Lai samazinātu T91 tērauda metinātā savienojuma atlikušo spriegumu, dzesēšanas ātrums jākontrolē mazāk nekā 5 ℃ / min. T91 tērauda metināšanas procesu var parādīt 3. attēlā.
Uzkarsē 200 ~ 250 ℃; ② Metināšana, starpslāņu temperatūra 200 ~ 300 ℃; ③ Dzesēšana pēc metināšanas ar ātrumu 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 ℃ uz 1 stundu; ⑤ Rūdīšana 730 ~ 780 ℃ 1 stundu; ⑥ Atdzesējiet ar ātrumu, kas nav lielāks par 5 ℃/min.
T91 Steel balstās uz leģēšanas principu, īpaši pievienojot nelielu daudzumu mikroelementu, piemēram, niobija un vanādija. Salīdzinot ar 12 cr1mov tēraudu, tā augstās temperatūras izturība un oksidācijas izturība ir ievērojami uzlabota, taču tā metināšanas veiktspēja ir slikta.
Tapas tests parāda, ka T91 tēraudam ir liela aukstās plaisas tendence. Izvēloties priekšsildīšanu 200 ~ 250 ℃ un starpslāņa temperatūru 200 ~ 300 ℃, var efektīvi novērst aukstās plaisas.
T91 jāatdzesē līdz 100 ~ 150 ℃ 1 stundu pirms pēcmetināšanas termiskās apstrādes; Rūdīšanas temperatūra 730 ~ 780 ℃, turēšanas laiks ne mazāks par 1h.
Iepriekš minētais metināšanas process ir pielietots 200 MW un 300 MW katlu ražošanas un ražošanas praksē ar apmierinošiem rezultātiem un lieliem ekonomiskiem ieguvumiem.
