Garantía de calidade do tubo de aceiro de alta presión T91
O aceiro T91 é un novo tipo de aceiro martensítico resistente á calor desenvolvido polo American National Elephant Ridge Laboratory e o Metallurgical Materials Laboratory da empresa estadounidense de enxeñería de combustión. A base de aceiro 9Cr1MoV, reduce o contido de carbono, limita estrictamente o contido de xofre e fósforo e engade unha pequena cantidade de vanadio e niobio para a aliaxe.
A calidade de aceiro do tubo de aceiro sen costura T91 correspondente ao aceiro T91 é x10crmovnnb91 en Alemaña, hcm95 en Xapón e tuz10cdvnb0901 en Francia.
Contido do elemento
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 elemento de aliaxe do aceiro T91 desempeña o papel de reforzar a solución sólida, reforzar a dispersión e mellorar a resistencia á oxidación e á corrosión do aceiro. A análise específica é a seguinte.
①O carbono é o elemento máis obvio do fortalecemento da solución sólida no aceiro. Co aumento do contido de carbono, a resistencia a curto prazo do aceiro aumenta e a plasticidade e tenacidade diminúen. Para o aceiro martensítico como o T91, o aumento do contido de carbono acelerará a esferoidización e agregación do carburo, acelerará a redistribución dos elementos de aliaxe e reducirá a soldabilidade, a resistencia á corrosión e a resistencia á oxidación do aceiro. Polo tanto, o aceiro resistente á calor xeralmente quere reducir o contido de carbono, non obstante, se o contido de carbono é demasiado baixo, a resistencia do aceiro reducirase. En comparación co aceiro 12Cr1MoV, o contido de carbono do aceiro T91 redúcese nun 20%, o que se determina tendo en conta a influencia dos factores anteriores.
②O aceiro T91 contén trazas de nitróxeno e o papel do nitróxeno reflíctese en dous aspectos. Por unha banda, desempeña o papel de fortalecemento da solución sólida. A solubilidade do nitróxeno no aceiro a temperatura ambiente é moi pequena. No proceso de calefacción de soldadura e tratamento térmico posterior á soldadura, a solución sólida VN e o proceso de precipitación ocorrerán sucesivamente na zona afectada pola calor posterior á soldadura do aceiro T91: a estrutura austenítica formada na zona afectada pola calor durante o quecemento da soldadura aumenta o contido de nitróxeno debido á a disolución de VN e, a continuación, o grao de sobresaturación na estrutura de temperatura normal aumenta. No tratamento térmico posterior á soldadura, hai unha precipitación fina de VN, o que aumenta a estabilidade da microestrutura e mellora a resistencia duradeira da zona afectada pola calor. Por outra banda, o aceiro T91 tamén contén unha pequena cantidade de A1. O nitróxeno pode formar A1N con el. A1N só se disolve na matriz cando está por encima de 1100 ℃ e precipita de novo a unha temperatura máis baixa, o que pode ter un bo efecto de reforzo da dispersión.
③Engadir cromo é principalmente para mellorar a resistencia á oxidación e á corrosión do aceiro resistente á calor. Cando o contido de cromo é inferior ao 5%, comeza a oxidarse violentamente a 600 ℃, mentres que cando o contido de cromo é de ata o 5%, ten unha boa resistencia á oxidación. O aceiro 12Cr1MoV ten unha boa resistencia á oxidación por debaixo de 580 ℃ e a profundidade de corrosión é de 0,05 mm / A. a 600 ℃, o rendemento comeza a deteriorarse e a profundidade de corrosión é de 0,13 mm / A. O contido de cromo de T91 pódese aumentar ata aproximadamente. 9% e a temperatura de servizo pode alcanzar os 650 ℃. A medida principal é disolver máis cromo na matriz.
④O vanadio e o niobio son elementos fortes que forman carburos. Despois da adición, poden formar carburos de aliaxe finos e estables con carbono, que ten un forte efecto de reforzo da dispersión.
⑤ O molibdeno engádese principalmente para mellorar a resistencia térmica do aceiro e desempeñar o papel de fortalecemento da solución sólida.
O tratamento térmico final de T91 é normalizador + temperado a alta temperatura. A temperatura de normalización é de 1040 ℃, o tempo de mantemento non é inferior a 10 min, a temperatura de temperado é de 730 ~ 780 ℃ e o tempo de mantemento non é inferior a 1 h. A microestrutura despois do tratamento térmico final é martensita temperada.
Resistencia á tracción do aceiro T91 a temperatura ambiente ≥ 585 MPa, límite de fluencia a temperatura ambiente ≥ 415 MPa, dureza ≤ 250 Hb, alongamento (mostra circular estándar cunha distancia de 50 mm) ≥ 20%, valor de tensión admisible [σ] 650℃= 30 MPa.
Segundo a fórmula de carbono equivalente recomendada pola sociedade internacional de soldadura, o carbono equivalente de T91 é
Pódese ver que o T91 ten unha escasa soldabilidade.
O aceiro T91 ten unha gran tendencia a fisurarse en frío e é propenso a unha fisuración atrasada baixo certas condicións. Polo tanto, a unión soldada debe ser temperada dentro das 24 horas despois da soldadura. A microestrutura do T91 despois da soldadura é martensita de placa e tira, que se pode cambiar a martensita temperada despois do temperado, e as súas propiedades son superiores á martensita de placa e tira. Cando a temperatura de temperado é baixa, o efecto de temperado non é obvio e o metal de soldeo é fácil de envellecer e fragilizarse; Se a temperatura de temperado é demasiado alta (excede a liña AC1), a unión pode ser austenitizada de novo e endurecida de novo no proceso de arrefriamento posterior. Ao mesmo tempo, como se mencionou anteriormente neste documento, a influencia da capa de suavización das xuntas debe considerarse na determinación da temperatura de temperado. En xeral, a temperatura de temperado do T91 é de 730 ~ 780 ℃.
O tempo de temperado a temperatura constante de T91 despois da soldadura non debe ser inferior a 1 h, para garantir a transformación completa da súa estrutura en martensita temperada.
Para reducir o estrés residual da unión soldada de aceiro T91, a velocidade de arrefriamento debe controlarse a menos de 5 ℃ / min. O proceso de soldadura do aceiro T91 pódese mostrar na Figura 3.
Prequentar 200 ~ 250 ℃; ② Soldadura, temperatura entre capas 200 ~ 300 ℃; ③ Arrefriamento despois da soldadura, cunha velocidade de 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 ℃ durante 1 h; ⑤ Templado a 730 ~ 780 ℃ durante 1 h; ⑥ Arrefriar a unha velocidade non superior a 5 ℃ / min.
O aceiro T91 depende do principio da aliaxe, especialmente engadindo unha pequena cantidade de oligoelementos como niobio e vanadio. A súa resistencia á alta temperatura e á oxidación melloran moito en comparación co aceiro 12 cr1mov, pero o seu rendemento de soldadura é pobre.
A proba de pinos mostra que o aceiro T91 ten unha gran tendencia a crack en frío. Seleccionando o prequecemento de 200 ~ 250 ℃ e a temperatura entre capas de 200 ~ 300 ℃ pode previr eficazmente a fisura por frío.
O T91 debe arrefriarse a 100 ~ 150 ℃ durante 1 h antes do tratamento térmico posterior á soldadura; Temperatura de temperado 730 ~ 780 ℃, tempo de espera non inferior a 1 h.
O anterior proceso de soldadura aplicouse á práctica de fabricación e produción de caldeiras de 200 MW e 300 MW, con resultados satisfactorios e grandes beneficios económicos.
