Zagotavljanje kakovosti visokotlačne jeklene cevi T91
Jeklo T91 je nova vrsta martenzitnega toplotno odpornega jekla, ki sta ga razvila ameriški nacionalni laboratorij za slonove grebene in laboratorij za metalurške materiale ameriškega podjetja za inženiring z izgorevanjem. Na osnovi jekla 9Cr1MoV zmanjšuje vsebnost ogljika, strogo omejuje vsebnost žvepla in fosforja ter dodaja majhno količino vanadija in niobija za legiranje.
Razred jekla brezšivne jeklene cevi T91, ki ustreza jeklu T91, je x10crmovnnb91 v Nemčiji, hcm95 na Japonskem in tuz10cdvnb0901 v Franciji.
Vsebina elementa
S ≤0,01
Si 0,20-0,50
Cr 8,00-9,50
Po 0,85-1,05
V 0,18-0,25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0,40
Vsak element zlitine v jeklu T91 igra vlogo krepitve trdne raztopine, krepitve disperzije in izboljšanja odpornosti jekla na oksidacijo in korozijo. Posebna analiza je naslednja.
①Ogljik je najbolj očiten element utrjevanja trdne raztopine v jeklu. S povečanjem vsebnosti ogljika se poveča kratkoročna trdnost jekla, zmanjša pa se plastičnost in žilavost. Za martenzitno jeklo, kot je T91, bo povečanje vsebnosti ogljika pospešilo sferoidizacijo in agregacijo karbida, pospešilo prerazporeditev legiranih elementov in zmanjšalo zvarljivost, odpornost proti koroziji in oksidacijsko odpornost jekla. Zato toplotno odporno jeklo na splošno želi zmanjšati vsebnost ogljika, če pa je vsebnost ogljika prenizka, se bo moč jekla zmanjšala. V primerjavi z jeklom 12Cr1MoV se vsebnost ogljika v jeklu T91 zmanjša za 20 %, kar je določeno s celovitim upoštevanjem vpliva zgornjih dejavnikov.
②Jeklo T91 vsebuje dušik v sledovih, vloga dušika pa se odraža v dveh vidikih. Po eni strani igra vlogo krepitve trdne raztopine. Topnost dušika v jeklu pri sobni temperaturi je zelo majhna. V procesu segrevanja varjenja in toplotne obdelave po varjenju se bosta trdna raztopina VN in proces precipitacije zaporedoma pojavili v območju po varjenem toplotno prizadetem območju jekla T91: avstenitna struktura, ki se tvori v toplotno prizadetem območju med segrevanjem varjenja, poveča vsebnost dušika zaradi raztapljanje VN, nato pa se stopnja prenasičenosti v normalni temperaturni strukturi poveča. Pri naknadni toplotni obdelavi po zvaru pride do finega obarjanja VN, kar poveča stabilnost mikrostrukture in izboljša trajno trdnost toplotno prizadetega območja. Po drugi strani pa jeklo T91 vsebuje tudi majhno količino A1. Dušik lahko z njim tvori A1N. A1N se raztopi v matriksu šele, ko je nad 1100 ℃ in se ponovno obori pri nižji temperaturi, kar ima lahko dober učinek krepitve disperzije.
③Dodajanje kroma je predvsem za izboljšanje odpornosti na oksidacijo in korozijsko odpornost toplotno odpornega jekla. Ko je vsebnost kroma manjša od 5 %, začne močno oksidirati pri 600 ℃, medtem ko je vsebnost kroma do 5 %, ima dobro oksidacijsko odpornost. Jeklo 12Cr1MoV ima dobro oksidacijsko odpornost pod 580 ℃, globina korozije pa je 0,05 mm / A. pri 600 ℃ se zmogljivost začne slabšati, globina korozije pa je 0,13 mm / A. Vsebnost kroma v T91 se lahko poveča na približno 9% in delovna temperatura lahko doseže 650 ℃. Glavni ukrep je raztopiti več kroma v matriksu.
④Vanadij in niobij sta močna elementa, ki tvorita karbide. Po dodajanju lahko tvorijo fine in stabilne zlitine karbide z ogljikom, ki ima močan učinek disperzije.
⑤ Molibden se dodaja predvsem za izboljšanje toplotne trdnosti jekla in igra vlogo utrjevanja trdne raztopine.
Končna toplotna obdelava T91 je normalizacija + visokotemperaturno kaljenje. Temperatura normalizacije je 1040 ℃, čas zadrževanja ni krajši od 10 minut, temperatura kaljenja je 730 ~ 780 ℃ in čas zadrževanja ni krajši od 1 h. Mikrostruktura po končni toplotni obdelavi je kaljen martenzit.
Natezna trdnost jekla T91 pri sobni temperaturi ≥ 585 MPa, meja tečenja pri sobni temperaturi ≥ 415 MPa, trdota ≤ 250 Hb, raztezek (standardni krožni vzorec z razdaljo 50 mm) ≥ 20 %, dovoljena vrednost napetosti [ σ] 650 ≤ 30 MPa.
V skladu s formulo ekvivalenta ogljika, ki jo priporoča mednarodna varilna družba, je ekvivalent ogljika T91
Vidi se, da ima T91 slabo varljivost.
Jeklo T91 ima veliko nagnjenost k hladnemu razpokanju in je pod določenimi pogoji nagnjeno k zapoznelim razpokam. Zato je treba zvarni spoj pokaliti v 24 urah po varjenju. Mikrostruktura T91 po varjenju je martenzit plošč in trakov, ki se po kaljenju lahko spremeni v kaljeni martenzit, njegove lastnosti pa so boljše od martenzita plošč in trakov. Ko je temperatura kaljenja nizka, učinek kaljenja ni očiten, kovina zvara pa se zlahka stara in krhko; Če je temperatura kaljenja previsoka (presega črto AC1), se spoj lahko ponovno avstenitizira in ponovno utrdi v naslednjem postopku hlajenja. Hkrati je treba, kot smo že omenili v tem prispevku, pri določanju temperature popuščanja upoštevati vpliv sloja za mehčanje fug. Na splošno je temperatura kaljenja T91 730 ~ 780 ℃.
Čas konstantne temperature kaljenja T91 po varjenju ne sme biti krajši od 1 h, da se zagotovi popolna preobrazba njegove strukture v kaljeni martenzit.
Da bi zmanjšali preostalo napetost zvarjenega spoja jekla T91, je treba hitrost hlajenja nadzorovati pod 5 ℃ / min. Postopek varjenja jekla T91 je prikazan na sliki 3.
Predgretje 200 ~ 250 ℃; ② Varjenje, temperatura vmesnega sloja 200 ~ 300 ℃; ③ Hlajenje po varjenju s hitrostjo 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 ℃ 1 uro; ⑤ Kaljenje pri 730 ~ 780 ℃ 1 uro; ⑥ Ohladite s hitrostjo, ki ni večja od 5 ℃ / min.
T91 Jeklo temelji na principu legiranja, zlasti dodajanja majhne količine elementov v sledovih, kot sta niobij in vanadij. Njegova visokotemperaturna trdnost in odpornost proti oksidaciji sta močno izboljšani v primerjavi z jeklom 12 cr1mov, vendar je njegova varilna učinkovitost slaba.
Test zatičev kaže, da ima jeklo T91 veliko nagnjenost k hladnemu razpokanju. Izbira predgrevanja 200 ~ 250 ℃ in temperature vmesnega sloja 200 ~ 300 ℃ lahko učinkovito prepreči hladne razpoke.
T91 je treba pred toplotno obdelavo po varjenju 1 uro ohladiti na 100 ~ 150 ℃; Temperatura kaljenja 730 ~ 780 ℃, čas zadrževanja ni krajši od 1 h.
Zgornji postopek varjenja je bil uporabljen v proizvodni in proizvodni praksi kotlov z močjo 200 MW in 300 MW z zadovoljivimi rezultati in velikimi gospodarskimi koristmi.
