T91 aukšto slėgio plieno vamzdžių kokybės užtikrinimas
T91 plienas yra naujo tipo martensitinis karščiui atsparus plienas, sukurtas Amerikos nacionalinės dramblių keteros laboratorijos ir Amerikos degimo inžinerijos įmonės Metallurgical Materials Laboratory. 9Cr1MoV plieno pagrindu jis sumažina anglies kiekį, griežtai riboja sieros ir fosforo kiekį ir prideda nedidelį kiekį vanadžio ir niobio legiravimui.
T91 besiūlių plieninių vamzdžių plieno klasė, atitinkanti T91 plieną, yra x10crmovnnb91 Vokietijoje, hcm95 Japonijoje ir tuz10cdvnb0901 Prancūzijoje.
Elemento turinys
S ≤0,01
Si 0,20-0,50
Kr 8.00-9.50 val
Mo 0,85-1,05
V 0,18-0,25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0,40
Kiekvienas T91 plieno lydinio elementas atlieka kieto tirpalo stiprinimo, dispersijos stiprinimo ir plieno atsparumo oksidacijai bei atsparumo korozijai gerinimo vaidmenį. Konkreti analizė yra tokia.
①Anglis yra akivaizdžiausias plieno tvirtinimo kietuoju tirpalu elementas. Didėjant anglies kiekiui, trumpalaikis plieno stiprumas didėja, o plastiškumas ir kietumas mažėja. Martensitinio plieno, pavyzdžiui, T91, anglies kiekio padidėjimas paspartins karbido sferoidizaciją ir agregaciją, pagreitins legiruotų elementų perskirstymą ir sumažins plieno suvirinamumą, atsparumą korozijai ir atsparumą oksidacijai. Todėl karščiui atsparus plienas paprastai nori sumažinti anglies kiekį, tačiau jei anglies kiekis yra per mažas, plieno stiprumas sumažės. Lyginant su 12Cr1MoV plienu, T91 plieno anglies kiekis sumažėja 20%, o tai nustatoma visapusiškai įvertinus minėtų veiksnių įtaką.
②T91 pliene yra azoto pėdsakų, o azoto vaidmuo atsispindi dviem aspektais. Viena vertus, jis atlieka tvirto tirpalo stiprinimo vaidmenį. Azoto tirpumas pliene kambario temperatūroje yra labai mažas. Suvirinimo kaitinimo ir terminio apdorojimo po suvirinimo procese VN kieto tirpalo ir nusodinimo procesas vyks paeiliui T91 plieno po suvirinimo karščio paveiktoje zonoje: austenitinė struktūra, susidariusi šilumos paveiktoje zonoje suvirinimo kaitinimo metu, padidina azoto kiekį dėl VN ištirpimas, o tada perpildymo laipsnis normalios temperatūros struktūroje didėja. Vėlesniame terminiame apdorojime po suvirinimo susidaro smulkūs VN krituliai, kurie padidina mikrostruktūros stabilumą ir pagerina ilgalaikį karščio paveiktos zonos stiprumą. Kita vertus, T91 pliene taip pat yra nedidelis kiekis A1. Azotas su juo gali sudaryti A1N. A1N ištirpsta matricoje tik esant aukštesnei nei 1100 ℃ temperatūrai ir vėl nusėda žemesnėje temperatūroje, o tai gali turėti gerą dispersiją stiprinantį poveikį.
③Chromo pridėjimas daugiausia skirtas karščiui atsparaus plieno atsparumui oksidacijai ir atsparumui korozijai pagerinti. Kai chromo kiekis yra mažesnis nei 5%, jis pradeda smarkiai oksiduotis esant 600 ℃, o kai chromo kiekis yra iki 5%, jis turi gerą atsparumą oksidacijai. 12Cr1MoV plienas turi gerą atsparumą oksidacijai žemiau 580 ℃, o korozijos gylis yra 0,05 mm / A. esant 600 ℃, našumas pradeda blogėti, o korozijos gylis yra 0,13 mm / A. Chromo kiekis T91 gali būti padidintas iki maždaug 9%, o tarnavimo temperatūra gali siekti 650 ℃. Pagrindinė priemonė – matricoje ištirpinti daugiau chromo.
④Vanadis ir niobis yra stiprūs karbidą formuojantys elementai. Po pridėjimo jie gali sudaryti smulkius ir stabilius lydinio karbidus su anglimi, kuri turi stiprų dispersiją stiprinantį poveikį.
⑤ Molibdenas daugiausia pridedamas siekiant pagerinti plieno šiluminį stiprumą ir atlikti kieto tirpalo stiprinimo vaidmenį.
Galutinis T91 terminis apdorojimas yra normalizavimas + grūdinimas aukštoje temperatūroje. Normalizavimo temperatūra yra 1040 ℃, laikymo laikas ne trumpesnis kaip 10 min., grūdinimo temperatūra 730 ~ 780 ℃, o laikymo laikas ne trumpesnis kaip 1 val. Mikrostruktūra po galutinio terminio apdorojimo yra grūdintas martensitas.
T91 plieno tempiamasis stipris kambario temperatūroje ≥ 585 MPa, takumo riba kambario temperatūroje ≥ 415 MPa, kietumas ≤ 250 Hb, pailgėjimas (standartinis apskritas pavyzdys su 50 mm atstumu) ≥ 20%, leistina įtempių vertė [ σ] 650 ℃= 30 MPa.
Pagal tarptautinės suvirinimo draugijos rekomenduojamą anglies ekvivalento formulę T91 anglies ekvivalentas yra
Matyti, kad T91 suvirinamumas prastas.
T91 plienas turi didelę šaltojo įtrūkimo tendenciją ir tam tikromis sąlygomis yra linkęs į uždelstus įtrūkimus. Todėl suvirintą jungtį reikia grūdinti per 24 valandas po suvirinimo. T91 mikrostruktūra po suvirinimo yra plokščių ir juostelių martensitas, kuris po grūdinimo gali būti pakeistas į grūdintą martensitą, o jo savybės yra pranašesnės už plokščių ir juostelių martensitą. Kai grūdinimo temperatūra žema, grūdinimo efektas nėra akivaizdus, o suvirinimo metalas lengvai sensta ir trapūs; Jei grūdinimo temperatūra yra per aukšta (viršijanti AC1 liniją), jungtis gali būti vėl austenitinė ir vėl sukietėja vėlesniame aušinimo procese. Tuo pačiu metu, kaip minėta šiame darbe, nustatant grūdinimo temperatūrą reikia atsižvelgti į siūlių minkštinimo sluoksnio įtaką. Paprastai tariant, T91 grūdinimo temperatūra yra 730 ~ 780 ℃.
T91 grūdinimo pastovios temperatūros laikas po suvirinimo turi būti ne trumpesnis kaip 1 val., kad būtų užtikrintas visiškas jo struktūros pavertimas grūdintu martensitu.
Siekiant sumažinti T91 plieninės suvirintos jungties liekamąjį įtempį, aušinimo greitis turi būti kontroliuojamas mažesniu nei 5 ℃ / min. T91 plieno suvirinimo procesas gali būti parodytas 3 paveiksle.
Įkaitinkite 200 ~ 250 ℃; ② Suvirinimas, tarpsluoksnių temperatūra 200 ~ 300 ℃; ③ Aušinimas po suvirinimo, 80 ~ 100 ℃ / h greičiu; ④ 100 ~ 150 ℃ 1 val.; ⑤ Grūdinimas 730 ~ 780 ℃ 1 val.; ⑥ Vėsinkite ne didesniu kaip 5 ℃/min greičiu.
T91 plienas remiasi legiravimo principu, ypač pridedant nedidelį kiekį mikroelementų, tokių kaip niobis ir vanadis. Jo atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas oksidacijai yra žymiai geresni, palyginti su 12 cr1mov plienu, tačiau jo suvirinimo savybės yra prastos.
Kaiščio bandymas rodo, kad T91 plienas turi didelę šalto įtrūkimo tendenciją. Pasirinkus išankstinį pašildymą 200–250 ℃ ir tarpsluoksnio temperatūrą 200–300 ℃, galima veiksmingai užkirsti kelią šaltam įtrūkimui.
T91 turi būti aušinamas iki 100 ~ 150 ℃ 1 valandą prieš terminį apdorojimą po suvirinimo; Grūdinimo temperatūra 730 ~ 780 ℃, laikymo laikas ne trumpesnis kaip 1 val.
Minėtas suvirinimo procesas buvo pritaikytas gaminant ir gaminant 200 MW ir 300 MW galios katilus, o rezultatai patenkinami ir duoda didelę ekonominę naudą.
