Garanzia di qualità del tubo in acciaio ad alta pressione T91
L'acciaio T91 è un nuovo tipo di acciaio martensitico resistente al calore sviluppato dall'American National Elephant Ridge Laboratory e dal Metallurgical Materials Laboratory della società americana di ingegneria della combustione. Sulla base dell'acciaio 9Cr1MoV, riduce il contenuto di carbonio, limita rigorosamente il contenuto di zolfo e fosforo e aggiunge una piccola quantità di vanadio e niobio per la lega.
Il grado di acciaio del tubo in acciaio senza saldatura T91 corrispondente all'acciaio T91 è x10crmovnnb91 in Germania, hcm95 in Giappone e tuz10cdvnb0901 in Francia.
Contenuto dell'elemento
S 0.01
Si 0,20-0,50
Cr 8.00-9.50
Lu 0.85-1.05
V 0,18-0,25
Nota 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0.40
Ogni elemento di lega in acciaio T91 svolge il ruolo di rafforzamento della soluzione solida, rafforzamento della dispersione e miglioramento della resistenza all'ossidazione e alla corrosione dell'acciaio. L'analisi specifica è la seguente.
①Il carbonio è l'elemento più evidente del rinforzo in soluzione solida nell'acciaio. Con l'aumento del contenuto di carbonio, la resistenza a breve termine dell'acciaio aumenta e la plasticità e la tenacità diminuiscono. Per l'acciaio martensitico come il T91, l'aumento del contenuto di carbonio accelererà la sferoidizzazione e l'aggregazione del carburo, accelererà la ridistribuzione degli elementi di lega e ridurrà la saldabilità, la resistenza alla corrosione e la resistenza all'ossidazione dell'acciaio. Pertanto, l'acciaio resistente al calore generalmente vuole ridurre il contenuto di carbonio, tuttavia, se il contenuto di carbonio è troppo basso, la resistenza dell'acciaio sarà ridotta. Rispetto all'acciaio 12Cr1MoV, il contenuto di carbonio dell'acciaio T91 è ridotto del 20%, che è determinato considerando in modo completo l'influenza dei suddetti fattori.
②L'acciaio T91 contiene tracce di azoto e il ruolo dell'azoto si riflette in due aspetti. Da un lato, svolge il ruolo di rafforzamento della soluzione solida. La solubilità dell'azoto nell'acciaio a temperatura ambiente è molto piccola. Nel processo di riscaldamento della saldatura e trattamento termico post saldatura, la soluzione solida VN e il processo di precipitazione si verificano successivamente nella zona termicamente alterata post saldatura dell'acciaio T91: la struttura austenitica formata nella zona termicamente alterata durante il riscaldamento della saldatura aumenta il contenuto di azoto a causa di la dissoluzione di VN, e quindi il grado di sovrasaturazione nella normale struttura a temperatura aumenta, Nel successivo trattamento termico post saldatura, c'è una precipitazione di VN fine, che aumenta la stabilità della microstruttura e migliora la resistenza duratura della zona termicamente alterata. D'altra parte, l'acciaio T91 contiene anche una piccola quantità di A1. L'azoto può formare A1N con esso. L'A1N si dissolve nella matrice solo quando è superiore a 1100 e precipita nuovamente a temperatura più bassa, che può svolgere un buon effetto di rafforzamento della dispersione.
③L'aggiunta di cromo serve principalmente a migliorare la resistenza all'ossidazione e alla corrosione dell'acciaio resistente al calore. Quando il contenuto di cromo è inferiore al 5%, inizia ad ossidarsi violentemente a 600 ℃, mentre quando il contenuto di cromo è fino al 5%, ha una buona resistenza all'ossidazione. L'acciaio 12Cr1MoV ha una buona resistenza all'ossidazione inferiore a 580 ℃ e la profondità di corrosione è 0,05 mm / A. a 600 ℃, le prestazioni iniziano a deteriorarsi e la profondità di corrosione è 0,13 mm / A. Il contenuto di cromo di T91 può essere aumentato a circa 9% e la temperatura di servizio può raggiungere i 650 ℃. La misura principale è dissolvere più cromo nella matrice.
④Vanadio e niobio sono forti elementi formanti carburi. Dopo l'aggiunta, possono formare carburi in lega fini e stabili con carbonio, che ha un forte effetto di rafforzamento della dispersione.
⑤ Il molibdeno viene aggiunto principalmente per migliorare la resistenza termica dell'acciaio e svolgere il ruolo di rafforzamento della soluzione solida.
Il trattamento termico finale di T91 è normalizzazione + rinvenimento ad alta temperatura. La temperatura di normalizzazione è 1040 , il tempo di mantenimento non è inferiore a 10 min, la temperatura di rinvenimento è 730 ~ 780 ℃ e il tempo di mantenimento non è inferiore a 1 h. La microstruttura dopo il trattamento termico finale è martensite temperata.
Resistenza alla trazione dell'acciaio T91 a temperatura ambiente ≥ 585 MPa, carico di snervamento a temperatura ambiente ≥ 415 MPa, durezza ≤ 250 Hb, allungamento (campione circolare standard con distanza di misura di 50 mm) ≥ 20%, valore di sollecitazione ammissibile [ σ] 650℃= 30 MPa.
Secondo la formula equivalente di carbonio raccomandata dalla società internazionale di saldatura, l'equivalente di carbonio di T91 è
Si può notare che T91 ha una scarsa saldabilità.
L'acciaio T91 ha una grande tendenza alla criccatura a freddo ed è soggetto a cricche ritardate in determinate condizioni. Pertanto, il giunto saldato deve essere temprato entro 24 ore dalla saldatura. La microstruttura di T91 dopo la saldatura è martensite a piastre e strisce, che può essere modificata in martensite temperata dopo la tempra e le sue proprietà sono superiori alla martensite a piastre e strisce. Quando la temperatura di rinvenimento è bassa, l'effetto di rinvenimento non è evidente e il metallo di saldatura è facile da invecchiare e infragilire; Se la temperatura di rinvenimento è troppo elevata (superiore alla linea AC1), il giunto può essere nuovamente austenitizzato e nuovamente temprato nel successivo processo di raffreddamento. Allo stesso tempo, come menzionato in precedenza in questo documento, l'influenza dello strato di rammollimento del giunto dovrebbe essere considerata nella determinazione della temperatura di rinvenimento. In generale, la temperatura di rinvenimento di T91 è 730 ~ 780 ℃.
Il tempo di rinvenimento a temperatura costante di T91 dopo la saldatura non deve essere inferiore ad 1 h, in modo da garantire la completa trasformazione della sua struttura in martensite rinvenuta.
Al fine di ridurre lo stress residuo del giunto saldato in acciaio T91, la velocità di raffreddamento deve essere controllata a meno di 5 ℃ / min. Il processo di saldatura dell'acciaio T91 può essere mostrato in Figura 3.
Preriscaldare 200 ~ 250 ; ② Saldatura, temperatura intercalare 200 ~ 300 ℃; ③ Raffreddamento dopo la saldatura, con la velocità di 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 per 1 ora; Rinvenimento a 730 ~ 780 ℃ per 1 h; ⑥ Raffreddare a una velocità non superiore a 5 ℃/min.
L'acciaio T91 si basa sul principio della lega, in particolare aggiungendo una piccola quantità di oligoelementi come niobio e vanadio. La sua resistenza alle alte temperature e la resistenza all'ossidazione sono notevolmente migliorate rispetto all'acciaio 12 cr1mov, ma le sue prestazioni di saldatura sono scarse.
Il test del perno mostra che l'acciaio T91 ha una grande tendenza alla criccatura a freddo. La selezione del preriscaldamento 200 ~ 250 e della temperatura intercalare 200 ~ 300 ℃ può prevenire efficacemente il crack freddo.
T91 deve essere raffreddato a 100 ~ 150 per 1 h prima del trattamento termico post saldatura; Temperatura di rinvenimento 730 ~ 780 ℃, tempo di mantenimento non inferiore a 1 h.
Il suddetto processo di saldatura è stato applicato alla pratica di fabbricazione e produzione di caldaie da 200 MW e 300 MW, con risultati soddisfacenti e grandi benefici economici.
