T91 hogedruk stalen buis kwaliteitsborging
T91-staal is een nieuw type martensitisch hittebestendig staal, ontwikkeld door het American National Elephant Ridge Laboratory en het Metallurgical Materials Laboratory van het Amerikaanse verbrandingstechniekbedrijf. Op basis van 9Cr1MoV-staal vermindert het het koolstofgehalte, beperkt het het gehalte aan zwavel en fosfor strikt en voegt het een kleine hoeveelheid vanadium en niobium toe voor legering.
De staalsoort van T91 naadloze stalen buis die overeenkomt met T91-staal is x10crmovnnb91 in Duitsland, hcm95 in Japan en tuz10cdvnb0901 in Frankrijk.
Element inhoud
S ≤0.01
Si 0.20-0.50
Cr 8.00-9.50
Ma 0,85-1,05
V 0.18-0.25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0.40
Elk legeringselement in T91-staal speelt de rol van versterking van de vaste oplossing, dispersieversterking en verbetering van de oxidatieweerstand en corrosieweerstand van het staal. De specifieke analyse is als volgt.
①Koolstof is het meest voor de hand liggende element van solide oplossingsversterking in staal. Met de toename van het koolstofgehalte neemt de kortetermijnsterkte van staal toe en nemen de plasticiteit en taaiheid af. Voor martensitisch staal zoals T91 zal de toename van het koolstofgehalte de sferoïdisatie en aggregatie van carbide versnellen, de herverdeling van legeringselementen versnellen en de lasbaarheid, corrosieweerstand en oxidatieweerstand van staal verminderen. Daarom wil hittebestendig staal over het algemeen het koolstofgehalte verlagen. Als het koolstofgehalte echter te laag is, zal de sterkte van het staal afnemen. In vergelijking met 12Cr1MoV-staal is het koolstofgehalte van T91-staal met 20% verminderd, wat wordt bepaald door de invloed van de bovenstaande factoren uitgebreid in overweging te nemen.
②T91-staal bevat sporenstikstof en de rol van stikstof komt tot uiting in twee aspecten. Enerzijds speelt het de rol van solide oplossingsversterking. De oplosbaarheid van stikstof in staal bij kamertemperatuur is erg klein. Tijdens het proces van lasverwarming en warmtebehandeling na het lassen, zullen de vaste VN-oplossing en het neerslagproces achtereenvolgens plaatsvinden in de door warmte aangetaste zone van T91-staal na het lassen: de austenitische structuur die tijdens het lassen in de door warmte aangetaste zone wordt gevormd, verhoogt het stikstofgehalte door het oplossen van VN en vervolgens de mate van oververzadiging in de normale temperatuurstructuur neemt toe. In de daaropvolgende warmtebehandeling na het lassen is er fijne VN-precipitatie, die de stabiliteit van de microstructuur verhoogt en de blijvende sterkte van de door warmte aangetaste zone verbetert. Aan de andere kant bevat T91-staal ook een kleine hoeveelheid A1. Stikstof kan er A1N mee vormen. A1N wordt pas in de matrix opgelost als deze boven 1100 is en slaat weer neer bij een lagere temperatuur, wat een goed dispersieversterkend effect kan hebben.
③Het toevoegen van chroom is voornamelijk bedoeld om de oxidatieweerstand en corrosieweerstand van hittebestendig staal te verbeteren. Wanneer het chroomgehalte minder dan 5% is, begint het heftig te oxideren bij 600 ℃, terwijl wanneer het chroomgehalte maximaal 5% is, het een goede oxidatieweerstand heeft. 12Cr1MoV-staal heeft een goede oxidatieweerstand onder 580 en de corrosiediepte is 0,05 mm / A. bij 600 beginnen de prestaties te verslechteren en de corrosiediepte is 0,13 mm / A. Het chroomgehalte van T91 kan worden verhoogd tot ongeveer 9% en de servicetemperatuur kan 650 bereiken. De belangrijkste maatregel is om meer chroom in de matrix op te lossen.
④Vanadium en niobium zijn sterke carbidevormende elementen. Na toevoeging kunnen ze fijne en stabiele legeringscarbiden vormen met koolstof, wat een sterk dispersieversterkend effect heeft.
⑤ Molybdeen wordt voornamelijk toegevoegd om de thermische sterkte van staal te verbeteren en de rol van solide oplossingsversterking te spelen.
De laatste warmtebehandeling van T91 is normaliseren + temperen op hoge temperatuur. De normalisatietemperatuur is 1040 , de houdtijd is niet minder dan 10 minuten, de ontlaattemperatuur is 730 ~ 780 en de houdtijd is niet minder dan 1 uur. De microstructuur na de laatste warmtebehandeling is getemperd martensiet.
Treksterkte van T91-staal bij kamertemperatuur ≥ 585 MPa, vloeigrens bij kamertemperatuur ≥ 415 MPa, hardheid ≤ 250 Hb, rek (standaard cirkelvormig monster met een meetafstand van 50 mm) ≥ 20%, toelaatbare spanningswaarde [ σ] 650℃= 30 MPa.
Volgens de koolstofequivalentformule aanbevolen door de internationale lasvereniging, is het koolstofequivalent van T91:
Het is te zien dat T91 een slechte lasbaarheid heeft.
T91-staal heeft een grote neiging tot koudscheuren en is onder bepaalde omstandigheden vatbaar voor vertraagde scheurvorming. Daarom moet de lasverbinding binnen 24 uur na het lassen worden gehard. De microstructuur van T91 na het lassen is plaat- en stripmartensiet, dat na ontlaten kan worden veranderd in getemperd martensiet, en zijn eigenschappen zijn superieur aan plaat- en stripmartensiet. Wanneer de ontlaattemperatuur laag is, is het ontlatenseffect niet duidelijk, en het lasmetaal is gemakkelijk te verouderen en broos; Als de ontlaattemperatuur te hoog is (overschrijding AC1-lijn), kan de verbinding opnieuw worden geaustenitiseerd en opnieuw worden uitgehard in het daaropvolgende koelproces. Tegelijkertijd moet, zoals eerder in dit artikel vermeld, rekening worden gehouden met de invloed van de voegverwekingslaag bij het bepalen van de ontlaattemperatuur. Over het algemeen is de ontlaattemperatuur van T91 730 ~ 780 ℃.
De temperingstijd van constante temperatuur van T91 na het lassen mag niet minder zijn dan 1 uur, om de volledige transformatie van de structuur in getemperd martensiet te garanderen.
Om de restspanning van de T91-stalen lasverbinding te verminderen, moet de afkoelsnelheid worden geregeld op minder dan 5 ℃ / min. Het lasproces van T91-staal kan worden weergegeven in figuur 3.
Verwarm 200 ~ 250 ℃ voor; ② Lassen, tussenlaagtemperatuur 200 ~ 300 ℃; ③ Koeling na het lassen, met een snelheid van 80 ~ 100 / h; ④ 100 ~ 150 ℃ gedurende 1 uur; ⑤ Tempereren bij 730 ~ 780 ℃ gedurende 1 uur; ⑥ Koel af met een snelheid van niet meer dan 5 ℃ / min.
T91 Steel vertrouwt op het principe van legering, met name het toevoegen van een kleine hoeveelheid sporenelementen zoals niobium en vanadium. De sterkte bij hoge temperaturen en de oxidatieweerstand zijn aanzienlijk verbeterd in vergelijking met 12 cr1mov-staal, maar de lasprestaties zijn slecht.
De pin-test toont aan dat T91-staal een grote neiging tot koudscheuren heeft. Het selecteren van voorverwarmen van 200 ~ 250 en tussenlaagtemperatuur 200 ~ 300 kan koudescheuren effectief voorkomen.
T91 moet gedurende 1 uur worden afgekoeld tot 100 ~ 150 ℃ vóór de warmtebehandeling na het lassen; Aanmaaktemperatuur 730 ~ 780 ℃, houdtijd niet minder dan 1 uur.
Het bovengenoemde lasproces is toegepast op de fabricage- en productiepraktijk van 200 MW- en 300 MW-ketels, met bevredigende resultaten en grote economische voordelen.
