T91 legerade stålrör

T91 legerat stålrör är en typ av stålrör, T91 stål är en ny typ av martensitiskt värmebeständigt stål som utvecklats i samarbete med USA: s nationella laboratorium som Tree Ridge Laboratory och American Burning Engineering Company Metallurgical Materials Laboratory. Det är på grundval av 121MoV stål för att minska kolinnehållet, strikt begränsa innehållet av svavel och fosfor, lägga till en liten mängd vanadium och niobium för legering. Den kemiska sammansättningen av T91-stål enligt ASTM 213/A213M-85C anges i tabell 1. Det tyska stålnummeret som motsvarar T91 är X10CrMoVNNb91, det japanska stålnummeret är HCM95 och det franska är TUZ10CDVNb0901. Tabell 1 % kemisk sammansättning av stål T91

T91 legerad stål rörelement innehåll

C 0,08-0,12

Mn 0,30-0,60

P ≤0,02

S ≤0,01

Si 0,20-0,50

kr 8,00-9,50

mån 0,85-1,05

V 0,18-0,25

Nb 0,06-0,10

N 0,03-0,07

Ni ≤0,40

Varje legeringselement i T91-stål spelar fast lösningsförstärkning, diffusionsförstärkning och förbättrar stålets antioxidationsbeständighet och korrosionsbeständighet, specifik analys enligt följande.

1 Kol är det mest uppenbara elementet i fast löslig förstärkning av stål, med ökningen av kolinnehållet, stålets kortvariga styrka ökar, plasticitet, hårdhet minskar, för T91-typ av martensitiskt stål, kommer ökningen av kolinnehållet att påskynda karbonidsförisering och sammanslagningshastighet, påskynda omfördelningen av legeringselement, minska stålets svetsbarhet, korrosionsbeständighet och antioxidationsbeständighet, därför vill värmebeständigt stål i allmänhet minska kolinnehållet, men kolinnehållet är för lågt, stålets styrka kommer att minska. T91 stål har en 20% lägre kolhalt jämfört med 12Cr1MoV stål, vilket bestäms med hänsyn till effekten av ovanstående faktorer.

T91 stål innehåller spår av kväve, och kvävens effekt återspeglas i två aspekter. Å ena sidan spelar en fast lösningsförstärkande roll, är lösligheten av kväve i stål vid normal temperatur mycket liten, T91 stål efter svetsning värmepåverkan zonen i svetsning uppvärmning och värmebehandling efter svetsning, kommer att förekomma VN fast lösning och utsläppsprocessen: den austenitiska vävnaden som har bildats i värmepåverkan zonen vid svetsning uppvärmning på grund av VN inlösning, kvävehaltet ökar, sedan övermättnaden i normal temperatur vävnad ökar, det finns en liten VN utsläppning i efterföljande värmebehandling efter svetsning, vilket ökar vävnadsstabiliteten och förbättrar värmepåverkan zonens varaktiga styrka värde. Å andra sidan innehåller T91 stål också en liten mängd A1, kväve kan bilda A1N, A1N i högre mängd än 1 100 ° C löst upp i substratet, vid lägre temperaturer återfaller, kan spela en bättre diffusionsförstärkande effekt.

Tillägg av krom är främst för att förbättra oxidationsbeständighet och korrosionsbeständighet av värmebeständigt stål, när krominnehållet är mindre än 5%, börjar 600 ° C stark oxidation, och krominnehållet är upp till 5% har bra oxidationsbeständighet. 12Cr1MoV stål har en bra antioxidationsbeständighet under 580 ° C, korrosionsdjup på 0,05 mm / a, prestanda börjar försämras vid 600 ° C, korrosionsdjup på 0,13 mm / a. T91 krominnehållet förbättras till cirka 9%, användningstemperaturen kan nå 650 ° C, huvudåtgärden är att göra mer krom löst i substratet.

Vanadium och niobium är starka karbidbildande element, kan tillsättas med kol för att bilda små och stabila legeringar karbid, har en stark diffusionsförstärkande effekt.

5 Tillägg av molybden är främst för att förbättra stålets värmekraft och spela en fast lösningsförstärkande roll.

2.2 Värmebehandling

Den slutliga värmebehandlingen av T91 är positiv eld + hög temperatur återildning, positiv eld temperatur är 1040 ° C, isoleringstid är inte mindre än 10 minuter, återildningstemperatur är 730 ~ 780 ° C, isoleringstid är inte mindre än 1 timme, den slutliga värmebehandlingen efter vävnaden är återildning martenit.

2.3 Mekaniska egenskaper

T91 stål normal temperatur dragstyrka ≥ 585 MPa, normal temperatur övergivning styrka ≥ 415 MPa, hårdhet ≤ 250 HB, förlängning (standard rund prov på 50 mm skalavstånd) ≥ 20%, tillåtet spänningsvärde [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

2.4 Svetsprestanda

Kolekvivalenten för T91 beräknas enligt den formel som rekommenderas av International Welding Institute som

Det är synligt att T91 är dåligt svetsbart.

Problem vid svetsning av T91

3.1 Produktion av härdad vävnad i värmepåverkande zoner

Från figur 1 kan man se att T91 har en låg kritisk kylhastighet, en stor austenitisk stabilitet och att det inte är lätt att göra en normal perloförändring vid kylning, vilket gör att en martenitisk förändring inträffar vid kylning till lägre temperaturer. På grund av detta har T91 en stor tendens till härdning och kallspridning.

Eftersom olika vävnader i värmepåverkande zoner har olika densitet, expansion coefficient och olika kristallruttform, kommer det oundvikligen att åtföljas av olika volymexpansion och kontraktion under uppvärmning och kylning; Å andra sidan, på grund av ojämn svetsvärme och hög temperatur, är den interna spänningen i T91-svetsförbundet stor.

För T91 är austeniten mycket stabil och måste kylas till lägre temperaturer (ca 400 ° C) för att bli martenit. Den stora martensitiska vävnaden är spröd och hård, och kopplingen är i ett komplext spänningstillstånd. Samtidigt sprids väte från svetssömmen till nära sömrådet under sömkylningsprocessen, närvaron av väte bidrar till martensitisk sprödighet, och resultatet av dess sammansättning är lätt att producera kalla sprickor i härdade områden.

3.2 Värmepåverkan zonen korn växer

Svetsvärmecyklen har en betydande inverkan på kornväxten i det värmepåverkade området för svetshuvudet, särskilt nära det område där värmetemperaturen når den högsta. När kylningshastigheten är lägre, kommer det att förekomma stora blockade ferriter och karbidvävnader i den svetsade värmeeffektzonen, vilket gör att stålets plasticitet synligen minskar; När kylningshastigheten är stor, på grund av den stora martensitiska vävnaden, kommer också att göra svetsningen plast minskar.

3.3 Utveckling av mjukgörande

T91-stål svetsas i justeringstillstånd, värmepåverkande zoner producerar ett mjukgörande skikt som är oundvikligt, och är mer allvarligt än mjukgörande av varmt stål än pärla. När både uppvärmnings- och kylhastigheter är långsammare, är mjukgörandet större. Dessutom är bredden på mjukgöringsskiktet och dess avstånd från smältningslinjen inte bara relaterad till värmeförhållanden och egenskaperna hos svetsningen, utan också till förhärmning, värmebehandling efter svetsning och så vidare. Harbin-pannan har testat hårdhetskurvan i T91-svetsningsområdet, se figur 2.

3.4 Spänningskorrosionssprickor

T91 stål innan värmebehandling efter svetsning, kyltemperaturen är i allmänhet inte lägre än 100 ° C, om den kyls vid rumstemperatur, och miljön är relativt fuktig, är det lätt att förekomma spänningskorrosionssprickor. Tyska regler: måste kylas till under 150 ° C innan värmebehandling efter svetsning. Vid tjocka, vinkliga svetssömmar och dålig geometri av arbetsstycket är kyltemperaturen inte lägre än 100 ° C. Om det kyls vid rumstemperatur är fuktighet strängt förbjuden, annars är det lätt att producera spänningskorrosionssprickor.

Svätsprocess för T91 stål

4.1 Val av förvärmtemperatur

T91 ståls MS-punkt är cirka 400 ° C, förvärmtemperaturen väljs vanligtvis mellan 200 och 250 ° C. Förvärmningstemperaturen kan inte vara för hög, annars kan kopplingskylningshastigheten sänkas, vilket kan orsaka utsläpp av karbid vid kristallgränsen och bildning av ferritvävnad i svetssländarna, vilket avsevärt minskar stötförmågan hos stålsvetssländarna vid rumstemperatur. Den nedre gränsen för förvärmtemperaturen kan väl beskrivas av anslutningstester som gjorts vid Harbins pannfabrik.

Plug provstangen används av T91 stål, diameter 8 mm, djup 0,5 mm, skivan används av 13CrMo stål, tjocklek 20 mm, testet utförs utan förvärmning, förvärmning 150 ° C, förvärmning 200 ° C, förvärmning 250 ° C. Svätsstängarna används med J707. Svetsströmen är 165-170 A, bågspänningen är 21-267 V, testresultaten visas i tabell 2.

Tabell 2 Resultat av T91-pluggprovet

Testning

villkor prover

Stressnivå

/ MPa avbrottstid

/ min

Inte förvärmd 1 303.8 9 9

2 186 8 237

3 176.4 8.3 1440 obegränsat

Förvärmning 150 ℃ 4 421,4 8,1 1260

5 354.8 120 obegränsad

Förvärmning 200 ℃ 6 465,2 8,6 1440

7 482,7 8,1 438

8 539 7,9 313

Förvärmning 250 ℃ 9 539 8.2 1440

10 600 8.0 1440 obegränsad

Av ovanstående testresultat är det känt att den kritiska spänningen på T91-stålsvetskopplingen är 176,4 MPa utan förhärmning. Vid förvärmning av 150 ° C är den kritiska spänningen 354,8 MPa, vilket är 85,4% av T91-stålets normala temperaturbegränsning på 415 MPa; Vid förvärmning över 200 ° C är den kritiska spänningen större än 460 MPa, vilket överskrider T91 ståls normala temperaturbegränsning. För att undvika kall spricka vid svetsning av T91-stål måste förvärmtemperaturen inte vara lägre än 200 ° C, Tyskland föreskriver förvärmtemperaturen 180 ~ 250 ° C, USA CE föreskriver förvärmtemperaturen 120 ~ 205 ° C.

4.2 Val av temperatur mellan lager

Temperaturen mellan skikten får inte vara lägre än den nedre gränsen för förhärmtemperatur, men som valet av förhärmtemperatur kan temperaturen mellan skikten inte vara för hög. T91 svetsningstid temperaturen mellan skikten kontrolleras i allmänhet mellan 200 och 300 ° C. Frankrike föreskriver att temperaturen mellan skikten inte överstiger 300 ° C. Amerikanska regler: Temperaturen mellan skikten kan ligga mellan 170 och 230 ° C.

4.3 Val av starttemperatur för värmebehandling efter svetsning

T91 kräver kylning efter svetsning till lägre än Ms-punkten och behålla en viss tid för att återfira, kylningshastigheten efter svetsning är 80 ~ 100 ° C / h. Om den inte är isolerad, kan den austenitiska vävnaden i anslutningen inte vara helt omvandlad, och uppvärmningen av återfiringen kan leda till att karbid nederbördes längs den austenitiska kristallgränsen, vilket är en känslig vävnad. Men T91 är inte tillåten att kylas till rumstemperatur efter att ha svetsat, eftersom dess svetsförbund kyls till rumstemperatur riskerar kalla sprickor. För T91 är den optimala starttemperaturen 100-150 ° C och isoleringen 1 timme, vilket i princip kan säkerställa att vävnadsförändringen är klar.

4.4 Val av eldningstemperatur, temperaturtid och kylhastighet

T91 stål kallspricka tendens är större, under vissa förhållanden, lätt att producera förseningssprickor, därför svets sammanslutningar måste genomföras brennande behandling inom 24 timmar efter svetsning. T91 efter svetsning tillstånd är en plattform martenit, efter annealering kan omvandlas till annealerad martenit, dess prestanda är överlägsen än plattform martenit. Vid låg glödtemperatur är glödeffekten inte uppenbar, svetssömmetaller är lätta att åldra och spröda; Vid för hög uppvärmningstemperatur (över AC1-ledningen) kan kopplingen återigen austeniseras och härdas igen under efterföljande kylning. Samtidigt, som nämnts tidigare i den här artikeln, måste bestämningen av återildningstemperaturen också beakta effekten av kopplingsmjukgöringsskiktet. I allmänhet är T91-eldningstemperaturen 730-780 ° C.

T91-svetsning efter glödningstid är inte mindre än 1 timme för att säkerställa att vävnaden helt omvandlas till glödningsmartenit.

För att minska restspänningen på T91-stålsvetsförbundet måste dess kylhastighet kontrolleras till mindre än 5 ℃ / min. Svätsprocessen för T91 stål kan visas i figur 3.

Förvärmning 200-250 ℃; svetsning, mellan lager temperatur 200 ~ 300 ℃; ② kylning efter svetsning, hastigheten är 80 ~ 100 ℃ / h;

5 T91 stål tillämpningsexempel på värmekraftverk i Guangdong-provinsen

Det första svetsutbildningscentret för Guangdong-provinsens elektricitetsbyrå har gjort en utvärdering av svetsprocessen för T91-rörkoppling på 42 mm x 5 mm. Förvärmtemperaturen är 200 ° C, svalnad efter svetsning till 150 ° C, isolering 1 timme efter återildning, återildningstemperatur är 750 ~ 780 ° C, isolering 1 timme, kylningshastigheten är mindre än 5 ° C / min. Efter svetsning utförs utseendekontroll av provet, bristkontroll, icke-skadlig inspektion, spännings- och böjningstest, och resultaten är kvalificerade, vilket också indikerar att ovanstående svetsprocess är effektiv.

Ovanstående svetsprocess har framgångsrikt använts i sand角 A-anläggningen, Mei County kraftverket högtemperatur återvärmare ytringen. T91 stål i dessa kraftverk används efter att olyckor orsakade av övertemperatur etc. minskar avsevärt.

6 Slutsatser

① T91 stål baseras på legeringsprincipen, särskilt en liten mängd niobium, vanadium och andra spårelement, hög temperaturstyrka, antioxidationsbeständighet än 12 Cr1MoV stål har en stor förbättring, men dess svetsprestationer är dåliga.

2 Plug-in test visar att T91 stål har en stor tendens till kall spricka, val av förhärmning 200 ~ 250 ℃, mellanskiktstemperatur 200 ~ 300 ℃, kan effektivt förhindra kall spricka.

Före värmebehandling efter svetsning av T91 måste kylas till 100 ~ 150 ° C och isoleras 1 timme; uppvärmningstemperaturen är 730 ~ 780 ° C och isoleringstiden är inte mindre än 1 timme.

Övriga svetsprocesser har använts i 200 MW, 300 MW panna tillverkning produktionspraxis, för att uppnå tillfredsställande resultat och få större ekonomiska fördelar. Stålrör är en lång stålstång med ett tomt snitt, utan sömmer runt omkring. Stålrören har ett tomt snitt och används i stor utsträckning som rörledningar för att transportera vätskor, såsom rörledningar för att transportera olja, gas, gas, vatten och vissa fasta material. Jämfört med solid stål som rundstål, liksom böjningsstyrkan, är det lättare i vikt, är det ett ekonomiskt stål som används i stor utsträckning för tillverkning av konstruktionsdelar och mekaniska delar, såsom oljebörstangar, bildrivaxlar, cykelramar och stålställar som används i byggandet. Tillverkning av ringande delar med stålrör kan förbättra materialanvändningen, förenkla tillverkningsprocessen, spara material och bearbetningstid, såsom rullande lager, jack och så vidare, har för närvarande i stor utsträckning använts för att tillverka stålrör. Stålrör eller alla typer av konventionella vapen är oumbärliga material, pistolrör, pistolrör och så vidare måste stålrör tillverkas. Stålrör kan delas in i runda rör och formrör beroende på tvärsnittsområdets form. Eftersom det cirkulära området är störst under samma omkrets kan fler vätskor transporteras med cirkulära rör. Dessutom är den cirkulära sektionen mer jämn när den utsätts för inre eller yttre radialt tryck, så de allra flesta stålrör är runda rör. Formel för viktberäkning av legeringsrör: [(yttre diameter - väggtjocklek) * väggtjocklek] * 0,02466 = kg / m (vikt per meter)