Гарантаванне якасці сталёвых труб высокага ціску T91
Сталь Т91 - гэта новы тып мартенсітнай тэрмаўстойлівай сталі, распрацаваны Амерыканскай нацыянальнай лабараторыяй сланавага хрыбта і лабараторыяй металургічных матэрыялаў амерыканскай інжынернай кампаніі згарання. На аснове сталі 9Cr1MoV зніжае ўтрыманне вугляроду, строга абмяжоўвае ўтрыманне серы і фосфару, дадае невялікую колькасць ванадыю і ніёбію для легіравання.
Марка сталі бясшвовых сталёвых труб Т91, якая адпавядае сталі Т91, - гэта x10crmovnnb91 у Германіі, hcm95 у Японіі і tuz10cdvnb0901 у Францыі.
Змест элемента
S ≤0,01
Si 0,20-0,50
Cr 8.00-9.50
Пн 0.85-1.05
V 0,18-0,25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0,40
Кожны элемент сплаву ў сталі T91 гуляе ролю ўмацавання цвёрдага раствора, дысперсійнага ўмацавання і павышэння ўстойлівасці да акіслення і каразійнай стойкасці сталі. Канкрэтны аналіз наступны.
①Вуглярод - найбольш відавочны элемент умацавання цвёрдых раствораў у сталі. З павелічэннем ўтрымання вугляроду павялічваецца кароткачасовая трываласць сталі, зніжаецца пластычнасць і глейкасць. Для мартенситной сталі, такой як T91, павелічэнне ўтрымання вугляроду паскорыць сфероидизацию і агрэгацыю карбіду, паскорыць пераразмеркаванне элементаў сплаву і знізіць свариваемость, каразійную ўстойлівасць і ўстойлівасць да акіслення сталі. Такім чынам, тэрмаўстойлівая сталь, як правіла, хоча паменшыць ўтрыманне вугляроду, аднак, калі ўтрыманне вугляроду занадта нізкае, трываласць сталі будзе зніжана. У параўнанні са сталлю 12Cr1MoV ўтрыманне вугляроду ў сталі Т91 зніжана на 20%, што вызначаецца комплексным улікам уплыву вышэйпералічаных фактараў.
②Сталь Т91 змяшчае сляды азоту, і роля азоту адлюстроўваецца ў двух аспектах. З аднаго боку, ён гуляе ролю ўмацавання цвёрдага раствора. Растваральнасць азоту ў сталі пры пакаёвай тэмпературы вельмі малая. У працэсе нагрэву зваркі і тэрмічнай апрацоўкі пасля зваркі працэс цвёрдага раствора і асадка адбываюцца паслядоўна ў зоне тэрмічнага ўздзеяння пасля зваркі сталі Т91: аўстэнітная структура, якая ўтвараецца ў зоне тэрмічнага ўздзеяння падчас нагрэву зваркі, павялічвае ўтрыманне азоту з-за растварэнне ВН, а затым ступень перанасычэння ў нармальнай тэмпературнай структуры павялічваецца. У наступнай пасля зваркі тэрмічнай апрацоўцы адбываецца дробнае выпадзенне ВН, што павышае стабільнасць мікраструктуры і паляпшае трываласць зоны тэрмічнага ўздзеяння. З іншага боку, сталь Т91 таксама змяшчае невялікую колькасць А1. З ім азот можа ўтвараць A1N. A1N раствараецца ў матрыцы толькі пры тэмпературы вышэй за 1100 ℃ і зноў выпадае ў асадак пры больш нізкай тэмпературы, што можа мець добры эфект умацавання дысперсіі.
③Даданне хрому ў асноўным для паляпшэння ўстойлівасці да акіслення і каразійнай стойкасці тэрмаўстойлівай сталі. Калі ўтрыманне хрому менш за 5%, ён пачынае бурна акісляцца пры 600 ℃, а калі ўтрыманне хрому складае да 5%, ён мае добрую ўстойлівасць да акіслення. Сталь 12Cr1MoV мае добрую ўстойлівасць да акіслення ніжэй 580 ℃, а глыбіня карозіі складае 0,05 мм / А. Пры 600 ℃ прадукцыйнасць пачынае пагаршацца, а глыбіня карозіі складае 0,13 мм / А. Утрыманне хрому ў T91 можа быць павялічана прыкладна да 9%, а тэмпература службы можа дасягаць 650 ℃. Асноўная мера - растварэнне большай колькасці хрому ў матрыцы.
④Ванадый і ніобій з'яўляюцца моцнымі карбідаўтваральнымі элементамі. Пасля дадання яны могуць утвараць тонкія і стабільныя карбіды сплаву з вугляродам, які валодае моцным дысперсійным умацаваннем.
⑤ Малібдэн у асноўным дадаюць для паляпшэння цеплавой трываласці сталі і гуляюць ролю ўмацавання цвёрдага раствора.
Канчатковая тэрмічная апрацоўка Т91 - гэта нармалізацыя + высокатэмпературны адпуск. Тэмпература нармалізацыі - 1040 ℃, час вытрымкі - не менш за 10 хвілін, тэмпература адпуску - 730 ~ 780 ℃, час вытрымкі - не менш за 1 гадзіну. Мікраструктура пасля канчатковай тэрмічнай апрацоўкі - гэта загартаваны мартэнсіт.
Трываласць на расцяжэнне сталі Т91 пры пакаёвай тэмпературы ≥ 585 МПа, мяжа цякучасці пры пакаёвай тэмпературы ≥ 415 МПа, цвёрдасць ≤ 250 Hb, падаўжэнне (стандартны кругавы ўзор з дыстанцыяй 50 мм) ≥ 20%, дапушчальнае значэнне напружання [ σ] = 650 ≤ 30 МПа.
У адпаведнасці з формулай эквіваленту вугляроду, рэкамендаванай міжнародным таварыствам зваркі, вугляродны эквівалент T91 роўны
Відаць, што Т91 мае дрэнную звариваемость.
Сталь Т91 мае вялікую схільнасць да расколін у халодным выглядзе і пры пэўных умовах схільная да запаволенага расколін. Такім чынам, зварное злучэнне неабходна адгартаваць на працягу 24 гадзін пасля зваркі. Мікраструктура T91 пасля зваркі - гэта пластинчатый і паласны мартэнсіт, які пасля адпуску можа быць зменены ў загартаваны мартэнсіт, і яго ўласцівасці пераўзыходзяць мартэнсіт пласціністага і паласнага. Калі тэмпература адпуску нізкая, эфект адпуску не відавочны, а метал зварнога шва лёгка старэе і рыхтуецца; Калі тэмпература загартоўкі занадта высокая (перавышэнне лініі AC1), злучэнне можа быць аустенитизировано і зноў загартавана ў наступным працэсе астуджэння. У той жа час, як гаварылася раней у дадзенай працы, пры вызначэнні тэмпературы адпуску варта ўлічваць уплыў пласта размякчэння шва. Наогул кажучы, тэмпература загартоўкі T91 складае 730 ~ 780 ℃.
Час пастаяннай тэмпературы адпуску Т91 пасля зваркі павінен быць не менш за 1 гадзіну, каб забяспечыць поўнае ператварэнне яго структуры ў загартаваны мартэнсіт.
Для таго, каб паменшыць рэшткавае напружанне зварнога злучэння сталі T91, хуткасць астуджэння павінна кантралявацца менш за 5 ℃ / мін. Працэс зваркі сталі Т91 можна паказаць на малюнку 3.
Разагрэць 200 ~ 250 ℃; ② Зварка, тэмпература праслойкі 200 ~ 300 ℃; ③ Астуджэнне пасля зваркі, з хуткасцю 80 ~ 100 ℃ / г; ④ 100 ~ 150 ℃ на працягу 1 гадзіны; ⑤ Загартоўка пры 730 ~ 780 ℃ на працягу 1 гадзіны; ⑥ Астудзіць з хуткасцю не больш за 5 ℃ / мін.
Сталь Т91 грунтуецца на прынцыпе легіравання, асабліва дадаючы невялікую колькасць мікраэлементаў, такіх як ніобій і ванадый. Яго высокая тэмпературная трываласць і ўстойлівасць да акіслення значна палепшаны ў параўнанні са сталлю 12 cr1mov, але яе зварачныя характарыстыкі дрэнныя.
Выпрабаванне штыфтам паказвае, што сталь Т91 мае вялікую схільнасць да халоднага парэпання. Выбар папярэдняга нагрэву 200 ~ 250 ℃ і тэмпературы праслойкі 200 ~ 300 ℃ можа эфектыўна прадухіліць халодныя расколіны.
T91 неабходна астудзіць да 100 ~ 150 ℃ на працягу 1 гадзіны перад тэрмічнай апрацоўкай пасля зваркі; Тэмпература загартоўкі 730 ~ 780 ℃, час вытрымкі не менш за 1 гадзіну.
Вышэйзгаданы працэс зваркі быў ужыты для вытворчасці і вытворчасці катлоў магутнасцю 200 МВт і 300 МВт, даючы здавальняючыя вынікі і вялікія эканамічныя выгады.
