T91 kõrgsurve terastoru kvaliteedi tagamine
T91 teras on uut tüüpi martensiitsest kuumuskindel teras, mille on välja töötanud Ameerika riiklik elevantide harjalabor ja Ameerika põletustehnika ettevõtte metallurgiliste materjalide labor. 9Cr1MoV terase baasil vähendab see süsinikusisaldust, piirab rangelt väävli ja fosfori sisaldust ning lisab legeerimiseks vähesel määral vanaadiumi ja nioobiumi.
T91 terasele vastava õmbluseta terastoru T91 terase klass on x10crmovnnb91 Saksamaal, hcm95 Jaapanis ja tuz10cdvnb0901 Prantsusmaal.
Elemendi sisu
S ≤0,01
Si 0,20-0,50
Kr 8.00-9.50
K 0,85-1,05
V 0,18-0,25
Nb 0,06-0,10
N 0,03-0,07
Ni ≤0,40
Iga T91 terase legeerelement mängib tahke lahuse tugevdamise, dispersiooni tugevdamise ja terase oksüdatsioonikindluse ja korrosioonikindluse parandamise rolli. Konkreetne analüüs on järgmine.
①Süsinik on terase tahke lahuse tugevdamise kõige ilmsem element. Süsinikusisalduse suurenemisega suureneb terase lühiajaline tugevus ning väheneb plastilisus ja sitkus. Martensiiterase (nt T91) puhul kiirendab süsinikusisalduse suurenemine karbiidi sferoidiseerumist ja agregatsiooni, kiirendab legeerelementide ümberjaotumist ning vähendab terase keevitatavust, korrosioonikindlust ja oksüdatsioonikindlust. Seetõttu soovib kuumuskindel teras üldiselt süsinikusisaldust vähendada, kuid kui süsinikusisaldus on liiga madal, väheneb terase tugevus. Võrreldes terasega 12Cr1MoV on T91 terase süsinikusisaldus vähenenud 20%, mis on määratud ülaltoodud tegurite mõju igakülgsel arvessevõtmisel.
②T91 teras sisaldab jälgi lämmastikku ja lämmastiku roll kajastub kahes aspektis. Ühelt poolt mängib see tahke lahenduse tugevdamise rolli. Lämmastiku lahustuvus terases toatemperatuuril on väga väike. Keevituse kuumutamise ja keevitusjärgse kuumtöötlemise protsessis toimub T91 Steeli keevitusjärgses kuumtöötlemise tsoonis järjestikku VN-i tahke lahus ja sadestamise protsess: keevitamise kuumutamisel kuumusega mõjutatud tsoonis moodustuv austeniitsestruktuur suurendab lämmastikusisaldust, kuna VN lahustumine ja seejärel normaalse temperatuuristruktuuri üleküllastusaste suureneb. Järgnevas keevitusjärgses kuumtöötluses tekib peen VN-sade, mis suurendab mikrostruktuuri stabiilsust ja parandab kuumusega mõjutatud tsooni püsivat tugevust. Teisest küljest sisaldab T91 teras ka vähesel määral A1. Lämmastik võib koos sellega moodustada A1N. A1N lahustub maatriksisse ainult siis, kui see on üle 1100 ℃ ja sadestub uuesti madalamal temperatuuril, mis võib mängida head dispersiooni tugevdavat toimet.
③Kroomi lisamine on mõeldud peamiselt kuumakindla terase oksüdatsioonikindluse ja korrosioonikindluse parandamiseks. Kui kroomisisaldus on alla 5%, hakkab see 600 ℃ juures ägedalt oksüdeeruma, samas kui kroomisisaldus on kuni 5%, on sellel hea oksüdatsioonikindlus. 12Cr1MoV terasel on hea oksüdatsioonikindlus temperatuuril alla 580 ℃ ja korrosioonisügavus on 0,05 mm / A. 600 ℃ juures hakkab jõudlus halvenema ja korrosioonisügavus on 0,13 mm / A. T91 kroomisisaldust saab suurendada kuni umbes 9% ja töötemperatuur võib ulatuda 650 ℃-ni. Peamine meede on lahustada maatriksis rohkem kroomi.
④Vanaadium ja nioobium on tugevad karbiidi moodustavad elemendid. Pärast lisamist võivad need moodustada süsinikuga peeneid ja stabiilseid sulamikarbiide, millel on tugev dispersiooni tugevdav toime.
⑤ Molübdeeni lisatakse peamiselt terase termilise tugevuse parandamiseks ja tahke lahuse tugevdamiseks.
T91 lõplik kuumtöötlus on normaliseerimine + kõrge temperatuuriga karastamine. Normaliseerimistemperatuur on 1040 ℃, hoidmisaeg on vähemalt 10 minutit, karastustemperatuur on 730 ~ 780 ℃ ja säilitusaeg on vähemalt 1 tund. Mikrostruktuur pärast viimast kuumtöötlust on karastatud martensiit.
Terase T91 tõmbetugevus toatemperatuuril ≥ 585 MPa, voolavuspiir toatemperatuuril ≥ 415 MPa, kõvadus ≤ 250 Hb, pikenemine (standardne ümmargune näidis 50 mm vahekaugusega) ≥ 20%, lubatud pinge väärtus [ σ] 650 ℃= 30 MPa.
Rahvusvahelise keevitusühingu soovitatud süsiniku ekvivalendi valemi kohaselt on T91 süsinikuekvivalendina
On näha, et T91 on kehva keevitatavusega.
T91 terasel on suur kalduvus külmade pragude tekkeks ja see on teatud tingimustel kalduvus tekkima hilinenud pragusid. Seetõttu tuleb keevisliide karastada 24 tunni jooksul pärast keevitamist. T91 mikrostruktuur pärast keevitamist on plaat- ja ribamartensiit, mida saab pärast karastamist muuta karastatud martensiidiks ning selle omadused on paremad kui plaat- ja ribamartensiit. Kui karastamistemperatuur on madal, ei ole karastamise efekt ilmne ning keevismetall on kergesti vananev ja murenev; Kui karastamistemperatuur on liiga kõrge (üle AC1 joone), võib vuugi uuesti austeniteerida ja järgnevas jahutamisprotsessis uuesti karastada. Samal ajal, nagu käesolevas töös varem mainitud, tuleks karastustemperatuuri määramisel arvestada vuugi pehmenduskihi mõjuga. Üldiselt on T91 karastustemperatuur 730 ~ 780 ℃.
T91 karastamise konstantse temperatuuri aeg pärast keevitamist ei tohi olla lühem kui 1 tund, et tagada selle struktuuri täielik muutumine karastatud martensiidiks.
Terasest keevisliidese T91 jääkpinge vähendamiseks tuleb jahutuskiirust reguleerida alla 5 ℃ / min. Terase T91 keevitusprotsess on näidatud joonisel 3.
Eelsoojendage 200 ~ 250 ℃; ② keevitamine, vahekihtide temperatuur 200 ~ 300 ℃; ③ jahutus pärast keevitamist kiirusega 80 ~ 100 ℃ / h; ④ 100 ~ 150 ℃ 1 tund; ⑤ Karastamine temperatuuril 730 ~ 780 ℃ 1 tund; ⑥ Jahutage kiirusega, mis ei ületa 5 ℃ / min.
T91 Steel tugineb legeerimise põhimõttele, lisades eriti väikese koguse mikroelemente, nagu nioobium ja vanaadium. Selle kõrge temperatuuri tugevus ja oksüdatsioonikindlus on võrreldes 12 cr1mov terasega oluliselt paranenud, kuid selle keevitusvõime on halb.
Tihvtide test näitab, et T91 terasel on suur külmpragude kalduvus. Eelsoojenduse 200–250 ℃ ja vahekihi temperatuuri 200–300 ℃ valimine võib tõhusalt vältida külma pragude tekkimist.
T91 tuleb jahutada temperatuurini 100 ~ 150 ℃ 1 tund enne keevitusjärgset kuumtöötlust; Karastustemperatuur 730 ~ 780 ℃, säilivusaeg mitte vähem kui 1 h.
Ülaltoodud keevitusprotsessi on rakendatud 200 MW ja 300 MW katelde valmistamisel ja tootmispraktikas, saavutades rahuldavad tulemused ja suure majandusliku kasu.
