T91 сплавени стоманени тръби

T91 легирана стомана тръба е вид стоманена тръба, T91 стомана е нов тип топлоустойчива стомана, разработена в сътрудничество с Националната лаборатория на САЩ като Tree Ridge и Металургичната материална лаборатория на американската компания за изгаряне. Той намалява съдържанието на въглерод на базата на 121MoV стомана, строго ограничава съдържанието на сяра и фосфор, добавя малко количество ванад и ниобиум за легиране. Според ASTM 213/A213M-85C, химическият състав на стоманата T91 е показан в таблица 1. Германският номер на стоманата T91 е X10CrMoVNNb91, японската стомана е HCM95, а френската стомана е TUZ10CDVNb0901. Таблица 1 % химичен състав на стоманата T91

T91 сплав стоманени тръби елементи Съдържание

С 0,08-0,12

Мн 0,30-0,60

П ≤0,02

С ≤0,01

Си 0,20-0,50

Кр 8.00-9.50

Мо 0,85-1,05

В 0,18-0,25

Нб 0,06-0,10

N 0,03-0,07

Ни ≤0,40

Различните сплавни елементи в стоманата T91 играят твърдо разтворимо укрепване, разпръснато укрепване и подобряване на антиоксидантната устойчивост и корозионните свойства на стоманата, както следва.

Въглеродът е най-очевидният елемент в твърдото разтворимо укрепване на стоманата, с увеличаването на съдържанието на въглерод, краткосрочната сила на стоманата се увеличава, пластичността, устойчивостта намалява, за T91 като маркетитна стомана, увеличаването на съдържанието на въглерод ще ускори сферизацията на карбида и скоростта на агрегиране, ускоряване на преразпределението на сплавените елементи, намаляване на заваръчността, устойчивостта на корозия и антиоксидантната устойчивост на стоманата, така че топлоустойчивата стомана обикновено иска да намали съдържанието на въглерод, но съдържание T91 стоманата е с 20% по-ниско съдържание на въглерод в сравнение с 12Cr1MoV стомана, която се определя като се вземе предвид ефекта от горепосочените фактори.

T91 стомана съдържа следно количество азот, ролята на азота се отразява в два аспекта. От една страна играе ролята на укрепване на твърдото разтворимост, разтворимостта на азота в стоманата при нормална температура е малка, зоната на топлинно въздействие след заваряване на T91 стомана в процеса на нагряване на заваряване и топлинна обработка след заваряване, ще се появи процесът на твърдото разтворимост и отлагане на VN: при заваряване на топлинно въздействие в зоната на топлинно въздействие, която се е образувала в австенитната тъкан, поради разтворяването на VN, съдържанието на азот се увеличава, след това степента на свръхнасищане в нормалната температура на тъканта се подобрява, в последващата топлинна обработка след заваряване има малка От друга страна, T91 стомана също съдържа малко количество A1, азот може да образува A1N, A1N е над 1 100 ° C, за да се разтвори в масата в голямо количество, при по-ниска температура и отново се разпада, за да играе по-добър ефект на усилване на дифузията.

Добавянето на хром е основно за подобряване на антиоксидантната устойчивост на топлоустойчивата стомана, устойчивостта на корозията, съдържанието на хром е по-малко от 5%, когато 600 ° C започва силно окисляване, а съдържанието на хром е до 5%, когато има добра антиоксидантна устойчивост. 12Cr1MoV стомана има добра антиоксидантна устойчивост под 580 ℃, дълбочина на корозия 0,05 mm / а, производителността започва да се влошава при 600 ℃, дълбочина на корозия 0,13 mm / а. Съдържанието на хром на T91 се увеличава до около 9%, температурата на използване може да достигне 650 ° C, основната мярка е да се разтвори повече хром в масата.

Ванадиум и ниобиум са силни въглеродни елементи, които след добавянето могат да образуват малки и стабилни сплавни въглеродни елементи, които имат силен ефект на усилване на диффузията.

Добавянето на молибден е основно за подобряване на топлинната устойчивост на стоманата и играе ролята на укрепване на твърдо разтворимо вещество.

2.2 Термична обработка

Окончателната топлинна обработка на T91 е положителен огън + висока температура на огън, температурата на положителен огън е 1040 ° C, изолационното време не е по-малко от 10 минути, температурата на огън е 730 ~ 780 ° C, изолационното време не е по-малко от 1 час, окончателната топлинна обработка след тъканта е огън Мартинит.

2.3 Механични свойства

T91 стомана устойчивост на опънане при нормална температура ≥ 585 MPa, устойчивост на поддръжка при нормална температура ≥ 415 MPa, твърдост ≤ 250 HB, удължаване (стандартна кръгла проба с 50 mm измерение) ≥ 20%, допустима стойност на напрежение [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

2.4 Свойства на заваряване

Въглеродният еквивалент на T91 се изчислява в съответствие с формулата за въглероден еквивалент, препоръчана от Международния институт за заваряване.

T91 е по-слабо заваряем.

Проблеми при заваряване T91

3.1 Произвеждане на втвърдена тъкан в зоната на топлинно въздействие

От фигура 1 може да се види, че критичната скорост на охлаждане на T91 е ниска, австенитната стабилност е голяма, при охлаждане не е лесно да се случи нормална трансформация на перлата, така че при охлаждане до по-ниска температура се случва трансформация на мартинита. Поради това T91 има голяма склонност към втвърдяване и студено счупване.

Тъй като различните тъкани в зоната на топлинно въздействие имат различна плътност, коефициент на разширяване и различни форми на кристална решетка, процесът на отопление и охлаждане неизбежно ще бъде придружен от различно обемно разширяване и свиване; От друга страна, поради неравномерното отопление на заварката и високите температури, вътрешното напрежение на заваръчните съединения T91 е голямо.

За T91 аустенитът е толкова стабилен, че трябва да се охлади до по-ниска температура (около 400 градуса), за да се превърне в мартинит. Голямата маркситна тъкан е крехка и твърда, а съединенията са в сложно състояние на напрежение. В същото време, процесът на охлаждане на заварките се разпространява от заварките до близката зона на заварките, присъствието на водород стимулира крехкостта на мартинита и в резултат на синтеза е лесно да се генерират студени пукнатини в затвърдената зона.

3.2 Растете в зоната на топлинно въздействие

Заваръчният топлинен цикъл има значително въздействие върху растежа на зърното в зоната на топлинно въздействие на заваръчната глава, особено в непосредствена близост до зоната на топене, където температурата на нагряване достига най-високата. Когато скоростта на охлаждане е по-ниска, в зоната на топлинно въздействие на заваряване се появяват големи блокови ферит и карбидна тъкан, което значително намалява пластмасовостта на стоманата; Когато скоростта на охлаждане е голяма, поради генерирането на голяма марстенитна тъкан, заваръчните съединения също намаляват пластичността си.

3.3 Създаване на омекотяващи слоеве

T91 стоманата е заварена в състояние на регулиране, зоната на топлинно въздействие произвежда неизбежен омекотяващ слой и омекотяването е по-сериозно от устойчивото на топлина стомана на бисерно тяло. Когато скоростта на отопление и охлаждане е по-бавна, степента на омекотяване е по-голяма. Освен това ширината на омекотяващия слой и разстоянието му от линията за топене са свързани не само с отоплителните условия и характеристики на заваряване, но и с предварително нагряване, топлинна обработка след заваряване и др. Заводът за котли в Харбин е извършил изпитания, за да получите кривата на твърдостта на зоната на топлинно въздействие на заваряване T91, вижте фигура 2.

3.4 Корозионни пукнатини под напрежение

T91 стомана преди топлинна обработка след заваряване, температурата на охлаждане обикновено не е по-ниска от 100 ° C, ако се охлажда при стайна температура, а околната среда е по-влажна, лесно се появяват пукнатини от напрежение. Германия изисква охлаждане до под 150 ° C преди топлинна обработка след заваряване. При наличието на по-дебели, ъглови заварки и лоши геометрични размери, температурата на охлаждане не е по-ниска от 100 ° C. Ако се охлади при стайна температура, влажността е строго забранена, в противен случай е лесно да се създадат стресови корозионни пукнатини.

Заваряване на стомана T91

4.1 Избор на температура на предварително нагряване

Точката Ms на стоманата T91 е около 400 ℃, температурата на предварително нагряване обикновено се избира от 200 до 250 ℃. Температурата на предварително нагряване не може да бъде твърде висока, в противен случай скоростта на охлаждане на съединението намалява, което може да предизвика изпадане на карбид в кристалната граница на заваръчното съединение и образуване на феритна тъкан, което значително намалява устойчивостта на удара на заваръчното съединение при стайна температура. Долната граница на температурата на предварително нагряване може да бъде добре описана от изпитанията за включване, извършени в котелната фабрика в Харбин.

Изпитвателните пръчки са от стомана T91, диаметър 8 мм, дълбочина 0,5 мм, дънната плоча е от стомана 13CrMo, дебелина 20 мм, изпитването се извършва при условия без предварително загряване, предварително загряване 150 ℃, предварително загряване 200 ℃, предварително загряване 250 ℃. Заварките са J707. Заваръчният ток е 165-170 A, напрежението на дъгата е 21-267 V, резултатите от изпитването са показани в таблица 2.

Таблица 2 Резултати от изпитването T91

Експеримент

Условие проба

Ниво на стрес

/ MPa време на прекъсване

на минута

Без предварително нагряване 1 303.8 9 9

2 186 8 237

3 176.4 8.3 1440 Непрекъснато

Предварително нагряване 150 ℃ 4 421.4 8.1 1260

5 354.8 120 непрекъснати

Предварително нагряване 200 ℃ 6 465.2 8.6 1440 непрекъснато

7 482,7 8,1 438

8 539 7,9 313

Предварително нагряване 250 ℃ 9 539 8.2 1440 непрекъснато

10 600 8.0 1440 непрекъснато

От горепосочените резултати от изпитването е известно, че при условия на предварително нагряване критичното напрежение на заваръчното съединение от стомана T91 е 176,4 MPa; При предварително загряване на 150 ℃, критичното напрежение е 354,8 MPa, което е 85,4% от границата на подаване на нормална температура на T91 стомана 415 MPa; При предварително загряване над 200 ℃, критичното напрежение е по-голямо от 460 MPa, което надхвърля границата за нормална температура на T91 стомана. Следователно, за да се избегне студено пукнане при заваряване на стомана T91, температурата на предварително нагряване не трябва да бъде по-ниска от 200 ° C, Германия предвижда температурата на предварително нагряване от 180 до 250 ° C, а американската компания CE предвижда температурата на предварително нагряване от 120 до 205 ° C.

4.2 Избор на температура между слоевете

Температурата между слоевете не трябва да бъде по-ниска от долната граница на температурата на предварително нагряване, но както при избора на температура на предварително нагряване, температурата между слоевете не трябва да бъде твърде висока. Температурата между слоевете при заваряване T91 обикновено се контролира от 200 до 300 ° C. Франция предвижда температурата между слоевете да не надвишава 300 градуса. Според правилата на САЩ температурата между слоевете може да бъде между 170 и 230 градуса.

4.3 Избор на началната температура на топлинна обработка след заваряване

T91 изисква охлаждане след заваряване до точка под Ms и задържане на известно време, преди да се обработи с огън, скоростта на охлаждане след заваряване е 80 ~ 100 ° C / ч. Ако не се изолира, аустенитната тъкан на съединението може да не се трансформира напълно, затоплянето на огън ще предизвика осаждане на карбиди по протежение на аустенитната кристална граница, така че тъканта е крехка. Но след заваряване T91 не се позволява да се охлади до стайна температура и след това да се запали, тъй като заваръчните съединения са изложени на риск от студени пукнатини, когато се охладят до стайна температура. За T91 оптималната начална температура е 100 ~ 150 ° C и изолацията е 1 час, което основно гарантира, че трансформацията на тъканта е завършена.

4.4 Избор на температура на възпалване, време на температура и скорост на охлаждане на възпалване

T91 стомана е склонна към студено пукнане, при определени условия, лесно да се генерира закъсняваща пукнатина, така че заваръчните съединения трябва да бъдат обработени с огън в рамките на 24 часа след заваряване. T91 след заваряване състоянието на тъканта е листов мартинит, след огнене може да се превърне в огнен мартинит, чиито характеристики са по-добри от листовия мартинит. Когато температурата на изгаряне е ниска, ефектът на изгаряне не е очевиден, металът на заварките е лесен за остаряване и крехкост; При твърде висока температура на възпалване (над кабела AC1) съединението може отново да се аустенизира и да се втвърди отново по време на последващия процес на охлаждане. В същото време, както е описано по-горе в тази статия, определянето на температурата на възпалване трябва да вземе предвид ефекта на омекотяващия слой на съединението. Обикновено температурата на изгаряне на T91 е от 730 до 780 ° C.

Температурата на T91 след заваряване не е по-малко от 1 час, за да се гарантира, че тъканта му се превръща напълно в запален мартинит.

За да се намали остатъчното напрежение на заваръчните съединения от стомана T91, скоростта на охлаждане трябва да бъде контролирана под 5 ℃ / мин. Процесът на заваряване на стоманата T91 може да бъде представен на фигура 3.

Предварително загряване до 200-250°C; Заваряване с температура между 200 и 300 °C; Охлаждане след заваряване, скорост 80 ~ 100 ℃ / час; Охлаждане при изолация от 100 ~ 150 ℃ 1 час; 730 ~ 780 ℃ възпалване 1 час; Охлаждане при скорост не по-голяма от 5 ℃ / мин

5 Примери за използване на стомана T91 в топлинни електроцентрали в провинция Гуандун

Първият център за обучение по заваряване на Бюрото за електроенергия на провинция Гуандун е извършил оценка на процеса на заваряване на T91 с диаметър Φ42 mm × 5mm. Температурата на предварително нагряване е 200 ° C, след заваряване охлаждане до 150 ° C, изолация след 1 час за огън, температурата на огън е 750 ~ 780 ° C, изолация 1 час, скоростта на охлаждане е по-малка от 5 ° C / мин. След заваряване пробата е извършена външна проверка, проверка на счупването, тестване без увреждане, изпитване на разтягане и огъване, резултатите са квалифицирани, което също показва, че горепосоченият процес на заваряване е ефективен.

По-горепосоченият процес на заваряване е успешно прилаган във външните пръстени на високотемпературните пренагреватели на завода "Каунт А" и електроцентралата "Мей". След използването на стоманата T91 в тези електроцентрали честотата на инцидентите, причинени от свръхтепература, значително намалява.

6 Заключения

①T91 стомана се основава на принципа на легиране, особено добавянето на малко количество ниобий, ванадий и други микроелементи, високотемпературна якост, антиоксидантна устойчивост от 12 Cr1MoV стомана е по-голямо подобрение, но нейните свойства на заваряване са по-лоши.

Испитанията за поставяне показват, че стоманата T91 има голяма тенденция към студено пукнане, изборът на предварително нагряване от 200 до 250 ° C и температура между слоевете от 200 до 300 ° C, което ефективно предотвратява генерирането на студени пукнатини.

Преди T91 заваряване след топлинна обработка, трябва да се охлади до 100 ~ 150 ℃, изолация 1 час; температура на изгаряне 730 ~ 780 ℃, изолация време не е по-малко от 1 час.

Горният процес на заваряване е приложен в производствената практика за производство на котли с мощност 200 MW и 300 MW, за да постигне задоволителен ефект и да постигне по-голяма икономическа полза. Стоманената тръба е дълга лента от стомана с кухо сечение и без шевове около нея. Стоманените тръби имат кухо сечение и се използват много като тръби за транспортиране на течности, като тръби за транспортиране на петрол, газ, газ, вода и някои твърди материали. Стоманените тръби и твърди стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени стоманени Производството на пръстенови части от стоманени тръби може да подобри използването на материали, да опрости производствения процес, да спести материали и време за обработка, като например валкозни лагери, кутии за джак и др., които в момента са широко използвани за производство на стоманени тръби. Стоманените тръби са незаменими материали за всички видове конвенционални оръжия, оръжейните тръби, патроните и т.н. трябва да бъдат произведени от стоманени тръби. Стоманените тръби могат да бъдат разделени на кръгли тръби и формени тръби в зависимост от формата на напречното сечение. Тъй като кръгълната площ е най-голяма при равна обиколка, може да се транспортира повече течност с кръгла тръба. Освен това кръговите сечения са по-равномерно подложени на вътрешно или външно радиално налягане, така че по-голямата част от стоманените тръби са кръгли. Формула за изчисляване на теглото на тръбата от сплав: [(външен диаметър - дебелина на стената) * дебелина на стената] * 0,02466 = kg / м (тегло на метър)