T91 ötvözetes acélcső

A T91 ötvözetes acélcső egy acélcső, a T91 acél egy új martensit hőálló acél, amelyet az Egyesült Államok Nemzeti Laboratóriuma, mint a Tree Ridge Laboratorium és az American Combustion Engineering Corporation Metallurgical Materials Laboratory együttműködve fejlesztett ki. A 121MoV acél alapján csökkenti a széntartalmát, szigorúan korlátozza a kén- és foszfor-tartalmat, kis mennyiségű vanádium és niobium elemeket ad hozzá az ötvözéshez. Az ASTM 213/A213M-85C szerint a T91 acél kémiai összetétele az 1. táblázatban található. A német acél száma X10CrMoVNNb91, a japán acél száma HCM95, Franciaország pedig TUZ10CDVNb0901. 1. táblázat T91 acél vegyi összetétele %

T91 ötvözetes acélcső elemek tartalma

C 0,08-0,12

MN 0,30-0,60

P ≤0,02

Sz ≤0,01

Szi 0,20-0,50

Kr 8,00-9,50

Mo 0,85-1,05

V 0,18-0,25

Nb 0,06-0,10

N 0,03-0,07

Ni ≤0,40

A T91 acél különböző ötvözet elemei szilárd oldatos erősítést, diffúziós erősítést és az acél oxidációs ellenállásának és korróziós ellenállásának javítását szolgálják, a konkrét elemzés az alábbiak szerint.

A szén az acél szilárd oldatos erősítő hatása a legnyilvánvalóbb eleme, a széntartalom növekedésével az acél rövid távú szilárdsága növekszik, a műanyagosság és a szilárdság csökkenik, a T91-es martensit acél esetében a széntartalom növekedése felgyorsítja a karbon gömbölését és az összegyűjtési sebességet, felgyorsítja az ötvözet elemek újraelosztását, csökkenti az acél hegesztési képességét, korrózióállóságát és oxidációs ellenállását, ezért a hőálló acél általában csökkenteni szeretné a széntartalmat, de túl alacsony a szénta A T91 acél 20%-kal alacsonyabb széntartalmú, mint a 12Cr1MoV acél, amelyet a fenti tényezők hatásainak figyelembevételével határoztak meg.

A T91 acél nitrogént tartalmaz, a nitrogén hatása két szempontban tükröződik. Egyrészt szilárd oldat erősítő szerepet játszik, a normál hőmérsékleten a nitrogén oldósága az acélban nagyon kicsi, a T91 acél hegesztés utáni hőhatású zóna a hegesztési fűtés és a hegesztés utáni hőkezelés során a szilárd oldat és a lebonyolítási folyamat során megjelenik a VN: a hőhatású zónában kialakult austenit szövet a hőhatású zónában a hegesztési fűtés során a VN olvadása miatt a nitrogéntartalom növekszik, majd a normál hőmérsékleten a túltelítettség foka növekszik, a későbbi hegesztés utáni hőkezelésben apró VN lebonyolítás, ami Másfelől a T91 acél is tartalmaz kis mennyiségű A1, nitrogén alakulhat ki az A1N, az A1N több mint 1 100 ℃ feloldódik a szubsztrátusba, alacsonyabb hőmérsékleten újra lecsapódik, jobb diffúziós erősítő hatást játszhat.

A króm hozzáadása elsősorban a hőálló acél oxidációs ellenállásának és korróziós ellenállásának javítása, a krómtartalom kevesebb, mint 5% -os, 600 ° C-os erős oxidáció kezdődik, míg a krómtartalom eléri az 5% -ot. A 12Cr1MoV acél jó antioxidációs képességgel rendelkezik 580 ℃ alatt, a korróziós mélység 0,05 mm / a, a teljesítmény 600 ℃ alatt elkezdődik rosszabb, a korróziós mélység 0,13 mm / a. A T91 krómtartalmát körülbelül 9% -ra növelték, és a hőmérséklet elérheti a 650 ° C-ot, a fő intézkedés az, hogy több krómot oldjanak el a szubsztrátusban.

A vanádium és a niobium erős karbon-képző elemek, amelyek hozzáadása után kis és stabil ötvözet karbont alakíthatnak ki a szénnel, és erős diffúziós erősítő hatással rendelkeznek.

A molibden hozzáadása elsősorban az acél hőszilárságának javítása és a szilárd oldat erősítésének szerepe.

2.2 Hőkezelési folyamat

A T91 végső hőkezelése pozitív tűz + magas hőmérsékletű hőmérséklet, pozitív tűz hőmérséklet 1040 ℃, hőmérsékleti idő nem kevesebb, mint 10 perc, hőmérséklet 730 ~ 780 ℃, hőmérsékleti idő nem kevesebb, mint 1 óra, a végső hőkezelés után a szövet a hőmérséklet martenit.

2.3 Mechanikai tulajdonságok

T91 acél normál hőmérsékletű húzási szilárdság ≥ 585 MPa, normál hőmérsékletű megadási szilárdság ≥ 415 MPa, keménység ≤ 250 HB, hosszabbítási arány (50 mm szabványos körminta) ≥ 20%, megengedett feszültségértéke [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

2.4 Hegesztési teljesítmény

A T91 szén-egyenértékét a Nemzetközi Hegesztési Intézet által ajánlott képlet szerint

A T91 kevésbé hegeszthető.

3 T91 hegesztési problémák

3.1 Hőhatású zónák keményített szöveteinek létrehozása

Az 1. ábrából látható, hogy a T91 kritikus hűtési sebessége alacsony, az austenit stabilitás nagy, és a hűtés közben nem könnyű a normális gyöngyi átalakulás, így a marxist átalakulás történt, amikor alacsonyabb hőmérsékletre hűtődnek. Ennek köszönhetően a T91 keményítésére és hidegtörésre gyakran hajlamos.

Mivel a hőhatású zónák különböző szöveteinek különböző sűrűsége, tágulási tényezői és különböző kristályrács formái vannak, a fűtés és hűtés során szükségszerűen különböző térfogati tágulást és összehúzódást kísérnek; Másrészt a hegesztési fűtés egyenetlen és magas hőmérsékletű jellemzői miatt a T91 hegesztési csatlakozó belső feszültsége nagy.

A T91 esetében az austenit olyan stabil, hogy alacsonyabb hőmérsékletre (körülbelül 400 °C) kell hűtenie ahhoz, hogy martenitté váljon. A nagy martensit szövetek törékenyek és kemények, a csatlakozók pedig összetett feszültségi állapotokban vannak. Ugyanakkor a hegesztési varrat hűtési folyamat során a hidrogén a hegesztési varrat közelében terjed, a hidrogén jelenléte a martensit törékenységét okozta, és a szintézis eredményeként könnyű hideg repedéseket teremteni a keményített területen.

3.2 A hőhatású zóna növekedése

A hegesztési hőciklus jelentős hatással van a hegesztési fej hőhatású területén lévő gabonanövekedésre, különösen a legmagasabb fűtési hőmérséklet eléréséhez közeli olvadási területen. Ha a hűtési sebesség kisebb, a hegesztési hőhatású zónában nagy blokk alakú ferrit és karbon szövetek jelennek meg, így az acél műanyagossága jelentősen csökken; Ha a hűtési sebesség nagy, a nagy martensit szövet miatt a hegesztési csatlakozó műanyagossága is csökken.

3.3 A lágyítási rétegek létrehozása

A T91 acél hegesztés a kalibrációs állapotban, a hőhatású zóna elkerülhetetlen lágyítási réteget termel, és súlyosabb, mint a gyöngyi testek meleg acél lágyítása. Ha a lassabb fűtési és hűtési sebességgel rendelkezik, akkor a lágyítás nagyobb. Ezenkívül a lágyítási réteg szélessége és az olvasztóvezetéktől való távolsága nemcsak a hegesztés fűtési feltételeivel és jellemzőivel, hanem az előmelegítéssel, a hegesztés utáni hőkezeléssel is összefügg. A harbini kazángyár tesztelte a T91 hegesztési hőhatású zóna keménységi görbéjét, lásd a 2. ábrát.

3.4 Stresszkoróziós repedés

A T91 acél hűtési hőmérséklete általában nem alacsonyabb, mint 100 ℃, ha szobahőmérsékleten hűtődik, és a környezet viszonylag nedves, akkor a feszültségi korróziós repedés könnyű. Németország előírja, hogy a hegesztés utáni hőkezelés előtt 150 ℃ alatt kell hűteni. A hűtési hőmérséklet nem alacsonyabb, mint 100 ℃ a vastagabb, szögű hegesztési varratok és rossz geometriák esetén. Ha hűtés szobahőmérsékleten, szigorúan tilos nedvesség, különben könnyű a feszültség korróziós repedések.

4 T91 acél hegesztési folyamata

4.1 A hőmérséklet kiválasztása

A T91 acél MS pontja körülbelül 400 ℃, az előmelegítési hőmérséklet általában 200-250 ℃. Az előmelegítési hőmérséklet nem lehet túl magas, különben a csatlakozó hűtési sebessége csökkenhet, ami a hegesztési csatlakozókban a kristály határán karbon-kibocsátást és a ferrit szövet kialakulását okozhatja, ami jelentősen csökkenti az acél hegesztési csatlakozó szobahőmérsékleten való ütközési szilárdságát. Az előmelegítési hőmérséklet alsó határát a harbini kazángyárban végzett csatlakoztatási vizsgálatok jól illusztrálják.

T91 acél, átmérője 8 mm, mélysége 0,5 mm, alaplap 13 CrMo acél, vastagsága 20 mm, a vizsgálat nem előmelegítés, előmelegítés 150 ℃, előmelegítés 200 ℃, előmelegítés 250 ℃ körülmények között. A hegesztő rúd J707-es. A hegesztési áram 165-170 A, az ívfeszültség 21-267 V, a vizsgálati eredmények a 2. táblázatban szerepelnek.

2. táblázat T91 beépítési vizsgálat eredményei

kísérlet

feltételes minta

Stresszszint

/ MPa törési idő

/ perc

Nem előmelegedés 1 303.8 9 9

2 186 8 237

3 176.4 8.3 1440 nem tört

Elmelegedés 150 ℃ 4 421,4 8,1 1260

5 354.8 120 nem tört

Elmelegedés 200 ℃ 6 465.2 8.6 1440

7 482,7 8,1 438

8 539 7,9 313

Elmelegedés 250 ℃ 9 539 8.2 1440

10 600 8.0 1440 Megszakíthatatlan

A fenti vizsgálati eredmények szerint előmelegedés nélkül a T91 acél hegesztési csatlakozó kritikus feszültsége 176,4 MPa; 150 ° C előmelegedéskor a kritikus feszültség 354,8 MPa, ami a T91 acél normális hőmérsékleti megakadályozási határának 85,4% -a, amely 415 MPa; 200 ° C feletti előmelegedés esetén a kritikus feszültség meghaladja a 460 MPa-t, amely meghaladja a T91 acél normális hőmérsékleti megakadályozási határát. Ennek eredményeként a T91 acél hegesztésének hideg repedésének elkerülése érdekében az előmelegítési hőmérsékletnek nem lehet alacsonyabb, mint 200 ℃, Németország előmelegítési hőmérsékletet 180 ~ 250 ℃, az Egyesült Államok CE vállalata előmelegítési hőmérsékletet 120 ~ 205 ℃.

4.2 A rétegek közötti hőmérséklet kiválasztása

A rétegek közötti hőmérséklet nem lehet alacsonyabb, mint az előmelegítési hőmérséklet, de a rétegek közötti hőmérséklet sem lehet túl magas. T91 hegesztési idő között a hőmérséklet általában 200-300 ° C. Franciaország előírja, hogy a rétegek közötti hőmérséklet ne haladja meg a 300 °C-ot. Az Egyesült Államok előírásai szerint a rétegek közötti hőmérséklet 170-230 ° C között lehet.

4.3 A hegesztés utáni hőkezelés kezdő hőmérsékletének kiválasztása

A T91 hűtési sebessége 80-100 ° C / h. A hűtési sebesség 80-100 ° C / h. A hűtési sebesség 80-100 ° C / h. A hűtési sebesség 80-100 ° C / h. A hűtési sebesség 80-100 ° C / h. A hűtési sebesség 80-100 ° C / h. A hűtési sebesség 80-100 ° C / h. A hűtési sebesség 80-100 ° C / h. A T91 hegesztés után azonban nem engedélyezhető a hűtés szobahőmérsékletre, mivel a hegesztési csatlakozó hűtéskor hideg repedés veszélye van. A T91 számára az optimális indulási hőmérséklet 100-150 ° C, és 1 óra szigetelés alapvetően biztosítja a szövetátalakítás befejezését.

4.4 A hőmérséklet, a hőmérsékleti idő és a hűtési sebesség kiválasztása

A T91 acél hűvös repedésre hajlamos, bizonyos körülmények között könnyen késleltető repedéseket okoz, ezért a hegesztési csatlakozókat a hegesztés után 24 órán belül meg kell tüzelni. A T91 hegesztési állapot szerve lemezes martensit, és a gyújtás után gyújtott martensitté válhat, amelynek teljesítménye jobb, mint a lemezes martensitté. A gyújtási hőmérséklet alacsony, a gyújtási hatás nem nyilvánvaló, a hegesztési fémek könnyen idősödnek és törékenyek; A hőmérséklet túl magas (az AC1 vezetéken túl), és a csatlakozó ismét austenizálhat, és a későbbi hűtési folyamat során újra keményül. Ugyanakkor, ahogy korábban leírtuk, a gyújtási hőmérséklet meghatározása figyelembe kell venni a csatlakozó lágyítási rétegének hatását is. Általában a T91 gyújtási hőmérséklete 730-780 °C.

A T91 hegesztés után hőmérsékleti állandó idő nem kevesebb, mint 1 óra, hogy biztosítsa a szövet teljes átalakulását hőmérséklet martensitté.

A T91 acél hegesztési csatlakozó maradékfeszültségének csökkentése érdekében hűtési sebességét 5 °C/perc alatt kell szabályozni. A T91 acél hegesztési folyamata a 3. ábrában látható.

200-250 °C előmelegedés; 2 hegesztés, rétegek közötti hőmérséklet 200-300 ℃; ② hegesztés után hűtés, a sebesség 80 ~ 100 ℃ / h;

5 T91 acél alkalmazási példák Guangdong tartományban

A Guangdong tartományi elektromos iroda első hegesztési képzési központja a Φ42 mm × 5mm-es T91 nyomvonalú cső csatlakozásának hegesztési folyamatát értékelte. Az előmelegítési hőmérséklet 200 ° C, hegesztés után 150 ° C-ra hűtés, hűtési hőmérséklet 1 óra után hűtés, hűtési hőmérséklet 750 ~ 780 ° C, hűtési hőmérséklet 1 óra, hűtési sebesség kevesebb, mint 5 ° C / perc. A minta megjelenési ellenőrzése, a törésellenőrzése, a sértésmentes vizsgálat, a húzási és hajlítási vizsgálat után az eredmények minősültek, ami azt is jelzi, hogy a fenti hegesztési folyamat hatékony.

A fenti hegesztési folyamatot sikeresen alkalmazták a Sand Cape A gyárban, a Mae megyei erőmű magas hőmérsékletű újrafűtő külső gyűrűjében. A T91 acél alkalmazása után ezekben az erőművekben jelentősen csökkent a túlhőmérséklet miatt okozott balesetek gyakorisága.

6 Következtetések

①T91 acél alapul ötvözet elv, különösen hozzáadott kis mennyiségű niobium, vanádium és egyéb nyomelemek, magas hőmérsékleti szilárdság, antioxidáció nagyobb javulás, mint a 12 Cr1MoV acél, de a hegesztési teljesítmény rosszabb.

2 A beépítési vizsgálat azt mutatja, hogy a T91 acél nagyobb hideg repedés hajlamos, 200 ~ 250 ℃ előmelegítés és 200 ~ 300 ℃ réteg közötti hőmérséklet kiválasztása hatékonyan megakadályozhatja a hideg repedés kialakulását.

T91 hegesztés utáni hőkezelés előtt hűtenie kell 100 ~ 150 ℃, hőmérséklet 1 óra; hőmérséklet 730 ~ 780 ℃, hőmérséklet idő nem kevesebb, mint 1 óra.

A fenti hegesztési folyamatot a 200 MW, 300 MW kazán gyártási gyakorlatban alkalmazták, hogy kielégítő eredményeket érjenek el, és nagyobb gazdasági előnyöket érjenek el. Az acélcső egy hosszú acélcső, amelynek üreges szakasza van, és a környezetében varratok nincsenek. Az acélcsövek üres átszakaszokkal rendelkeznek, amelyeket nagy mennyiségben használnak folyadékok szállítására, például olaj, gáz, gáz, víz és bizonyos szilárd anyagok szállítására. Az acélcső és a tömör acél, mint például a kerek acél, ugyanakkor hajlítási ellenállás szilárdság, könnyebb súly, egy gazdaságos szakaszú acél, széles körben használják a szerkezeti alkatrészek és mechanikai alkatrészek gyártásához, mint például az olajfúró rúd, az autóhajtás tengely, a kerékpár keret és az építőiparban használt acél váz stb. Gyártás gyűrű alkatrészek acélcső, növelheti az anyag felhasználását, egyszerűsítheti a gyártási folyamat, az anyag és a feldolgozási idő megtakarítása, mint például a gördülő csapágyi burkolat, jack burkolat stb, jelenleg széles körben acélcső gyártása. Az acélcső vagy a különböző hagyományos fegyverek nélkülözhetetlen anyaga, a pisztolycső, a puska stb. acélcső gyártása. Az acélcsövek a keresztmetszet alakja szerint kerek csövekre és alakú csövekre oszthatók. Mivel a kör területe egyenlő kör körülményei között a legnagyobb, több folyadékot lehet szállítani a körcsővel. Ezen túlmenően a körgyűrű szegés egyenletesebb, ha belső vagy külső radiális nyomásnak van kitéve, ezért a legtöbb acélcső kerek cső. Ötvözet cső súly számítási képlet: [(külső átmérő - falvastagság) * falvastagság] * 0,02466 = kg / m (tömeg méterenként)