T91 alaşımlı çelik boru

T91 alaşımlı çelik boru çelik boru bir türüdür, T91 çelik, Tree Ridge Laboratuvarı gibi ABD Ulusal Laboratuvarı ve ABD Yanma Mühendisliği Şirketi Metalurji Malzemeleri Laboratuvarı tarafından ortaklıkla geliştirilen yeni bir martensit ısıya dayanıklı çeliktir. 121MoV çelik temelinde karbon içeriğini azaltmak, kükürt, fosfor içeriğini sıkı bir şekilde sınırlamak, alaşımlanmak için az miktarda vanadium ve niobiyum eklemek. ASTM 213 / A213M-85C'ye göre, T91 çeliğinin kimyasal bileşimi Tablo 1'de gösterilir. T91 çeliğine karşılık gelen Alman çelik numarası X10CrMoVNNb91, Japon çelik numarası HCM95 ve Fransa'da TUZ10CDVNb0901'dir. Tablo 1 T91 Çelik Kimyasal Bileşimi %

T91 alaşımlı çelik boru elemanları İçerik

Ç 0,08-0,12

Mn 0,30-0,60

P ≤0,02

S ≤0.01

Sı 0,20-0,50

Cr 8.00-9.50

Ay 0,85-1,05

V 0,18-0,25

Nb 0,06-0,10

N 0,03-0,07

Şekil ≤0.40

T91 çeliğindeki çeşitli alaşımlı elementler, çeliğin katı çözünür güçlendirme, dağılım güçlendirme ve antioksidans ve korozyon özelliklerini arttırmak için ayrı ayrı olarak çalışır.

1. Karbon, çelikteki katı çözünür güçlendirme etkisinin en açık elemanıdır, karbon içeriğinin artması ile çeliğin kısa vadeli gücünün artması, plastikliği ve dayanıklılığının azalması, T91 gibi martensit çelik için, karbon içeriğinin artması karbon küreselleştirme ve toplanma hızını hızlandıracak, alaşımlı elementlerin yeniden dağıtımını hızlandıracak, çeliğin kaynak, korozyon ve oksidan direnci azalacak, bu nedenle sıcaklığa dayanıklı çelik genellikle karbon içeriğini azaltmak istiyor, ancak karbon çok düşük, çeliğin gücü T91 çeliği, yukarıdaki faktörlerin etkilerini dikkate alınarak belirlenen 12Cr1MoV çeliğine kıyasla% 20 daha düşük karbon içeriğine sahiptir.

T91 çeliğinde az miktarda azot var ve azotun etkisi iki yönde yansıtılır. Bir yandan katı çözünürlük güçlendirme rolü oynar, normal sıcaklıkta çelikteki azot çözünürlüğü çok küçüktür, T91 çelik kaynak sonrası ısıl etki bölgesi kaynak ısıtma ve kaynak sonrası ısıl tedavi esnasında, VN'nin katı çözünürlüğü ve çözünürlük süreci ortaya çıkacaktır: kaynak ısıtma esnasında ısıl etki bölgesinde oluşturulan austenit doku, VN'in çözünürlüğü nedeniyle, azot içeriği arttı, normal sıcaklıkta dokuda aşırı doygunluk seviyesi arttı, sonraki kaynak sonrası ısıl tedavide küçük bir VN çözünürlüğü vardı, bu doku Öte yandan, T91 çeliği de az miktarda A1 içerir, azot da A1N oluşturabilir, A1N, daha düşük sıcaklıklarda daha düşük miktarda çözünür ve daha iyi bir dağılım güçlendirme etkisi olabilir.

Krom eklenmesi, öncelikle ısıya dayanıklı çeliklerin antioksidansını ve korozyona dayanıklılığını artırmaktır, krom içeriği% 5'ten az olduğunda, 600 ° C'nin yoğun oksidasyona başlaması ve krom içeriği% 5'e kadar iyi bir antioksidansına sahiptir. 12Cr1MoV çeliği 580 ℃ altında iyi bir antioksidasyona sahiptir, korozyon derinliği 0,05 mm / a, 600 ℃ performans kötüleşmeye başlar ve korozyon derinliği 0,13 mm / a. T91 krom içeriği yaklaşık% 9'a yükseltilir ve kullanım sıcaklığı 650 ° C'ye ulaşabilir, ana önlem, substratta daha fazla krom çözmektir.

Vanadium ve niobiyum güçlü karbür oluşturma elementleridir, eklendikten sonra küçük ve istikrarlı bir alaşımlı karbür oluşturabilir ve çok güçlü bir dağılım güçlendirme etkisi vardır.

② Molibdenum eklenmesi esasen çeliğin ısı dayanıklılığını artırmak ve katı çözünür güçlendirme rolünü oynamak için yapılır.

2.2 Isı işlemi

T91'in son ısıl işlemi olumlu ateş + yüksek sıcaklık ateş, olumlu ateş sıcaklığı 1040 ℃, yalıtım süresi 10 dakikadan az değil, ateş sıcaklığı 730 ~ 780 ℃, yalıtım süresi 1 saatten az değil, son ısıl işlem sonrası doku ateş martenit.

2.3 Mekanik Özellikler

T91 çeliğinin sıcaklık çekme gücü ≥585 MPa, sıcaklık teslim gücü ≥415 MPa, sertlik ≤250 HB, uzanma oranı (50 mm standart yuvarlak örnek) ≥20%, izin verilen gerilim değeri [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

2.4 Kaynak Özellikleri

Uluslararası Kaynak Enstitüsü tarafından önerilen karbon eşdeğeri formülüne göre T91'in karbon eşdeğeri

T91'in kaynaklanması kötü.

3 T91 kaynaklarında sorunlar

3.1 Isı etkisi bölgesindeki sertleştirilmiş doku üretimi

Şekil 1'den görülebilir ki, T91'in kritik soğutma hızı düşük, austenit istikrarı büyük ve soğutuğunda normal mutfak değişimi kolay değildir ve böylece daha düşük sıcaklığa soğutuğunda martenit değişimi gerçekleşir. Bu nedenle, T91'in sertleşmesi ve soğuk kırılma eğilimi büyük.

Termal etki alanındaki çeşitli dokuların farklı yoğunlukları, genişleme katsayıları ve farklı kristal örgü biçimleri olduğundan, ısıtma ve soğutma sürecinde kaçınılmaz olarak farklı hacimli genişleme ve daralmaya eşlik eder; Öte yandan, kaynak ısıtmasının eşitsiz ve yüksek sıcaklık özelliklerine sahip olduğundan, T91 kaynak bağlantısının içi gerilim çok yüksektir.

T91 için, austenit çok istikrarlıdır ve martenit olmak için daha düşük sıcaklıklara (yaklaşık 400 ° C) soğutmak gerekir. Büyük martenit dokuları kırılgan ve sert ve bağlantılar karmaşık bir stres durumunda. Aynı zamanda, kaynak dikişi soğutma sürecinde hidrojen kaynak dikişinden yakın dikiş bölgesine yayılır, hidrojenin varlığı martensit kırılganlığına neden olur ve sentez sonucu, sertleştirilmiş bölgede soğuk çatlamalar oluşturmak kolaydır.

3.2 Isı Etkisi Bölgesi Tahıl Büyümesi

Kaynak ısı döngüsü, kaynak başının ısı etkisi bölgesindeki tahıl büyümesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir, özellikle ısıtma sıcaklığının en yüksek erime bölgesine ulaştığı yakın yanında. Soğutma hızı daha düşük olduğunda, kaynak ısı etki alanında büyük blok şeklinde ferrit ve karbür dokuları ortaya çıkar ve çelik plastikliğinin önemli ölçüde azalmasını sağlar; Soğutma hızı büyük olduğunda, geniş martensit doku oluşturulması nedeniyle kaynak bağlantısının plastikliğini de azaltacaktır.

3.3 Yumuşatma katmanının oluşumu

T91 çeliği kalibrasyon durumunda kaynaklanır, ısı etkisi bölgesi kaçınılmaz bir yumuşatma katmanı üretir ve inci gövdenin ısı çeliğinin yumuşatmasından daha ciddi. Isıtma ve soğutma hızları daha yavaş olduğunda, yumuşatma derecesi daha yüksektir. Ayrıca, yumuşatma katmanının genişliği ve erime hattındaki mesafesi yalnızca kaynak ısıtma koşulları ve özellikleri ile değil, aynı zamanda ön ısıtma, kaynak sonrası ısıl işleme vb. ile ilgilidir. Harbin kazan fabrikası, T91 kaynak ısıl etki bölgesinin sertlik eğrisini elde etmek için test yaptı, Şekil 2'ye bakın.

3.4 Stres korozyon çatlakları

T91 çelik kaynak sonrası ısıl işlemeden önce, soğutma sıcaklığı genellikle 100 ° C'den az değildir, oda sıcaklığında soğutulursa ve çevre daha nemli olduğunda, stres korozyon çatlakları kolayca ortaya çıkar. Almanya, kaynak sonrası ısıl işlemeden önce 150 ° C'nin altına soğutmalıdır. İş parçasının kalın, açılı kaynak dikişi ve kötü geometri durumunda soğutma sıcaklığı 100 ° C'den az değildir. Oda sıcaklığında soğutuğunda, nem kesinlikle yasaktır, aksi takdirde stres korozyon çatlakları oluşturmak kolaydır.

4 T91 çelik kaynak işlemi

4.1 Ön ısıtma sıcaklığı seçimi

T91 çeliğinin MS noktası yaklaşık 400 ° C'dir ve ön ısıtma sıcaklığı genellikle 200 ~ 250 ° C'dir. Ön ısıtma sıcaklığı çok yüksek olamaz, aksi takdirde bağlantı soğutma hızı düşer, kaynak bağlantısında kristal karbür çökmesine ve ferrit doku oluşturmasına neden olabilir ve böylece çelik kaynak bağlantısının oda sıcaklığında darbe dayanıklılığını büyük ölçüde azaltabilir. Ön ısıtma sıcaklığının alt sınırı, Harbin kazan tesisinde yapılan takma testlerinden iyi bir şekilde açıklanabilir.

Plug test çubuğu T91 çelik, çapı 8 mm, derinliği 0,5 mm, taban levha 13CrMo çelik, kalınlığı 20 mm, test önceden ısıtmadan, önceden ısıtmadan 150 ℃, önceden ısıtmadan 200 ℃, önceden ısıtmadan 250 ℃ koşullarında yapılır. Kaynak çubuğu J707 kullanılır. Kaynak akımı 165 ~ 170 A, ark voltajı 21 ~ 267 V, test sonuçları Tablo 2'de gösterildiği gibi.

Tablo 2 T91 Plug Test Sonuçları

Deneme

Koşullar Örnek

Stres seviyesi

/ MPa kırılma süresi

/ dakika

Önceden ısınmaz 1 303.8 9 9

2 186 8 237

3 176.4 8.3 1440 Kesilmemiş

Ön ısıtma 150 ℃ 4 421.4 8.1 1260

5 354.8 120 Kesilmemiş

Ön ısıtma 200 ℃ 6 465.2 8.6 1440 kesintisiz

7 482,7 8,1 438

8 539 7,9 313

Ön ısıtma 250 ℃ 9 539 8.2 1440 kesintisiz

10 600 8.0 1440 Kesilmemiş

Yukarıdaki test sonuçlarından, önceden ısıtılmayan koşullarda, T91 çelik kaynak bağlantısının kritik gerilimi 176.4 MPa'dır; 150 ℃ önceden ısıtıldığında, kritik gerilim 354.8 MPa'dır, T91 çeliğinin normal sıcaklık teslim sınırının% 85.4'ü 415 MPa'dır; 200 ° C'nin üzerinde önceden ısındığında, kritik gerilim 460 MPa'dan büyük ve T91 çeliğinin normal sıcaklık teslim sınırını aşıyor. Bu nedenle, T91 çelik kaynak sırasında soğuk çatlak oluşturmaktan kaçınmak için, ön ısıtma sıcaklığı 200 ° C'den az olmamalıdır, Almanya, ön ısıtma sıcaklığı 180 ~ 250 ° C'dir ve ABD CE şirketi, ön ısıtma sıcaklığı 120 ~ 205 ° C'dir.

4.2 Sıcaklık Seçimi

Katmanlar arasındaki sıcaklık, ön ısıtma sıcaklığının altından düşmemelidir, ancak ön ısıtma sıcaklığının seçilmesi gibi, katmanlar arasındaki sıcaklık da aşırı olmamalıdır. T91 kaynak zamanı katmanlar arasındaki sıcaklık genellikle 200 ~ 300 ℃ kontrol edilir. Fransa'da: Katmanlar arasındaki sıcaklıklar 300 ° C'den fazla değildir. ABD kuralları: katmanlar arasındaki sıcaklık 170 ila 230 ° C arasında bulunabilir.

4.3 Kaynak sonrası ısıl işleme başlangıç ​​sıcaklığı seçimi

T91, kaynak sonrası soğutma hızı 80 ~ 100 ℃ / saat arasında Ms noktasının altına kadar soğutulması ve ateşlenmeden önce belirli bir süre tutması gerekir. Yalıtım olmazsa, bağlantının austenit dokusu tamamen değişmemiş olabilir ve ateşlenme ısıtması, karbonların austenit kristal sınırları boyunca tahrip edilmesine neden olur ve böyle dokular kırılgan olur. Bununla birlikte, T91 kaynakından sonra oda sıcaklığına soğutmaya izin verilmez, çünkü kaynak bağlantısı oda sıcaklığına soğutuğunda soğuk çatlak oluşturma tehlikesi vardır. T91 için, en iyi başlangıç ​​sıcaklığı 100 ~ 150 ° C'dir ve 1 saat yalıtım temelde doku dönüşümünün tamamlanmasını sağlayabilir.

4.4 ateş sıcaklığı, sıcaklık süresi, ateş soğutma hızı seçimi

T91 çelik soğuk çatlama eğilimi daha büyük ve belirli koşullarda gecikme çatlamaları oluşturmak kolaydır, bu nedenle kaynak bağlantısı kaynak sonrası 24 saat içinde ateşlenmelidir. T91 kaynak sonrası durumun örgüsü levha martenit, ateşlenmeden sonra ateşlenme martenite dönüştürülebilir, performansı levha martenite daha üstündür. Yandırma sıcaklığı düşük olduğunda, yandırma etkisi belirgin değildir, kaynak dikişi metali kolayca eski ve kırılgan olur; Ateşleme sıcaklığı çok yüksektir (AC1 hattının üzerinde), bağlantı tekrar austenize edilebilir ve sonraki soğutma sürecinde yeniden sertleştirilebilir. Aynı zamanda, bu makalede daha önce belirtildiği gibi, ateşleme sıcaklığının belirlenmesi, bağlantı yumuşatma katmanının etkisini de dikkate almalıdır. Genel olarak, T91 ateş sıcaklığı 730 ~ 780 ° C'dir.

T91 kaynaktan sonra ateşlenme sıcaklığı, dokusunun tamamen ateşlenme martenite dönüşümünü sağlamak için 1 saatten az değildir.

T91 çelik kaynak bağlantısının geri kalan gerilimini azaltmak için, soğutma hızı 5 ℃ / dakika'nın altındadır. T91 çeliğinin kaynak işlemi Şekil 3'te gösterilebilir.

Ön ısıtma 200-250 ℃; ② kaynak, katmanlar arasındaki sıcaklık 200 ~ 300 ℃; ② kaynak sonrası soğutma, 80 ~ 100 ℃ / saat hızı;

5 T91 çelik Guangdong eyaletinde termal santrallerde uygulama örnekleri

Guangdong Eyaleti Elektrik Bürosu'nun ilk kaynak eğitim merkezi, Φ42 mm × 5mm'lik T91 yolu boru bağlantısının kaynak sürecinin değerlendirilmesini yaptı. Ön ısıtma sıcaklığı 200 ° C'dir, kaynak sonrası 150 ° C'ye soğutuk, yalıtım 1 saat sonra ateş, ateş sıcaklığı 750 ~ 780 ° C'dir, yalıtım 1 saat, soğutma hızı 5 ° C / dakikadan daha az. Kaynak sonrası örneklerin görünüm denetimi, kesim denetimi, zararsız test, gerilme ve bükme testleri, sonuçlar yeterlidir, bu da yukarıdaki kaynak sürecinin etkili olduğunu gösterir.

Yukarıdaki kaynak işlemi başarıyla Sand Cape A tesisi, May County elektrik santrali yüksek sıcaklık yeniden ısıtıcı dış halkalarında uygulanmıştır. T91 çeliği, bu santrallerde kullanıldıktan sonra, aşırı sıcaklık vb. nedeniyle kaza sıklığı önemli ölçüde azalmıştır.

6 Sonuç

①T91 çelik alaşım ilkesine dayanır, özellikle az miktarda niobiyum, vanadium ve diğer iz elementleri ekler, yüksek sıcaklık mukavemeti, antioksidans 12 Cr1MoV çeliğine göre daha büyük bir iyileşme var, ancak kaynak özellikleri daha kötüdür.

T91 çeliğinin daha büyük bir soğuk çatlama eğilimine sahip olduğunu gösteriyor, 200 ~ 250 ℃ öncesi ısıtma ve 200 ~ 300 ℃ katmanlar arasındaki sıcaklık seçimi, soğuk çatlamaların oluşturulmasını etkili bir şekilde önleyebilir.

T91 kaynak sonrası ısıl işlem öncesi, soğutmak gerekir 100 ~ 150 ℃, yalıtım 1 saat; ateş sıcaklığı 730 ~ 780 ℃, yalıtım süresi en az 1 saat.

Yukarıdaki kaynak işlemi, tatmin edici sonuçlar elde etmek ve daha büyük ekonomik faydalar elde etmek için 200 MW, 300 MW kazan üretim uygulamasında uygulanmıştır. Çelik boru, çevresinde dikişsiz boş kesimlere sahip uzun bir çelik çubuğudur. Çelik boruların boş kesimleri vardır ve petrol, gaz, gaz, su ve bazı katı malzemeleri taşıyan borular gibi sıvı taşıyan borular olarak kullanılır. Çelik boru, yuvarlak çelik gibi katı çeliklere kıyasla, bükme direnci aynı zamanda, daha hafif bir ağırlıkta, petrol sondaj çubuğu, otomobil tahrik ekseni, bisiklet çerçevesi ve inşaat yapısında kullanılan çelik iskelet gibi yapısal parçalar ve mekanik parçalar üretiminde yaygın olarak kullanılan bir ekonomik kesim çeliktir. Çelik boru ile halka parçaları üretmek, malzeme kullanımını artırabilir, üretim sürecini basitleştirebilir, kaydırma rulman kaplaması, jack kaplaması vb. gibi malzeme ve işleme zamanından tasarruf edebilir, şu anda çelik boru kullanılır. Çelik borular ya da çeşitli geleneksel silahların vazgeçilmez malzemesidir, tüfek boruları, tüfek tüfekleri vb. Çelik borular üretilmelidir. Çelik borular kesit alanı şekline göre yuvarlak borular ve şekillendirilmiş borulara bölünebilir. Çevre eşit koşullarda dairesel alanın en büyük olduğundan, dairesel borular ile daha fazla sıvı taşınabilir. Ayrıca, halka kesimleri, iç veya dış radyal basınca dayanırken daha eşit bir şekilde zorlanır, bu nedenle çelik boruların büyük çoğu yuvarlak borulardır. Alaşımlı boru ağırlığı hesaplama formülü: [(dış çap - duvar kalınlığı) * duvar kalınlığı] * 0.02466 = kg / m (metre başına ağırlık)