Т91 обезбеђење квалитета челичних цеви високог притиска
Т91 челик је нова врста мартензитног челика отпорног на топлоту који је развила америчка национална лабораторија за слон гребена и Лабораторија за металуршке материјале америчке компаније за инжењеринг сагоревања. На бази челика 9Цр1МоВ смањује садржај угљеника, стриктно ограничава садржај сумпора и фосфора и додаје малу количину ванадијума и ниобијума за легирање.
Класа челика бешавне челичне цеви Т91 која одговара челику Т91 је к10црмовннб91 у Немачкој, хцм95 у Јапану и туз10цдвнб0901 у Француској.
Садржај елемента
С ≤0,01
Си 0,20-0,50
Цр 8.00-9.50
По 0.85-1.05
В 0,18-0,25
Нб 0,06-0,10
Н 0,03-0,07
Ни ≤0,40
Сваки легирани елемент у челику Т91 игра улогу јачања чврстог раствора, јачања дисперзије и побољшања отпорности челика на оксидацију и корозију. Конкретна анализа је следећа.
①Угљеник је најочигледнији елемент ојачања чврстог раствора у челику. Са повећањем садржаја угљеника, краткорочна чврстоћа челика се повећава, а пластичност и жилавост опадају. За мартензитни челик као што је Т91, повећање садржаја угљеника ће убрзати сфероидизацију и агрегацију карбида, убрзати прерасподелу легираних елемената и смањити заварљивост, отпорност на корозију и отпорност на оксидацију челика. Због тога челик отпоран на топлоту углавном жели да смањи садржај угљеника, међутим, ако је садржај угљеника пренизак, снага челика ће бити смањена. У поређењу са челиком 12Цр1МоВ, садржај угљеника Т91 челика је смањен за 20%, што се утврђује свеобухватним разматрањем утицаја наведених фактора.
②Челик Т91 садржи азот у траговима, а улога азота се огледа у два аспекта. С једне стране, игра улогу јачања чврстог раствора. Растворљивост азота у челику на собној температури је веома мала. У процесу загревања заваривања и термичке обраде након заваривања, чврсти раствор ВН и процес таложења ће се сукцесивно јављати у зони топлотног утицаја након заваривања челика Т91: аустенитна структура формирана у зони изложеној топлоти током загревања заваривања повећава садржај азота због растварање ВН, а затим се повећава степен презасићености у структури нормалне температуре. У накнадној термичкој обради након заваривања долази до финог таложења ВН, што повећава стабилност микроструктуре и побољшава трајну чврстоћу зоне захваћене топлотом. С друге стране, Т91 челик такође садржи малу количину А1. Азот са њим може да формира А1Н. А1Н се раствара у матрици тек када је изнад 1100 ℃ и поново се таложи на нижој температури, што може имати добар ефекат јачања дисперзије.
③Додавање хрома је углавном за побољшање отпорности на оксидацију и отпорност на корозију челика отпорног на топлоту. Када је садржај хрома мањи од 5%, почиње бурно да оксидира на 600 ℃, док када је садржај хрома до 5%, има добру отпорност на оксидацију. Челик 12Цр1МоВ има добру отпорност на оксидацију испод 580 ℃, а дубина корозије је 0,05 мм / А. на 600 ℃, перформансе почињу да се погоршавају, а дубина корозије је 0,13 мм / А. Садржај хрома у Т91 може се повећати на око 9%, а радна температура може да достигне 650 ℃. Главна мера је да се више хрома раствори у матрици.
④Ванадијум и ниобијум су јаки елементи који формирају карбиде. Након додавања, могу формирати фине и стабилне легиране карбиде са угљеником, који има снажан ефекат јачања дисперзије.
⑤ Молибден се углавном додаје за побољшање топлотне чврстоће челика и игра улогу јачања чврстог раствора.
Завршна топлотна обрада Т91 је нормализација + каљење на високим температурама. Температура нормализације је 1040 ℃, време држања није мање од 10 мин, температура каљења је 730 ~ 780 ℃, а време држања није мање од 1 х. Микроструктура након завршне термичке обраде је каљени мартензит.
Затезна чврстоћа челика Т91 на собној температури ≥ 585 МПа, граница течења на собној температури ≥ 415 МПа, тврдоћа ≤ 250 Хб, издужење (стандардни кружни узорак са размаком од 50 мм) ≥ 20%, дозвољена вредност напрезања [ σ] 650′ 30 МПа.
Према формули еквивалента угљеника коју препоручује међународно друштво за заваривање, угљенични еквивалент Т91 је
Види се да Т91 има лошу заварљивост.
Т91 челик има велику тенденцију хладног пуцања и склон је одложеном пуцању под одређеним условима. Због тога заварени спој мора бити каљен у року од 24 сата након заваривања. Микроструктура Т91 након заваривања је мартензит плоча и трака, који се након каљења може променити у каљени мартензит, а његова својства су супериорнија од мартензита плоча и трака. Када је температура каљења ниска, ефекат каљења није очигледан, а метал шава лако стари и постаје крт; Ако је температура каљења превисока (према АЦ1 линији), спој се може поново аустенитизирати и поново очврснути у накнадном процесу хлађења. Истовремено, као што је раније поменуто у овом раду, при одређивању температуре отпуштања треба узети у обзир утицај слоја који омекшава спој. Уопштено говорећи, температура каљења Т91 је 730 ~ 780 ℃.
Време константне температуре каљења Т91 после заваривања не сме бити мање од 1 х, како би се обезбедила потпуна трансформација његове структуре у каљени мартензит.
Да би се смањио преостали напон завареног споја челика Т91, брзина хлађења мора бити контролисана мањом од 5 ℃ / мин. Процес заваривања челика Т91 може се приказати на слици 3.
Претходно загрејати 200 ~ 250 ℃; ② Заваривање, температура међуслоја 200 ~ 300 ℃; ③ Хлађење након заваривања, брзином од 80 ~ 100 ℃ / х; ④ 100 ~ 150 ℃ током 1 х; ⑤ Каљење на 730 ~ 780 ℃ током 1 х; ⑥ Хладити брзином не већом од 5 ℃ / мин.
Т91 челик се ослања на принцип легирања, посебно додавањем мале количине елемената у траговима као што су ниобијум и ванадијум. Његова високотемпературна чврстоћа и отпорност на оксидацију су знатно побољшани у поређењу са 12 цр1мов челиком, али су његове перформансе заваривања лоше.
Тест игле показује да челик Т91 има велику тенденцију хладног пуцања. Одабир предгревања 200 ~ 250 ℃ и температуре међуслоја 200 ~ 300 ℃ може ефикасно спречити хладно пуцање.
Т91 се мора охладити на 100 ~ 150 ℃ 1 х пре термичке обраде након заваривања; Температура каљења 730 ~ 780 ℃, време одржавања не мање од 1 х.
Наведени поступак заваривања је примењен у производњи и производњи котлова од 200 МВ и 300 МВ, са задовољавајућим резултатима и великом економском добити.
