T91 paip keluli aloi

T91 paip keluli aloi adalah sejenis paip keluli, keluli T91 adalah jenis keluli tahan panas martensid baru yang dibangunkan dengan kerjasama seperti Makmal Tree Ridge Negara dan Makmal Bahan Metallurgi Syarikat Kejuruteraan Pembakaran Amerika Syarikat. Ia mengurangkan kandungan karbon berdasarkan keluli 121MoV, mengehadkan kandungan sulfur dan fosfor dengan ketat, menambah sejumlah kecil elemen vanadium dan niobium untuk aloi. Menurut ASTM213 / A213M-85C, komposisi kimia keluli T91 dilihat dalam Jadual 1. Nombor keluli Jerman yang sepadan dengan keluli T91 adalah X10CrMoVNNb91, keluli Jepun adalah HCM95 dan keluli Perancis adalah TUZ10CDVNb0901. Jadual 1% komponen kimia keluli T91

T91 aloi unsur paip keluli Kandungan

C 0.08-0.12

MN 0.30-0.60

P ≤0.02

S ≤0.01

Si 0.20-0.50

RM 8.00-9.50

Mo 0.85-1.05

V 0.18-0.25

Nb 0.06-0.10

N 0.03-0.07

≤0.40 persentase

Semua elemen aloi dalam keluli T91 masing-masing memainkan penguatan larut pepejal, penguatan penyebaran dan meningkatkan ketahanan oksida keluli, ketahanan kakisan, analisis khusus seperti berikut.

1. karbon adalah unsur yang paling jelas dalam keluli penguatan larut pepejal, dengan peningkatan kandungan karbon, keluli kekuatan jangka pendek meningkat, plastik, ketahanan menurun, untuk keluli martensite seperti T91, peningkatan kandungan karbon akan mempercepatkan karbon bola dan kelajuan pengumpulan, mempercepatkan pengedaran semula elemen aloi, mengurangkan keluli kimpalan, ketahanan kakisan dan antioksidan, jadi keluli tahan panas biasanya ingin mengurangkan kandungan karbon, tetapi kandungan karbon terlalu rendah, kekuatan keluli akan berkurangan. Keluli T91 mengurangkan kandungan karbon sebanyak 20% berbanding keluli 12Cr1MoV, yang ditentukan dengan mempertimbangkan kesan faktor-faktor di atas.

② Keluli T91 mengandungi sedikit nitrogen, dan peranan nitrogen tercermin dalam dua aspek. Di satu pihak memainkan peranan penguatan larutan pepejal, pelarutan nitrogen dalam keluli pada suhu biasa adalah kecil, kawasan kesan haba selepas kimpalan keluli T91 dalam proses pemanasan kimpalan dan rawatan haba selepas kimpalan, akan muncul proses pelarutan pepejal dan pengeluaran VN: tisu austenit yang telah terbentuk dalam kawasan kesan haba semasa pemanasan kimpalan disebabkan oleh pelarutan VN, kandungan nitrogen meningkat, selepas itu tahap tepu dalam tisu suhu biasa meningkat, dalam rawatan haba selepas kimpalan berikutnya terdapat pengeluaran VN kecil, yang meningkatkan kestabilan tisu dan meningkatkan nilai kekuatan tahan lama kawasan kesan haba. Di sisi lain, keluli T91 juga mengandungi sejumlah kecil A1, nitrogen boleh membentuk A1N, A1N di lebih daripada 1 100 ℃ hanya dalam jumlah yang besar larut ke dalam substrat, pada suhu yang lebih rendah dan dikeluarkan semula, boleh memainkan kesan penguatan penyebaran yang lebih baik.

Untuk menambah kromium terutamanya untuk meningkatkan ketahanan keluli tahan panas, ketahanan kakisan, kandungan kromium kurang daripada 5%, 600 ℃ mula pengoksidaan yang ketat, dan kandungan kromium sehingga 5% mempunyai ketahanan yang baik. Keluli 12Cr1MoV mempunyai ketahanan oksida yang baik di bawah 580 ℃, kedalaman kakisan 0.05 mm / a, prestasi mula buruk apabila 600 ℃, kedalaman kakisan 0.13 mm / a. Kandungan kromium T91 meningkat kepada kira-kira 9%, suhu penggunaan boleh mencapai 650 ℃, langkah utama adalah supaya lebih banyak kromium larut dalam substrat.

Vanadium dan niobium adalah unsur pembentukan karbonida yang kuat, selepas penambahan, karbon boleh membentuk karbonida aloi yang halus dan stabil, dengan kesan penguatan penyebaran yang kuat.

5 Menambah molibden terutamanya untuk meningkatkan kekuatan haba keluli, memainkan peranan penguatan larutan pepejal.

2.2 Proses rawatan haba

Rawatan haba akhir T91 adalah api positif + kebakaran suhu tinggi, suhu api positif adalah 1040 ℃, masa penebat tidak kurang daripada 10 minit, suhu kebakaran adalah 730 ~ 780 ℃, masa penebat tidak kurang daripada 1 jam, tisu selepas rawatan haba akhir adalah martenit kebakaran.

2.3 Sifat mekanikal

Kekuatan tarikan suhu biasa keluli T91 ≥585 MPa, kekuatan menyerah suhu biasa ≥415 MPa, kekerasan ≤250 HB, pemanjangan (sampel bulat standard 50 mm) ≥20%, tekanan yang dibenarkan [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

2.4 prestasi kimpalan

mengikut formula setara karbon yang disyorkan oleh Institut Kimpalan Antarabangsa mengira setara karbon T91 sebagai

Kekuatan kimpalan T91 lebih rendah.

Masalah semasa kimpalan T91

3.1 Penyebaran tisu keras kawasan kesan haba

Dari Rajah 1, kelajuan penyejukan kritikal T91 rendah, kestabilan austenit yang besar, perubahan mutiara biasa tidak mudah berlaku apabila disejukkan, sehingga perubahan martenit berlaku apabila disejukkan ke suhu yang lebih rendah. Oleh kerana itu, T91 mempunyai kecenderungan yang besar untuk mengeras dan pecah sejuk.

Oleh kerana pelbagai tisu kawasan kesan haba mempunyai ketumpatan yang berbeza, pekali pengembangan dan bentuk grid kristal yang berbeza, pengembangan dan pengesutan jumlah yang berbeza pasti akan disertai dalam proses pemanasan dan penyejukan; Sebaliknya, kerana pemanasan kimpalan mempunyai ciri-ciri yang tidak seragam dan suhu yang tinggi, tekanan dalaman sambungan kimpalan T91 sangat besar.

Untuk T91, austenit sangat stabil dan perlu disejukkan kepada suhu yang lebih rendah (kira-kira 400 ° C) untuk berubah menjadi martenit. Tisu martensite yang besar rapuh dan keras, sambungan berada dalam keadaan tekanan yang rumit. Pada masa yang sama, hidrogen dalam proses penyejukan jahitan kimpalan menyebar dari jahitan kimpalan ke kawasan jahitan yang dekat, kehadiran hidrogen menyebabkan kerahasan martensit, hasil sintesis, mudah menghasilkan retakan sejuk di kawasan yang keras.

3.2 Pertumbuhan bijirin kawasan kesan panas

Kitaran panas kimpalan mempunyai kesan yang besar terhadap pertumbuhan bijirin di kawasan kesan panas kepala kimpalan, terutamanya kawasan lebur yang terletak berdekatan dengan suhu pemanasan yang mencapai suhu tertinggi. Apabila kelajuan penyejukan lebih rendah, dalam kawasan kesan haba kimpalan akan muncul blok besar ferrite dan tisu karbobida, menjadikan plastik keluli menurun secara ketara; Apabila kelajuan penyejukan besar, disebabkan oleh tisu martensite yang besar, ia juga akan membuat plastik sambungan kimpalan menurun.

3.3 Penciptaan lapisan lembut

Keluli T91 dikimpal dalam keadaan pengaturan, kawasan kesan panas menghasilkan lapisan pelembutan yang tidak dapat dielakkan, dan lebih teruk daripada pelembutan keluli tahan panas badan mutiara. Apabila menggunakan kelajuan pemanasan dan penyejukan yang lebih perlahan, tahap pelembusan lebih besar. Selain itu, lebar lapisan lembut dan jaraknya dari garis lebur, bukan sahaja berkaitan dengan keadaan pemanasan dan ciri-ciri kimpalan, tetapi juga dengan prapemanasan, rawatan haba selepas kimpalan dan lain-lain. Kilang dandang Harbin telah melakukan ujian untuk mendapatkan lengkung kekerasan kawasan kesan haba kimpalan T91, lihat Rajah 2.

3.4 Tekanan kakisan retak

Keluli T91 sebelum rawatan haba selepas kimpalan, suhu penyejukan biasanya tidak kurang daripada 100 ℃, jika disejukkan pada suhu bilik, dan persekitaran yang lebih lembab, mudah untuk retakan kakisan tekanan. Peraturan Jerman: Ia mesti disejukkan di bawah 150 ° C sebelum rawatan haba selepas kimpalan. Dalam keadaan bahagian kerja yang tebal, jahitan kimpalan sudut dan saiz geometri yang tidak baik, suhu penyejukan tidak kurang daripada 100 ℃. Jika disejukkan pada suhu bilik, kelembapan dilarang keras, jika tidak mudah menghasilkan retakan kakisan tekanan.

4 Proses kimpalan keluli T91

4.1 Pilihan suhu pemanasan

Titik MS keluli T91 adalah kira-kira 400 ℃, suhu pra-pemanasan biasanya dipilih 200 ~ 250 ℃. Suhu pra-pemanasan tidak boleh terlalu tinggi, jika tidak, kelajuan penyejukan sambungan berkurang, mungkin menyebabkan karbonida di sempadan kristal dalam sambungan kimpalan dan membentuk tisu ferrite, sehingga mengurangkan ketahanan kesan sambungan kimpalan keluli pada suhu bilik. Had bawah suhu pra-pemanasan boleh dijelaskan dengan baik dari ujian plug yang dilakukan oleh kilang dandang Harbin.

Bar ujian plug menggunakan keluli T91, diameter 8 mm, kedalaman 0.5 mm, lembaran bawah menggunakan keluli 13CrMo, tebal 20 mm, ujian dijalankan dalam keadaan yang tidak dipanaskan, dipanaskan 150 ℃, dipanaskan 200 ℃, dipanaskan 250 ℃. Bar kimpalan menggunakan J707. Arus kimpalan adalah 165 ~ 170 A, voltan busur adalah 21 ~ 267 V, keputusan ujian seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2.

Jadual 2 Hasil ujian plugin T91

Ujian

Contoh Syarat

Tahap Tekanan

Masa putus / MPa

/ minit

Tidak dipanaskan 1 303.8 9 9

2 186 8 237

3 176.4 8.3 1440 Tidak terputus

Pemanasan 150 ℃ 4 421.4 8.1 1260

5 354.8 120 tidak terputus

Pemanasan 200 ℃ 6 465.2 8.6 1440 tidak terputus

7 482.7 8.1 438

8 539 7.9 313

Pemanasan 250 ℃ 9 539 8.2 1440 tidak terputus

10 600 8.0 1440 Tidak terputus

Dari hasil ujian di atas diketahui bahawa dalam keadaan yang tidak dipanaskan, tekanan kritikal sambungan kimpalan keluli T91 adalah 176.4 MPa; Apabila dipanaskan 150 ℃, tekanan kritikal adalah 354.8 MPa, 85.4% daripada had suhu biasa keluli T91 415 MPa; Apabila dipanaskan lebih daripada 200 ℃, tekanan kritikal lebih besar daripada 460 MPa, melebihi had penyerahan suhu biasa keluli T91. Oleh itu, untuk mengelakkan keluli T91 semasa kimpalan menghasilkan retakan sejuk, suhu pra-pemanasan mesti tidak kurang daripada 200 ℃, Jerman menetapkan suhu pra-pemanasan 180 ~ 250 ℃, syarikat CE Amerika Syarikat menetapkan suhu pra-pemanasan 120 ~ 205 ℃.

4.2 Pilihan suhu antara lapisan

Suhu antara lapisan tidak boleh lebih rendah daripada had bawah suhu prapanas, tetapi seperti pilihan suhu prapanas, suhu antara lapisan juga tidak boleh terlalu tinggi. Suhu antara lapisan masa kimpalan T91 biasanya dikawal antara 200 hingga 300 ℃. Perancis: suhu antara lapisan tidak melebihi 300 ° C. Peraturan Amerika Syarikat: suhu antara lapisan boleh berada di antara 170 ~ 230 ℃.

4.3 Pilihan suhu permulaan rawatan haba selepas kimpalan

T91 memerlukan penyejukan selepas kimpalan di bawah titik MS dan mengekalkan masa tertentu untuk rawatan annealing, kelajuan penyejukan selepas kimpalan adalah 80 ~ 100 ℃ / jam. Jika tidak terisolasi, tisu austenit sambungan mungkin tidak berubah sepenuhnya, pemanasan annealing akan mendorong karbonida menetap di sepanjang kawasan kristal austenit, tisu tersebut rapuh. Walau bagaimanapun, selepas kimpalan T91 tidak dibenarkan untuk disejukkan ke suhu bilik untuk kebakaran semula, kerana sambungan kimpalan yang disejukkan ke suhu bilik berisiko untuk menghasilkan retakan sejuk. Bagi T91, suhu permulaan yang optimal adalah 100 ~ 150 ℃, dan penebat 1 jam, pada asasnya boleh memastikan perubahan tisu selesai.

4.4 Pemilihan suhu kebakaran, masa suhu, kelajuan penyejukan kebakaran

Keluli T91 cenderung untuk retak sejuk yang lebih besar, dalam keadaan tertentu, mudah menghasilkan retak kelewatan, jadi sambungan kimpalan mesti menjalani rawatan api dalam tempoh 24 jam selepas kimpalan. Keadaan selepas kimpalan T91 adalah tisu lembaran martenit, selepas kebakaran boleh berubah menjadi martenit kebakaran, prestasinya lebih unggul daripada martenit lembaran. Apabila suhu pembakaran rendah, kesan pembakaran tidak jelas, logam jahitan kimpalan mudah menjadi tua dan rapuh; Suhu pembakaran terlalu tinggi (melebihi talian AC1), sambungan mungkin lagi austenized dan dikeras semula dalam proses penyejukan seterusnya. Pada masa yang sama, seperti yang dinyatakan di atas, penentuan suhu pembakaran juga perlu mempertimbangkan kesan lapisan pelembutan sambungan. Secara umum, suhu kebakaran T91 adalah 730 ~ 780 ℃.

Masa suhu tahan lama selepas kimpalan T91 tidak kurang daripada 1 jam untuk memastikan tisu penukaran sepenuhnya kepada martensite tahan lama.

Untuk mengurangkan tekanan sisa sambungan kimpalan keluli T91, kelajuan penyejukannya mesti dikawal kurang daripada 5 ℃ / min. Proses kimpalan keluli T91 boleh ditunjukkan dalam Rajah 3.

Pemanasan 200-250 ℃; ② kimpalan, suhu antara lapisan 200 ~ 300 ℃; ② penyejukan selepas kimpalan, kelajuan 80 ~ 100 ℃ / jam;

5 contoh penggunaan keluli T91 di loji tenaga api di wilayah Guangdong

Pusat Latihan Kimpalan Pertama Jabatan Kuasa Wilayah Guangdong telah melakukan penilaian proses kimpalan sambungan paip T91 dengan diameter Φ42 mm × 5mm. Suhu pra-pemanasan yang diambil adalah 200 ℃, penyejukan selepas kimpalan ke 150 ℃, pengenalan 1 jam selepas pembakaran, suhu pembakaran 750 ~ 780 ℃, pengenalan 1 jam, kelajuan penyejukan naik adalah kurang daripada 5 ℃ / min. Selepas kimpalan sampel untuk pemeriksaan penampilan, pemeriksaan potongan, pengujian tanpa kerosakan, ujian tarikan dan lenturan, hasilnya adalah kelayakan, yang juga menunjukkan proses kimpalan di atas adalah berkesan.

Proses kimpalan di atas telah berjaya digunakan di kilang Sand Point A, Mei County kilang kuasa suhu tinggi cincin luar pemanas semula. Keluli T91 selepas aplikasi loji kuasa ini, kekerapan kemalangan yang disebabkan oleh suhu berlebihan dan lain-lain sangat berkurang.

6 Kesimpulan

①T91 keluli bergantung kepada prinsip aloi, terutamanya menambah sejumlah kecil niobium, vanadium dan unsur-unsur jejak, kekuatan suhu tinggi, tahan oksida daripada keluli 12 Cr1MoV mempunyai peningkatan yang besar, tetapi prestasi kimpalan yang kurang baik.

Ujian plug menunjukkan bahawa keluli T91 mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk retak sejuk, memilih pra-pemanasan 200 ~ 250 ℃, suhu antara lapisan 200 ~ 300 ℃, boleh dengan berkesan mencegah kejadian retak sejuk.

Sebelum rawatan haba selepas kimpalan T91, ia mesti disejukkan hingga 100 ~ 150 ℃, penebat 1 jam; suhu kebakaran 730 ~ 780 ℃, masa penebat tidak kurang daripada 1 jam.

4. proses kimpalan di atas telah digunakan dalam amalan pengeluaran pembuatan penggeleng 200 MW, 300MW, untuk mencapai kesan yang memuaskan dan mendapatkan manfaat ekonomi yang besar. Paip keluli adalah jenis keluli yang panjang dengan seksyen kosong dan tiada jahitan di sekeliling. Paip keluli mempunyai seksyen kosong, banyak digunakan sebagai paip untuk mengangkut cecair, seperti paip untuk mengangkut minyak, gas, gas, air dan bahan-bahan pepejal tertentu. Paip keluli berbanding dengan keluli pepejal seperti keluli bulat, dengan kekuatan lenturan yang sama, berat yang lebih ringan, adalah keluli seksyen ekonomi yang digunakan secara meluas untuk pembuatan bahagian struktur dan bahagian mekanikal, seperti bor minyak, paksi pemacu kereta, rangka basikal dan rangka keluli yang digunakan dalam pembinaan. Bahagian cincin pembuatan dengan paip keluli, boleh meningkatkan kadar penggunaan bahan, memudahkan proses pembuatan, menjimatkan bahan dan masa pemprosesan, seperti set galas bergulir, set jack, dan lain-lain, kini telah digunakan secara meluas untuk menghasilkan paip keluli. Paip keluli atau pelbagai bahan yang diperlukan untuk senjata konvensional, paip senjata, pistol dan lain-lain perlu paip keluli untuk dibuat. Tubuh keluli mengikut bentuk kawasan silang boleh dibahagikan kepada paip bulat dan paip bentuk. Oleh kerana kawasan bulat terbesar dalam keadaan yang sama, lebih banyak cecair boleh dihantar dengan tiub bulat. Selain itu, seksyen cincin lebih seragam apabila menahan tekanan radial dalaman atau luaran, oleh itu, kebanyakan paip keluli adalah paip bulat. Formula pengiraan berat paip aloi: [(diameter luaran - ketebalan dinding) * ketebalan dinding] * 0.02466 = kg / m (berat per meter)