ضمان جودة أنابيب الصلب عالية الضغط T91
الفولاذ T91 هو نوع جديد من الفولاذ المقاوم للحرارة المارتنسيتي تم تطويره بواسطة مختبر سلسلة الفيل الأمريكي الوطني ومختبر المواد المعدنية التابع لشركة هندسة الاحتراق الأمريكية. على أساس الفولاذ 9Cr1MoV ، فإنه يقلل من محتوى الكربون ، ويحد بشكل صارم من محتوى الكبريت والفوسفور ، ويضيف كمية صغيرة من الفاناديوم والنيوبيوم لصناعة السبائك.
درجة الصلب لأنابيب الصلب غير الملحومة T91 المقابلة لصلب T91 هي x10crmovnnb91 في ألمانيا ، hcm95 في اليابان و tuz10cdvnb0901 في فرنسا.
محتوى العنصر
S ≤0.01
سي 0.20-0.50
8.00-9.50 كر
مو 0.85-1.05
الخامس 0.18-0.25
ملحوظة 0.06-0.10
ن 0.03-0.07
ني ≤0.40
يلعب كل عنصر سبيكة في الفولاذ T91 دور تقوية المحلول الصلب وتقوية التشتت وتحسين مقاومة الأكسدة ومقاومة الفولاذ للتآكل. التحليل المحدد على النحو التالي.
①الكربون هو العنصر الأكثر وضوحًا لتقوية المحلول الصلب في الفولاذ. مع زيادة محتوى الكربون ، تزداد قوة الفولاذ على المدى القصير وتقل اللدونة والصلابة. بالنسبة للصلب المارتنسيتي مثل T91 ، فإن زيادة محتوى الكربون ستسرع من تكوّن الكربيد وتجميعه ، وتسريع إعادة توزيع عناصر السبائك وتقليل قابلية اللحام ومقاومة التآكل ومقاومة الأكسدة للفولاذ. لذلك ، يريد الفولاذ المقاوم للحرارة عمومًا تقليل محتوى الكربون ، ومع ذلك ، إذا كان محتوى الكربون منخفضًا جدًا ، فسيتم تقليل قوة الفولاذ. بالمقارنة مع فولاذ 12Cr1MoV ، يتم تقليل محتوى الكربون لصلب T91 بنسبة 20٪ ، والذي يتم تحديده من خلال دراسة تأثير العوامل المذكورة أعلاه بشكل شامل.
②يحتوي الفولاذ T91 على نيتروجين ضئيل ، وينعكس دور النيتروجين في جانبين. من ناحية ، يلعب دور تقوية الحلول الصلبة. إن قابلية ذوبان النيتروجين في الفولاذ في درجة حرارة الغرفة صغيرة جدًا. في عملية تسخين اللحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام ، سيحدث محلول VN الصلب وعملية الترسيب على التوالي في المنطقة المتأثرة بالحرارة بعد اللحام من الفولاذ T91: يزيد الهيكل الأوستنيتي المتكون في المنطقة المتأثرة بالحرارة أثناء تسخين اللحام من محتوى النيتروجين بسبب انحلال VN ، ثم تزداد درجة التشبع الفائق في بنية درجة الحرارة العادية ، في المعالجة الحرارية اللاحقة للحام ، هناك ترسيب VN جيد ، مما يزيد من استقرار البنية المجهرية ويحسن القوة الدائمة للمنطقة المتأثرة بالحرارة. من ناحية أخرى ، يحتوي الفولاذ T91 أيضًا على كمية صغيرة من A1. يمكن أن يتكون النيتروجين معه A1N. يتم إذابة A1N في المصفوفة فقط عندما تكون أعلى من 1100 درجة مئوية وترسب مرة أخرى عند درجة حرارة منخفضة ، والتي يمكن أن تلعب تأثير تقوية التشتت الجيد.
③تهدف إضافة الكروم بشكل أساسي إلى تحسين مقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للحرارة. عندما يكون محتوى الكروم أقل من 5٪ ، فإنه يبدأ في التأكسد بعنف عند 600 ℃ ، بينما عندما يصل محتوى الكروم إلى 5٪ ، فإنه يتمتع بمقاومة أكسدة جيدة. يتمتع فولاذ 12Cr1MoV بمقاومة أكسدة جيدة أقل من 580 ℃ ، ويبلغ عمق التآكل 0.05 مم / أ عند 600 ℃ ، ويبدأ الأداء في التدهور ، ويبلغ عمق التآكل 0.13 مم / أ. ويمكن زيادة محتوى الكروم في T91 إلى حوالي 9٪ ودرجة حرارة الخدمة يمكن أن تصل إلى 650 ℃. المقياس الرئيسي هو إذابة المزيد من الكروم في المصفوفة.
④الفاناديوم والنيوبيوم عناصر قوية لتشكيل الكربيد. بعد الإضافة ، يمكنهم تشكيل كربيد سبائك دقيقة ومستقرة بالكربون ، والتي لها تأثير تقوية تشتت قوي.
⑤ يضاف الموليبدينوم بشكل أساسي لتحسين القوة الحرارية للصلب ولعب دور تقوية المحلول الصلب.
المعالجة الحرارية النهائية لـ T91 هي التطبيع + تلطيف درجة الحرارة العالية. درجة حرارة التطبيع هي 1040 ℃ ، ومدة الإمساك لا تقل عن 10 دقائق ، ودرجة الحرارة المعتدلة 730 ~ 780 ℃ ، ووقت الإمساك لا يقل عن 1 ساعة. يتم تلطيف البنية المجهرية بعد المعالجة الحرارية النهائية مارتينسيت.
مقاومة الشد لفولاذ T91 عند درجة حرارة الغرفة ≥ 585 ميجا باسكال ، قوة الخضوع عند درجة حرارة الغرفة ≥ 415 ميجا باسكال ، صلابة ≤ 250 Hb ، الاستطالة (عينة دائرية قياسية بمسافة قياس 50 مم) ≥ 20٪ ، قيمة الإجهاد المسموح بها [] 650 ℃ = 30 ميجا باسكال.
وفقًا لصيغة مكافئ الكربون التي أوصت بها جمعية اللحام الدولية ، فإن مكافئ الكربون لـ T91 هو
يمكن ملاحظة أن T91 لديه قابلية لحام ضعيفة.
يتميز الفولاذ T91 بميل كبير للتصدع البارد وهو عرضة للتشقق المتأخر في ظل ظروف معينة. لذلك ، يجب أن يتم تلحيم الوصلة الملحومة في غضون 24 ساعة بعد اللحام. البنية المجهرية لـ T91 بعد اللحام هي صفيحة وشريط مارتينسيت ، والتي يمكن تغييرها إلى مارتينسيت مقسى بعد التقسية ، وخصائصها تتفوق على صفيحة وشريط مارتينسيت. عندما تكون درجة الحرارة منخفضة ، يكون تأثير التقسية غير واضح ، ويكون معدن اللحام سهل التقادم والتقصف ؛ إذا كانت درجة حرارة التقسية عالية جدًا (تتجاوز خط AC1) ، فقد يتم تأليف الوصلة مرة أخرى وتصلبها مرة أخرى في عملية التبريد اللاحقة. في الوقت نفسه ، كما ذكرنا سابقًا في هذه الورقة ، يجب مراعاة تأثير طبقة تليين المفصل في تحديد درجة حرارة التقسية. بشكل عام ، درجة حرارة التهدئة لـ T91 هي 730 ~ 780 ℃.
يجب ألا يقل وقت درجة الحرارة الثابتة للتقسية لـ T91 بعد اللحام عن ساعة واحدة ، وذلك لضمان التحول الكامل لهيكلها إلى مارتينسيت مقسى.
من أجل تقليل الضغط المتبقي للوصل الملحوم الفولاذي T91 ، يجب التحكم في معدل التبريد أقل من 5 ℃ / دقيقة. يمكن إظهار عملية اللحام للفولاذ T91 في الشكل 3.
سخن 200 ~ 250 ℃ ؛ ② اللحام ، درجة حرارة الطبقة البينية 200 ~ 300 ℃ ؛ ③ التبريد بعد اللحام بسرعة 80 ~ 100 ℃ / ساعة ؛ ④ 100 ~ 150 لمدة ساعة واحدة ؛ ⑤ التقسية عند 730 ~ 780 ℃ لمدة ساعة واحدة ؛ ⑥ بارد بمعدل لا يزيد عن 5 ℃ / دقيقة.
يعتمد T91 Steel على مبدأ صناعة السبائك ، وخاصة إضافة كمية صغيرة من العناصر النزرة مثل النيوبيوم والفاناديوم. تم تحسين قوة درجة الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة بشكل كبير مقارنة بالفولاذ 12 cr1mov ، لكن أداء اللحام ضعيف.
يوضح اختبار الدبوس أن فولاذ T91 لديه ميل كبير للتصدع البارد. اختيار التسخين المسبق 200 ~ 250 ودرجة حرارة الطبقة البينية 200 ~ 300 يمكن أن يمنع بشكل فعال الكراك البارد.
يجب تبريد T91 إلى 100 ~ 150 ℃ لمدة ساعة واحدة قبل المعالجة الحرارية بعد اللحام ؛ درجة حرارة التقسية 730 ~ 780 ℃ ، مدة عقد لا تقل عن 1 ساعة.
تم تطبيق عملية اللحام المذكورة أعلاه في ممارسات التصنيع والإنتاج لمراجل 200 ميجاوات و 300 ميجاوات ، مع نتائج مرضية ومزايا اقتصادية كبيرة.
