T91 tabung baja paduan

Pipa baja paduan T91 adalah jenis pipa baja, baja T91 adalah baja tahan panas martensitis baru yang dikembangkan bersama oleh Laboratorium Nasional AS seperti Tree Ridge dan Laboratorium Bahan Metallurgi Perusahaan Teknik Pembakaran AS. Ini adalah mengurangi kandungan karbon berdasarkan baja 121MoV, membatasi kandungan belerang dan fosfor secara ketat, menambahkan sejumlah kecil vanadium dan niobium untuk paduan. Menurut ASTM213/A213M-85C, komposisi kimia baja T91 dapat dilihat di Tabel 1. Nomor baja Jerman yang sesuai dengan baja T91 adalah X10CrMoVNNb91, baja Jepang adalah HCM95, dan baja Prancis adalah TUZ10CDVNb0901. Tabel 1 % komposisi kimia baja T91

T91 paduan baja pipa elemen

C 0,08-0,12

Mn 0,30-0,60

P ≤0,02

S ≤0,01

Si 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

Nilai ≤0,40

Semua elemen paduan dalam baja T91 masing-masing memainkan penguatan pelarut padat, penguatan dispersi dan meningkatkan ketahanan oksidasi dan ketahanan korosi baja, analisis spesifik sebagai berikut.

1. karbon adalah unsur yang paling jelas dalam baja pengaruh penguatan pelarut padat, dengan peningkatan kandungan karbon, baja kekuatan jangka pendek meningkat, plastik, ketahanan menurun, untuk T91 jenis baja martenit, peningkatan kandungan karbon akan mempercepat karbonisasi dan laju agregasi, mempercepat redistribusi elemen paduan, mengurangi las baja, ketahanan korosi dan antioksidasi, jadi baja tahan panas umumnya ingin mengurangi kandungan karbon, tetapi kandungan karbon terlalu rendah, kekuatan baja akan berkurang. Baja T91 memiliki kandungan karbon 20% lebih rendah dibandingkan dengan baja 12Cr1MoV, yang ditentukan dengan mempertimbangkan pengaruh faktor-faktor di atas.

Baja T91 mengandung sedikit nitrogen, dan peran nitrogen tercermin dalam dua aspek. Di satu sisi memainkan peran penguatan pelarut padat, pelarutan nitrogen dalam baja pada suhu normal sangat kecil, zona pengaruh panas pasca las T91 baja dalam proses pemanasan las dan pengolahan panas pasca las, akan muncul dalam proses pelarut padat dan pengeluaran VN: jaringan austenit yang telah terbentuk dalam zona pengaruh panas saat pemanasan las karena pelarutan VN, kandungan nitrogen meningkat, sejak itu tingkat jenuh berlebihan dalam jaringan suhu normal meningkat, ada pengeluaran VN halus dalam pengolahan panas pasca las berikutnya, yang meningkatkan stabilitas jaringan dan meningkatkan nilai kekuatan tahan lama dari zona pengaruh panas. Di sisi lain, baja T91 juga mengandung sejumlah kecil A1, nitrogen dapat membentuk A1N, A1N di atas 1 100 ℃ hanya dalam jumlah besar larut ke dalam substrat, pada suhu yang lebih rendah kembali, dapat memainkan efek penguatan dispersi yang lebih baik.

Untuk menambahkan kromium terutama untuk meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi baja tahan panas, ketahanan terhadap korosi, kadar kromium kurang dari 5%, 600 ℃ mulai oksidasi yang kuat, dan kadar kromium mencapai 5% memiliki ketahanan yang baik terhadap oksidasi. Baja 12Cr1MoV memiliki resistensi oksida yang baik di bawah 580 ℃, kedalaman korosi 0,05 mm / a, kinerja mulai buruk pada 600 ℃, kedalaman korosi 0,13 mm / a. Kandungan kromium T91 meningkat menjadi sekitar 9%, suhu penggunaan dapat mencapai 650 ° C, langkah utama adalah membuat lebih banyak kromium larut dalam substrat.

Vanadium dan niobium adalah unsur pembentukan karbonida yang kuat, setelah penambahan dapat membentuk karbon dengan karbon yang halus dan stabil, dengan efek penguatan dispersi yang sangat kuat.

뀐 Menambahkan molibden terutama untuk meningkatkan kekuatan panas baja, memainkan peran penguatan pelarut padat.

2.2 Proses pengolahan panas

Perawatan panas akhir T91 adalah kebakaran positif + kebakaran suhu tinggi, suhu kebakaran positif adalah 1040 ℃, waktu isolasi tidak kurang dari 10 menit, suhu kebakaran adalah 730 ~ 780 ℃, waktu isolasi tidak kurang dari 1 jam, jaringan setelah perawatan panas akhir adalah martenit kebakaran.

2.3 Sifat mekanis

Kekuatan tarik suhu biasa baja T91 ≥585 MPa, kekuatan menyerah suhu biasa ≥415 MPa, kekerasan ≤250 HB, perpanjangan (sampel bulat standar dengan jarak 50 mm) ≥20%, nilai tekanan yang diizinkan [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

2.4 Kinerja las

Menghitung ekuivalen karbon T91 sesuai dengan rumus ekuivalen karbon yang direkomendasikan oleh International Welding Institute adalah

T91 memiliki kemampuan pengelasan yang lebih buruk.

Masalah saat pengelasan T91

3.1 Pembentukan jaringan keras di zona dampak panas

Dari Gambar 1 dapat dilihat bahwa kecepatan pendinginan kritis T91 rendah, stabilitas austenit yang besar, perubahan mutiara normal tidak mudah terjadi saat pendinginan, sehingga perubahan martenit terjadi saat pendinginan ke suhu yang lebih rendah. Akibatnya, T91 memiliki kecenderungan besar untuk mengeras dan pecah dingin.

Karena berbagai jaringan di zona pengaruh termal memiliki kepadatan yang berbeda, koefisien pengembangan dan bentuk kisi kristal yang berbeda, dalam proses pemanasan dan pendinginan pasti akan disertai dengan pengembangan dan kontraksi volume yang berbeda; Di sisi lain, karena pemanasan las memiliki karakteristik yang tidak merata dan suhu tinggi, tekanan internal sambungan las T91 sangat besar.

Untuk T91, austenit sangat stabil dan harus didinginkan hingga suhu yang lebih rendah (sekitar 400 ° C) untuk berubah menjadi martenit. Jaringan martenit yang besar rapuh dan keras, sambungan berada dalam kondisi tekanan yang kompleks. Sementara itu, hidrogen menyebar dari las ke daerah jahitan dekat dalam proses pendinginan las, kehadiran hidrogen mendorong kerahasan martensit, hasil sintesis, mudah menghasilkan retakan dingin di daerah keras.

3.2 Pertumbuhan biji-bijian zona dampak panas

Siklus panas las memiliki dampak signifikan pada pertumbuhan biji-bijian di daerah pengaruh panas kepala las, terutama di dekat daerah lebur yang mencapai suhu pemanasan tertinggi. Ketika kecepatan pendinginan lebih rendah, di zona dampak panas las akan muncul blok besar dan jaringan karbonida, sehingga plastik baja menurun secara signifikan; Ketika kecepatan pendinginan besar, karena jaringan martensit yang besar, juga akan membuat plastik sambungan las menurun.

3.3 Pembentukan lapisan pelembutan

Baja T91 dilas dalam kondisi regulasi, zona dampak panas menghasilkan lapisan pelembutan yang tak dapat dihindari, dan lebih serius daripada pelembutan baja tahan panas dari mutiara. Ketika menggunakan kecepatan pemanasan dan pendinginan yang lebih lambat, tingkat pelembutan lebih besar. Selain itu, lebar lapisan pelembutan dan jaraknya dari jalur lebur, tidak hanya terkait dengan kondisi pemanasan dan karakteristik las, tetapi juga dengan pra-pemanasan, pengolahan panas pasca las, dll. Pabrik ketel Harbin telah melakukan percobaan untuk mendapatkan kurva kekerasan zona dampak panas las T91, lihat Gambar 2.

3.4 Rekat korosi tekanan

Baja T91 sebelum pengolahan panas pasca las, suhu pendinginan umumnya tidak kurang dari 100 ℃, jika didinginkan pada suhu kamar, dan lingkungan lebih lembab, mudah terjadi retakan korosi tekanan. Peraturan Jerman: harus didinginkan di bawah 150 ° C sebelum pengolahan panas pasca las. Dalam kondisi bagian kerja yang tebal, jahitan las sudut dan ukuran geometri yang buruk, suhu pendinginan tidak kurang dari 100 ℃. Jika didinginkan pada suhu kamar, lembab dilarang keras, jika tidak mudah menghasilkan retakan korosi stres.

4 Proses las baja T91

4.1 Pilihan suhu pemanasan

Titik MS baja T91 sekitar 400 ℃, suhu prapanas umumnya dipilih 200 ~ 250 ℃. Suhu prapanas tidak dapat terlalu tinggi, jika tidak kecepatan pendinginan sambungan berkurang, dapat menyebabkan karbida di sambungan las kristal keluar dan membentuk jaringan ferrite, sehingga secara signifikan mengurangi ketahanan dampak sambungan las baja pada suhu kamar. Batas bawah suhu prapanas dapat dijelaskan dengan baik dari uji plug yang dilakukan di pabrik ketel Harbin.

Batang uji plug menggunakan baja T91, diameter 8 mm, kedalaman 0,5 mm, pelat dasar menggunakan baja 13CrMo, tebal 20 mm, uji dilakukan dalam kondisi tanpa prapanas, prapanas 150 ℃, prapanas 200 ℃, prapanas 250 ℃. Bar las menggunakan J707. Arus las adalah 165 ~ 170 A, tegangan busur adalah 21 ~ 267 V, hasil uji seperti yang ditunjukkan dalam tabel 2.

Tabel 2 Hasil Uji Plug-in T91

Uji coba

Kondisi Sampel

Tingkat stres

/ MPa waktu putus

/ menit

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 uji di atas diketahui bahwa dalam kondisi tanpa prapanas, tekanan kritis sambungan las baja T91 adalah 176,4 MPa; Ketika dipanaskan 150 ℃, tekanan kritis adalah 354,8 MPa, 85,4% dari batas tunduk suhu normal baja T91 415 MPa; Ketika dipanaskan di atas 200 ℃, tekanan kritis lebih besar dari 460 MPa, melebihi batas penyerahan suhu normal baja T91. Oleh karena itu, untuk menghindari rekatan dingin saat las baja T91, suhu prapanas harus tidak kurang dari 200 ℃, Jerman menetapkan suhu prapanas 180 ~ 250 ℃, perusahaan CE AS menetapkan suhu prapanas 120 ~ 205 ℃.

4.2 Pilihan suhu antara lapisan

Suhu antara lapisan tidak boleh lebih rendah dari batas bawah suhu prapanas, tetapi seperti pilihan suhu prapanas, suhu antara lapisan juga tidak boleh terlalu tinggi. Temperatur antara lapisan saat las T91 umumnya dikontrol di antara 200 ~ 300 ℃. Perancis: suhu antara lapisan tidak melebihi 300 ° C. Peraturan Amerika Serikat: suhu antara lapisan dapat berada di antara 170-230 ° C.

4.3 Pilihan suhu awal pengolahan panas pasca las

T91 membutuhkan pendinginan setelah las di bawah titik MS dan menjaga waktu tertentu untuk perawatan annealing, kecepatan pendinginan setelah las adalah 80 ~ 100 ℃ / jam. Jika tidak terisolasi, jaringan austenit sambungan mungkin tidak sepenuhnya berubah, pemanasan annealing akan mendorong karbonida sedimen di sepanjang kristal austenit, jaringan seperti rapuh. Tetapi T91 juga tidak diizinkan untuk mendinginkan ke suhu kamar untuk kembali terbakar, karena sambungan las yang didinginkan ke suhu kamar berisiko untuk menghasilkan retakan dingin. Untuk T91, suhu awal optimal adalah 100 ~ 150 ° C, dan isolasi 1 jam, pada dasarnya dapat memastikan transformasi jaringan selesai.

4.4 Pilihan suhu pembakaran, waktu termostat, kecepatan pendinginan pembakaran

Baja T91 cenderung lebih besar untuk retak dingin, dalam kondisi tertentu, mudah menghasilkan retakan penundaan, sehingga sambungan las harus dilakukan dalam waktu 24 jam setelah dilas. T91 setelah dilas keadaan jaringan adalah lempeng martenit, setelah pembakaran dapat berubah menjadi martenit pembakaran, kinerja yang unggul dari martenit lempeng. Bila suhu pembakaran rendah, efek pembakaran tidak jelas, logam las mudah menjadi tua dan rapuh; Dengan suhu pembakaran yang terlalu tinggi (melebihi kabel AC1), sambungan mungkin lagi austenisasi dan dikeras kembali selama pendinginan berikutnya. Pada saat yang sama, seperti yang dijelaskan di atas, penentuan suhu pembakaran juga harus mempertimbangkan dampak lapisan pelembutan sambungan. Umumnya, suhu pembakaran T91 adalah 730-780 ℃.

Temperatur tahan lama setelah dilas T91 tidak kurang dari 1 jam untuk memastikan jaringannya sepenuhnya berubah menjadi martenit yang terbakar.

Untuk mengurangi tekanan sisa sambungan las baja T91, kecepatan pendinginannya harus dikontrol di bawah 5 ℃ / menit. Proses las baja T91 dapat ditunjukkan dalam Gambar 3.

Pemanasan 200-250 ℃; ② las, suhu antara lapisan 200 ~ 300 ℃; ② pendinginan setelah las, kecepatan 80 ~ 100 ℃ / jam;

5 T91 baja contoh aplikasi pembangkit tenaga panas di provinsi Guangdong

Pusat Pelatihan Las Pertama Kantor Listrik Provinsi Guangdong telah melakukan penilaian proses las sambungan pipa T91 diameter Φ42 mm × 5mm. Suhu prapanas yang diambil adalah 200 ℃, pendinginan setelah las hingga 150 ℃, isolasi 1 jam setelah pembakaran, suhu pembakaran 750 ~ 780 ℃, isolasi 1 jam, kecepatan pendinginan naik kurang dari 5 ℃ / menit. Pemeriksaan penampilan sampel setelah las, pemeriksaan potongan, pengujian tanpa kerusakan, uji peregangan dan lenturan, hasilnya memenuhi syarat, yang juga menunjukkan bahwa proses las di atas telah berhasil.

Proses las di atas telah berhasil diterapkan di kilang luar pemanas ulang suhu tinggi di pabrik A, pembangkit listrik Mei County. Setelah aplikasi baja T91 di pembangkit listrik ini, frekuensi kecelakaan yang disebabkan oleh suhu berlebihan dan sebagainya sangat berkurang.

6 Kesimpulan

① Baja T91 bergantung pada prinsip paduan, terutama menambahkan sejumlah kecil niobium, vanadium dan unsur jejak lainnya, kekuatan suhu tinggi, antioksidasi dibandingkan dengan baja 12 Cr1MoV memiliki peningkatan yang lebih besar, tetapi kinerja las yang lebih buruk.

Uji plug menunjukkan bahwa baja T91 memiliki kecenderungan yang lebih besar untuk retak dingin, memilih prapanas 200 ~ 250 ℃, suhu antara lapisan 200 ~ 300 ℃, dapat secara efektif mencegah pembentukan retak dingin.

Sebelum pengolahan panas setelah las T91, harus didinginkan hingga 100 ~ 150 ℃, isolasi 1 jam; suhu pembakaran 730 ~ 780 ℃, waktu isolasi tidak kurang dari 1 jam.

4. proses las di atas telah diterapkan dalam praktek produksi pembuatan ketel 200 MW, 300 MW, untuk mencapai efek yang memuaskan dan mendapatkan manfaat ekonomi yang lebih besar. Pipa baja adalah baja panjang dengan bagian kosong, tanpa jahitan di sekitarnya. Pipa baja memiliki bagian kosong, banyak digunakan sebagai pipa untuk mengangkut cairan, seperti pipa untuk mengangkut minyak, gas, gas, air dan bahan padat tertentu. Pipa baja dibandingkan dengan baja padat seperti baja bundar, dengan kekuatan lentur yang sama, berat yang lebih ringan, adalah baja bagian ekonomi yang banyak digunakan untuk memproduksi komponen struktural dan bagian mekanis, seperti bor minyak, poros penggerak mobil, rangka sepeda dan rangka baja yang digunakan dalam konstruksi. Pembuatan bagian cincin dengan pipa baja dapat meningkatkan penggunaan bahan, menyederhanakan proses manufaktur, menghemat bahan dan waktu pengolahan, seperti bantalan gulung, jack jack, dll, saat ini telah banyak digunakan pipa baja untuk diproduksi. Pipa baja adalah bahan yang sangat diperlukan untuk berbagai senjata konvensional, pipa senjata, meriam dan lain-lain harus dibuat dari pipa baja. Tabung baja dapat dibagi menjadi tabung bulat dan tabung berbentuk bentuk berdasarkan bentuk area persimpangan. Karena area bulat terbesar dalam kondisi yang sama, lebih banyak cairan dapat diangkut dengan tabung bulat. Selain itu, bagian cincin lebih seragam saat menahan tekanan radial internal atau eksternal, sehingga sebagian besar tabung baja adalah tabung bulat. Rumus perhitungan berat tabung paduan: [(diameter luar - ketebalan dinding) * ketebalan dinding] * 0,02466 = kg / m (berat per meter)