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MUHDPE合金管每日知识--A335 P91合金管

MUHDPE合金管每日知识--A335 P91合金管

发布日期:2018-09-13 作者: 点击:

MUHDPE合金管每日知识--A335 P91合金管


A335 P91合金管简介

MUHDPE合金管告诉您P91合金管钢相当于国标10Cr9Mo1VNb。T91/P91(10Cr9Mo1VNb) P91合金管特点:不仅具有高的抗氧化性能和抗高温蒸汽腐蚀性能,而?#19968;?#20855;有良好的冲击韧性和高而稳定的持久塑性及热强性能。在使用温度低于620℃?#20445;?#20854;许用应力高于奥氏体不锈钢。在550℃以上,推荐的设计许用应力约为T9和2.25Cr-1Mo钢的两倍。

A335 P91 合金管应用

可作为亚临界、超临界锅炉壁温≤625℃的高温过热器、再热器用钢管,以及壁温≤600℃高温集箱和蒸汽管道,?#37096;?#20316;为核电热?#25442;?#22120;以及石油裂化装置炉管。 

标准:ASTM A213 ASTM A335 

抗拉强度:≥585(MPa) 

屈服强度:≥415(MPa) 

伸 长 率:≥20(%) 

P91钢是美国国立像树岭实验室和美国燃?#23637;?#31243;公司冶金材料实验室合作研制的新型马氏体耐热钢。它是在9Cr1MoV钢的基础上降低含碳量,?#32454;?#38480;制硫、磷的含量,添加少?#24247;?#38034;、铌元素进行合金化。根据ASTM213/A213M-85C,P91钢的化学成份见表1。

与P91钢对应的德国钢号为X10CrMoVNNb91,日本钢号为HCM95,法国则为TUZ10CDVNb0901。

A335 P91中各合金元素的作用

分别起到固溶强化、弥散强化和提高钢的抗氧化性、抗腐蚀性能,MUHDPE合金管告诉您具体分析如下。

①碳是钢中固溶强化作用最明显的元素,随含碳?#24247;?#22686;加,钢的短时强度上升,塑性、韧性下降,对P91这类马氏体钢而言,含碳?#24247;纳?#21319;会加快碳化物球化和聚集速度,加速合金元素的再分配,降低钢的焊?#26377;浴?#32784;蚀性和抗氧化性,故耐热钢一般都希望降低含碳量,但含碳太低,钢的强度将降低。P91钢与12Cr1MoV钢相比,含碳量降低20%,这是综合考虑上述因素的影响而决定的。

②P91钢中含微?#24247;?#27694;的作用体现在两个方面。一方面起固溶强化作用,常温下氮在钢中的溶解度很小,P91钢焊后热影响区在焊接加热和焊后热处理过程中,将先后出现VN的固溶和析出过程:焊接加热时热影响区内?#30740;?#25104;的奥氏体组织由于VN的溶入,氮含量增加,此后常温组织中的过饱和程度提高,在随后的焊后热处理中有细小的VN析出,这增加了组织稳定性,提高了热影响区的持久强度值。另一方面,P91钢中还含有少量A1,氮能与其形成A1N,A1N在1 100℃以上才大量溶入基体,在?#31995;?#28201;度下又重新析出,能起到较好的弥散强化效果。

③加入铬主要是提高耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力,含铬量小于5%?#20445;?00℃开?#23395;?#28872;氧化,而含铬量达5%时就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV钢在580℃以下具有良好的抗氧化性,腐蚀深度为0.05 mm/a,600℃时性能开始变差,腐蚀深度为0.13 mm/a。P91含铬量提高到9%左右,使用温度能达到650℃,主要措施就是使基体中溶有更多的铬。

④钒与铌都是强碳化物形成元素,加入后能与碳形成细小而稳定的合金碳化物,有很?#24247;?#24357;散强化效果。

⑤加入钼主要是为了提高钢的热强性,起到固溶强化的作用。

A335 P91 合金管热处理工艺

P91的最终热处理为正火+高温回火,正火温度为1040℃,保温时间不少于10 min,回火温度为730~780℃,保温时间不少于1h,最终热处理后的组织为回火马氏体。

A335 P91 合金管机械性能

P91钢的常温抗拉强度≥585 MPa,常温屈服强度≥415 MPa,硬度≤250 HB,伸长率(50 mm标距的标准圆形试样)≥20%,许用应力值[σ]650℃=30 MPa。

按?#23637;?#38469;焊接学会推荐的碳当量公式算得P91的碳当量为1.631, P91的焊?#26377;?#36739;差。 

A335 P91焊?#37038;?#23384;在的问题

1 热影响区淬硬组织的产生

P91的临界冷却速度低,奥氏体稳定性很大,冷?#35789;?#19981;易发生正常的珠光体转变,从而冷却到?#31995;?#28201;度时发生了马氏体转变。正由于此,P91的淬硬和冷?#20122;?#21521;很大。

由于热影响区的各种组织具有不同的密度、膨胀系数和不同的晶格形式,在加热和冷却过程中必?#25442;?#20276;有不同的体积膨胀和收缩;另一方面,由于焊接加热具有不均匀和温度高的特点,?#35782;鳳91焊接接头内部应力很大。

对于P91,奥氏体十分稳定,要冷却到?#31995;?#28201;度(约400℃)才能变为马氏体。粗大的马氏体组织脆而?#29627;?#25509;头又处在复杂应力状态下。同?#20445;?#28938;缝冷却过程中氢由焊缝向近缝区扩散,氢的存在促使了马氏体脆化,其综合作用的结果,很容易在淬硬区产生冷裂纹。

2 热影响区晶粒长大

焊接热循?#33539;?#28938;接头热影响区的晶粒长大有重大的影响,特别是紧邻加热温度达到最高的熔合区。当冷却速度较小?#20445;?#22312;焊接热影响区会出现粗大的块状铁素体和碳化物组织,使钢材的塑性明显下降;冷却速度大?#20445;?#30001;于产生了粗大的马氏体组织,?#19981;?#20351;焊接接头塑性下降。

3 软化层的产生

P91钢在调?#39318;?#24577;下焊接,热影响区产生软化层不可避免,而且比珠光体耐热钢的软化更为严重。当用加热和冷却速度均较缓慢的规范?#20445;?#36719;化程度较大。另外,软化层的宽度和它离熔合线的距离,不仅与焊接的加热条件及特点有关,还与预热、焊后热处理等有关。

4 应力腐蚀裂纹

P91钢在焊后热处理之前,冷却温度一般不低于100℃,如果在室温下冷却,而环境又比较潮湿?#20445;?#23481;易出现应力腐蚀裂纹。德国规定:在焊后热处理之前必须冷却至150℃以下。在工件较厚、有角焊缝存在及几何尺寸不好的情况下,冷却温度不低于100℃。如果在室温下冷却,严禁潮湿,否则容易产生应力腐蚀裂纹。

A335 P91合金管结论

①P91钢高合金化,?#32469;?#26159;添加了少量铌、钒等微量元素,高温强度、抗氧化性较12Cr1MoV钢有较大的提高,但其焊?#26377;?#33021;较差。

②插销试验表明,P91钢有较大冷?#20122;?#21521;,选取预热200~250 ℃,层间温度200~300 ℃,可有效防止冷裂纹产生。

③P91焊后热处理前,必须冷却至100~150 ℃,保温1 h?#25442;?#28779;温度730~780 ℃,保温时间不少于1 h。

④以上焊接工艺已应用于200 MW、300MW 锅炉制造生产实践中,取得满意效果,并获得较大的经济效益。


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