T91 고압 강관 품질 보증
T91 강은 미국 국립 코끼리 능선 연구소와 미국 연소 엔지니어링 회사의 야금 재료 연구소에서 개발한 새로운 유형의 마르텐사이트 내열강입니다. 9Cr1MoV 강을 기준으로 탄소 함량을 줄이고 황과 인의 함량을 엄격하게 제한하며 합금을 위해 소량의 바나듐과 니오븀을 첨가합니다.
T91 강관에 해당하는 T91 이음매 없는 강관의 강재 등급은 독일의 x10crmovnnb91, 일본의 hcm95, 프랑스의 tuz10cdvnb0901입니다.
요소 내용
에스 ≤0.01
Si 0.20-0.50
Cr 8.00-9.50
모 0.85-1.05
V 0.18-0.25
Nb 0.06-0.10
N 0.03-0.07
Ni ≤0.40
T91 Steel의 각 합금 원소는 고용체 강화, 분산 강화 및 강철의 내산화성 및 내식성을 향상시키는 역할을 합니다. 구체적인 분석은 다음과 같다.
①탄소는 강철에서 고용체 강화의 가장 명백한 요소입니다. 탄소 함량이 증가함에 따라 강철의 단기 강도가 증가하고 가소성과 인성이 감소합니다. T91과 같은 마르텐사이트 강의 탄소 함량의 증가는 탄화물의 구상화 및 응집을 가속화하고 합금 원소의 재분배를 촉진하며 강의 용접성, 내식성 및 내산화성을 감소시킵니다. 따라서 내열강은 일반적으로 탄소 함량을 낮추기를 원하지만 탄소 함량이 너무 낮으면 강철의 강도가 저하됩니다. 12Cr1MoV강과 비교하여 T91강의 탄소 함량은 20% 감소했으며 이는 위 요인의 영향을 종합적으로 고려하여 결정됩니다.
②T91 강은 미량의 질소를 함유하고 있으며 질소의 역할은 두 가지 측면에서 반영됩니다. 한편으로는 고용체를 강화시키는 역할을 합니다. 실온에서 강철에서 질소의 용해도는 매우 작습니다. 용접 가열 및 용접 후 열처리 과정에서 T91 Steel의 용접 후 열영향부에서 VN 고용 및 석출 과정이 연속적으로 발생합니다. 용접 가열 중 열영향부에 형성된 오스테나이트 조직은 VN의 용해 및 상온 구조의 과포화 정도가 증가하고 후속 용접 후 열처리에서 미세한 VN 석출이있어 미세 구조 안정성이 증가하고 열 영향부의 지속 강도가 향상됩니다. 한편, T91강도 소량의 A1을 함유하고 있다. 질소는 그것으로 A1N을 형성할 수 있습니다. AlN은 1100 ℃ 이상에서만 매트릭스에 용해되고 더 낮은 온도에서 다시 석출되어 우수한 분산 강화 효과를 나타낼 수 있습니다.
③크롬을 첨가하는 것은 주로 내열강의 내산화성 및 내식성을 향상시키기 위한 것입니다. 크롬 함량이 5% 미만이면 600℃에서 격렬하게 산화되기 시작하고 크롬 함량이 5% 이하이면 내산화성이 우수합니다. 12Cr1MoV강은 580℃ 이하에서 우수한 내산화성을 가지며 부식 깊이는 0.05mm/A. 600℃에서 성능이 저하되기 시작하며 부식 깊이는 0.13mm/A이다. T91의 크롬 함량은 약 0.13mm까지 증가할 수 있다. 9% 및 서비스 온도는 650℃에 도달할 수 있습니다. 주요 조치는 매트릭스에 더 많은 크롬을 용해시키는 것입니다.
④바나듐과 니오븀은 강한 탄화물 형성 요소입니다. 추가 후 탄소와 함께 미세하고 안정적인 합금 탄화물을 형성할 수 있으며 이는 강력한 분산 강화 효과가 있습니다.
⑤ 몰리브덴은 주로 강의 열강도를 향상시키고 고용체 강화의 역할을 하기 위해 첨가됩니다.
T91의 최종 열처리는 노멀라이징 + 고온 템퍼링입니다. 노멀라이징 온도는 1040℃, 유지 시간은 10분 이상, 템퍼링 온도는 730~780℃, 유지 시간은 1시간 이상이다. 최종 열처리 후의 미세조직은 템퍼링된 마르텐사이트입니다.
T91 강철의 실온 ≥ 585 MPa 인장 강도, 실온 항복 강도 ≥ 415 MPa, 경도 ≤ 250 Hb, 연신율(50 mm 게이지 거리의 표준 원형 샘플) ≥ 20%, 허용 응력 값 [ σ] 650℃= 30MPa
국제 용접 학회에서 권장하는 탄소 당량 공식에 따르면 T91의 탄소 당량은
T91은 용접성이 좋지 않음을 알 수 있다.
T91 강은 냉간 균열 경향이 크며 특정 조건에서 지연 균열이 발생하기 쉽습니다. 따라서 용접된 이음매는 용접 후 24시간 이내에 템퍼링되어야 합니다. 용접 후 T91의 미세조직은 판형 및 스트립형 마르텐사이트이며, 이는 템퍼링 후에 템퍼링된 마르텐사이트로 변경될 수 있으며 그 특성은 판형 및 스트립형 마르텐사이트보다 우수합니다. 템퍼링 온도가 낮으면 템퍼링 효과가 명확하지 않고 용접 금속이 노화 및 취화되기 쉽습니다. 템퍼링 온도가 너무 높으면(AC1 라인 초과) 조인트가 다시 오스테나이트화되고 후속 냉각 공정에서 다시 경화될 수 있습니다. 동시에 본 논문의 앞부분에서 언급한 바와 같이 템퍼링 온도를 결정할 때 접합부 연화층의 영향을 고려해야 합니다. 일반적으로 T91의 템퍼링 온도는 730 ~ 780 ℃입니다.
용접 후 T91의 템퍼링 항온 시간은 1시간 이상이어야 구조가 템퍼링된 마르텐사이트로 완전히 변형됩니다.
T91 강 용접 조인트의 잔류 응력을 줄이려면 냉각 속도를 5℃/min 미만으로 제어해야 합니다. T91 강철의 용접 과정은 그림 3에 나와 있습니다.
예열 200 ~ 250 ℃; ② 용접, 층간 온도 200 ~ 300 ℃; ③ 용접 후 냉각, 80 ~ 100 ℃ / h의 속도로; ④ 1시간 동안 100~150℃; ⑤ 730 ~ 780℃에서 1시간 동안 템퍼링; ⑥ 5℃/min 이하의 속도로 냉각시킨다.
T91 Steel은 특히 니오븀 및 바나듐과 같은 소량의 미량 원소를 첨가하는 합금 원리에 의존합니다. 12 cr1mov강에 비해 고온강도 및 내산화성이 크게 향상되지만 용접성능은 좋지 않다.
핀 테스트는 T91 강이 냉간 균열 경향이 크다는 것을 보여줍니다. 예열 200 ~ 250 ℃ 및 층간 온도 200 ~ 300 ℃를 선택하면 냉간 균열을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
T91은 용접 후 열처리 전에 1시간 동안 100~150℃로 냉각되어야 합니다. 템퍼링 온도 730 ~ 780 ℃, 유지 시간 1시간 이상.
위의 용접 공정은 200MW 및 300MW 보일러의 제조 및 생산 관행에 적용되었으며 만족스러운 결과와 큰 경제적 이점을 얻었습니다.
