Сообщение успешно отправлено!

Мы свяжемся с Вами в ближайшее время!
Заполните форму и
мы Вам перезвоним
в ближайшее время!

Ваши контактные данные в безопасности
и не будут переданы третьим лицам
Что бы скачать
полную публикацию
заполните форму
ниже и нажмите скачать

Ваши контактные данные в безопасности
и не будут переданы третьим лицам
Работайте с профессионалами
Тепло-Энергетического Комплекса России
Photo
Photo
Photo
Photo
Полезная информация о стали P91

Быстрые ссылки на статьи:
05.08.2015 

Презентация доклада «Влияние сварки на механические свойства сварных соединений сталей класса 91, устойчивых к ползучести» 

17.03.2015 
Применение 9% хромистой стали в парогазовых установках 
14.03.2015 
Информация о P91 


photo
05.08.2015
Презентация доклада «Влияние сварки на механические свойства сварных соединений сталей класса 91, устойчивых к ползучести»

Перевод М.Ф. Деменина

Международная конференция по космосу 2014
12-14 ноября 2014 Исламабад - Пакистан
Мухаммад Хусейн (Muhammad Hussain), ведущий металлург TCR Arabia Company Ltd. Dammam – Саудовская Аравия
М. Шахид Халил (M. Shahid Khalil), Инженерно-механический отдел Инженерно-технологического университета г. Таксила (Taxila) - Пакистан

Введение


• Устойчивая к ползучести сталь, известная как ASME/ASTM класса 91
стала популярной для применения на тепловых электростанциях, работающих на органическом топливе и нефтеперерабатывающих заводах.
• Удовлетворительные характеристики стали P91 критически зависят от получения правильной микроструктуры отпущенной мартенситной стали.
• Высокохромистые мартенситные стали рассматриваются как чудо стали для применения при высоких температурах.
• Контроль параметров сварки и термообработки после сварки имеет решающее значение

Современное использование P(T)91


• Резкое увеличение использования P91 на внутреннем рынке в последние несколько лет.
• Использование в основном для комбинированного производства тепловой и электрической энергии.
• Повышение эффективности при техническом перевооружении, замене оборудования и строительстве новых объектов.

Основные материалы


 
P91 
P92 
E911 
T23 
T24 
P122 
Cr 
8,00-9,50 
8,50-9,50 
8,00-9,50 
1,9-2,6 
2,2-2,6 
10,00-12,50 
Ni 
<0,40 
<0,40  
(<0,40) 
<0,50 
Cu 
0,30-1,70 
Mo 
0,85-1,05 
0,30-0,60 
0.90-1.10 
0,05-0,30 
0,90-1,10 
0,25-0,60 
1,50-2,00 
0.90-1.10 
1,45-1,75 
1,50-2,50 
0,18-0,25 
0,15-0,25 
0,15-0,25 
0,20-0,30 
0,20-0,30 
0,15-0,30 
Nb 
0,06-0,10 
0,04-0,09 
0,06-0,10 
0,02-0,08 
0,04-010 
0,030-0,070 
0,030-0,070 
0,030-0,080 
<0,030 
<0,012 
0,040-010 
10-60 ррм 
5-60 ррм 
15-70 ррм 
<0,005 

*ppm – частей на миллион

Процесс сварки


При сварке P91 используются следующие сварочные процессы:
• Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного (инертного) газа (GTAW).
• Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG).
• Дуговая сварка металлическим (плавящимся) покрытым электродом (SMAW).
• Дуговая сварка под флюсом (SAW).
• Дуговая сварка металлическим (плавящимся) электродом в среде защитного газа (GMAW).
• Дуговая сварка металлическим (плавящимся) электродом в среде инертного газа (МIG).

А также
• Дуговая сварка порошковой проволокой в среде защитного газа (FCAW).

photo

Сварочные материалы


 
Р91 
Р92 
E911 
T23 
T24 
P122 
SMAW 
Chromet 9B9
E9015-B9 
Chromet 92* 
Chromet 91W
Chromet 10MW 
Chromet 23м
Chromet 23L 
Специальные* 
Оформление
потенциальных
патентов 
GTAW 
9CrMoV
ER90S-B9 
9CrWV* 
2CrMoWV 
Специальные* 
FCAW 
Supercore F91 E91T1-B9 
Supercore F92 * 
Cormet 10MW* 
Supercore F23* 
Не применимо 
SAW 
Chromet M91 9CrMoV EB9 
9CrWV* 
Специальные* 
* Нет применимых национальных стандартов.

Температура предварительного подогрева и между проходами


• Температура предварительного подогрева и между проходами должна быть в пределах 200-300°C (390-570°F).
• Согласно рекомендациям Vallourec & Mannesmann Tubes температура предварительного подогрева и между проходами должна быть в пределах 250°C (480°F).
• Сварка тонкостенных труб может выполняться при температурах ниже 200°C (390°F).
• В Японии температура между проходами составляет 170-200°C, чтобы минимизировать риск образования горячих трещин
photo

Подогрев во время сварки


Варианты при прерывании процесса сварки:
• Поддерживать постоянно температуру предварительного подогрева.
• Применять последующий подогрев, если охлаждение частично произошло.

photo


Структура зоны термического влияния (ЗТВ), образующаяся при сварке ферритных сталей. Изменение размеров зерна в условиях равновесия.


photo
Heat affected zone – зона термического влияния
Zone 1: solidified weld – затвердевший шов
Zone 2: unmixed zone + remelted zone (fusion zone) – зона расслоения + зона переплава (зона сплавления)
Zone 3: coarse-grain HAZ – крупнозернистая зона термического влияния
Zone 4: fine-grain HAZ – мелкозернистая зона термического влияния
Zone 5: intercritical HAZ – межкритическая зона термического влияния
Zone 6: tempered HAZ – отпущенная зона термического влияния
Zone 7: unaffected base metal - основной металл, неподвергнутый термическому влиянию
Liquid – жидкий

Требования после сварки (до термообработки после сварки)


• Температура предварительного подогрева (200°C мин.) выше температуры окончания мартенситного превращения (Mf).

- Температура окончания мартенситного превращения для сварных соединений из стали Р91 находится в области 120-150°C.

- Содержание никеля в сварочных материалах, как правило, должно быть в диапазоне 0,4-1,0% (в Европе).

- Исследования в OAK Ridge National Laboratory (CША) показали, когда содержание Ni находится у верхнего предела, примерно 18% аустенита остается при температуре 204°C (400°F).

- Согласно спецификации AWS (2005 г) содержание Ni должно быть < 0,8% (ранее было < 1,0%).

• После сварки перед термической обработкой следует понизить температуру сварного соединения ниже 80-100°С (если сварное соединение не охлаждается до температуры окружающей среды) для завершения преобразования остаточного аустенита в мартенсит.

- Сварные соединения из P91 до толщины стенки до 80 мм (3,15 дюйма) могут быть охлаждены до комнатной температуры.

- Толстостенные поковки и отливки не должны охлаждаться до температуры ниже 80°C, чтобы избежать образования трещин.

Промежуточная тепловая обработка


• В Европе было отмечено, что твердость P91 в состоянии после сварки обычно составляет примерно 400HV (380HB).

- Примерно на 100HV (95HB) меньше в состоянии после сварки, чем широко используется.

• Таким образом, риск образования холодных трещин меньше для P91.

- Охлаждение до комнатной температуры возможно без промежуточной тепловой обработки.

• Для получения дополнительной гарантии против образования холодных водородных трещин желательно выдержать сварное соединение при температуре 250-300°C в течение 2-3х часов перед охлаждением до температуры окружающей среды.

- Также требуется частичное охлаждение, чтобы обеспечит преобразование оставшегося аустенита.


Коррозионное растрескивание под напряжением в состоянии после сварки


• Если существует задержка в проведении термообработки после сварки, то сочетание высокой твердости (400-420HV) и остаточных напряжений может потенциально стать причиной коррозионного растрескивания под напряжением.
• Для борьбы с риском коррозионного растрескивания под напряжением компания Вabcock & Wilcox указывает, что максимальное время после сварки до термообработки должно быть 14 дней.
• По данным компании Vallourec & Mannesmann Tubes срок хранения до термообработки не должен превышать одной недели.
• После сварки до термообработки рекомендуется хранение оборудования в помещениях в сухих условиях.
• Неразрушающий контроль должен выполняться до и после термообработки, чтобы гарантировать отсутствие трещин.

Коррозионное растрескивание под напряжением


photo

Термическая обработка после сварки


• Термическая обработка после сварки является обязательной независимо от толщины стенки, чтобы снизить твердость, повысить пластичность и прочность шва и зоны термического влияния.
• Контроль правильности температуры и времени термообработки имеет решающее значение.

Термический цикл сварки и термообработки для P91


photo

Термическая обработка после сварки


• Температура 750-760°С лучше всего подходит для термообработки стали Р91.
• Более низкая температура термообработки может привести к большим различиям в твердости между зоной типа IV, крупнозернистой структурой зоны термического влияния и металлом шва, что неблагоприятно влияет на аккумуляцию напряжений в слабой зоне типа IV и снижает сопротивление ползучести.
• Более высокая температура термообработки может привести к укрупнению осадков и более быстрому восстановлению дислокационной субструктуры, что в свою очередь приводит к снижению твердости и предела ползучести.

Влияние термообработки на твердость


• Температура термической обработки после сварки - 750°C.
• Снижает твердость металла шва.
• Снижает твердость зоны термического влияния.
• Показывает четкую ориентацию на зону Типа IV.
• Увеличение времени и температуры термообработки влияет на снижение твердости.

photo

Термическая обработка после сварки


• Согласно ЕN 1599 температура термообработки после сварки должна быть в пределах 750-770°C.
• Согласно ASME температура термообработки должна быть 704-760°C (1300-1400°F).
• Согласно последних изменений ASME разрешает температуру термообработки 730-775°C (1350-1425°F)

♦ для Р91, Р92 и других сталей с повышенным сопротивлением ползучести

♦ если химический состав металла шва известен, то температура термообработки может быть повышена до:

790°C (1450°F) для 1.0<%(Ni+Mn)<1.5, или

800°C (1470°F) для %(Ni+Mn)<1.0

• Согласно AWS (Американское общество сварщиков) температура термообработки должна быть 730-760°C (1346- 1400°F).
• На практике температура термообработки должна быть значительно выше 730°C в течение разумного предела времени.

Проблемы по сварке – опыт работы


• Известно, что образование горячих трещин является обычной проблемой при использовании методов сварки GTAW, SMAW and SAW

♦ обычно появляются в сварочных кратерах, необходимо зачистить и заполнить кратер.

♦ некоторые пользователи указывают соотношение Mn:S>50 в сварочных материалах, как средство предотвращения горячих трещин.

• Холодные водородные трещины не являются значительной проблемой для Р91 в случае наличия предварительного подогрева и контроля содержания водорода

♦ это свидетельствует о хорошей свариваемости стали

♦ примерами являются трещины при охлаждении частично заваренных швов

• До термической обработки пластичность и вязкость неотпущенного мартенситного металла шва очень низкая….

♦ риск хрупкого разрушения

♦ склонность к коррозионным трещинам под напряжением, если имеется значительная задержка в проведении термообработки после сварки


Проблемы по сварке – термообработка после сварки


• Неправильные параметры отпуска в течение термообработки

♦недогрев при термообработке (твердый и хрупкий шов и зона термического влияния)

♦перегрев при термообработке (слабые зоны в швах)

♦межкритический подогрев, например, нагрев выше точки Ас1

• Проблемы, возникающие вследствие:

♦неправильного выбора температуры подогрева

♦некорректный контроль температуры (термопары установлены в неправильных местах; подогрев газовым резаком)

♦чрезмерное время нагрева

• Контроль правильности температуры и времени термообработки имеет решающее значение.

Требования к термообработке после сварки:


♦Оборудование должно обеспечивать точный контроль температуры

♦термопары должны быть соответствующим образом откалиброваны

♦термопары должны быть установлены в правильных местах

• Различная толщина компонентов создает трудности

♦например, швы приварки труб к коллектору


Перегрев во время термообработки после сварки


• Слабые зоны в швах трубопроводов
• Первоначальная микроструктура зоны термического влияния перегрета, демонстрируя некоторое ухудшение отпущенного мартенсита и крупные карбиды
• после 12000 часов эксплуатации были обнаружены феррит вдоль линии сплавления и явления ползучести в зоне термического влияния
photo
photo

Пределы твердости сварных соединений из P91


• Минимальная твердость компонентов из P91, как правило, должна быть в пределах 190HV - 200HV (181НВ – 190НВ)

♦в условиях серьезных дебатов о нижнем пределе прочности (190HV или 195HV) комитет ASME недавно утвердил 196НV (185НВ)

• Согласно стандарта ASTM максимальная твердость для исходного материала P91 должна быть 265HV (252НВ)
• Твердость металла шва (и крупнозернистой зоны термического влияния) должна быть 240-260HV (228-247НВ) после термообработки после сварки при температуре 750-760°C в течение 2-х часов (Vallourec&Mannesmann data book)
• твердость металла шва после термообработки при температуре 730°C (минимально разрешенной ASME) в течение 2-х часов должна быть 280-290HV (266-276НВ) (Vallourec&Mannesmann data book)
• Приемлемый предел для сварных швов зависит от разницы в твердости между металлом шва/крупнозернистой зоны термического влияния и слабой зоной типа IV

♦относительная слабость зоны типа IV хуже при температуре термообработки 730°C


Типы трещин в сварных соединениях P91


photo
Plan View – Вид сверху
Cross-Section – Поперечное сечение
Base metal – Основной металл
HAZ – Зона термического влияния
Weld metal – Металл сварного шва

Выводы


Устойчивая к ползучести сталь Р91 стала популярной для применения на тепловых электростанциях, работающих на органическом топливе.
Вследствие использования этой стали при высоких температурах она стала рассматриваться как Чудо Сталь.
Эта сталь также используется в нефтехимической промышленности в оборудовании, работающем при высоких температурах, таком как дистилляция, крекинг и гидроочистка.


photo
17.03.2015
Применение 9% хромистой стали в парогазовых установках


Перевод - М.Ф. Деменин. Адаптация – А.В. Пчелинцев. / 18.03.2015

9% хромо-молибденовые стали (9Cr-1Mo) успешно используются в США с 1980 года при изготовлении котлов, работающих на органическом топливе. В последние годы сталь (известная как Р91 в применении для труб большого диаметра и T91 – для труб малого диаметра) была применена в энергетических парогазовых установках в целях снижения термической усталости и повреждений, связанных с ползучестью металла в главных паропроводах и пароперегревателях.

На парогазовых установках были выявлены проблемы, связанные изготовлением монтажом и ремонтом оборудования из Р91/T91. Выявлены разрушения швов и переходных зон разнородных металлов после 1000 часов эксплуатации, а также разрушения, вызванные нарушением геометрии сварных швов и несоблюдением технологии термообработки после 5000 часов эксплуатации.

История Р91/T91 началась в конце 1970-х годов. Исследователи разрабатывали усовершенствованные стали и обнаружили, что 9Cr-1Mo стали обладают низким тепловым расширением, высокой тепловой проводимостью и улучшенным сопротивлением окислению по сравнению с традиционными в энергетике сталями, такими как 2.25Cr-1Mo ферритная сталь и серии 300 аустенитными нержавеющими сталями. Эти улучшенные свойства оказались востребованными для уменьшения толщин стенок при изготовлении оборудования тепловых электростанций, что привело к снижению термических напряжений. Добавление ниобия, ванадия и азота в «стандартную» 9Cr-1Mo (ASTM P9/T9) сталь привело к существенному увеличению сопротивления ползучести по сравнению с традиционными сталями. Это и дало рождение известной сейчас «модифицированной» стали 9Cr-1Mo.

Модифицированная сталь была сертифицирована в 1980-х годах как ASTM A213 Grade T91 (для труб небольшого диаметра) и ASTM A/Sa 335 Grade P91 (для коллекторов и труб большого диаметра). В то время как эти стали имеют много общего между собой, есть и тонкие различия. В трубопроводах большого диаметра температура металла никогда не превышает температуру пара, потому, что пар является источником тепла. Тепловая энергии течет от центральной линии трубы к внешним стенкам. В трубах пароперегревателей и подогревателей котлов, работающих на органическом топливе источником тепла является горючий газ и тепловая энергия течет в противоположном направлении – от стенок трубы к центру. В этих условиях температура металла может быть выше, чем температура пара. В этих условиях 9% хромистая сталь может быть использована в трубопроводах большого диаметра до температуры пара 1100°F (593,3°С). В то время как применение этой стали для труб малого диаметра ограничено температурой 1050°F (565,5°С).

T91 обладает следующими преимуществами:
• Более высокие допустимые напряжения при рабочих температурах.
• Более низкий коэффициент теплового расширения, чем у нержавеющих аустенитных сталей.
• Возможность повышения КПД путем повышения рабочей температуры.
• Уменьшение риска получения термических усталостных трещин вследствие уменьшения стенок труб.

Но необходимо обратить внимание на потенциальные недостатки использования Т91:
• Более высокая стоимость изготовления вследствие необходимости снятия напряжений после гибки и сварки, а также удаления окалины после термообработки.
• Проблемы обеспечения качества труб, связанные с ограниченным опытом их производства.
• Поддержание проектного падения давления в пароперегревателе второй ступени, вследствие более тонкой толщины стенок труб из Т91.

Кроме того, все сварные соединения, выполненные на сталях класса Grade 91, требуют проведения точной термообработки вне зависимости от диаметра и толщины стенки, а разнородные сварные соединения должны быть максимально минимизированы.

Модифицированная 9Cr-1Mo сталь была применена на парогазовых блоках как средство решения двух проблем:
- снижение термической усталости толстостенного оборудования, такого как главный паропровод и коллектора пароперегревателей;
- устранение дефектов, вызванных повышенной ползучестью металла (Рис. 1).

photo
Рис.1

Повышенные механические характеристики стали 9Cr-1Mo позволяют уменьшить толщину стенки, что приводит к уменьшению температурного градиента в стенках труб и времени достижения теплового баланса, что, соответственно, приводит к уменьшению тепловой усталости. Например, замена стали Р22 на Р91 уменьшает толщину стенки коллектора пароперегревателя на 54% и его вес на 65%.


Внимание на микроструктуру


Механические свойства модифицированной стали 9Cr-1Mo зависят от создания точной микроструктуры и поддержания этой микроструктуры на протяжении всех стадий жизненного цикла оборудования. Превосходные свойства P91/T91 зависят от точности добавок V, Nb и N, а также тщательно контролируемого процесса нормализации для полного превращения аустенита в мартенсит. Это позволяет получить сталь с высоким пределом прочности при повышенных температурах и с высоким сопротивлением ползучести. На следующем этапе проводится контролируемый процесс отпуска, в результате которого V и Nb осаждаются в виде карбидов и нитридов углерода как дефекты кристаллической решетки, тормозящие движение дислокаций и тем самым стабилизируя микроструктуру и повышая сопротивляемость ползучести.

Если соответствующая микроструктура не будет получена в процессе изготовления стали или она не будет сохранена в процессе изготовления, монтажа или ремонта оборудования из этой стали с применением таких операций, как гибка «на горячо», ковка или сварка, то любое из этих нарушений приведет к ухудшению механических характеристик стали.

Общая ошибка при работе с Р91 это использование локального нагрева кислородосодержащим факелом (Рис.2).

photo
Рис.2

Общеизвестно, что такой нагрев трудно контролировать и он приводит к разрушительному неоднородному нагреву. Другая общая ошибка возникает вследствие некорректного проведения термической обработки – температура слишком высокая, температура слишком низкая или температура не поддерживается в течение заданного периода времени. И еще хуже, когда ремонт Р91 выполняется без термической обработки.



Термическая обработка после сварки


Очень важно определить влияние легирующих добавок в сварочных материалах на термообработку после сварки. Определенные легирующие элементы, такие как никель и марганец снижают температуры фазовых превращений АС1 и АС2, также как температуры начала превращения мартенсита (Мн) и окончания (Мк). Во время термообработки существуют риски повреждений в интервале межкритических температур и образование не отпущенного мартенсита в металле шва. Стандарт AWS допускает содержание Ni в металле шва 1%, в противовес максимального содержания Ni в металле 0,4%. Последние исследования предложили новые ограничения суммарного содержания Ni и Mn в сталях класса Grade 91 для проведения термической обработки:

• Температура термообработки должна быть в пределах 1,350 F - 1,425 F (732-774°С), если точный химический состав сварочного материала не известен.
• Если точный химический состав сварочного материала известен, то максимальная температура ТО может быть увеличена до 1,470 F (799°С) при суммарном содержании Ni + Mn < 1%, или до 1,450 F (788°С), если суммарное содержание Ni + Mn между 1% и 1.5%.
• Для толщин стенок до 5 дюймов (127 мм) минимальное время ТО должно быть 1 час на 1 дюйм (25,4 мм), но не менее 30 минут.
• Для толщин стенок больше 5 дюймов (127 мм) время ТО должно быть 5 часов плюс 15 минут на каждый дюйм (25,4 мм) свыше 5 дюймов (127 мм).
• Для толщин стенок меньше половины дюйма (12,7 мм) минимальная температура ТО должна быть 1,325 F (718°С).


Межкритический интервал температур


Одной из наиболее важных проблем сталей класса Grade 91 является выдержка в межкритическом интервале температур после изготовления. Это выше температуры, при которой мартенсит начинает трансформироваться назад в аустенит (известная как низшая критическая температура трансформации или АС1) и ниже температуры, при которой фаза трансформации завершена (известная как высшая критическая температура трансформации или АС3). Когда сталь класса Grade 91 выдерживается в межкритическом интервале температур мартенсит частично реаустенизируется и карбидно-нитридные осаждения коагулируют но не полностью распадаются. В результате структура получается частично аустенитной и частично мартенситной, и такая структура имеет пониженное сопротивление ползучести.

Выдержка в межкритическом интервале температур связанная с понижением прочностных характеристик приводит к появлению трещин IV типа в швах из стали Р91. Трещины IV типа имеют место в мелкозернистой области зоны термического влияния основного металла. Резкие изменения толщины стенки или другие особенности, которые создают высокие напряжения в районе шва, провоцируют условия для образования таких трещин. Трещины IV типа вызывают значительную озабоченность потому, что они появляются на относительно ранней стадии эксплуатации 20,0 – 30,0 тыс. часов при более низких температурах, чем максимально предусмотрено проектом -1110 F (599°С) и они могут зарождаться и расти внутри металла прежде, чем выйти на поверхность. Около дюжины таких дефектов было обнаружено на оборудовании из P91/T91 в UK, где эти стали эксплуатируются дольше, чем в USА.

Родственной проблемой является перегрев, который возникает на P91/T91 при передержке металла при повышенных температурах ниже критической температуры трансформации. Это не влияет на мартенсит, но вызывает укрупнение карбидов и нитридов с соответствующим снижением сопротивления ползучести вследствие снижения эффекта дисперсионного упрочнения.

Перегрев имеет меньший риск во время изготовления, вследствие относительно короткого времени термообработки. Но, во всех случаях, когда многократная термообработка применяется при производстве толстостенных конструкций, это может стать проблемой. Недогрев также может подвергать опасности высокотемпературные характеристики P91/T91, так как процесс выделения вторичных фаз может не начаться или карбиды и нитриды будут в недостаточном количестве, чтобы стабилизировать структуру (Рис. 3).

photo
Рис.3

В добавление, происходит снижение сопротивления ползучести, риск получения хрупких структур и коррозионного растрескивания под напряжением.

Чтобы избежать опасности выдержки в межкритическом интервале температур, перегрева и недогрева последние исследования рекомендуют несколько изменений к коду ASME.
Предлагаются следующие специфические ограничения:
• 1900-1975 F (1038 - 1080°С) для нормализации.
• 1350-1470 F (732 - 799°С ) для отпуска.
• 1325-1470 F (718 - 799°С) для термообработки оборудования с толщиной стенки меньше 5 дюймов (127 мм).
• 1350-1470 F (732 - 799°С) для термообработки оборудования с толщиной стенки выше 5 дюймов (127 мм).
• Для оборудования, которое полностью или частично подвергалось нагреву выше 1470 F (799°С) должны быть проведены повторная нормализация и отпуск. Или, как альтернатива, подвергнутые перегреву части должны быть вырезаны из оборудования, подвергнуты повторной нормализации и отпуску и, затем возвращены на место.



Испытания на твердость


Другой задачей последних исследований являлось обеспечение качества. Чтобы определить, выполнен ли процесс обработки сталей с высоким сопротивлением ползучести правильно, необходима неразрушающая оценка, которая позволит быстро и недорого получить информацию о состоянии металла. Поэтому твердость обеспечивает прямое указание на прочностные характеристики металла при комнатной температуре, которые могут быть использованы для примерной оценки поведения металла при повышенной температуре. Для этой цели могут быть использованы портативные приборы для замера твердости.

Поэтому возникла необходимость в разработке приборов, которые могут быть использованы для работы на действующем оборудовании при высоких температурах. Пока нет таких приборов, невозможно рекомендовать пределы твердости для этих сталей. Однако есть разработки, которые показывают, что для сталей класса Grade 91, если материал подвергался соответствующей термической обработке, твердость не должна быть слишком высокой или слишком низкой. Например, если термическая обработка проводилась при температуре 1380-1420 F (749 - 771°С) с выдержкой в пределах 2 – 3-х часов, то твердость должна быть в пределах 200-270 VHN. В этом случае пластические и прочностные характеристики при высоких температурах будут соответствовать требованиям для эксплуатации.



Определение повреждений, связанных с ползучестью


Различные виды неразрушающего контроля, которые позволяют измерять деформации, вызванные ползучестью в критических зонах (зонах термического влияния) сварных соединений трубопроводов и коллекторов, были обсуждены ведущими специалистами. Предложена технология, которая может быть применена на оборудовании станций, работающем при высоких температурах. Работники станций могут использовать измерение напряжений, как определение скорости ползучести, которую можно использовать как оценку использованного срока службы и остаточного ресурса оборудования.

Примечание: «ползучесть» это набор диффузионных процессов, происходящих в условиях температуры и механических воздействий, которые вызывают необратимые деформации, и могут быть измерены как напряжения.

Технология заключается в выполнении оптического цифрового отпечатка на поверхности действующего оборудования и оценке деформаций в продольном и поперечном направлениях. Затем, после определенного срока эксплуатации оборудования процедура повторяется. Результат по способности металла сопротивляться ползучести оценивается, как корреляция с результатом предыдущего замера. Указанная технология была применена на нескольких стациях ФРГ в течение последних семи лет.



По материалам статьи:
«Handling Nine-Chrome Steel in HRSGs», Jay Kilburn. Power Engineering
photo
14.03.2015
Информация о P91

Перевод М.Ф. Деменина

Высокие эксплуатационные характеристики стали Р91 обусловлены не только сочетанием легирующих добавок, но и в большей степени формированием структуры металла. Сталь подвергнута нормализации при температуре 1050 - 1080°С, охлаждению на воздухе до температуры 200°С и отпуску при температуре 750 - 780°С. При этом получается мартенситная мелкозернистая структура, стойкая к высокому сопротивлению ползучести при повышенных температурах.

Вот почему очень важно на всех стадиях обработки металла (гибки «на горячо», ковки, сварки, исправлении деформаций методом локального нагрева и термообработки) тщательно соблюдать технологический режим обработки для сохранения и поддержания исходной микроструктуры. Как правило, в случае нарушения теплового цикла обработки микроструктура металла не возвращается в исходное состояние после проведения отпуска. Для этого необходимо проводить нормализацию и отпуск, что не всегда возможно на готовом оборудовании и в монтажных условиях.

Информация получена из следующих источников:

1. Jay Kulburn. Handling Nine – Chrome Steel in HRSGs. Power engineering. 01.02.2006.
2. Guidelines and Specifications for High-Reliability Fossil Power Plants: Best Practice Guideline for Manufacturing and Construction of Grade 91 Steel Components. Electric Power Research Institute/ Technical Report. November 2011.
Наши идеологи

П.Р. Должанский
Директор по научной работе и оценке ресурсов металла оборудования ТЭК-Консалтинг

Кандидат технических наук, Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники. Эксперт высшей квалификации по промышленной безопасности.

- наст. вр.: Начальник службы по управлению ресурсом металла оборудования ОАО "Мосэнерго"

М.Ф. Деменин
Технический директор ТЭК-Консалтинг Инженер - механик.

2014-наст. вр.: ТОО «КВАРЦ KZ», главный технолог сварочного производства, главный специалист по контролю за производством оборудования

2009-2014 ОАО «ТЭК Мосэнерго», главный специалист ПТО

1996-2009 ОАО «ВО «Технопромэкспорт» закупка оборудования, начальник отдела качества и стандартизации бизнес-процессов

Публикации
специалистов
ТЭК-Консалтинг
photo

"СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ ХРОМИСТОЙ ЖАРОПРОЧНОЙ СТАЛИ Р91 ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЭНЕРГОБЛОКА ПГУ-420Т НА ТЭЦ-16"

М.Ф. Деменин

photo

"Контроль надежности металла объектов котлонадзора : справочное пособие"

П.Р. Должанский

РАБОТАЙТЕ С ПРОФЕССИОНАЛАМИ ТЕПЛО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo
photo