浅谈锅炉用T/P91钢管质量控制

T/P91钢管在火力发电领域应用较广,对该类钢材的各方面深入了解有助于在对该类钢材使用过程中的质量控制。本文通过对T/P91发展过程以及强化机理的简要叙述,并着重通过对T/P91钢制造过程、焊接热处理过程、长期运行后金相组织变化引出质量控制方面的相关内容。

我国P91／T91钢生产及其性能的现状与进展

P91/T91钢具有优异的高温强度,在电站、石油化工工业中具有广泛的应用前景;对国内该钢的力学性能、冶炼与热处理工艺和同种钢、异种钢的焊接工艺等方面进行了综述。目前国产钢的力学性能可满足ASTM标准,蠕变性能与ASTM标准值基本相当,焊接接头的疲劳性能优异;但该钢特别是焊接接头的长时高温性能仍需进一步进行研究和改进。

T/P91钢在450-1200℃区间各相元素的分配特征及相稳定性

利用Thermo-Calc软件计算了高Cr铁素体耐热钢T/P91在450-1200℃区间的平衡相成分及其含量,引入合金相元素分配量的概念,研究了钢中Cr,Mo,Fe,V,Nb,C和N等主要元素随着温度变化在各平衡相中的分配特征、相稳定性、化学组成及其演化规律.结果表明,利用相元素分配量随温度变化的特征,便于揭示不同温度区间M_(23)C_6及MX相的稳定性,合理确定不同MX相的亚类型及M和X的构成及演化规律.此外,有助于了解基体相含碳量的变化对M_(23)C_6和MX相的影响。

铸态T/P91耐热合金钢热加工图与热挤压工艺

利用热力模拟实验研究铸态耐热合金钢T/P91材料在热加工温度范围900～1200℃、应变速率范围0.01～5 s-1、变形量60%、70%下的真应力-应变曲线,并建立铸态T/P91合金钢的热变形本构方程;利用DMM动态材料模型计算出铸态T/P91合金钢在热变形中的耗散因子和流变失稳判据,绘制出热加工图。结果表明,热加工图预测的安全区晶粒组织均匀、组织易出现失稳开裂和组织粗大的缺陷,T/P91合金钢的热加工要避免高温低应变;利用DEFROM-3D软件通过数值模拟研究挤压工艺参数对挤压过程动态再结晶的影响,制定工艺参数为：挤压温度1500～1200℃,挤压比9,挤压速度26～36 mm/s。

法国T91、P91钢管性能评定

对法国Vallourec工业公司生产的φ273×40 mm的P91和φ50.8×7.01 mm的T91进行了试验,试验结果表明其化学成分、力学性能、金相组织均满足ASME标准的要求。

工艺参数及焊接材料对T91/P91钢焊缝性能的影响

综合分析了手工电弧焊焊接过程中的预热温度、热处理温度、焊接线能量等主要工艺因素以及焊接材料对T91/P91钢焊缝性能的影响。

T91/P91钢焊接材料的选择及其应用

分析了T91/P91钢的焊接性,探讨了该钢焊接材料的选用原则,介绍了该钢焊接材料的种类及其应用。结果表明,该钢焊接材料的选用可以采用"准成分匹配"原则,即尽可能使焊缝的主要化学成分接近母材,保证接头获得最佳的力学性能(含高温性能)和焊接性。该钢焊接材料的种类多达五种,采用专用药芯焊丝FCAW打底+实芯焊丝GMAW填充的新工艺,优势明显。不同管径和壁厚的T91/P91钢管,分别采用匹配的焊接材料和合理的工艺,均在不同的工程中获得成功应用。T91/P91钢专用药芯焊丝焊是颇具发展前景且期待完善的焊接新材料。

T91/P91钢焊接材料的发展与应用

介绍了T91/P91钢的研究和发展状况以及T91/P91钢的主要性能指标 ,重点说明了各种标准对T91/P91钢焊接材料的要求 。

高应力条件下T/P91钢蠕变行为仿真分析

以T/P91钢为研究对象,在连续介质损伤力学模型(CDM)基础上研究了T/P91钢蠕变机制。通过计算机仿真和文献实验结果分析可知,模拟T/P91钢材的蠕变曲线必须考虑空洞形核长大、溶质原子贫化以及Laves相粗化等损伤影响,才能获得比较真实的蠕变曲线。

T91/P91钢承插焊焊接技术探讨

大、中型锅炉设备的再热器、过热器集箱与管子，由于工作温度在565-650℃，所以用T91／P91钢来代替奥氏体不锈铜。该类铜属于马氏体Cr-Mo钢，是新型钢。由于该钢种合金元素含量高，导致焊接性很差，易出现裂纹。因此，需通过选用合理的焊接材料、坡口形式及合适的焊接工艺参数和措施来保证焊接质量；焊接过程中，采用多层焊，细化晶粒；焊后后热，消除残余氢，防止冷裂纹的产生，焊后对焊缝进行外观检查及磁粉探伤，未发现缺陷，实践证明T94／P91钢焊接采用合适的工艺措施，可以获得优良的焊接接头。

T/P91高压锅炉管应用及生产工艺概述

文章阐述了T/P91高压锅炉管的应用及生产工艺。该高压锅炉管主要应用于大容量、高参数的亚临界、超临界、超超临界机组。在生产高合金钢T/P91轧制无缝钢管时,要严格控制管坯的加热温度、穿孔温度及速度、轧制及定径温度、冷却速度等工艺参数。

T/P91焊接质量控制

T/P91钢焊接质量控制至关重要,从影响焊接质量的5个因素着手,结合多年来的焊接实践经验,分别阐述了人员、设备、材料、工艺、环境等方面的控制要点,指出了容易产生缺陷的关键点,并对不同焊接方法的质量控制过程进行了详述,分析了焊接工艺对接头性能的影响,最后对预防和消除不合格焊缝提出了控制措施。

T91/P91钢的焊接性及其焊接工艺

介绍了T91/P91钢的研发过程,分析了该钢焊接性主要问题,探讨了该钢焊接工艺要点及其应用。结果表明,T91/P91新型钢种以其一系列优良的使用性能,在高参数火力发电机组高温管道上获得了广泛的应用。该钢焊接性的主要问题是冷裂纹敏感性较强,以及一定的热裂纹倾向,同时也不可忽视接头性能的弱化(焊缝区韧性恶化和热影响区的软化);合理的焊接工艺是控制和改善该钢焊接性的重要技术手段。焊接方法和焊接材料确定以后,获得优质接头的关键工艺措施是:焊前预热、控制层温,以及“及时有效”的焊后热处理等工艺。不同的接头组合类型(同种钢或异种钢),不同规格尺寸的T91/P91钢管焊接,其匹配的焊接工艺各具特色;采用专用药芯焊丝填充TIG打底新工艺,将该钢种的焊接工艺推向一个新的发展阶段。

马氏体焊缝组织对T91/P91钢焊接冷裂纹敏感性的影响

综述了马氏体焊缝对T91/P91钢焊接冷裂纹敏感性的影响,包括焊缝组织、扩散氢行为和接头拘束力。结果表明,T91/P91钢焊后状态的焊缝组织为板条马氏体+残余奥氏体+δ铁素体,焊缝组织的形成取决于"准成分匹配"焊缝金属的化学成分,在铁研试件中出现的启裂于根部应力集中处,以短段串接、二次裂纹、穿晶开裂方式为特征的裂纹属于氢致冷裂纹;马氏体焊缝组织对T91/P91钢冷裂纹敏感性影响,除了马氏体自身特性之外,主要取决于焊缝中扩散氢的行为和接头拘束应力的作用。因此,工程上常用焊缝中残留扩散氢最小化、不足以引发氢致冷裂纹的"焊缝金属低氢化"综合工艺来控制T91/P91钢焊接冷裂纹,并获得了满意的效果。

电力锅炉减温器T91/P91钢管座焊接工艺研究

本文对电力减温器T91／P91管座焊接裂纹缺陷的产生原因进行了分析，基于分析结果对管座接头的焊接工艺做了较为合理地改进，主要对坡口加工、焊前准备、热处理及焊接检验步骤等方面进行了重点阐述。对于电力设备现场施工相关技术问题上的处理具有有一定的现实指导意义和应用价值。

T/P91高温炉管服役后的组织与力学性能分析

对服役后的过热器和再热器T/P91高温炉管进行割管测试,采用光学显微镜、扫描电镜以及EDS对其组织形貌进行表征,并进行相关力学性能的检测。结果表明,过热器与再热器组织相比晶粒更细小;无板条粗大的回火马氏体出现,其中在晶界处析出许多碳化物,析出物为M23C6和Laves相,发生了不同程度的铁素体化。其中过热器的硬度要略大于再热器的硬度,拉伸性能符合国家标准。分析认为服役后的炉管整体性能良好,组织发生轻微老化。本研究可作为现场更换新管的参考依据。

“服役条件-持久强度”干涉模型及其在T91/P91钢可靠性评估中的应用

分析了基于Z参数的用于高温材料持久寿命可靠性预测的"服役条件-持久强度"干涉(SCRI)模型,建立了适用于该模型的Monte-Carlo随机模拟分析算法.利用SCRI模型对T91/P91钢进行了不同可靠度下的持久寿命预测,在综合考虑性能数据分散性及服役条件波动性的情况下实现了材料持久寿命的可靠性预测,为材料的可靠性设计提供了新的思路和方法.

工艺方法欲改进,焊接材料需出新(上)——T91/P91钢焊接材料应用述评

分析了T91/P91钢的焊接性,探讨了该钢焊接材料的选用原则,介绍了该钢焊接材料的种类及工艺,述评了该钢焊接材料的应用。研究表明,该钢焊接材料的选用,可以采用"准成分匹配"原则,即尽可能使焊缝的主要化学成分接近母材,保证接头获得最佳的力学性能(含高温性能)和焊接性。该钢焊接材料的种类多达5种,采用专用药芯焊丝FCAW打底+实芯焊丝GMAW填充的新工艺,优势明显。不同管径和壁厚的T91/P91钢管,分别采用匹配的焊接材料和合理的工艺,均在不同的工程中获得成功应用。T91/P91钢专用药芯焊丝是颇具发展前景且期待完善的新焊接材料。

工艺方法欲改进,焊接材料需出新(下)——T91/P91钢焊接材料应用述评

上述方法及工艺的应用,取得了较为满意的效果。但是该工艺的不足之处或困难是,焊接过程中焊缝的背面保护问题较复杂。一旦保护不好,背面焊缝即被氧化,焊缝的质量不能保证,造成不安全隐患。近年来,一种采用药芯焊丝填充打底的GTAW焊接方法获得了应用。

低温环境下T91/P91钢管现场焊接质量控制措施

针对东北地区环境温度低、项目施工工期紧、质量要求高的特点,认真分析了T91/P91钢的焊接性、低温环境下焊接缺陷影响因素及产生的原因,并对低温环境下T91/P91钢管焊接采取有效措施进行控制,从而提高了焊接接头的合格率,确保了焊接质量。