影响P91耐热钢焊缝金属冲击韧性的因素分析

利用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪、电解萃取实验等研究了P91耐热钢焊缝金属冲击韧性不稳定的原因。结果表明,焊缝金属的组织为铁素体组织,在铁素体基体与晶界处分布着大量的析出相。析出相主要为M_(23)C_(6)型碳化物和氧化物夹杂,其中晶界处聚集的M_(23)C_(6)是影响焊缝金属冲击韧性的主要原因。通过对不同冲击韧性值的试样晶界处碳化物的面积分数统计发现,M_(23)C_(6)面积分数的增加导致焊缝金属的冲击韧性下降。

P91耐热钢相变过程的原位观察

采用激光共聚焦显微镜研究了P91耐热钢的组织变化规律。结果表明,温度升高到780℃时,组织向奥氏体(γ)转变;当温度达到965℃时,有微量的δ-铁素体产生;升温到1093℃时,P91表面晶界明显,并在升温中有块状δ-铁素体生成,直到1187℃左右时可见有大量的δ-铁素体,在1200℃保温时呈现不规则的多边形晶粒;在300℃/min的冷却速率下,在1164℃时组织为δ-铁素体并伴有少量的析出物,在909℃左右时已能看到δ-铁素体转化为奥氏体(α)的相变,这种相变也决定着残余δ-铁素体以及奥氏体(γ)相的数量和形态。

P91耐热钢蠕变孔洞形核的力学机制

采用实验结合晶体塑性有限元的方法对P91耐热钢蠕变孔洞形核力学行为进行研究,分析了蠕变孔洞周围晶粒间的取向差分布,构建了晶体塑性有限元模型,计算了晶粒取向差(8.4°、16.9°、33.6°、50.0°、65.8°和77.1°)对晶界应力场的影响。结果表明:蠕变过程中晶界应力随时间逐渐降低,最大应力所在位置发生变化,这是由于晶粒转动、滑移系开动等多方面因素导致;当晶粒相位角在33.6°~50.0°时,应力集中强度高,EBSD观察支持了这一结果,说明相邻晶粒间取向差影响晶界处应力,其大小的变化证实了蠕变孔洞的形核依赖于相邻晶粒取向差。

P91钢焊缝金属碳化物聚集程度的差异对焊缝金属冲击韧性的影响

利用夏比冲击试验、SEM扫描电镜和EBSD分析等方法研究了在P91钢焊缝金属微观组织中晶界处碳化物的聚集程度差异对焊缝金属冲击韧性的影响。结果表明:焊态与热处理态下P91钢焊缝金属微观组织不同,焊态下组织为未回火板条马氏体组织,热处理态为铁素体组织。碳化物沿着晶界呈颗粒链的形式聚集,在碳化物周围观察到了微孔及微孔聚集的现象。碳化物颗粒在力的作用下发生应力集中,在碳化物周围形成微孔,晶界处碳化物颗粒链聚集程度越高,则微孔体积分数越高,微孔快速聚集到一起形成裂纹,导致冲击韧性降低。基体中析出相呈弥散分布,析出相数量越多,基体弥散强化效果越显著,冲击韧性降低。EBSD实验结果表明,晶界处分布着大量M_(23)C_(6)型碳化物,基体中也有少量的M_(23)C_(6)型碳化物。

A335P91耐热钢管线碰头焊道焊接充氩保护工艺

A335P91耐热钢管线焊接时,常采用氩弧焊打底、焊条电弧焊填充盖面的单面焊双面成型工艺。打底焊接时,焊道背面需采取充氩气保护的措施,防止根部焊缝氧化。在管线预制阶段,可采用多种充氩保护方法,而在安装阶段的碰头焊道或管线走向复杂时,焊道无法采用常规的充氩方法,只能从焊缝间隙处充气保护,但采用传统的封堵材料和充氩工具会出现一系列问题,严重影响了打底质量和效率。现就我公司在中石油塔里木乙烷制乙烯装置中A335P91耐热钢管线碰头焊道焊缝充氩保护工艺进行介绍。

基于Ω方法的T/P91耐热钢蠕变持久寿命预测

利用Ω方法预测原始态和服役态T/P91耐热钢的蠕变持久寿命,并将其与利用等温线法和Larson-Miller参数法得到的结果进行对比。提出一种基于Ω方法的加速试验方案,该方法仅需一根试样即可快速预测给定温度和应力参数下的蠕变持久寿命。结果表明:与等温线法和Larson-Miller参数法相比,加速Ω方法的预测精度更高;对于服役态T/P91耐热钢,不同蠕变加速试验参数下得到的Ω较接近,蠕变断裂时间预测值均与试验值较吻合。

超(超)临界锅炉用耐热钢T/P91的性能及应用

介绍了超(超)临界锅炉用耐热钢T/P91研发的背景,对其化学成分、组织结构及性能进行了讨论。

A335 P91材质高压蒸汽管道现场焊接技术要点

通过对A335P91材料性能及焊接性能的综合分析,以山东某化工有限公司新建45万吨/年乙烯装置为例,总结了焊接技术要点同时结合相关文献结果,对P91材质高压蒸汽管道现场焊接技术要求进行了详尽的介绍,并对焊接全过程进行了梳理。从技术措施、人员技能、材料、加工及焊接设备、组对、焊接、热处理、焊缝无损检测等各方面进行控制,现场施工质量得到了有效的保障,为更广泛地推广A335P91材料的使用提出了建议。

T91铁素体耐热钢强化新途径

T91钢以其优异的综合性能成为高Cr铁素体耐热钢的代表钢种,被广泛应用于超临界发电厂锅炉管道上,同时也是开发更高使用温度的铁素体耐热钢材的研究基准。为进一步提高其耐热温度进而提高电厂热效率,在对T91钢组织结构及强化机理深入分析的基础上,探讨了形变热处理工艺通过优化组织来提高其性能的可行性,指出了高Cr铁素体耐热钢新的研究方向。

T91铁素体耐热钢过冷奥氏体转变过程中临界冷却速度的研究

利用DIL805A/D高精度差分膨胀仪,通过线膨胀行为测量与微观组织分析,获得T91铁素体耐热钢连续冷却转变过程中相关动力学信息,结合冷却后T91钢组织特征,确定了T91钢过冷奥氏体转变过程中的临界冷却速度。研究表明：T91钢过冷奥氏体连续冷却过程中只存在铁素体和马氏体转变区,而不出现贝氏体和珠光体转变。在冷却速度为10K/min时该钢获得完全板条马氏体组织,9K/min时组织中开始出现铁素体,即10K/min可以定为T91钢奥氏体向马氏体转变的上临界冷却速度;当冷却速度介于3-9K/min时为马氏体和铁素体的混合组织,冷却速度为2K/min时T91钢中不存在马氏体转变,室温组织为铁素体,即2K/min可以定为T91钢奥氏体向马氏体转变的下临界冷却速度。

T91耐热钢在KCl·NaCl熔盐体系中的腐蚀电化学行为

为了提高生物质电厂锅炉过热器的耐熔盐腐蚀性能,采用电化学方法研究了T91耐热钢在不同温度KCl·Na Cl熔盐中的腐蚀行为。采用扫描电镜及X射线衍射仪分析腐蚀形貌及腐蚀产物物相组成,研究了温度对T91耐热钢熔盐热腐蚀性能的影响。结果表明:腐蚀初期,T91耐热钢腐蚀较快,其腐蚀电化学阻抗谱呈典型的受氧化剂粒子扩散控制的特征;随着腐蚀的进行,T91耐热钢表面逐渐形成了Fe Cr2O4晶尖石型氧化膜,腐蚀速率显著降低;腐蚀后期电化学反应速度主要受金属腐蚀荷电粒子在氧化膜中的迁移速率控制;随着腐蚀温度的升高,T91耐热钢的自腐蚀电流密度逐渐增加,其耐腐蚀性能减弱;根据Arrhenius公式计算得出T91在KCl·Na Cl熔盐体中的腐蚀反应活化能为33.235 k J/mol。

淬火速率对T91铁素体耐热钢马氏体转变开始温度的影响

利用Baehr DIL805高精度差分膨胀仪，通过对线膨胀行为的测量与分析，获得相关动力学信息，系统研究了不同淬火速率（10～6000℃／min）对T91铁素体耐热钢马氏体转变开始温度Ms的影响。研究表明：不同淬火速率对T91钢的Ms有较大影响，淬火速率为10～50℃／min时Ms点较高，并保持平稳；100～2000℃／min时，Ms相对减小，并随淬火速率的增加呈降低趋势；速率为3000～6000℃／min的快速淬火时，Ms点急剧下降，并随速率的增加呈上升趋势。这种现象与碳原子气团、淬火空位和淬火内应力有关。

P91铁素体耐热钢在KCl、ZnCl_2和KCl-ZnCl_2盐膜下的腐蚀

研究了Ｐ９１铁素体耐热钢分别在 ＫＣｌ、 ＺｎＣｌ２以及 ＫＣｌ—ＺｎＣｌ２混合盐膜下在 ４５０ ℃氧化性气氛中的腐蚀．结果表明，合金在三种盐膜下均发生了加速腐蚀，在混合盐膜下的腐蚀最为严重形成的氧化膜厚且疏松，与基体的粘附性较差．在氧化膜／合金界面均发生氯的富集，而在基体内还出现了由氯导致的局部腐蚀．

加热速度对T91铁素体耐热钢奥氏体形成的影响

采用高精度差分膨胀仪对不同加热速度（10～6000K／min）下T91铁素体耐热钢的奥氏体形成动力学规律进行了系统研究．研究表明：加热速度显著影响191钢的奥氏体形成开始温度Ac1、结束温度Ac3、相变速率及淬火后的组织．加热速度愈大，Ac1和Ac3温度愈高，奥氏体相变速率愈快，奥氏体形成温度区间愈窄；相对较慢和较快的加热速度对淬火后的组织都有不利的影响．

超临界二氧化碳环境下耐热钢T91腐蚀行为机理研究

超临界二氧化碳循环发电系统具有效率高、设备体积小和用水量小等优点,其应用前景广阔,该系统高温部件结构材料的抗腐蚀性能是确保系统长周期安全高效运行的决定因素之一。本文在超临界二氧化碳环境下开展高温部件典型材料耐热钢T91的腐蚀机理试验,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和辉光放电光谱仪分析耐热钢T91表面腐蚀产物类型、成分及其分布。结果发现:在试验条件下超临界二氧化碳环境中,耐热钢T91腐蚀动力学规律符合抛物线型腐蚀规律,说明腐蚀过程受离子扩散控制;耐热钢T91腐蚀的主要类型为全面腐蚀,并且腐蚀产物表面出现C富集现象;耐热钢T91表面的腐蚀产物从气固界面到基体依次为Fe3O4、(Fe,Cr)3O4与碳化物和弥散于基体的碳化物;超临界二氧化碳环境中腐蚀产物(Fe,Cr)3O4层与耐热钢T91基体出现渗碳现象,说明腐蚀过程中发生氧化和碳化反应,研究结果丰富了超临界二氧化碳腐蚀中C元素的演变规律。

国内外T91耐热钢管质量对比分析

对国内外T91耐热钢管的质量进行了对比分析 ,分析了T91钢的化学成分对钢管力学性能的影响 ,并指出了T91钢尚需要研究和改进的重点。

新型铁素体耐热钢T/P91介绍

随着电站锅炉向提高蒸汽参数和提高单机容量的方向发展，锅炉高温过热器和再热器的最高金属壁温超过600℃，有些达650℃。这些部件采用美国国立橡树岭实验室0RNL（Oak Ridge National Laboratory）和美国燃烧工程公司（CE）冶金材料实验室合作研制的9Crl MoNbV钢，即T／P91，具有高的高温强度、优良的抗氧化性能及良好的工艺性能。

应力对T91铁素体耐热钢低温相变过程的影响

采用Baehr DIL805A/D高精度差分膨胀仪测量线膨胀行为与微观组织分析获取了T91铁素体耐热钢低温相变过程动力学信息,研究了不同温度(760、650和440℃)下施加不同压应力(100、150和200 MPa)对低温相变过程的影响。研究结果表明:压应力的施加促使马氏体的形成,提高Ms点;但在不同温度下应力的施加对Ms点的影响不同:随应力的增加,温度为760和650℃时,Ms呈降低趋势;在440℃下Ms点起先不发生变化而后呈升高趋势。这是因为在760和650℃时,相变机制主要与形变奥氏体的形态有关;而在440℃下主要受应力诱导马氏体相变机制的影响。

P91耐热钢热变形行为及其流变应力本构方程

基于位错反应理论和Avrami方程,建立了包含动态应变时效影响的动态回复与动态再结晶的两阶段本构方程。采用Gleeble3500热模拟试验机对P91耐热钢进行热压缩试验,获得了950～1200℃、0.01～10s-1条件下的P91耐热钢真应力-真应变曲线。利用试验获得的流变应力数据,采用非线性拟合确定了P91钢本构方程中的材料常数。模型的计算结果表明,计算曲线与试验曲线吻合得较好,所建立的本构方程可应用于预测P91钢在950～1200℃、0.01～10s-1条件下热加工变形的流变应力。

提高P91耐热钢焊接接头冲击韧度的研究

探讨了影响P91耐热钢焊接接头冲击韧度的工艺因素,对P91钢的常规焊接工艺进行调整,并模拟该工艺进行焊接试验。最后通过拉伸、弯曲、冲击试验、断口扫描和金相观察检验接头组织及性能。结果表明,在模拟焊接工艺下,P91耐热钢可以获得良好的焊接接头。焊缝拉伸强度高于母材;焊缝侧向弯曲试验外弧面未发现开裂;焊接接头的显微组织为回火板条马氏体,未出现非正常组织,焊缝晶粒明显细化;接头冲击韧度得到了大幅度提高。