1. T91合金钢管的T91钢的焊接工艺
4.1 预热温度的选择
T91钢的Ms点约为400℃,预热温度一般选在200~250℃。预热温度不能太高,否则接头冷却速度降低,可能在焊接接头中引起晶界处碳化物析出和形成铁素体组织,从而大大降低该钢材焊接接头在室温时的冲击韧性。预热温度的下限从哈尔滨锅炉厂所做过的插销试验可得到很好的说明。
插销试棒采用T91钢,直径8 mm,深0.5 mm,底板采用13CrMo钢,厚20 mm,试验在不预热、预热150℃、预热200℃、预热250℃条件下进行。焊条采用J707。焊接电流为165~170 A,电弧电压为21~267 V,试验结果如表2所示。
表2 T91插销试验结果
试验
条件 试样
号 应力水平
/MPa 断裂时间
/min
不预热 1 303.8 9 9
2 186 8 237
3 176.4 8.3 1440未断
预热150℃ 4 421.4 8.1 1260
5 354.8 120未断
预热200℃ 6 465.2 8.6 1440未断
7 482.7 8.1 438
8 539 7.9 313
预热250℃ 9 539 8.2 1440未断
10 600 8.0 1440未断
由上述试验结果知,在不预热条件下,T91钢焊接接头的临界应力为176.4 MPa;预热150℃时,临界应力为354.8 MPa,为T91钢常温屈服极限415 MPa的85.4%;预热200℃以上时,临界应力大于460 MPa,超过了T91钢常温屈服极限。由此,为避免T91钢焊接时产生冷裂纹,预热温度必须不低于200℃,德国规定预热温度为180~250℃,美国CE公司规定预热温度为120~205℃。
4.2 层间温度的选择
层间温度不得低于预热温度下限,但如同预热温度的选取一样,层间温度也不能过高。T91焊接时层间温度一般控制在200~300℃。法国规定:层间温度不超过300℃。美国规定:层间温度可位于170~230℃之间。
4.3 焊后热处理起始温度的选择
T91要求焊后冷却到低于Ms点以下并保持一定时间再进行回火处理,焊后冷却速度为80~100℃/h。如果未经保温,接头的奥氏体组织可能没有完全转变,回火加热会促使碳化物沿奥氏体晶界沉淀,这样的组织很脆。但是T91焊后也不允许冷却到室温再进行回火,因为其焊接接头冷却到室温时就有产生冷裂纹的危险。对于T91来说,最佳起始温度为100~150℃,并保温1h,可基本确保组织转变完毕。
4.4 回火温度、恒温时间、回火冷却速度的选择
T91钢冷裂倾向较大,在一定条件下,容易产生延迟裂纹,故焊接接头必须在焊后24 h内进行回火处理。T91焊后状态的组织为板条状马氏体,经过回火可变为回火马氏体,其性能较板条状马氏体优越。回火温度偏低时,回火效果不明显,焊缝金属容易时效而脆化;回火温度过高(超过AC1线),接头又可能再次奥氏体化,并在随后的冷却过程中重新淬硬。同时,如本文在前面所述,回火温度的确定还要考虑接头软化层的影响。一般而言,T91回火温度为730~780℃。
T91焊后回火恒温时间不少于1 h,才能保证其组织完全转变为回火马氏体。
为了降低T91钢焊接接头的残余应力,必须控制其冷却速度小于5 ℃/min。T91钢的焊接工艺可用图3表示。
①预热200~250 ℃;②焊接,层间温度200~300 ℃;③焊后冷却,速度为 80~100 ℃/h;④100~150 ℃保温1 h;⑤730~780 ℃回火1 h;⑥以不大于5 ℃/min速度冷却
5 T91钢在广东省内火电厂应用实例
广东省电力局第一焊接培训中心曾作过Φ42 mm×5mm的T91小径管对接的焊接工艺评定。采取的预热温度为200℃,焊后冷却到150℃,保温1h后进行回火,回火温度为750~780℃,保温1h,升降温速度均小于5℃/min。焊后对试样进行外观检查、断口检查、无损检测、拉伸和弯曲试验,结果均合格,这也说明上述焊接工艺是行之有效的。
上述焊接工艺已成功应用在沙角A厂、梅州市梅县区电厂高温再热器外圈。T91钢在这些电厂应用后,由于超温等造成的事故频率大大降低。
6 结论
①T91钢靠合金化原理,尤其是添加了少量铌、钒等微量元素,高温强度、抗氧化性较12 Cr1MoV钢有较大的提高,但其焊接性能较差。
②插销试验表明,T91钢有较大冷裂倾向,选取预热200~250 ℃,层间温度200~300 ℃,可有效防止冷裂纹产生。
③T91焊后热处理前,必须冷却至100~150 ℃,保温1 h;回火温度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。 钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用钢管制造环形零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时,如滚动轴承套圈、千斤顶套等,目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料,枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下,圆面积最大,用圆形管可以输送更多的流体。此外,圆环截面在承受内部或外部径向压力时,受力较均匀,因此,绝大多数钢管是圆管。合金管重量计算公式:[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)
2. T91钢管对接焊缝焊完后出现裂纹,该怎么办
1、T91钢管对接焊缝焊完后出现裂纹可以采用E9015焊条重新焊接。
2、E9015-B9是是AWS的标准,就是大家版常说的T91焊材权,焊接P91/T91耐热钢的,也就是焊接9Cr1Mo管材的。现在电力系统的耐热管道用的比较多一些。
3、该类焊接焊前须对焊口左右各150mm内预热到200℃左右,焊后需要后热半个小时,温度150℃[通常焊后直接用保温棉包裹即可].如此则可避免出现裂纹等不良后果。
3. T91钢管的焊接提示
T91焊接时存在的问题
3.1 热影响区淬硬组织的产生
从图1可以看出,T91的临界冷却速度低,奥氏体稳定性很大,冷却时不易发生正常的珠光体转变,从而冷却到较低温度时发生了马氏体转变。正由于此,T91的淬硬和冷裂倾向很大。
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然会伴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,故而T91焊接接头内部应力很大。
对于T91,奥氏体十分稳定,要冷却到较低温度(约400℃)才能变为马氏体。粗大的马氏体组织脆而硬,接头又处在复杂应力状态下。同时,焊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。
3.2 热影响区晶粒长大
焊接热循环对焊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。当冷却速度较小时,在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;冷却速度大时,由于产生了粗大的马氏体组织,也会使焊接接头塑性下降。
3.3 软化层的产生
T91钢在调质状态下焊接,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时,软化程度较大。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。哈尔滨锅炉厂曾做过试验得出T91焊接热影响区硬度曲线,见图2。
3.4 应力腐蚀裂纹
T91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,而环境又比较潮湿时,容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。
4. 91材质和12Cr1MO材质焊接R31牌号焊条可以
不可以
可查看DL/T869标准,最后一页有个异种钢焊接用什么焊材。
我们的工艺评定是使用91用的焊丝美标:ER90S-G 国标:TGS-9CB
5. T91钢管的焊接工艺
4.1 预热温度的选择
T91钢的Ms点约为400℃,预热温度一般选在200~250℃。预热温度不能太高,否则接头冷却速度降低,可能在焊接接头中引起晶界处碳化物析出和形成铁素体组织,从而大大降低该钢材焊接接头在室温时的冲击韧性。预热温度的下限从哈尔滨锅炉厂所做过的插销试验可得到很好的说明。
插销试棒采用T91钢,直径8 mm,深0.5 mm,底板采用13CrMo钢,厚20 mm,试验在不预热、预热150℃、预热200℃、预热250℃条件下进行。焊条采用J707。焊接电流为165~170 A,电弧电压为21~267 V,试验结果如表2所示。
表2 T91插销试验结果
试验
条件 试样
号 应力水平
/MPa 断裂时间
/min
不预热 1 303.8 9 9
2 186 8 237
3 176.4 8.3 1440未断
预热150℃ 4 421.4 8.1 1260
5 354.8 120未断
预热200℃ 6 465.2 8.6 1440未断
7 482.7 8.1 438
8 539 7.9 313
预热250℃ 9 539 8.2 1440未断
10 600 8.0 1440未断
由上述试验结果知,在不预热条件下,T91钢焊接接头的临界应力为176.4 MPa;预热150℃时,临界应力为354.8 MPa,为T91钢常温屈服极限415 MPa的85.4%;预热200℃以上时,临界应力大于460 MPa,超过了T91钢常温屈服极限。由此,为避免T91钢焊接时产生冷裂纹,预热温度必须不低于200℃,德国规定预热温度为180~250℃,美国CE公司规定预热温度为120~205℃。
4.2 层间温度的选择
层间温度不得低于预热温度下限,但如同预热温度的选取一样,层间温度也不能过高。T91焊接时层间温度一般控制在200~300℃。法国规定:层间温度不超过300℃。美国规定:层间温度可位于170~230℃之间。
4.3 焊后热处理起始温度的选择
T91要求焊后冷却到低于Ms点以下并保持一定时间再进行回火处理,焊后冷却速度为80~100℃/h。如果未经保温,接头的奥氏体组织可能没有完全转变,回火加热会促使碳化物沿奥氏体晶界沉淀,这样的组织很脆。但是T91焊后也不允许冷却到室温再进行回火,因为其焊接接头冷却到室温时就有产生冷裂纹的危险。对于T91来说,最佳起始温度为100~150℃,并保温1h,可基本确保组织转变完毕。
4.4 回火温度、恒温时间、回火冷却速度的选择
T91钢冷裂倾向较大,在一定条件下,容易产生延迟裂纹,故焊接接头必须在焊后24 h内进行回火处理。T91焊后状态的组织为板条状马氏体,经过回火可变为回火马氏体,其性能较板条状马氏体优越。回火温度偏低时,回火效果不明显,焊缝金属容易时效而脆化;回火温度过高(超过AC1线),接头又可能再次奥氏体化,并在随后的冷却过程中重新淬硬。同时,如本文在前面所述,回火温度的确定还要考虑接头软化层的影响。一般而言,T91回火温度为730~780℃。
T91焊后回火恒温时间不少于1 h,才能保证其组织完全转变为回火马氏体。
为了降低T91钢焊接接头的残余应力,必须控制其冷却速度小于5 ℃/min。T91钢的焊接工艺可用图3表示。
①预热200~250 ℃;②焊接,层间温度200~300 ℃;③焊后冷却,速度为 80~100 ℃/h;④100~150 ℃保温1 h;⑤730~780 ℃回火1 h;⑥以不大于5 ℃/min速度冷却。
5 T91钢在广东省内火电厂应用实例
广东省电力局第一焊接培训中心曾作过Φ42 mm×5mm的T91小径管对接的焊接工艺评定。采取的预热温度为200℃,焊后冷却到150℃,保温1h后进行回火,回火温度为750~780℃,保温1h,升降温速度均小于5℃/min。焊后对试样进行外观检查、断口检查、无损检测、拉伸和弯曲试验,结果均合格,这也说明上述焊接工艺是行之有效的。
上述焊接工艺已成功应用在沙角A厂、梅州市梅县区电厂高温再热器外圈。T91钢在这些电厂应用后,由于超温等造成的事故频率大大降低。
6. t91管焊接要求
T91管全称为:SA213T91,是一种高铬耐热钢,通常为小口径管φ<60mm,其对接焊一般采取全氩弧焊,即氩弧焊打底\氩弧焊中间层和盖面,如管壁厚度超过6mm,通常采用电焊盖面.氩弧焊采用ER90-S焊丝,电焊采用E9015焊条.
该类焊接焊前须对焊口左右各150mm内预热到200℃左右,焊后需要保温半个小时,温度150℃[通常焊后直接用保温棉包裹即可].如此则可避免出现裂纹等不良后果.
7. 有谁知道焊接T91的焊丝型号
T91钢是美国国立像树岭实验室和美国燃烧工程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,严格限制硫、磷的含量,添加少量的钒、铌元素进行合金化。SA213是简写全称是ASTM SA213。你有没有写错,是2103吗?
ASME SA213是美国标准(锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体和奥氏体合金钢管)
美国机械工程师学会 (ASME)(American Society of Mechanical Engineers)成立于1880年。现今已成为一家拥有全球超过125,000会员的国际性非赢利教育和技术组织。由于工程领域各学科间交叉性不断增长,ASME出版物也相应提供了跨学科前沿科技的资讯。涵盖的学科内容包括:基础工程、制造、系统设计等方面。
与T91钢对应的德国钢号为X10CrMoVNNb91,日本钢号为HCM95,法国则为TUZ10CDVNb0901。
ER90S-B9焊丝参考AWS A5.28 气保焊低合金钢焊丝标准
其中E、R指的是electrod or rod,意为焊丝,也可只用E表示。90指的是使用该焊丝焊态熔敷金属最小抗拉强度为90000psi(1psi=6.895kPa )。S是solid的缩写,意为该焊丝为实芯,除S外,此处如标C(composite)则表示该焊丝为金属芯的。B9表示焊丝成分或熔敷金属成分,具体参照标准。
用ER90S—B9焊丝焊接T91钢正合适.
8. 316H跟T91焊接氩弧焊用什么焊丝
316H跟T91耐高温腐蚀的不锈钢与P/T91的异种焊接可以用WEWELDING601HTIG氩弧焊丝焊接。
WEWELDING601H概述:WEWELDING601H(简称威欧丁601H)是一种通用的不锈钢焊条,用于各种级别不锈钢的高级全方位焊接合金,具有高抗腐蚀性和高耐热性,耐热温度高达1200℃。WEWELDING601H具有良好的焊接性,在各种情况下,极少量的飞溅并易于焊渣清除
WEWELDING601H通用性:
WEWELDING601H可以用来焊修各种级别的不锈钢及碳钢,特别是用于焊接310,314,410,430和近似的其它不锈钢以及其它合金钢。完全奥氏体结构意味着不会出现西格玛相。
WEWELDING601H应用举例:
如:熔炉零件 高温风机叶片 钢水包 热处理容器 高温管道等等
WEWELDING601H力学性能:
抗拉强度: 达到100,000磅/平方英寸(689牛顿/平方毫米)
屈服强度: 达到 65,000磅/平方英寸(448牛顿/平方毫米)
延伸率 40%
电流类型: AC/DC+
9. 奥氏体不锈钢和高合金钢T91,异种钢焊接,用ErNiCr-3焊丝,怎么焊不开裂
ErNiCr-3是焊接镍基合金的焊丝
ERNi-1纯镍焊丝
镍200焊丝、镍201焊丝镍合金和镀镍钢板的焊接;钢与镍之间的焊接;钢的表面堆焊
镍基合金焊条ENiCrFe-3ENiCrMo-10ENiCrCoMo-1ENiCrMo-7
特点及用途:碱性药皮合金焊条,用于焊接镍基合金、高温和抗蠕变钢、耐热钢和低温钢、异种钢焊接等。适用工作温度范围为-196℃至+650℃的压力容器制造,+1200℃内抗氧化起皮(无硫条件);该焊条及熔敷金属具有很高的质量标准
ERNiCr-3
特点及用途:氩弧焊丝(GTAW)和气保焊丝(GMAW)。用于焊接镍基合金,高温和抗蠕变钢、耐热钢和低温钢、异种钢焊接,低合金钢修复等。工作温度大于+300℃的铁素体奥氏体钢联接以及不需焊后热处理的焊接应用。适用工作温度范围为-196℃至+550℃的压力容器制造,+1200℃内抗氧化起皮(无硫条件)。抗脆变,抗热开裂,异种钢焊接时,高温热处理时的碳扩散低。抗热冲击,耐蚀全奥氏体组织,介于碳钢和奥氏体CrNi(Mo)钢间和较低的热膨胀系数。
ENiCrMo-3特点及用途:碱性药皮焊条、用于焊接6%Mo超级奥氏体不锈钢,如S31254、N09826、 N08367和625合金。焊条及熔敷金属满足高的焊接质量和抗腐蚀性能要求。极佳的抗应力腐蚀开裂和抗点蚀能力。点蚀指数>52。抗热开裂。由于熔敷金属在650-850℃之间的脆变特性,应避免此工作温度范围。
ENiCrMo-4:镍基碱性药皮焊条。用于相近Ni基钢材的焊接,如N10276、2.4819,亦可用于此类Ni基钢与低合金钢及不锈钢的对焊接优异的抗氯及氯化物介质的侵蚀能力。亦可抗强氧化铁、氯化铜。
ENiCrMo-6镍基合金焊条型号NiCr14Mo7,耐磨腐蚀,耐高温,耐磨耗,用于双相钢,不锈钢及铸钢表面的堆焊
ENiCrMo-10
ENiCrMo-10 INCONEL622及其它Ni-Cr-Mo耐腐蚀合金的焊接;表面堆焊合金钢、又相钢、超高强度双相钢、超高强度奥氏体不锈钢的焊接;钢的表面堆焊。
ECuNi用于含30%Ni以下的类似合金基金属的对接焊和堆焊,亦可用于有钯合金和其他不同特性钢材的焊接。得益于其优异的抗海水性能,该焊条特别适用于海上焊接应用及海水脱盐,造船及化工等。除立向下焊接以外,全位置的焊接能力
ENiCrCoMo-1碱性NiCrCoMo药皮焊条。用于相近镍基合金、耐热奥氏体钢和铸钢联接焊接和堆焊,如617合金、N06007合金及2.4663合金等。1100℃温度内抗氧化起皮,1000℃温度内优异的抗高热氧化,碳化环境性能。
10. P91钢焊接过程要注意什么呢
P91合金钢管可按现有方法进行电弧焊接,包括可用氩弧焊接(TIG)方法进行焊接。焊条和焊剂的选择,应当尽量使焊缝和母材的化学成分一致或接近,使焊接金属具有与母材相同或更好的蠕变和持久强度。由于该钢对热裂纹不敏感,施焊前预热到150~200 ℃时也不会出现裂纹,并可与各种钢,如P22钢(珠光体耐热钢)、X20CrMoV121(马氏体耐热钢)和TP304H(奥氏体耐热钢)等钢焊接,以下介绍 P91合金钢管的焊接情况:
a) P91合金钢管和 P9合金钢管焊接时,可选用9Cr-1Mo(T9)或改进的9Cr-1Mo(T91)焊条,壁厚大于25 mm 的管道采用后者,预热温度为200 ℃,焊接后缓慢冷却到室温,然后在730 ℃以上温度回火;
b) P91合金钢管与 10CrMo910合金钢管焊接时,焊接材料要与 10CrMo910 相匹配, 730 ℃时应力释放后应在空气中冷却2 h,由于这两种材料焊接部位有一个脱碳区,若采用 10CrMo910 焊条焊接,要保证焊接金属的含碳量够高,以满足持久强度的要求;
c) P91合金钢管与 P22合金钢管焊接时,焊条可选用 2.25Cr-1Mo 焊条,预热温度为200 ℃,焊接后缓慢冷却到室温,然后在700~725 ℃下回火,也可先在 P91合金钢管侧堆焊 5Cr1-1Mo 焊条,然后再与 P22 钢焊接;
d) P91合金钢管与 X20CrMoV121 焊接时,要用两者相匹配的焊接材料,如 P91 钢焊条,预热温度为250 ℃,焊后缓慢冷却到80~100 ℃,在750 ℃以上温度回火;
e) P91合金钢管与 TP304H 焊接时,用 Inconel 182Ni 基合金焊条,预热温度为200 ℃,焊后冷却到室温,在700~730 ℃回火。
以上焊后的热处理温度取决管子壁厚,小直径管道处理0.5 h,大直径管道以壁厚每25 mm处理1 h。由于 P91合金钢管蠕变强度高,在同样条件下,管道壁厚比采用 P22 钢要薄,焊缝填充金属量相对要少,但 P91 钢对焊缝 IV 型裂纹敏感,因此,要尽量减少 P91 钢材中的系统应力,对壁厚大于12.5 mm的管道,要求在焊后冷到100 ℃以上即回火。