9Cr-1Mo-V (Grade P91/T91) սողացող ուժի ուժեղացված ֆերիտիկ (CSEF) պողպատ է, որը կառավարվում է ASTM A335 / ASME SA335- ով : Այն օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանի գոլորշու վերնագրերում և տաքացնող խողովակաշարերում (մինչև 600°C), որպեսզի ավելի բարակ պատեր լինեն, քան P22-ը: Այն աղետալիորեն ձախողվում է IV տիպի ճեղքման կամ սողացող ճեղքի միջոցով, եթե խախտվում է հատուկ ջերմային մշակման պատուհանը:
9Cr-1Mo-V-ը պարզապես P22-ի արդիականացում չէ. դա մետալուրգիայի առանձին դաս է, որը արտադրության ընթացքում իրեն ավելի շատ նման է կերամիկայի, քան ավանդական ճկուն պողպատի: Թեև այն առաջարկում է 2-3 անգամ P22-ի սողացող ճեղքման ուժը, այն չունի ջերմային սխալների ներողամտություն: Այս ուղեցույցը անդրադառնում է գործառնական իրողություններին, դատաբժշկական ձախողման ռեժիմներին և P91 կաթսայի խողովակի դաշտային սահմանափակումներին:
9CR-1MO ԿԱԹԱԹԱՑԻ ԽՈՂՈՎԱԿԻ ՄԱՍԻՆ ՀԱՄԱԽՈՐԴ ԴԱՇՏԱԿԱՆ ՀԱՐՑԵՐ
Ինչու՞ մեր P91 եռակցման հոդերը ճաքեցին հիդրոփորձարկման ժամանակ:
Սա հաճախ պայմանավորված է սթրեսային կոռոզիայից ճաքերի (SCC) պատճառով, որոնք առաջանում են մնացորդային լարումներից՝ զուգակցված կեղտերի հետ: Եթե գիծը եռակցվել է, բայց անմիջապես չի ենթարկվել եռակցման ջերմային մշակման (PWHT), կամ եթե հիդրոջուրը պարունակում է քլորիդներ և անմիջապես չի չորացել, պահպանված ավստենիտը և բարձր կարծրությունը ստեղծում են կատարյալ միջավայր անմիջապես փխրուն կոտրվածքի համար:
Կարո՞ղ ենք բաց թողնել PWHT փոքր փորված P91 ջրահեռացման գծերի վրա:
Ոչ: Ի տարբերություն ածխածնային պողպատի կամ ավելի ցածր համաձուլվածքների, P91-ը օդային կարծրացնող է: Նույնիսկ փոքր անցքերի խողովակների վրա ջերմային ազդեցության գոտին (HAZ) եռակցումից հետո կհասնի կարծրության մակարդակի, որը գերազանցում է 350 HBW: Առանց PWHT-ի՝ այս կառուցվածքը մեղմելու համար, խողովակը ենթակա է փխրուն խափանումների և չի բավարարի ծածկագրի սողացող պահանջներին:
Ի՞նչ է նշանակում 180 HBW կարծրության ցուցանիշը P91 կծիկի վրա:
Այն ցույց է տալիս «Փափուկ կետ» ձախողումը: Արտադրության կամ դաշտային ջերմային մշակման ընթացքում նյութը չափազանց կոփվել է (ջեռուցվել է ավելի ցածր կրիտիկական ջերմաստիճանից՝ ~820°C): Միկրոկառուցվածքը քանդված է. սողացող ուժը վտանգված է: Տուժած հատվածը պետք է կտրվի և փոխարինվի. այն հնարավոր չէ վերանորոգել։
The 'Type IV' Cracking Nightmare
9Cr-1Mo-ում ձախողման ամենանենգ ռեժիմը IV տիպի ճեղքումն է: Սա տեղի է ունենում միջկրիտիկական ջերմային ազդեցության գոտում (IC-HAZ)՝ նյութի նեղ շերտ, որը գտնվում է տեսանելի եռակցման և չազդված հիմնական մետաղի միջև: Եռակցման ջերմային ցիկլի ընթացքում այս գոտին ստեղծում է մանրահատիկ նյութ, որը կորցնում է նստվածքի ուժը:
IV տիպի ճաքերը հատկապես վտանգավոր են, քանի որ դրանք հաճախ առաջանում են ենթամակերևույթից : Ստանդարտ տեսողական զննում (VT) և ներկ ներթափանցող (PT) կցուցադրեն մաքուր զոդում, մինչդեռ խողովակն արդյունավետորեն բացվում է ներսից դուրս՝ սողացող դատարկության առաջացման պատճառով: Հայտնաբերումը պահանջում է ծավալային NDE, մասնավորապես՝ ուլտրաձայնային փուլային զանգված կամ ռադիոգրաֆիա:
Կարո՞ղ են արդյոք IV տիպի ճաքերը վերանորոգվել հղկման և եռակցման միջոցով:
Ո՛չ: IV տիպի ճաքի հայտնաբերումից հետո այդ հատուկ հանգույցի ծառայության ժամկետը սպառվում է: Մանրացնելը սովորաբար բացահայտում է, որ ճեղքը տարածվում է պատի խորքում: Ջերմության ազդեցության տակ գտնվող ամբողջ հատվածը պետք է կտրվի և տեղադրվի նոր կծիկ:
Քննադատական քիմիական կազմը և 'բաղադրատոմսը'
P91-ը հիմնված է «միկրոհամաձուլման» տարրերի վրա, մասնավորապես՝ ազոտի և նիոբիումի, հատիկների սահմանները ամրացնելու և սողանքը կանխելու համար: Եթե այս տարրերը չեն գտնվում խիստ թիրախների սահմաններում, ապա պողպատը վերադառնում է ստանդարտ 9Cr (P9) ամրությանը, որը զգալիորեն ավելի թույլ է:
Տարրի
թիրախային կազմը (%)
Գործառույթ
Chromium (Cr)
8.00 – 9.50%
Օքսիդացման դիմադրություն
Մոլիբդեն (Mo)
0,85 – 1,05%
Սողացող ուժի հիմք
Վանադիում (V)
0,18 – 0,25%
Տեղումների ուժեղացում
Նիոբիում (Nb)
0,06 – 0,10%
Հացահատիկի սահմանի ամրացում
Ազոտ (N)
0,030 – 0,070%
Կարևոր է V/Nb կարբոնիտրիդի ձևավորման համար
Ինժեներական նշում. Ուշադրություն դարձրեք ազոտ/ալյումին հարաբերակցությանը: Բարձր ալյումին (>0,04%) գործում է որպես ազոտ մաքրող միջոց՝ խլելով ազոտի համաձուլվածքը, որն անհրաժեշտ է ամրապնդող նստվածքների ձևավորման համար, ինչը հանգեցնում է սողանքի վաղաժամ ձախողման:
Կառուցման սահմանափակումները և 'Փափուկ կետը'
«Փափուկ կետը» տարածք է, որտեղ նյութի կարծրությունը իջնում է 190 HBW-ից (մոտ 190 HV10): Դա տեղի է ունենում, երբ դաշտային PWHT ջերմաստիճանը գերազանցում է AC1 ցածր կրիտիկական ջերմաստիճանը (մոտ 800°C–820°C): Այս պահին կոփված մարտենզիտի կառուցվածքը քայքայվում է:
Ընդհակառակը, եթե կարծրությունը գերազանցում է 270 HBW, նյութը բավականաչափ կոփված չէ և հակված է սթրեսային կորոզիայի ճեղքմանը (SCC): P91 դաշտի կոշտության «Ոսկե միջակայքը» 200 – 250 HBW է.
Ինչո՞ւ պետք է P91-ը սառչի մինչև 100°C մինչև PWHT:
P91-ը մարտենզիտային պողպատ է: Եռակցումից հետո այն պետք է սառչի Martensite Finish (Mf) ջերմաստիճանից ցածր (մոտ 100°C/212°F)՝ ապահովելու համար, որ Austenite-ը լիովին վերածվում է Martensite-ի: Եթե դուք սկսեք PWHT-ը, երբ այն դեռ տաք է (ավստենիտիկ), դուք չեք հասնի մարտենզիտի կոփված կառուցվածքին, որն անհրաժեշտ է բարձր ջերմաստիճանի ամրության համար:
Երբ 9Cr-1Mo կաթսայի խողովակը սխալ ընտրություն է
Ցածր NDE բյուջե. Եթե նախագիծը չի կարող իրեն թույլ տալ 100% ծավալային NDE և կարծրության փորձարկում յուրաքանչյուր եռակցման վրա, P91-ը պարտավորություն է: P22-ն ավելի անվտանգ է սահմանափակ որակի միջավայրերի համար:
Հաճախակի Հեծանվավազք/Թաց դասավորություն. P91-ը խիստ զգայուն է կոռոզիայից հոգնածության և SCC-ի նկատմամբ խոնավ միջավայրում: Եթե անջատման ժամանակ կաթսան հնարավոր չէ չոր պահել, խափանման ռիսկերը մեծանում են:
'Patch' Վերանորոգման միջավայրեր. Եթե հաստատությունը հենվում է բարձիկների եռակցման արագ վերանորոգման վրա՝ շարունակելու աշխատանքը, P91-ն արգելված է: Ցանկացած վերանորոգման համար այն պահանջում է բարդ կտրված և ամբողջական ցիկլային ջերմային բուժում:
Հաճախակի տրվող հարցեր (անսարքությունների վերացում)
Կարո՞ղ եմ P91-ը փոխարինել P22-ով՝ կյանքը մեծացնելու համար:
Ոչ որպես ուղղակի 'drop-in' առանց ինժեներական վերանայման: Թեև P91-ն ավելի ամուր է, այն ավելի քիչ ճկուն է: Գոյություն ունեցող աջակցության համակարգերը, որոնք նախատեսված են ավելի հաստ և ծանր P22 պատերի համար, կարող են ճշգրտման կարիք ունենալ ավելի թեթև P91 խողովակաշարի համար՝ թրթռումներից կամ սթրեսներից խուսափելու համար: Ավելին, P91-ը և P22-ը խառնելը պահանջում է մետաղի եռակցման տարբեր ընթացակարգեր, որոնք տեխնիկապես պահանջկոտ են:
Արդյո՞ք P91-ը չի աշխատի, եթե ես օգտագործեմ ինդուկցիոն ճկումը:
Այն չի հաջողվի, եթե ջերմաստիճանի հսկողությունը թուլանա: Ինդուկցիոն ճկումը ներառում է արագ տաքացում և սառեցում: Եթե ինտրադոսում (ներքին կորի) ջերմաստիճանի մոնիտորինգն անջատված է նույնիսկ 25°C-ով, կարող եք ստեղծել տեղայնացված փափուկ կետ կամ կարծրության բարձրացում: Ինդուկցիոն թեքված P91-ը գրեթե միշտ պահանջում է լիարժեք նորմալացում և ջերմամշակում հետծռումից հետո՝ հատկությունները վերականգնելու համար:
Որո՞նք են այլընտրանքները, եթե P91-ի պատրաստումը չափազանց դժվար է:
Եթե աշխատանքային ջերմաստիճանը ցածր է 540°C-ից (1000°F), 2.25Cr-1Mo (P22) ստանդարտ այլընտրանքն է: Այն պահանջում է ավելի հաստ պատեր, բայց զգալիորեն ավելի ներողամիտ է եռակցման և ջերմային մշակման հարցում: P91-ի սահմանները (600°C-ից բարձր) գերազանցող ջերմաստիճանների դեպքում ինժեներները սովորաբար անցնում են ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատների (304H/347H) կամ առաջադեմ համաձուլվածքների, ինչպիսին է 92-րդ աստիճանը (P92), թեև P92-ն ունի արտադրության նմանատիպ դժվարություններ:
