Razred 91 (P91/T91) je feritno legirano jeklo s povečano trdnostjo lezenja (CSEF), ki ga ureja ASTM A335/A213. Uporablja se v ultra-superkritičnih elektrarnah in petrokemičnih zbiralnikih, ki delujejo do 600 °C (1110 °F). Če varilni termični cikli odstopajo od strogih kvalificiranih postopkov, pride do katastrofalnih okvar zaradi razpok tipa IV ali mehkih točk.
9Cr-1Mo-V (razred 91) predstavlja kritičen premik v metalurgiji. Za razliko od popustljivega P22 (2.25Cr), P91 ponuja 2-3x večjo odpornost proti pretrganju, kar omogoča tanjše stene in zmanjšano toplotno utrujenost. Vendar ima ta zmogljivost svojo ceno: med izdelavo se obnaša bolj kot keramika kot kot duktilno jeklo. Ima ničelno rezervo za napako glede vnosa toplote, temperatur med prehodi in toplotne obdelave po varjenju (PWHT).
POGOSTA VPRAŠANJA O 9CR-1MO KOTLOVNI CEVI
Ugotovili smo, da je bila trdota 185 HBW na terenskem zvaru. Je to sprejemljivo?
Ne. Takoj prenehajte. 'Zlato območje' za P91 je 190–250 HBW. Odčitek pod 190 HBW pomeni 'mehko točko', kjer se je struktura kaljenega martenzita poslabšala, kar resno ogroža trdnost pri lezenju. Tega razdelka ni mogoče popraviti; ga je treba izrezati in zamenjati.
Ali lahko hladno ukrivimo cevi P91 za poravnavo med montažo?
Strogo omejeno. Na splošno P91 ne morete upogibati v hladnem za več kot ~2,5 % napetosti brez obvezne ponovne normalizacije in popuščanja. Prisiljena poravnava s padci verige ustvarja visoke preostale napetosti, ki v kombinaciji s trdoto P91 povzročijo korozijsko razpokanje ali zlom v zgodnji življenjski dobi.
Zakaj je zvar počil, še preden smo zagnali obrat?
To je pogosto posledica mokrega hidrotestiranja. P91 je zelo dovzeten za napetostno korozijsko razpokanje (SCC) v prisotnosti kloridov/vlage, če obstajajo preostale napetosti. Če izvajate hidrotest, je treba sistem takoj posušiti, sicer lahko cev med mirovanjem poči.
'Recept' P91: Zakaj je drugačen
P91 ni le P22 z več kroma. Zanaša se na specifično mikrostrukturo – kaljeni martenzit z izločeno ojačitvijo iz vanadija in niobija. Prisotnost dušika je ključnega pomena za tvorbo V/Nb karbonitridov, ki pritrdijo meje zrn in preprečijo lezenje.
elementa Območje (%)
Sestava
Funkcija
Krom (Cr)
8.00 – 9.50
Odpornost proti oksidaciji
molibden (Mo)
0,85 – 1,05
Krepitev trdne raztopine
vanadij (V)
0,18 – 0,25
Tvorba oborine (tip MX)
Niobij (Nb)
0,06 – 0,10
Zapenjanje mej zrn
Dušik (N)
0,030 – 0,070
Kritično za stabilnost karbonitrida
Inženirski vpogled: Upoštevajte ozke razpone za V, Nb in N. Če dobavitelj zagotovi material, kjer je dušik na dnu razpona (0,030 %), se lahko življenjska doba lezenja zmanjša za polovico v primerjavi z optimalnim razponom.
Zakaj potrebujete 100 % volumetrični NDE?
P91 je nagnjen k podzemnim razpokam, ki jih vizualni testi in preizkusi penetracije barvila zgrešijo. Ker ima material nizko lomno žilavost v primerjavi z mehkim jeklom, se lahko majhna napaka hitro širi. 100 % RT (radiografija) ali UT (ultrazvok) je standardna obramba.
Field Failure Mode: Razpoka tipa IV
Primarni morilec cevnih sistemov P91 je razpokanje tipa IV. Ta okvara se pojavi v interkritičnem območju toplotnega vpliva (IC-HAZ), ozkem pasu med zvarom in osnovno kovino.
Mehanizem: Toplotno cikliranje med varjenjem ustvari finozrnato območje, kjer so se oborine raztopile ali grobile, kar zmanjša trdnost lezenja.
Odkrivanje: Te razpoke se pogosto začnejo na sredini stene (pod površino). Vizualni pregled ne bo pokazal ničesar, dokler cev ne poči.
Preprečevanje: dosledno upoštevanje temperatur PWHT (730°C - 760°C) in zmanjševanje napetosti v cevovodih sistema.
Zakaj se mora P91 ohladiti pred PWHT?
P91 se utrjuje na zraku. Zvar se mora ohladiti pod 100 °C (212 °F), da se zagotovi popolna transformacija avstenita v martenzit. Če začnete s PWHT, medtem ko ostane avstenit, material ne bo tvoril zahtevane strukture kaljenega martenzita, kar bo povzročilo okvaro.
Ko je cev kotla 9Cr-1Mo napačna izbira
Nenadzorovano varjenje na terenu: če ne morete zagotoviti vzdrževanja predgretja (najmanj 200 °C) in natančne PWHT, uporabite P22. P91 ne bo uspel v nenadzorovanem okolju.
Različni kovinski zvari (DMW) brez izkušenj: varjenje P91 na avstenitno nerjavno jeklo ustvari vmesnik z visoko napetostjo zaradi neusklajenosti toplotnega raztezanja. Izogibajte se, razen če je kritično.
'Popravila' popravila: P91 ne morete učinkovito popraviti popravka. Odseki, ki puščajo, zahtevajo popoln izrez in zamenjavo tuljave. Če so hitra popravila prednostna naloga, je P91 odgovornost.
Okolja z visoko vsebnostjo klorida: P91 je občutljiv na SCC. V okoljih z močno izpostavljenostjo kloridom med nedelovanjem lahko luknjanje povzroči hitro odpoved.
Pogosto zastavljena vprašanja
Ali lahko na P91 uporabim polnilno kovino iz ogljikovega jekla?
Nikakor ne. Uporabiti morate ustrezen potrošni material (običajno E9015-B9). Uporaba polnila iz ogljikovega jekla ustvari zvar z bistveno nižjo trdnostjo lezenja kot osnovna kovina, kar zagotavlja katastrofalno zlom pri delovnih temperaturah.
Ali bo P91 odpovedal, če je temperatura PWHT previsoka?
ja Če PWHT preseže spodnjo kritično temperaturo (AC1, približno 820 °C), se material ponovno avstenizira. Pri ohlajanju se tvori nepopuščeni martenzit (krhki) ali grobi karbidi, ki uničijo lastnosti lezenja materiala.
Kakšne so alternative za P91?
Če je projektna temperatura pod 540 °C (1000 °F), razred 22 (P22/T22) . je standardna alternativa Je debelejši in težji za enako stopnjo tlaka, vendar je med varjenjem in popravili veliko bolj prizanesljiv.
