解析t91管材的焊接

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1、万方数据第35卷第1期2004年1月锅炉技术B()1l。ERTECHN()L()GYVuI35．No．1Jan，2004文章编号：cN31l508(2004)ol—003604T91管材的焊接沙万华(上海交通大学材料学院，上海200030)关键谰：锅炉；T01材料；焊接方法摘要：对T91管材的化学成分、机械性能及焊接性能进行了介绍；汇总r部分原材料、焊材的标准化学成分数据；分析了T9l管材的焊接

2、生、焊接方法，』f：对电厂改造安装使用的焊接方法进行r统计分析，最后对

3、191管材的焊接提出了建议。中圈分类号：TP226+．2文献标识码：A1

4、前言1975～1976年ORNI。(美国橡树岭国家实验室)在cE(美国燃烧工程公司)的坍助下，研究开发了改进型9crlMo钢(即sA一213T91钢)。SA一2131’91钢是在SA一213T9(9Cr一1Mo)钢的基础上通过添加V、Nb、N等合金元素，正火加热温度不低于1040℃、同火加热温度不低于730℃的热处理状态下供货的耐热高强钢。，19l钢是回火马氏体钢，它通过M。，c。的铬碳化合物沉淀在马氏体基体组织的边缘产生Mx形的V／Nb碳氮化合物，从而在次微粒内部产隹较大的位错密度，使T91钢管产生较高的热强性能。T9l钢较T9钢、EM

5、l2钢、X20钢、T22钢、TP304H不锈钢有如下优势：在一60℃时，T91钢的冲击韧性值是FMl2钢和x20钢的l倍；在550～625℃时T9l钢的抗蠕变性能在前5种钢种中表现最佳；在j93℃、2万h的空气氧化试验下，T91钢的氧化速度是T22的】／10；在600℃的蒸汽氧化试验条件下，T9l与TP304H钢相当；T91钢较TP304H／TP347H钢的线胀系数小；T9l钢较T22钢有更高的持久强度和高温许用应力。综上所述，T91材料在火电机组锅炉上的应用可归纳为以下几点：(1)T9l材料是锅炉主蒸汽温度由538℃向566℃过渡的关键

6、材料；(2)T9l可争部或部分替代火电机组锅炉过热器、再热器用Tr304H奥氏体不锈钢管；(3)现有火电机组锅炉高温部件改造时，T9l材料可用来替换其原有l2Cr2MowV，IlB(钢102)和部分TP304H材料。从以上3点看，T9l材料在火电机组锅炉上的应用具有广泛的前景。这止是国内材料生产厂商不断加大对T91材料研究的投入、我国政府对T9l材料研究大力支持的主要原因。1987年我蚓首次从国外引进T9l高温热强钢钢管后，各大锅炉厂均相继从国外引进使用T91材料；国内钢材生产单位大量投入进行T9l钢的生产研制。同时．国内的材料生产厂，锅

7、炉制造厂、电厂及电厂锅炉安装公司均进行了大量的焊接性能，冷加1‘：[艺性能等材料使用性能的研究，同时获得了相关加工上艺参数。下面就T9l管材的焊接工艺性能进行汇总整理，希望给各位一定的启示。2母材化学成分材料的化学成分是影响材料的焊接性等各方面性能的决定因素之一，自．1、91管材列进AsMEsA213标准之后，各国相继将该材料吸收进自己的材料标准。，l、91管材的有关国家材料标准牌号如表l所示，这些国家的标准牌号名称虽有不同，但其化学成分(熔炼分析)与SA一213T91相同(表2)。收稿日期：2m13lfll2作者筒介：沙^华(1969)

8、，男，高级_[程师．19q{】年7月起一直从事锅炉制造下作，现为上海交通大学材料学院工程硕十万方数据第l期沙万华：T9l管材的焊接表1T91管材的有关国家材料标准牌号。焊材化学成分罢曩昊嚣茎茹，繁芸喜嚣萎蓑霎萎磊兰墓嚣嚣由于焊材的选用与工艺方法的选择有关，因标准归类如下，见表3。表3某些国外焊材标准注另外还有共国焊丝Bah哪kH州lB9crMoVN、德国焊丝c9MV—lG、巷同焊条Fo“19MV4材料焊接性分析材料的焊接性可以有不同的评定方法，可通过碳当量的计算(仅作参考)来评判T9l管材的冷裂纹倾向。按国际焊接学会(11w)认可的碳肖量

9、计算公式来计算sA一213T91管材的碳当量[按化学成分的平均值(％)计算]：C。=C+Mn／6+(Cr+Mo+V)／5+(Nl+Cu)／15万方数据锅炉技术第35卷一O．1+0．4j／6+(8．75十0．95+0．215)／5+(0．4斗0)／15=2．19由计算结果可以发现，sA213T91管材的碳当量值远高于冷裂纹评判值o．5j％。虽然碳当量只能在一定范围内相对地评价钢材冷裂纹敏感性，但由于该钢材合金含量较高，可以浣T9l管材具有较强的冷裂敏感性。焊接冷裂纹可以从3个方面采取预防措施：减少淬硬性组织、降低拘束应力、减少氢含量。这3个

10、方面都可以用控制焊接过程中的有关温度来控制。但受环境温度、本体预热温度、母材厚度、焊接结构、焊接坡【】形式等具体因素的影响．不同焊接结构的产品具体焊接预热温度、层间温度等参数有不同的要求：列薄