T91钢材性能简介.ppt

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1、清河发电公司#9机组锅炉受热面T91钢材性能简介清河发电公司生产技术部锅炉专业前言辽宁清河发电有限责任公司一期600MW机组“以大代小”工程,是哈尔滨锅炉厂有限责任公司根据英国MITSUIBABCOCK公司技术设计、制造的HG-1900/25.4-HM2型锅炉，其受热面大量采用了T91钢，T91钢在清河公司尚属首次使用，因此对T91钢材的性能进行简单介绍。1.T91钢简介改良型9Cr-1Mo钢，即T91/P91钢，这类钢是70年代至80年代，美国在早期的9Cr-1Mo钢基础上研究成功的。90年代中期出现在国内安装的进口机组中，现

2、在已经在我国的大型电站锅炉上较普遍采用。这类钢可以说是热强钢的第三代产品，其主要特点是降低了含碳量，同样是多元复合强化，但各合金元素含量控制极严格，从而改善了钢的塑韧性和焊接性，提高了钢的高温稳定性，其600℃时的持久强度比F11和F12提高了近70%。2.T91钢元素含量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。T91钢的化学成份见下表。T91钢材各化学元素含量表表：元素C碳Mn锰P磷

3、含量%0.08-0.120.30-0.60≤0.02元素S硫Si硅Cr铬含量%≤0.010.20-0.508.00-9.50元素Mo钼V钒Nb铌含量%0.85-1.050.18-0.250.06-0.10元素N氮Ni镍含量%0.03-0.07≤0.40T91钢与各国钢号对照表国家钢号德国X10CrMoVNNb91日本HCM95法国TUZ10CDVNb09013.T91钢性能分析T91钢中各合金元素分别起到固溶强化、弥散强化和提高钢的抗氧化性、抗腐蚀性能，具体分析如下：3.1碳是钢中固溶强化作用最明显的元素，随含碳量的增加，钢的短

4、时强度上升，塑性、韧性下降，对T91这类马氏体钢而言，含碳量的上升会加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低钢的焊接性、耐蚀性和抗氧化性，故耐热钢一般都希望降低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低。3.2T91钢中含微量氮，氮的作用体现在两个方面：3.2.1起固溶强化作用，常温下氮在钢中的溶解度很小，T91钢焊后热影响区在焊接加热和焊后热处理过程中，将先后出现VN的固溶和析出过程：焊接加热时热影响区内已形成的奥氏体组织由于VN的溶入，氮含量增加，此后常温组织中的过饱和程度提高，在随后的焊后热处理中有细小的VN析出，这增

5、加了组织稳定性，提高了热影响区的持久强度值；3.2.2钢中还含有少量AI，氮能与其形成AIN，AIN在1100℃以上才大量溶入基体，在较低温度下又重新析出，能起到较好的弥散强化效果。3.3加入铬主要是提高耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力，含铬量小于5%时600℃开始剧烈氧化，而含铬量达5%时就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV钢在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蚀深度为0.05mm/a，600℃时性能开始变差，腐蚀深度为0.13mm/a。T91含铬量提高到9%左右，使用温度能达到650℃，主要措施就是使基体中溶有更多的铬。3.4

6、钒与铌都是强碳化物形成元素，加入后能与碳形成细小而稳定的合金碳化物，有很强的弥散强化效果。3.5加入钼主要是为了提高钢的热强性，起到固溶强化的作用。4.热处理工艺T91的最终热处理为正火+高温回火，正火温度为1040℃，保温时间不少于10min，回火温度为730～780℃，保温时间不少于1h，最终热处理后的组织为回火马氏体。5.机械性能T91钢的常温抗拉强度≥585MPa，常温屈服强度≥415MPa，硬度≤250HB，伸长率(50mm标距的标准圆形试样)≥20%，许用应力值［σ］650℃=30MPa。6.焊接性能按照国际焊接学会

7、推荐的碳当量公式算得T91的碳当量为：Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≈0.1+0.6/6+(9+1+0.2)/5+0.4/15≈2.3其中:Ceq碳当量；C碳；Mn锰；Cr铬；Mo钼；V钒；Ni镍；Cu铜。可见T91的焊接性较差。7.结束语T91钢以其优良的高温性能，在电站锅炉高温过热器、高温再热器乃至主蒸汽管道上得到了越来越广泛的应用。但由于其焊接性较差，焊接时容易出现问题，因此探讨一套比较合理的焊接工艺十分必要。完辽宁清河发电有限责任公司生产技术部刘东杰2009年9月17日