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、梅县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。
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