Visió general
SA-213 T91és un acer d'aliatge de crom-molibdè, dissenyat específicament per al servei d'alta-temperatura. És un dels graus més utilitzats en la construcció de centrals elèctriques modernes i d'alta{3}}eficiència. La designació "T" significa que és atub sense costures.
El seu avantatge principal és la seva excepcionalitatforça d'arrossegament(resistència a la deformació sota-exposició a llarg termini a tensions i temperatures elevades) en comparació amb graus anteriors com ara T22 (2,25Cr-1Mo).
Característiques i avantatges clau
Força a -temperatura alta:Pot funcionar contínuament a temperatures metàl·liques de fins a uns 625 graus (1157 graus F). Això permet pressions i temperatures de vapor més elevades, donant lloc a una major eficiència de la central elèctrica.
Excel·lent resistència a la fluència i la ruptura:La seva microestructura s'estabilitza per resistir la deformació i la fallada durant llargs períodes (100,000+ hores) a esforços i temperatures elevats.
Bona resistència a l'oxidació i a la corrosió:El contingut de crom del 9% proporciona una resistència molt millor a l'oxidació del vapor i a la corrosió calenta (sulfuració) que els acers de baix-aliatge com el T11, el T12 i el T22.
Bona resistència a la fatiga tèrmica:Pot suportar les tensions cícliques induïdes per l'escalfament i el refredament.
Soldabilitat:És soldable, però requereix un control estricte dels procediments i un tractament tèrmic posterior a la-soldadura (PWHT).
Composició química (estàndard ASTM A213/A213M)
La composició és fonamental per assolir les propietats desitjades.
| Element | Composició (%) |
|---|---|
| Carboni (C) | 0.08 - 0.12 |
| Manganès (Mn) | 0.30 - 0.60 |
| Fòsfor (P) | 0,020 màx |
| Sofre (S) | 0,010 màx |
| Silici (Si) | 0.20 - 0.50 |
| Crom (Cr) | 8.00 - 9.50 |
| Molibdè (Mo) | 0.85 - 1.05 |
| Vanadi (V) | 0.18 - 0.25 |
| Niobi (Nb) | 0.06 - 0.10 |
| Níquel (Ni) | 0,40 màx |
| Alumini (Al) | 0,02 màx |
| Nitrogen (N) | 0.030 - 0.070 |
Per què aquests elements?
Cr & Mo:Proporcioneu un enfortiment de la solució sòlida i resistència a la corrosió.
V i Nb (Cb):Formeu carburs i carbonitrurs fins i estables que proporcionen la clauenfortiment de les precipitacionsi inhibeixen el moviment de luxació a altes temperatures.
N:Treballa amb V i Nb per formar els carbonitrurs de reforç i ajuda a estabilitzar la microestructura.
Propietats mecàniques (estàndard ASTM A213/A213M)
| Propietat | Requisit |
|---|---|
| Resistència a la tracció | Superior o igual a 585 MPa (85.000 psi) |
| Límit de rendiment | Superior o igual a 415 MPa (60.000 psi) |
| Elongació | Superior o igual al 20% (en 2 polzades o 50 mm) |
| Duresa | Menor o igual a 250 HBW (Brinell) o 265 HV (Vickers) |
Metal·lúrgia i tractament tèrmic
Les propietats superiors del T91 són el resultat directe d'un procés de tractament tèrmic específic:
Normalització:Escalfat a una temperatura elevada (. 1040-1080 graus aprox. / 1900-1975 graus F) per formar una estructura d'austenita homogènia i dissoldre els elements d'aliatge.
temperat:Es refreda ràpidament (apaga l'aire) i després es torna a escalfar a una temperatura més baixa (. 730-780 graus aprox. / 1350-1435 graus F). Això tempera la martensita i precipita els carburs i carbonitrurs fins i reforçants de V, Nb i Cr.
La microestructura resultant ésmartensita temperada, que és excepcionalment fort i estable a altes temperatures.
Aplicacions comuns
Les canonades SA-213 T91 s'utilitzen alseccions de transferència de calorde calderes i sobreescalfadors on les temperatures i les pressions són més severes.
Tubs de sobreescalfador
Tubs de reescalfament
Panells Waterwall(en zones-de servei alt de calderes avançades)
Capçaleres i canonades d'alta{{0}temperatura(tot i que normalment es fan a partir de l'especificació de canonada equivalent,SA-335 P91)
Consideracions de fabricació i soldadura
Treballar amb T91 requereix una cura especial:
Preescalfament:Obligatori per evitar esquerdes per fred. El preescalfament típic és de 200-250 graus (400-480 graus F).
Consumibles de soldadura:Ha d'utilitzar metalls d'aportació químics coincidents (p. ex., ER90S-B9 per a TIG, E9015-B9 per a SMAW).
Tractament tèrmic post-soldadura (PWHT): Absolutament crític.S'ha de realitzar dins d'un rang de temperatura específic (normalment 730-760 graus / 1350-1400 graus F) durant un temps suficient per restaurar la microestructura i la tenacitat a la zona afectada per la calor (HAZ). No fer-ho pot provocar un fracàs prematur.
Refrigeració controlada:Després de la soldadura, s'ha de deixar que el component es refredi lentament fins a la temperatura de preescalfament abans del PWHT.
Comparació amb altres graus
vs. T22 (2,25Cr-1Mo):T91 és significativament més fort. Això permet parets de tubs més primes, millorant la transferència de calor i reduint l'estrès tèrmic i el pes.
vs. T92/T911:Es tracta d'acers avançats al 9% de Cr amb l'addició de tungstè (W) i bor (B), que ofereixen una resistència a la fluència encara més alta per a les plantes ultra-supercrítiques (USC) més avançades. T91 és un predecessor d'aquests graus.
Nota important sobre la classificació "acer al carboni".
Tot i que és habitual referir-se a T91 com a "acer de caldera", anomenant-lo a"Acer al carboni"tècnicament és un nom inadequat. És unacer de baix-aliatgeamb una quantitat important d'elements d'aliatge (superior al 10%). Els veritables acers al carboni per a calderes (com SA-210 A1/C) tenen un contingut d'aliatge mínim i s'utilitzen per a seccions de temperatura més baixa com ara parets d'aigua i economitzadors.
Resum
SA-213 T91 és un material bàsic per a la generació d'energia tèrmica d'alta-eficiència. La seva química optimitzada i el tractament tèrmic controlat ofereixen una combinació inigualable de resistència a alta temperatura, resistència a la fluència i resistència a la corrosió per a la seva classe, el que el converteix en l'aliatge de cavall de batalla per a tubs de sobreescalfador i reescalfador crítics.
