湖北t91高压合金无缝钢管具有弥散强化和提高抗氧化性

  湖北T91高压合金无缝钢管具有弥散强化和提高抗氧化性
     
  ‌T91高压合金无缝钢管是一种新型马氏体耐热钢，具有优异的抗氧化性和抗腐蚀性能。‌ 它是在9Cr1MoV钢的基础上降低含碳量，严格限制硫、磷的含量，并添加少量的钒、铌元素进行合金化。这种钢管主要用于高压锅炉的受热面管子、省煤器、过热器、再热器等，以及石化工业用管‌12。

   T91钢的化学成分包括：碳（C）含量为0.08-0.12%，锰（Mn）含量为0.30-0.60%，磷（P）含量≤0.02%，硫（S）含量≤0.01%，硅（Si）含量为0.20-0.50%，铬（Cr）含量为8.00-9.50%，钼（Mo）含量为0.85-1.05%，钒（V）含量为0.18-0.25%，铌（Nb）含量为0.06-0.10%，氮（N）含量为0.03-0.07%，镍（Ni）含量≤0.40%。这些元素共同作用，提高了钢管的强度和耐腐蚀性能‌13。

    T91钢的合金元素起到固溶强化、弥散强化和提高抗氧化性、抗腐蚀性能的作用。碳是固溶强化作用最明显的元素，但含碳量过高会降低焊接性和耐蚀性，因此T91钢降低了含碳量。氮在钢中起到固溶强化作用，并在焊接过程中析出细小的VN，提高组织稳定性。铬的加入提高了钢管的抗氧化性和抗腐蚀能力。此外，钼、钒、铌等元素的添加也进一步增强了钢管的性能‌35。 


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。
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。T91钢与12Cr1MoV钢相比，含碳量降低20%，这是综合考虑上述因素的影响而决定的。
②T91钢中含微量氮，氮的作用体现 在两个方面。一方面起固溶强化作用，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，这增加了组织稳定性，提高了热影响区的持久强度值。另一方面，T91钢中还含有少量A1，氮能与其形成A1N，A1N在1 100℃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0.05 mm/a，600℃时性能开始变差，腐蚀深度为0.13 mm/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。