通過以上分析,在高溫過熱器的彎頭處容易因過熱、磨損、腐蝕而引起管子泄漏。因此,選用了熱強性及高溫抗氧化耐腐蝕性更好的的T91材質(zhì)對過熱器彎頭進行了更換。
1、彎頭材質(zhì)的選擇
T91鋼與12Cr1MoV鋼化學(xué)成分見表1、表2。
由表1、表2可知:T91鋼是在ASTMA213-T9標準的基礎(chǔ)上降低了含碳量,添加微量鈮、釩合金元素,并控制氮、鋁含量得到的,T91鋼屬于改良型9Cr-1Mo馬氏體高強鋼。
T91鋼中加入鈮和釩,控制氮、鋁含量,降低了含碳量。碳是鋼中固溶強化作用最明顯的元素,隨著含碳量的增加,鋼的短時強度上升,塑性、韌性下降,對T91這類馬氏體鋼而言,含碳量的上升會加快碳化物球化和聚集速度,加速合金元素的再分配,降低鋼的焊接性、耐蝕性和抗氧化性,故耐熱鋼一般都希望降低含碳量,但含碳太低,鋼的強度將降低。T91鋼與12Cr1MoV鋼相比,含碳量降低20%,這是綜合考慮上述因素的影響而決定的。
T91鋼中含微量氮,氮的作用體現(xiàn)在兩個方面:一方面起固溶強化作用,常溫下氮在鋼中的溶解度很小,T91鋼焊后熱影響區(qū)在焊接加熱和焊后熱處理過程中,將先后出現(xiàn)釩、氮的固溶和析出過程。焊接加熱時熱影響區(qū)內(nèi)已形成的奧氏體組織由于釩、氮的溶入,氮含量增加,此后常溫組織中的過飽和程度提高,在隨后的焊后熱處理中有細小的釩、氮析出,這增加了組織穩(wěn)定性,提高了熱影響區(qū)的持久強度值;另一方面,T91鋼中還含有少量鋁,氮能與其形成氮化鋁,氮化鋁在1100℃以上才大量溶入基體,在較低溫度下又重新析出,能起到較好的彌散強化效果。
加入鉻主要是提高耐熱鋼的抗氧化性、抗腐蝕能力,含鉻量(質(zhì)量分數(shù))小于5%時,600℃開始劇烈氧化,而含鉻量(質(zhì)量分數(shù))達5%時就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV鋼在580℃以下具有良好的抗氧化性,腐蝕深度為0.05mm/a,600℃時性能開始變差,腐蝕深度為0.13mm/a。T91含鉻量(質(zhì)量分數(shù))提高到9%左右,使用溫度能達到650℃,主要措施就是使基體中溶有更多的鉻。
釩與鈮都是強碳化物形成元素,加入后能與碳形成細小而穩(wěn)定的合金碳化物,有很強的彌散強化效果。
加入鉬主要是為了提高鋼的熱強性,起到固溶強化的作用。
因此T91鋼比12Cr1MoV鋼在高溫條件下的熱強性、抗磨損腐蝕性更優(yōu)越。
2、彎頭規(guī)格的選擇
高溫段過熱器下部彎頭處是產(chǎn)生泄漏的主要部位,因此決定距離高溫段過熱器下部1.3m處進行更換。
由于現(xiàn)場管排密集,空間狹窄,空氣中灰塵較多,作業(yè)環(huán)境差,現(xiàn)場對焊接接頭進行預(yù)熱及焊后熱處理困難,為保證T91鋼與12CrlMoV的異種鋼焊接接頭的焊接質(zhì)量,要求供貨時在T91鋼彎頭端口加裝150mm的12CrlMoV直管段,與鍋爐內(nèi)過熱器管形成同材質(zhì)焊接接頭,減少了現(xiàn)場施工人員的勞動強度,提高了勞動效率,有效保證了焊接質(zhì)量。彎頭規(guī)格如圖1所示。