δ铁素体对P91热轧无缝钢管质量的影响
低硬度P91材质管子问题的分析与处理
低硬度P91材质管子问题的分析与处理发布时间：2022-02-14T04:31:03.037Z 来源：《中国科技人才》2021年第28期作者：王飞1 杨超2 吴伟1 蔡天增1 徐成1 张立代1 石仁强2刘德明3[导读] 低硬度P91管道的危害性及检测方法已有案例和论述，但多数限于易于检测的大口径管道，对小口径（φ100以下）低硬度P91管道鲜有论及。
1.江苏镇江燃气热电有限公司镇江市 212028；2.江苏方天电力技术有限公司南京市 211102；3.镇江新华电工程质量检测有限责任公司镇江市 212006摘要：低硬度P91管道的危害性及检测方法已有案例和论述，但多数限于易于检测的大口径管道，对小口径（φ100以下）低硬度P91管道鲜有论及。
为防止不合格的P91管子使用后造成危害，需收集案例并研究。
描述了低硬度P91管子的发现、处理过程，分析了便携式里氏硬度计测试硬度偏差较大、供应商测试结果与第三方检测单位测试结果不同、管子金相组织及硬度值异常的原因。
判定该批管子属于不合格产品，并提出在安装前应综合采用硬度检验、金相检验、力学性能试验等多种手段对P91材质管道进行检验，以避免不合格管道用于机组设备中。
关键词：低硬度管子; P91材质; 硬度测试偏差; 金相组织异常某火电厂1#机本体疏水管道安装过程中，安装技术人员在管道安装前即委托对P91材质管道母材进行硬度检验（DL/T869-2012［1]表5要求焊后热处理后进行），金属检测人员在检测中发现φ48×5管子硬度值远低于标准值的缺陷，结果经第三方检测公司、厂家确认后，作换管处理，避免了安装后才发现不合格所造成的返工损失以及造成运行隐患的可能。
以下对该问题详细描述并对问题出现的原因进行分析。
1管子质量不合格情况及分析 1.1管子质量不合格发现及处理过程 P91（全称 SA-335 P91）材质本体疏水管规格有φ76×8、φ60×7、φ48×5、φ48×6、φ21×4.5、φ60×5.5、φ34×4.5共7种，所提供的质量证明书均符合要求。
热轧无缝钢管网状铁素体
一、组织主要为珠光体+网状铁素体，网状铁素体形成原因主要：①轧制或热处理温度过高；②奥氏体化后保温时间过长或降温速度缓慢。
网状铁素体产生的原因主要是终轧温度过高，冷却速度缓慢引起的。
其危害：网状铁素体严重割裂了珠光体之间的联系，使钢的强度（特别是屈服强度）大低于正常值，塑性也降低，极易变形断裂。
网状铁素体消除方法：①可逆处理：重新加热奥氏体化，进行扩散退火，然后以较快速度冷却。
②部分热处理不可逆处理，轧制或者热处理过程中加热温度过高，造成过烧现象，即使重新退火也不能实现可逆处理。
根据多家钢厂多年的热处理经验，材质为40Cr的热轧无缝钢管热加工过程中造成大量网状铁素体的可逆热处理难度是很大的。
二、明显的脱碳现象：
金相观察过程中发现材料内外表面均有明显脱碳现象。
脱碳现象产生原因主要有加热温度、加热时间、钢的化学成分、炉气成分等。
说明轧制或者热处理过程中可能存在温度过高。
P91钢连铸圆坯热轧钢管表面开裂的原因分析
P91钢连铸圆坯热轧钢管表面开裂的原因分析宋景凌;田汉蒲;陈代兵【摘要】采用电弧炉(EBT)→炉外精炼(LF+VD)→弧形连铸的工艺生产P91钢圆管坯,为周期连轧管机组提供坯料.使用φ500 mm连铸圆坯轧制φ559 mm×35 mm 高压锅炉用钢管时,钢管外表面出现裂纹,大部分钢管经局部修磨后探伤合格,但仍有部分钢管因修磨超过壁厚负公差而报废.对本批次钢管、连铸坯取样,进行了金相、酸浸、扫描电镜及能谱等测试,以分析并确认缺陷产生的原因.结果表明,钢管表面裂纹是因连铸坯出现了表面裂纹所致,结晶器内冷却不均,造成连铸坯表面凹陷处存在细小裂纹,形成的δ铁素体增大了钢管加工变形时产生裂纹的倾向.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】5页(P32-36)【关键词】连铸圆坯;热轧钢管;表面裂纹;原因分析【作者】宋景凌;田汉蒲;陈代兵【作者单位】衡阳华菱钢管有限公司,湖南衡阳 421001;衡阳华菱钢管有限公司,湖南衡阳 421001;衡阳华菱钢管有限公司,湖南衡阳 421001【正文语种】中文P91钢是20世纪70年代美国国立橡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，是在9Cr1Mo钢的基础上添加V、Nb、N等元素进行合金化，从而在晶界及晶内生成大量能有效阻碍位错运动的Nb(C,N)、V(C,N)等碳氮化合物[1- 3]。
P91钢具有高的许用应力、持久强度、蠕变抗力、疲劳强度以及热导率，良好的焊接性及耐蚀性等，且价格适中[4]，因此被广泛应用于蒸汽管道、高温管道等重要高温承压部件上。
当今美、欧、日等先进国家的火力发电厂已普遍使用P91钢，并取得了良好的经济效益。
我国于“十五”期间引进了该钢种，并进行了国产化研究与生产[5]。
1 钢管及连铸坯缺陷分析1.1 钢管缺陷及分析2016年2月某厂采用φ500 mm的P91钢连铸坯轧制生产φ559 mm×35 mm钢管，该批次共投料14支。
P91热轧无缝钢管中δ铁素体的研究
的间隙固溶体。Ｐ １ ９ 钢金相组织中的 ８ 铁素体的形 Ｐ１ ９ 钢系铁素体耐热合金钢 ．其无缝钢管生产 成与其化学成分、加热温度密切相关。 过程 中可能遇 到 的一个 严重 的金 属组织 问题 是 出现 １１ 合金元素 ． ８ 铁素体。钢 中 ６ 铁素体的存在不仅影响 Ｐ １ ９ 无缝 Ｐ１ ９ 钢为马氏体耐热不锈钢 。与马 氏体不锈钢 钢管 的韧性 、塑性 、强 度及 焊接性 能 ，而且 还将 导 成分 近似 。合金 元素对 Ｐ １ ９ 钢金 相组织 的影 响 ， 致无缝钢管产生严重的内、外折质量缺陷。攀钢集 可以通过“ 不锈钢成分一 组织图” 观察分析（ １ 。 图 ） 把钢中对 ８ 铁素体形成有直接影响的奥 氏体形
备 的蒸汽参数长期停 留在 ５ ０ ５ ０℃的历史 。由 ４ —７ 于该钢种具有较高热强性能和蠕变强度 ，使之可 以 建造通过提高蒸汽参数以达到更高效率的新一代火 力发电设备 ，为发展超超临界火力发电机组提供 了 新型耐热合金钢［］ 卜。 。
与成果。现介绍如下。
１ 影 响 ８铁素体形成 的因素
ｔ ｎ ｏ ｅ ｒｔ ｎ ｔ ｅ Ｐ９ ｏ ． ｏ ｌ ｄ ｓ ａ ｅ ｓ ｓｅ ｌ ｕ ｅ ａ ｄ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｂ ｕ ｈ ｅ ｅ ｎ ｓｏ ｕ ｌｔ ｆｔ ｅ ｔ ｂ ． ｉ ｆ６ ｆ ｒｉｅ ｉ ｈ ｈ ｔ ｒ ｌｅ ｅ ｍｌ ｓ ｔ ｅ ｂ ． ｎ ｎ ｅ ｃ ｙ ｓ ｃ ｌ ｍｅ ｔ ｎ ｑ ａ ｉｙ ｏ ｈ ｕ ｅ ｏ １ ｔ ｌ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｌ ｓｓ ｒ ｌ ｖ ｎ ｅ ｈ ｉ ａ ｒ ｐ ｓ ｌ ｒ ｕ ｏ ｗａ ｄ， ｉ ｃ ｕ ｉ ｇ ｏ ｔｍｉ ｉ ｇ ｃ ｅ ｃ ｌｃ ｍｐ ｓｔｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ， ｅ ｅ ａ ｔｔ ｃ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｏ ａ ｓ ａ ｅ ｐ ｔ ｒ ｒ ｆ ｎ ｌ ｄ ｎ ｐ ｉ ｚ ｎ ｈ ｍｉ ａ ｏ ｏ ｉ ｎ ｉ ｏ ｅ ｓｅ ｌ ｐ ｏ ｅ ｌ ｏ ｔｏ ｌｎ ｈ ｈ ｍｉ ａ ｅ ｒ ｇ ｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｏ ， ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｏ —ｏ ｌ ｇｐ ｅ ｃ ｆ ｈ ｔ ｅ ， ｒ ｐ ｒｙ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｅ ｃ ｌｓ ｇ ｅ ａ ｉ ｆ ｅ ｉ ｇ ｔ ｎ ｈ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｆ ｒｈ ｔｒ ｌ ｎ ／ ｉ ｒ － ｔ ｏ ｔ ｉ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｉ ｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｒｔ ｎ ｔ ｅ Ｐ９ ｏ ．ｏ ｌ ｄ ｓ ａ ｅ ｓ ｓｅ ｌ ｕ ｅ ｎ ｒ ｃ ｓ ｎ ａｂ ｄ ｔ ｒ ｖ ｎ ｒ ｔｏ ｆ ｆ． ｉｅ ｉ ｈ ｈ ｔｒ ｌ ｅ ｍｌ ｓ ｔ ｅ ｂ ． ｆ ８ ｒ １ ｅ ｔ
P91钢管硬度低的原因分析及对性能的影响
P91钢管硬度低的原因分析及对性能的影响
王宝臣;田旭海;梁军;赵慧传;孙标
【期刊名称】《神华科技》
【年(卷),期】2012(010)003
【摘要】通过相关试验对低硬度P91无缝钢管和正常硬度P91无缝钢管的主要性能进行验证，并与ASMESA335-SA335M的要求进行比对，获得了低硬度P91无缝钢管性能的差异，分析确定了造成P91无缝钢管硬度低的主要原因是管材的金相组织中出现了大量的铁素体组织。
【总页数】5页(P48-52)
【作者】王宝臣;田旭海;梁军;赵慧传;孙标
【作者单位】神华国华（北京）电力研究院有限公司,北京100025;天津诚信达金属检测技术有限公司,天津300384;神华国华（北京）电力研究院有限公司,北京100025;神华国华（北京）电力研究院有限公司,北京100025;神华国华（北京）电力研究院有限公司,北京100025
【正文语种】中文
【中图分类】TM62
【相关文献】
1.低硬度P91钢管件布氏硬度转换值存在偏差原因分析 [J], 杨超;汤淳坡;孙雄
2.P91钢管硬度检测值偏低原因分析 [J], 董鹏
3.SA-335P91弯头管材硬度偏低原因分析及对策 [J], 陈征宇;沈海峰;葛翔;成德芳;
刘小东
4.P91钢管道硬度低的分析及处理 [J], 陈军
5.P91钢管道温度插座角焊缝失效原因分析及恢复处理技术 [J], 赵刚; 雷凌波; 王宝林; 张兵
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
焊后热处理对P91、P92 钢焊缝韧性的影响
功显著提高（表 4）。该项热处理工艺在 P91、P92
钢工程应用中具有重要意义，这是因为该工艺具
有以下特点：①可以有效控制焊缝韧接工艺要求
比较宽松，可以免受焊接热输入、层间和预热温
度等参数严格控制的约束，从而提高效率，大大
方便了现场施工；③与文献[6]提到的提高焊缝金
盖面焊缝是粗大的柱状晶，柱状晶内组织是板条马氏
焊后
体＋δ铁素体，马氏体板条清晰，位向明显；以下各
M-1 未热
＜10
＜10
层组织由于受到焊接热循环的作用，部分区域粗大的
处理
柱状晶消失，形成等轴晶；部分区域柱状晶仍然存在；
板条马氏体受到不同温度的正火和回火处理。
从表 3 和图 3 可看出，P91 钢焊缝金属焊后 状态的韧性很差，它的微观组织特征与其冲击功 存在对应关系，粗大的柱状晶和清晰、具有明显 位向的板条马氏体组织是导致冲击功过低的主
探讨焊后热处理工艺对焊缝晶粒度形态和控制 机理。该项研究一旦获取热处理参数与晶粒度之 间的定量关系，必将突破现有极其严格的 焊接工艺，对推动 P91、P92 钢焊接工艺技术进 步，提高锅炉使用寿命，具有积极意义和参考价 值。
1 试验材料及方法
试验用焊接材料为 P91 钢专用焊丝 P91-3 和 P92 钢专用电焊条 MTS616，它们的熔敷金属化 学成分见表 1。试板材料为低合金钢，试板尺寸 与坡口形状如图 1 所示。在坡口表面分别用 P91-3MIG 焊丝及 MTS616 焊条堆焊 4mm 厚的过 渡层（图 2），然后分别用埋弧焊（P91-3 焊丝） 及焊条电弧焊（MTS616 焊条）方法焊接 M-1、 H-A、H-B、H-C、H-D 试样，试板焊接工艺参数 列于表 2。从 M-1（P91-3 熔敷金属）试板上制备 焊后状态标准 V 型缺口冲击试件，从 H-A、H-B、 H-C、H-D（MTS616 熔敷金属）试板上也制备标 准 V 型缺口冲击试件，在常温下进行 V 型缺口冲 击试验。采用 4%硝酸+酒精腐蚀剂和苦味酸+盐 酸+酒精腐蚀剂，分别对 M-1 和 H 系列试样进行 腐蚀，并用 MEF4A 型金相显微镜观察分析试样 显微组织。
浅谈锅炉用T
M etallurgical smelting冶金冶炼浅谈锅炉用T/P91钢管质量控制张 琎摘要：T/P91钢管在火力发电领域应用较广，对该类钢材的各方面深入了解有助于在对该类钢材使用过程中的质量控制。
本文通过对T/P91发展过程以及强化机理的简要叙述，并着重通过对T/P91钢制造过程、焊接热处理过程、长期运行后金相组织变化引出质量控制方面的相关内容。
关键词：T/P91钢；质量控制；强化机理；金相组织1 T/P91钢发展过程概述在火力发电领域，更高的蒸汽参数和更大的单机容量发展已成为趋势，蒸汽参数的提高意味着煤耗的减少以及发电效率的提高。
也意味着金属材料需要承受更高的蒸汽温度和压力，这对于输送蒸汽的管道材料的高温性能提出了更高的要求。
开发热强性优异，焊接性好，成本低廉的材料以适应领域需求的发展成为重中之重。
耐热钢主流上要分为奥氏体钢和铁素体钢（包括珠光体、贝氏体、马氏体及双相钢）两大类。
奥氏体钢在热强性方面优于铁素体钢，但因其制造成本、热膨胀系数较高，导热性能及热加工性能较差，以及较低的抗应力腐蚀能力，因此在火电领域中的应用受到一定限制。
在这种情况下，铁素体系耐热钢成为了首选。
铁素体耐热钢以Cr作为主要合金元素，随着耐热合金元素Cr含量逐渐提高，材料抗氧化能力也随之提高。
铁素体耐热钢的Cr含量在2.25%和9%～12%时都能表现出优异的抗蠕变性能。
而相比于2.25%Cr系列钢，9%～12%Cr系列铁素体耐热钢表现出了更为优良的抗氧化腐蚀性能和抗蠕变性能。
T/P91钢（T91钢用于小径管的再热器和过热器；P91钢用于大直径厚壁管的主蒸汽管、再热蒸汽管热段及过热器集箱）中的Cr含量在8.0%～9.5%间，是1974年美国国家橡树岭实验室和美国燃烧工程公司联合研究应用于快中子增殖反应堆的钢材，是在9Cr1Mo系高合金钢的基础上通过限制C含量的上下限，添加V、Nb、N以及Al等合金化元素，并严控P、S、N的含量，研发的马氏体耐热钢，属于第二代铁素体耐热钢。
P91钢焊接工艺和质量控制策略分析
管理及其他M anagement and other P91钢焊接工艺和质量控制策略分析范锦灿摘要：当前我国经济社会在不断的发展和进步，P91钢也被广泛的应用，但是在实际针对P91钢进行焊接的过程中，需要对焊接的全过程进行控制，进而保证P91钢焊接质量，提升焊接成品的质量，此外，也可以保证成品应用的稳定性以及安全性，进而提升焊接单位的经济利益以及社会效益。
本文基于此，对P91钢的焊接进行研究，并分析P91钢焊接工艺，进而总结P91钢质量控制策略，以期对后续的P91钢焊接提供借鉴。
关键词：P91钢；焊接工艺；质量控制P91钢被广泛应用，主要是因为其耐高温性能更强，且具有耐腐蚀性的特点，同时其抗蠕变性能相对来说更强，而且在实际应用的过程中不需要进行过多的资金投入。
在实际应用的过程中需要针对P91钢进行焊接，但是由于其焊接性能较差，且焊接工艺较为复杂，因此其质量参差不齐。
针对此情况，相关管理人员需要针对P91钢焊接的全过程进行管理控制，并按照相关的规定标准进行管理，进而达到质量控制的目的。
1 焊接控制质量依据和标准在实际进行P91钢焊接之前，相关管理人员需要明确控制质量依据以及相关标准，并以此为基础展开相关工作，这样才能保证P91钢焊接质量，同时也保证焊接成品的牢固性，具体质量依据以及标准如下所示：第一，现阶段我国相关部门针对焊接行业制定了相关的从业标准，并明确焊接的规则以及质量控制标准，形成了明确的书面规章制度，因此在实际进行焊接工作的过程中，需要按照国家规定的焊接规程规范进行工作，这样才能从根本上保证焊接质量。
此外，焊接行业内部联合国家相关部门针对P91钢的焊接工艺也制定相关的工艺指导准则，焊接人员在实际进行焊接工作的过程中，也需要参考此准则，进而保证整体工作的稳定性以及流畅性。
第二，通常情况下来讲，单位在承接焊接工作之后会根据焊接的实际要求针对本次焊接进行评定，并出具焊接工艺评定报告等，焊接人员在实际进行焊接工作的过程中也需要以此为标准，进行焊接工作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
δ铁素体对P91热轧无缝钢管质量的影响
在20世纪70年代到80年代早期，美国开发了一种被称作T/P91的改进型9%Cr钢，开创了马氏体耐热不锈钢的快速发展时代，结束了火力发电设备的蒸汽参数长期停留在540～570℃的历史。
由于该钢种具有较高热强性能和蠕变强度，使之可以建造通过提高蒸汽参数以达到更高效率的新一代火力发电设备，为发展超超临界火力发电机组提供了新型耐热合金钢。
P91钢系铁素体耐热合金钢，其无缝钢管生产过程中可能遇到的一个严重的金属组织问题是出现δ铁素体。
钢中δ铁素体的存在不仅影响P91无缝钢管的韧性、塑性、强度及焊接性能，而且还将导致无缝钢管产生严重的内、外折质量缺陷。
攀钢集团成都钢钒有限公司长期进行大直径厚壁P91钢管的研究开发工作，在控制P91钢管的δ铁素体含量方面，进行了大量试验研究，取得了一些经验和成果。
δ铁素体又称高温铁素体，是碳在δ-Fe中的间隙固溶体。
P91钢金相组织中的δ铁素体的形成与其化学成分、加热温度密切相关。
当化学成分略有偏差或存在着成分偏析区域时，由于其Cr、Ni当量偏离正
常成分范围，将导致P91钢管的金相组织中出现δ铁素体。
所以，要消除P91钢
管金相组织中的δ铁素体，就必须采取严格的冶炼工艺措施以控制其化学成分。
一般情况下，在高温穿孔过程中形成的δ铁素体，经过最终成品热处理
“1020～1060℃正火+750～780℃回火”后，P91钢管的金相组织中的δ铁素体将会大幅度减少或消除。
大直径厚壁P91钢管均采用大钢锭作管坯，由于大钢锭中不可避免地存在区
域偏析与显微偏析，如果化学成分设计未进行优化或未采取相应的工艺措施，就
会在P91无缝钢管的高温轧制过程中产生大量的δ铁素体，即使经过正火+回火
热处理，P91无缝钢管中的δ铁素体仍然可能保留。
因此，要消除P91钢管组织中的δ铁素体，就必须优化成分设计，并采取严
格的冶炼工艺措施达到其优化的成分范围。
设计或控制P91钢的化学成分时，应
尽量降低Cr当量，提高Ni当量，使奥氏体形成元素的含量尽量靠近上限，铁素
体形成元素的含量尽量靠近下限，同时还必须兼顾P91钢的主要强化元素含量能
够保证产品性能指标满足标准要求。
采用大钢锭轧制大直径厚壁P91钢管时，应通过合理控制钢锭的重量和高度，尽可能降低钢水中的S、P含量等工艺措施降低P91钢锭的成分偏析程度。
同时，应将P91热轧无缝钢管的穿孔温度尽可能控制在1240℃以下。