1、 前言
SA---335T91是在超临界锅炉中使用的新材料，用于设计和制造超临界锅炉壁温≤625℃的高温过热器、壁温≤650℃的高温再热器蛇形管排。该钢材是美国ORNL公司开发研制的，已经纳入美国ASTMA213T91和ASME SA213T91材料标准和规范。我国T91钢材已经研制成功并大批量生产和使用，目前已经纳入国标GB5310—95标准。
2、 加工
SA---213 T91材料具备不锈钢性质无法采用气割枪进行火焰切割，只有采用机械的方法切削。
1） 冷加工
2） 热加工
3、 弯曲
SA-213 T91 钢管弯制过程中，若弯制工艺不良，径缩。弯头圆度和外弧侧壁厚减薄量超标，模具和变形速率选择不当，弯管弯曲角度超标，裂纹，硬度高。
1） 冷弯
T 91管有优良的冷弯和热弯性能弯管成形良好表面光滑。在冷弯管时要对每根管子弯头外壁的减薄量及椭圆率进行测量超过标准不得使用。管子外径小于60 mm、弯头部位外弧面纤维的伸长率小于15 %时可无芯冷弯。管子外弧面纤维伸长率小于5%时弯后可不进行去应力退火处理。外弧面纤维伸长率为5% 15%时弯后应在750 ℃ ±20 ℃进行去应力退火处理。每1mm壁厚的管子保温2 4 min但最少保温15 min空冷或炉冷。此热处理可在所有焊接完成后、产品发运前进行
2) T 91热处理是为获得具有大量的M23C6型细小碳化物的马氏体回火组织。晶粒度为ASTM的8级9级。M23C6的弥散分布和高位错密度的存在提高了钢的蠕变断裂强度具有强度高、韧性好、脆性转变温度低，缺口敏感性低的良好性能。
4、焊接
SA 213 T 91钢管焊接性能可以采用手工电弧焊SMAW、手工氩弧焊MGTAW、熔化极气体保护焊GMAW以及钨极氩弧焊GTAW等方法进行焊接。焊接材料应采用低氢型、合金成分与母才相近的焊条和焊丝。为防止焊缝过热区的晶粒过度粗化析出铁素体需要采用小的焊接规范使用焊接小规范后冷却速度加快会增加淬硬和冷裂倾向所以焊前要预热。SA 213T91钢焊前不预热或预热温度过低会产生裂纹。推荐的焊前预热温度为200 ℃层间温度最高为350 ℃焊后必须马上消氢处理并在120 150度之间停留不小于1 5小时有利于马氏体的转变然后再进行热处理。焊后热处理的加热温度750 770 ℃保温1 h缓冷。采用手工氩弧焊封底、手工电弧焊盖面的SA 213T91钢管为防止产生根部未焊透等缺陷管内应充保护性气体氩气。在壁厚较大、有角焊缝存在及几何尺寸不好的情况下冷却温度不要低于100 ℃壁厚在12 5 mm以下时可以冷却到室温。焊后应缓慢冷却。SA 213T91在600度时焊缝的蠕变强度和母材相当650度时的焊缝强度稍低于母材。3 2 T 91钢管焊接规范现场尽量避免异种钢对接可采SA 213T91的异种钢短管进行过渡。SA 213T91管子上的附件应为含Cr的合金钢以便选用的附件焊接材料与T91管子的化学成份相匹配。SA 213T91 + 12Cr1MoVMGTAW直流正接焊接电流90 120 A电压9 12V焊丝TGS 9cb焊前预热200℃焊后热处理750 ±10 ℃。SA213T91焊条CM–9 cb、焊丝TGS 9cbGTA/SMA焊接时直流正90 105 A、12 24 V、GTAA/GMAA焊接时直流正140 160 A、12 13 V、直流反90 100 A、22 24 V、750 ±10 ℃。SA 213T91 + SA 213TP 347 HMGTAW焊丝牌号ERNiCr 3焊丝规格Ф2 4 mm。直流正接焊接电流90 120 A电弧电压9 12 V焊前预热SA 213T91侧预热200 ℃层间温度300 ℃焊后热处理750 ±10 ℃。3 3焊接缺陷SA 213T91钢管焊接时产生的主要缺陷有冷裂纹、未熔合和弧坑裂纹。3 4焊后接头检查焊缝余高不低于母材一般在0 mm 3 mm。焊缝及热影响区表面无裂纹、气孔、弧坑和夹杂。咬边深度不超过0 5 mm。断口用10倍放大镜检查不允许有裂纹、未融合、未焊透、密集气孔凹坑＞25%
4、 SA-213 T91钢管在锅炉中的实际应用
通过对过热器或再热器SA213T91钢管在使用过程中的不同时期进行了金相组织、室温性能、高温性能及碳化物相比对和分析。显微组织分析表明运行前的SA 213T91钢管为回火索氏体组织形貌部分保留马氏体的板条状形态在显微镜的普通放大倍率下看不到明显的颗粒状碳化物存在。在高温条件下运行一段时间显微组织逐渐发生一些变化在原奥氏体晶界或板条边缘逐渐析出碳化物颗粒并聚集长大析出的碳化物主要为M23C6即Cr23 C6型碳化物同时马氏体形态逐渐消失室温强度和高温强度不同程度地降低。
