P91-Stahl ist ein attraktiver Werkstoff f\u00fcr Kraftwerkskessel und andere Hochtemperaturanwendungen, da er bei h\u00f6heren Temperaturen eine hervorragende Kombination mechanischer Eigenschaften wie Festigkeit, Kriechfestigkeit und Charpy-Kerbschlagz\u00e4higkeit bietet.<\/p>\n
J\u00fcngste Studien haben gezeigt, dass verschiedene Bedingungen f\u00fcr das Normalisieren und Anlassen (NT) von Schwei\u00dfn\u00e4hten aus P91-Stahl optimale mechanische Eigenschaften in der WEZ erzeugen k\u00f6nnen, ohne dass eine W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen erforderlich ist.<\/p>\n
SA 335 Grade 91 ist ein modifizierter martensitischer Stahl mit hohem Chromgehalt, der f\u00fcr erh\u00f6hte Temperaturen in Kraftwerken und anderen Hochleistungsanwendungen, wie z. B. Schwei\u00dfen, entwickelt wurde. Er zeichnet sich durch gute Kriechfestigkeit und Z\u00e4higkeit sowie Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Schwei\u00dfbarkeit aus; beim Schwei\u00dfen oder bei der W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen kann seine H\u00e4rte jedoch abnehmen, was zu Rissen oder fr\u00fchzeitigem Versagen f\u00fchrt.<\/p>\n
Studien \u00fcber die Auswirkungen verschiedener Schwei\u00dfverfahren, Schwei\u00dfdrahttypen und Vorw\u00e4rm-\/Zwischenlagentemperaturen auf P91 waren fr\u00fcher selten; in letzter Zeit hat sich jedoch die Reparatur von P91-Rohrleitungen mit Mischschwei\u00dfn\u00e4hten unter Verwendung \u00e4hnlicher Schwei\u00dfverfahren und Schwei\u00dfzus\u00e4tze wie bei den Originalschwei\u00dfn\u00e4hten durchgesetzt; dies erfordert HAZ-H\u00e4rtegrade, die niedriger sind als die des Grundwerkstoffs; wie dies in angemessener Zeit in der PWHT erreicht werden kann, muss noch weiter untersucht werden.<\/p>\n
Bei einigen Kraftwerksprojekten wurden w\u00e4hrend des Betriebs Risse vom Typ IV in der Schwei\u00dfnaht-Zwischenzone festgestellt. Diese Risse waren wahrscheinlich das Ergebnis einer unzureichenden PWHT. Unsere Untersuchung ergab, dass eine zweist\u00fcndige Druckwasserh\u00e4rtung bei 750 \u00b0C ideal ist, um die H\u00e4rte in der WEZ zu reduzieren und gleichzeitig ein ausreichendes Gef\u00fcge und einen akzeptablen H\u00e4rteunterschied zum Grundwerkstoff zu erzielen.<\/p>\n
Die Kriechfestigkeit von p91 misst, wie viel Spannung ein Material aushalten kann, bevor es sich verformt, wobei die Kriechfestigkeit von Faktoren wie Korngr\u00f6\u00dfe und Betriebstemperatur sowie von der chemischen Zusammensetzung abh\u00e4ngt, die die Umwandlungstemperaturen und andere Eigenschaften der Zusammensetzung beeinflusst.<\/p>\n
Um die Kriechgrenze eines Metalls zu bestimmen, verwenden Konstrukteure ein Verh\u00e4ltnis zwischen der Bruchspannung und seiner Spannungs-Verformungs-Kurve, extrapoliert bis zu 100.000 Stunden, und berechnete Mindestkriechraten \u00fcber diesen Zeitraum. Die Bruchspannung misst sowohl die Endpunktbruchspannung als auch die notwendige Spannung, um diesen Punkt zu erreichen - sie wird sowohl als Spannungs- als auch als Zeitwert angegeben.<\/p>\n
Martensitischer hitzebest\u00e4ndiger p91-Stahl (9Cr-1Mo-V-Nb) wird aufgrund seiner hervorragenden Dampfkorrosionsbest\u00e4ndigkeit, seiner geringen W\u00e4rmeausdehnung, seiner hohen W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit und seiner Schwei\u00dfbarkeit h\u00e4ufig in Kraftwerken f\u00fcr fossile Brennstoffe f\u00fcr Kesselb\u00f6den und andere Bauteile verwendet; es wurde jedoch \u00fcber Ausf\u00e4lle von Bauteilen aus diesem Metall nach relativ kurzer Betriebsdauer berichtet.<\/p>\n
Versagen tritt auf, weil die Kriechfestigkeitseigenschaften aufgrund von feink\u00f6rnigen Bereichen in der W\u00e4rmeeinflusszone (WEZ) reduziert sind.<\/p>\n
P91-Stahl eignet sich ideal f\u00fcr den Einsatz in Kraftwerkskomponenten, die langfristig bei hohen Temperaturen betrieben werden, einschlie\u00dflich solcher, die Kriech- und W\u00e4rmebelastungswiderstand, hohe Duktilit\u00e4t und minimale W\u00e4rmeausdehnung aufweisen. Da seine Oxidationsbest\u00e4ndigkeit unter 610 Grad Celsius sinkt, werden seine Anwendungen f\u00fcr die Energieerzeugung eingeschr\u00e4nkt. Dar\u00fcber hinaus schr\u00e4nkt die geringe Kerbschlagz\u00e4higkeit den Einsatz unter dynamischen Belastungen ein; um diese Eigenschaft weiter zu verbessern, wird eine W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) empfohlen. DIN EN 288-3 sieht mechanische Pr\u00fcfungen an realen HAZ-Proben vor, bei denen die Rissausbreitung durch die einzelnen Teilzonen je nach Mikrostruktur unterschiedlich ist und die Kerbschlagarbeit je nach Pr\u00fcfung variiert.<\/p>\n
Mehrlagige Schutzgasschwei\u00dfungen von P91- und P22-Stahl weisen eine schlechte Kerbschlagz\u00e4higkeit in den Schwei\u00dfnahtzonen (FGHAZ) auf. Dies ist auf eine Anh\u00e4ufung von ungeh\u00e4rtetem Martensit in diesem Bereich aufgrund einer unsachgem\u00e4\u00dfen PWHT zur\u00fcckzuf\u00fchren.<\/p>\n
Studien haben die Auswirkungen des Anteils an diffusem Wasserstoff und der Dauer der Druckwasserh\u00e4rtung auf die mechanischen Eigenschaften und den H\u00e4rtegradienten von Schwei\u00dfn\u00e4hten gezeigt. Pandey et al. untersuchten die Auswirkungen dieses Faktors auf das Mikrogef\u00fcge und die Zugeigenschaften von mehrlagig geschwei\u00dften P91-Plattenschwei\u00dfn\u00e4hten im Stumpfschwei\u00dfverfahren mit vier verschiedenen Wasserstoffgehalten und stellten fest, dass ein h\u00f6herer diffusionsf\u00e4higer Wasserstoffgehalt und eine l\u00e4ngere PWHT-Dauer zu besseren Zugeigenschaften, aber zu einer geringeren Kerbschlagz\u00e4higkeit f\u00fchrten.<\/p>\n
Die Stahlsorte 91 ist f\u00fcr ihre hervorragende Korrosionsbest\u00e4ndigkeit bekannt; allerdings k\u00f6nnen spannungsinduzierte Martensit- und Kriechsch\u00e4den zu Korrosion f\u00fchren. Eine W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) kann dazu beitragen, diese Auswirkungen abzuschw\u00e4chen. Allerdings ist diese Methode nicht immer praktikabel oder kosteneffizient, insbesondere bei Reparaturen im Betrieb.<\/p>\n
Als Teil des Ziels, Schwei\u00dfreparaturverfahren f\u00fcr die G\u00fcteklasse 91 ohne PWHT zu entwickeln, konzentrierten sich die in diesem Projekt durchgef\u00fchrten Forschungsarbeiten auf die Untersuchung des metallurgischen Verhaltens von Werkstoffen w\u00e4hrend des Schwei\u00dfens und der W\u00e4rmebehandlung, indem die Mikrostrukturen von Schwei\u00df- und WEZ-Proben, die nach dem Schwei\u00dfen hergestellt wurden, ausgewertet wurden; anschlie\u00dfend wurden mechanische Tests an realen Schwei\u00dfn\u00e4hten durchgef\u00fchrt, um die WEZ-Z\u00e4higkeit zu messen.<\/p>\n
Es wurden auch Vergleiche verschiedener Schwei\u00dftechniken durchgef\u00fchrt, wobei der Schwerpunkt auf den Auswirkungen von Vorw\u00e4rm-\/Zwischenlagentemperaturen und Schwei\u00dfstr\u00f6men lag. Elektroden mit Durchmessern, die denen der Sorte 91 entsprechen, erwiesen sich als am besten geeignet f\u00fcr die Entwicklung von Schwei\u00dfverfahren ohne PWHT; die Verwendung von Kombinationen von Stabelektroden mit Durchmessern von 3,2 mm (1\/8 Zoll, erste Lage) und 4,0 mm (5\/32 Zoll, zweite Lage) f\u00fchrte zu einer deutlichen Verfeinerung, w\u00e4hrend das Anlassen innerhalb der WEZ begrenzt war.<\/p>\n
W\u00e4rmebehandlungen nach dem Schwei\u00dfen von WIG-Schwei\u00dfverbindungen zwischen P22 und St\u00e4hlen der G\u00fcteklasse 91 unter Verwendung von Inconel 625 werden am besten bei 750 \u00b0C f\u00fcr 2 Stunden durchgef\u00fchrt, um einen optimalen Kompromiss zwischen der H\u00e4rte der Grenzfl\u00e4che und den Eigenschaften des Schwei\u00dfguts zu erzielen und gleichzeitig hohe mechanische Eigenschaften \u00fcber ein breites Temperaturspektrum zu erhalten.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
P91-Stahl ist ein attraktiver Werkstoff f\u00fcr Kraftwerkskessel und andere Hochtemperaturanwendungen, da er bei h\u00f6heren Temperaturen eine hervorragende Kombination mechanischer Eigenschaften wie Festigkeit, Kriechfestigkeit und Charpy-Kerbschlagz\u00e4higkeit bietet. J\u00fcngste Studien haben gezeigt, dass verschiedene Bedingungen f\u00fcr das Normalisieren und Anlassen (NT) von Schwei\u00dfn\u00e4hten aus P91-Stahl optimale mechanische Eigenschaften in der WEZ erzeugen k\u00f6nnen... <\/p>\n