L'acier P91 est un mat\u00e9riau int\u00e9ressant pour les chaudi\u00e8res \u00e9lectriques et d'autres applications \u00e0 haute temp\u00e9rature, car il offre d'excellentes combinaisons de propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es, telles que la r\u00e9sistance m\u00e9canique, la r\u00e9sistance au fluage et la r\u00e9sistance \u00e0 l'impact Charpy.<\/p>\n
Des \u00e9tudes r\u00e9centes ont d\u00e9montr\u00e9 que diff\u00e9rentes conditions de normalisation et de revenu (NT) des soudures en acier P91 peuvent produire des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques optimales dans le HAZ sans n\u00e9cessiter de traitement thermique post-soudure.<\/p>\n
La nuance 91 de la SA 335 est un acier martensitique modifi\u00e9 \u00e0 haute teneur en chrome et en molybd\u00e8ne, con\u00e7u pour les temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es dans les centrales \u00e9lectriques et d'autres applications \u00e0 hautes performances, telles que le soudage. Il pr\u00e9sente une bonne r\u00e9sistance au fluage et une bonne t\u00e9nacit\u00e9, ainsi qu'une bonne r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et une bonne soudabilit\u00e9 ; cependant, pendant le soudage ou le traitement thermique post-soudure (PWHT), sa duret\u00e9 peut diminuer, entra\u00eenant des fissures ou une d\u00e9faillance pr\u00e9matur\u00e9e.<\/p>\n
Les \u00e9tudes sur les effets des diff\u00e9rents proc\u00e9d\u00e9s de soudage, des types de fils d'apport et des temp\u00e9ratures de pr\u00e9chauffage\/interpassage sur le P91 \u00e9taient autrefois rares ; cependant, il est r\u00e9cemment devenu plus courant de r\u00e9parer les pipelines P91 avec des soudures dissemblables en utilisant des proc\u00e9d\u00e9s de soudage et des m\u00e9taux d'apport similaires aux soudures d'origine ; cela n\u00e9cessite des niveaux de duret\u00e9 HAZ inf\u00e9rieurs \u00e0 leur m\u00e9tal de base ; la fa\u00e7on dont cela peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 dans des d\u00e9lais raisonnables en PWHT doit faire l'objet d'un examen plus approfondi.<\/p>\n
Certains projets de centrales \u00e9lectriques ont signal\u00e9 des fissures de type IV dans la ZHA de leurs soudures pendant leur fonctionnement. Ces fissures \u00e9taient probablement le r\u00e9sultat d'un PWHT insuffisant. Notre enqu\u00eate a conclu que le traitement thermique \u00e0 750 degr\u00e9s Celsius pendant deux heures est id\u00e9al pour r\u00e9duire la duret\u00e9 de la ZHA de la soudure tout en fournissant une microstructure suffisante et une diff\u00e9rence de duret\u00e9 acceptable avec le m\u00e9tal de base.<\/p>\n
La r\u00e9sistance au fluage de p91 mesure la quantit\u00e9 de contrainte qu'un mat\u00e9riau peut supporter avant de se d\u00e9former. La r\u00e9sistance au fluage d\u00e9pend de facteurs tels que la taille des grains et la temp\u00e9rature de fonctionnement, ainsi que de la composition chimique qui influe sur les temp\u00e9ratures de transformation et d'autres propri\u00e9t\u00e9s de sa composition.<\/p>\n
Pour \u00e9tablir la limite de fluage d'un m\u00e9tal, les concepteurs utilisent un rapport entre la contrainte de rupture et sa courbe de contrainte-d\u00e9formation, extrapol\u00e9e jusqu'\u00e0 100 000 heures, et les vitesses de fluage minimales calcul\u00e9es sur cette p\u00e9riode. La contrainte de rupture mesure \u00e0 la fois la contrainte de rupture au point final et la contrainte n\u00e9cessaire pour atteindre ce point - elle est rapport\u00e9e sous forme de valeurs de contrainte et de temps.<\/p>\n
L'acier martensitique r\u00e9sistant \u00e0 la chaleur p91 (9Cr-1Mo-V-Nb) est couramment utilis\u00e9 dans les centrales \u00e9lectriques \u00e0 combustibles fossiles pour les collecteurs de chaudi\u00e8res et d'autres composants en raison de son excellente r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion par la vapeur, de son faible taux de dilatation thermique, de sa conductivit\u00e9 thermique \u00e9lev\u00e9e et de sa soudabilit\u00e9 ; toutefois, des d\u00e9faillances en service de composants construits dans ce m\u00e9tal ont \u00e9t\u00e9 signal\u00e9es apr\u00e8s une dur\u00e9e d'utilisation relativement courte.<\/p>\n
Les d\u00e9faillances se produisent en raison de la r\u00e9duction des propri\u00e9t\u00e9s de r\u00e9sistance au fluage due \u00e0 des zones \u00e0 grains fins dans la zone affect\u00e9e thermiquement (HAZ).<\/p>\n
L'acier P91 est id\u00e9al pour les composants de centrales \u00e9lectriques \u00e0 long terme qui fonctionnent \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, y compris ceux qui sont expos\u00e9s \u00e0 la r\u00e9sistance au fluage et \u00e0 la charge thermique, \u00e0 une ductilit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e et \u00e0 une dilatation thermique minimale. Comme sa r\u00e9sistance \u00e0 l'oxydation tombe en dessous de 610 degr\u00e9s Celsius, ses applications pour la production d'\u00e9nergie deviennent limit\u00e9es. En outre, sa faible r\u00e9sistance aux chocs limite son utilisation sous des charges dynamiques ; pour am\u00e9liorer encore cette propri\u00e9t\u00e9, il est recommand\u00e9 d'effectuer un traitement thermique post-soudure (PWHT). La norme DIN EN 288-3 pr\u00e9voit des essais m\u00e9caniques sur des \u00e9chantillons HAZ r\u00e9els de soudure, dans lesquels la propagation des fissures \u00e0 travers chaque sous-zone diff\u00e8re en fonction de sa microstructure et entra\u00eene des variations de l'\u00e9nergie d'impact d'un essai \u00e0 l'autre.<\/p>\n
Les soudures \u00e0 l'arc sous protection multipasse des aciers P91 et P22 pr\u00e9sentent une faible r\u00e9sistance aux chocs dans les zones de fusion des soudures (FGHAZ). Cela est d\u00fb \u00e0 une accumulation de martensite non tremp\u00e9e dans cette zone en raison d'un PWHT inad\u00e9quat.<\/p>\n
Des \u00e9tudes ont d\u00e9montr\u00e9 les effets du niveau d'hydrog\u00e8ne diffusible et de la dur\u00e9e du PWHT sur les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et le gradient de duret\u00e9 des pi\u00e8ces soud\u00e9es. Pandey et al. ont \u00e9tudi\u00e9 l'effet de ce facteur sur la microstructure et les propri\u00e9t\u00e9s de traction des plaques P91 soud\u00e9es en plusieurs passes par SMAW avec quatre niveaux d'hydrog\u00e8ne diff\u00e9rents, montrant qu'un niveau d'hydrog\u00e8ne diffusible et une dur\u00e9e de PWHT plus \u00e9lev\u00e9s am\u00e9lioraient les propri\u00e9t\u00e9s de traction mais diminuaient la r\u00e9sistance aux chocs.<\/p>\n
L'acier de qualit\u00e9 91 est connu pour son excellente r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion ; cependant, la martensite induite par les contraintes et les dommages dus au fluage peuvent provoquer la corrosion. Le traitement thermique post-soudure (PWHT) peut contribuer \u00e0 att\u00e9nuer ces effets ; cependant, cette m\u00e9thode n'est pas toujours r\u00e9alisable ou rentable, en particulier lors des r\u00e9parations en service.<\/p>\n
Dans le cadre de son objectif de d\u00e9velopper des proc\u00e9dures de r\u00e9paration des soudures pour la nuance 91 sans PWHT, la recherche men\u00e9e dans ce projet s'est concentr\u00e9e sur l'\u00e9tude du comportement m\u00e9tallurgique des mat\u00e9riaux pendant les processus de soudage et de traitement thermique, en \u00e9valuant les microstructures des \u00e9chantillons de soudure et HAZ produits apr\u00e8s le soudage ; des essais m\u00e9caniques ont ensuite \u00e9t\u00e9 men\u00e9s sur des soudures r\u00e9elles pour mesurer la t\u00e9nacit\u00e9 HAZ.<\/p>\n
Des comparaisons ont \u00e9galement \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9es sur diff\u00e9rentes techniques de soudage, en se concentrant sur l'effet des temp\u00e9ratures de pr\u00e9chauffage\/interpassage et des courants de soudage. Les \u00e9lectrodes dont les diam\u00e8tres correspondent \u00e0 ceux de la nuance 91 se sont av\u00e9r\u00e9es les plus appropri\u00e9es pour d\u00e9velopper des proc\u00e9dures de soudage sans PWHT ; l'utilisation de combinaisons d'\u00e9lectrodes SMAW de diam\u00e8tres 3,2 mm (1\/8 po, premi\u00e8re couche) et 4,0 mm (5\/32 po, deuxi\u00e8me couche) a permis d'obtenir un affinage significatif tandis que le revenu \u00e9tait limit\u00e9 dans les ZHA.<\/p>\n
Les traitements thermiques post-soudure des joints de soudure TIG entre les aciers P22 et 91 utilisant le m\u00e9tal d'apport Inconel 625 sont mieux r\u00e9alis\u00e9s \u00e0 750 degr\u00e9s Celsius pendant 2 heures pour obtenir un compromis optimal entre la duret\u00e9 de l'interface et les propri\u00e9t\u00e9s du m\u00e9tal de soudure, tout en maintenant des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques \u00e9lev\u00e9es sur un large spectre de temp\u00e9ratures.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
P91 steel is an attractive material for power boilers and other high-temperature applications, offering excellent combinations of mechanical properties at higher temperatures such as strength, creep resistance and Charpy impact toughness. Recent studies have demonstrated that different conditions for normalizing and tempering (NT) of P91 steel welds can produce optimal mechanical properties in the HAZ … <\/p>\n