Bagan P91 PWHT

SI dipanggil untuk menilai apakah panas memiliki dampak yang merugikan pada P91 setelah kebakaran di pembangkit listrik, mengambil replika metalurgi untuk dianalisis guna menilai pelunakan di daerah HAZ.

Gressler menekankan fakta bahwa kekerasan saja tidak menentukan kesehatan material. Sebaliknya, langkah penyaringan yang efektif adalah memantau akumulasi regangan mulur dengan menggunakan pengukur regangan suhu tinggi untuk pemantauan akumulasi regangan mulur serta analisis teknik untuk memprediksi masa pakainya.

Kekerasan

Rangkaian baja P91 adalah baja tahan karat feritik / martensitik Cr 9-12% yang digunakan di lingkungan nuklir dan pembangkit listrik untuk mencapai sifat mekanik yang unggul pada suhu tinggi. Karena kandungan karbon, niobium, dan nitrogennya yang rendah, baja ini mengurangi retak akibat pengelasan; namun karena kemampuan pengerasannya yang lebih tinggi, baja ini dapat membentuk zona yang terkena dampak panas yang terlalu keras (HAZ), yang menyebabkan retak akibat hidrogen - yang mengarah pada kegagalan pengelasan dan komponen.

SI baru-baru ini dipanggil oleh pabrik Siemens untuk menilai perbaikan las besar pada katup bejana tekan setelah insiden yang melibatkan kebakaran, untuk menilai apakah ada material yang tidak sesuai spesifikasi yang mungkin diakibatkan oleh hal tersebut dan, jika memang demikian, apakah hal ini dapat diperbaiki sebelum garansi berakhir.

SI melakukan analisis terhadap material dan menentukan bahwa kelembutannya bukan karena kebakaran, tetapi kemungkinan besar disebabkan oleh PWHT yang tidak efektif.

Temperatur dan durasi PWHT sangat penting dalam menciptakan lasan yang berbeda dengan struktur mikro dan kekerasan yang optimal, seperti penelitian ini yang dilakukan dengan lasan busur logam berpelindung multi-lintasan dengan Inconel 625 sebagai logam pengisi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan PWHT pada suhu 750 derajat Celcius selama 2, 4, atau 6 jam sebagai waktu dan suhu PWHT yang diinginkan dapat menghasilkan kedua hal tersebut secara efektif, yaitu menurunkan kekerasan di daerah HAZ sekaligus mempertahankan struktur mikro yang sesuai untuk memungkinkan kinerja tinggi dalam sifat mekanik pada suhu tinggi.

Ketangguhan

Baja P91 dikembangkan secara khusus untuk digunakan dalam reaktor nuklir Gen IV. Karena kandungan kromiumnya yang tinggi dan penambahan vanadium dan niobium sebagai elemen paduan, P91 menawarkan ketahanan mulur yang meningkat secara signifikan dibandingkan dengan baja dengan paduan yang lebih rendah.

Sifat material: paduan ini sangat mudah dilas dan memiliki ketahanan termal dan ketahanan korosi yang sangat baik, namun rentan terhadap hydrogen-assisted cracking (HAC). Baik metode pengelasan busur gas maupun padat dapat digunakan; namun, perlakuan panas pasca pengelasan harus dilakukan untuk mendapatkan sifat mulur yang optimal.

HAC pada pengelasan P91 dapat disebabkan oleh kondisi pengelasan yang tidak tepat dan pemilihan material pengisi yang tidak tepat, dan juga dapat diperparah oleh geometri pengelasan yang tidak seragam dan penggunaan terak. Selain itu, hal ini dapat bermanifestasi sebagai pengelasan yang berbeda antara pengelasan grade 91 dan material yang dapat dilas lainnya seperti proses pengelasan P22 atau Inconel 625.

Perlu dicatat bahwa saat ini tidak mungkin untuk memperbaiki komponen grade 91 tanpa PWHT berikutnya karena metodologi perbaikan las saat ini yang menghasilkan lasan dengan struktur mikro yang tidak halus di HAZ dan hanya terjadi tempering terbatas. Oleh karena itu, uji coba dan pengujian perbaikan las tambahan yang ekstensif harus dilakukan sehubungan dengan ketangguhan HAZ dan kekuatan mulur las silang, bersama dengan analisis penyebab kegagalan seperti pengasaran butir dan masalah struktur mikro.

Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas adalah ukuran seberapa mudah bahan dapat diregangkan atau dibengkokkan, dan ditentukan dengan membagi tegangan dengan regangannya. Uji kurva tegangan-regangan adalah cara yang sangat berharga untuk mengidentifikasi parameter ini; regangan tambahan kecil diterapkan, kemudian diplot pada grafik yang menunjukkan nilai modulus elastisitasnya - penting ketika menghitung sifat mekanik bahan!

Kurva tegangan-regangan biasanya menunjukkan perilaku linier, yang menandakan bahwa material bersifat elastis. Perilaku ini dijelaskan oleh hukum Hooke yang menyatakan bahwa tegangan yang diberikan pada material harus sebanding dengan regangannya; modulus Young mengukur korelasi ini dan mengukur tegangan dibagi regangan.

Kurva tegangan-regangan biasanya menampilkan nonlinieritas pada titik tertentu ketika material telah memasuki wilayah deformasi plastis, yang menandakan deformasi plastis. Pada tahap ini, tegangan dan regangan tidak lagi bervariasi secara terbalik; sebaliknya, keduanya merespons secara dapat diprediksi terhadap tekanan. Elastisitas material ditentukan oleh kemiringan bagian kurva yang tidak linier; persamaan ini memberikan nilainya: EDL L0 L L 0/D L 0/D

Ketahanan Korosi

Baja grade 91 (sebutan EN X10CrMoVNb9-1) adalah baja paduan 9Cr-1Mo dengan kadar kromium, vanadium, dan niobium yang tinggi yang memiliki ketahanan mulur yang lebih baik. Grade 9Cr-1Mo ini sering digunakan untuk header pembangkit listrik tenaga nuklir serta aplikasi kelongsong dan saluran lainnya di pembangkit listrik tenaga nuklir dan memiliki ketahanan terhadap kerusakan radiasi yang luar biasa serta ketahanan terhadap oksidasi dan korosi pada suhu tinggi.

Sambungan Shielded Metal Arc Welded (SMAW) yang berbeda yang dibentuk dari baja P91 dan P22 dapat menghasilkan ketangguhan impak yang lemah akibat pembentukan martensit yang tidak ditempa di zona fusi las, sehingga memerlukan pemilihan rentang suhu pemanasan awal dan perlakuan panas pascalasan (PWHT) yang optimal untuk pengelasan yang berhasil.

Temperatur PWHT bervariasi berdasarkan komposisi dan persentase mangan dan nikel dalam baja, khususnya ketika mempertimbangkan kandungan Mn + Ni; persentase yang lebih tinggi menurunkan temperatur transformasi kritis.

Studi dilakukan untuk menyelidiki dampak tingkat hidrogen yang dapat berdifusi dan kondisi perlakuan panas pada struktur mikro dan sifat mekanik pengelasan butt multi-pass Shielded Metal Arc Welded (SMAW) grade 91 dengan menggunakan mikroskop elektron pemindaian emisi lapangan, pengukuran hidrogen yang dapat berdifusi merkuri, pengujian tarik pada temperatur ruangan, pengujian Charpy dan spektroskopi sinar-X terdispersi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan PWHT subkritis dengan perlakuan normalisasi/tempering menghasilkan struktur mikro yang optimal dengan sifat tarik yang baik serta ketangguhan Charpy.