Stahlkesselrohre und -rohre für Wärmekraftwerke

Aufgrund der Notwendigkeit, Kosten zu senken und die Umwelt zu schützen, stehen Wärmekraftwerke von zwei Seiten unter Druck. In den letzten Jahren wurde ein konventionelles Stromerzeugungssystem entwickelt, das die Dampfparameter der Einheit, nämlich überkritisch (SC) und ultraüberkritisch (USC), erhöht und in das Stromnetz eingespeist wird. Eine der effektivsten Möglichkeiten zur Verbesserung der Effizienz von Wärmekraftwerken besteht darin, die Dampftemperatur, den Dampfdruck und andere Parameter des Kessels zu verbessern. Das Hauptproblem bei der Verbesserung der Dampfparameter ist das Problem metallischer Materialien, insbesondere der thermischen Festigkeit und des Widerstands Hochtemperaturkorrosion und -oxidation, Kaltverarbeitung und Heißverarbeitungseigenschaften. In einfachen Worten bezieht sich Kesselstahl auf den Spezialstahl, der zur Herstellung von Druckelementen von Dampfkesseln verwendet wird, hauptsächlich Kesselstahlplatten und nahtlose Kesselstahlrohre, die nicht nur Druckbelastungen standhalten, sondern auch durch direktes Feuer erhitzt werden, was eine chemische und mechanische Zusammensetzung erfordert Eigenschaften von Stahl, um bestimmte Bedingungen zu erfüllen. Hier sind einige der gebräuchlichsten und am besten geeigneten Stahlsorten, die für Kesselsysteme in Kraftwerken verwendet werden:

Kohlenstoffstahl und niedriglegierter Stahl

Kohlenstoffarmer Stahl wie ASTM A179 und A201C weist eine gute Plastizität, Zähigkeit und Schweißbarkeit auf und ist eine wirtschaftliche Wahl für Heizflächenrohre, Economizer, Überhitzer und Zwischenüberhitzer in Wärmekraftwerken. Für Kesseltrommeln und -rohre werden häufig niedriglegierte Stähle wie 2.25Cr-1Mo- oder 9Cr-1Mo-Stahl verwendet. Sie bieten eine hohe Festigkeit bei erhöhten Temperaturen. Dies ist ein häufig verwendetes Material für Kesselkomponenten wie Wärmetauscher, Economizer, Wasserwände, Leitungen usw. Spezielle Qualitäten wie P22, P91 und T22 sind für Hochtemperatur- und Druckanwendungen konzipiert.

• SA-210C: Weichstahl. Duktilität, Zähigkeit, gute Schweißbarkeit, ausreichende Festigkeit unter 450 ° C, zufriedenstellende Oxidationsbeständigkeit unter 530 ° C, aber bei längerer Verwendung über 450 ° C kommt es zu Perlit-Sphäroidisierung und Graphitisierung, Kriechgrenze und dauerhafter Festigkeitsreduzierung, was zu Undichtigkeiten führt. Es wird im Allgemeinen zum Heizen von Oberflächenrohren von Nieder- und Mitteldruckkesseln (Arbeitsdruck liegt im Allgemeinen nicht über 5.88 MPa, Arbeitstemperatur unter 450 ° C) und zum Heizen von Oberflächenrohren von Hochdruckkesseln (Arbeitsdruck liegt im Allgemeinen über 9.8 MPa) verwendet Temperatur liegt zwischen 450 °C und 650 °C), Economizer, Überhitzer, Zwischenüberhitzer, Rohr für die petrochemische Industrie usw.
• T11, T12, P11, P12: Die Zugabe von Chromelementen verbessert die Stabilität von Karbiden und verhindert wirksam die Tendenz zur Graphitisierung, aber das Phänomen der Perlit-Sphäroidisierung und der Umverteilung der Legierungselemente führt zu einer Verringerung der thermischen Festigkeit des Materials. Wenn die Temperatur 550℃ überschreitet, nimmt die thermische Festigkeit deutlich ab und die Oxidationsbeständigkeit verschlechtert sich.
• T22, P22: hohe thermische Festigkeit und dauerhafte Plastizität, die Oberfläche bildet bei 580 °C einen dichten Oxidschutzfilm, weist eine ausreichende Oxidationsbeständigkeit und gute Schweißbarkeit auf, aber im Langzeitbetrieb treten perlitische Sphäroidisierungs- und Legierungselement-Umverteilungsphänomene auf; und die thermische Festigkeit wird verringert.
• T23: Das Material wurde auf der Grundlage von T22 in Kombination mit den Vorteilen von Stahl 102 verbessert, indem der C-Gehalt reduziert und W, V, Nb, B hinzugefügt wurden, um kohlenstoffarmes, mehrkomponentiges, hochfestes und hochzähes bainitisches Material zu erhalten -beständiger Stahl. Bei 600℃ ist die Festigkeit 93 % höher als bei T22 und die Schweißbarkeit und Verarbeitbarkeit sind besser.

Stainless Steel Tube

Martensitischer und austenitischer Edelstahl ist ein gängiges Material in Wärmekraftwerken und wird in vielen Teilen von Kesseln und Dampfturbinen verwendet, einschließlich Kesselrohren, Sammlern, Rohren, Rotoren, Zylindern usw. Austenitische Edelstähle wie 304 und 316 werden häufig verwendet Überhitzer- und Zwischenüberhitzerrohre, Rohrleitungen, Gehäuse usw. aufgrund der guten Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

• SUPER304H: Es handelt sich um eine verbesserte Version von TP304H durch Zugabe von 3 % Cu und 0.4 % Nb. Die feine Kornstruktur und die Ausscheidungsverfestigung der feinen Kupferphase führen zu einer sehr hohen Kriechfestigkeit und die zulässige Spannung ist bei 30 bis 304 °C um 600 % höher als bei TP650H. Es verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften, Dampfoxidationsbeständigkeit und Hitzekorrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und kann lange Zeit unter 650 °C betrieben werden. Es ist das bevorzugte Material für superkritische Kesselüberhitzer und Zwischenüberhitzer.
• TP347HFG: Edelstahl vom Typ TP347H wird durch ein spezielles Warmumform- und Wärmebehandlungsverfahren hergestellt. Nach der Kornverfeinerung wird die zulässige Spannung um mehr als 20 % erhöht und die Dampfoxidationsbeständigkeit des Materials deutlich verbessert.
• HR3C-Stahl (25Cr-20Ni-Nb-N-Stahl): ist eine neue Art von rostfreiem Stahl, der in Japan entwickelt wurde. Durch die Begrenzung des C-Gehalts, die Zugabe von 0.20 % bis 0.60 % Nb, 0.15 % bis 0.35 % N und die Verwendung der dispergierten Ausfällung der verfestigten Phase weist das Material eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Hochtemperaturdampfoxidationsbeständigkeit auf und ist eins der wichtigsten hitzebeständigen Stahlrohre für den Endüberhitzer und den Zwischenüberhitzer im 650℃ super(super)kritischen Kraftwerkskessel.
• T91: Verbesserter hochfester martensitischer hitzebeständiger Stahl vom Typ 9Cr-1Mo, ein 9 % Cr-Stahl mit hervorragender Gesamtleistung. Durch die Reduzierung des Kohlenstoffgehalts und die Zugabe der Legierungselemente V und Nb wird der Gehalt an N und Al kontrolliert, sodass der Stahl eine hohe Schlagzähigkeit, thermische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist. Der T91-Stahlrohr hat einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und eine gute Wärmeleitfähigkeit und wird hauptsächlich für Sammler und Dampfrohre mit unterkritischen Parametern und überkritischen Parametern der Kesselwandtemperatur von nicht mehr als 600℃ verwendet.
• T92: ist ein neuer martensitischer hitzebeständiger Stahl mit 9 % Cr, der auf der Basis von T91 durch Reduzierung von Mo, Erhöhung des W-Gehalts und Kontrolle des B-Gehalts erhalten wird. Die mechanischen Eigenschaften entsprechen denen von T91 und die Schweißleistung wurde verbessert verbessert. Die Kriechfestigkeit bei 600–650 °C ist deutlich erhöht, die zulässige Spannung ist 34 % höher als die von T91 und die Festigkeit ist 1.12-mal höher als die von TP347H.
• T122: 12 % Cr martensitischer hitzebeständiger Stahl, d. h. durch die Zugabe von 2 % W, 0.07 % Nb und 1 % Cu weist der Stahl eine höhere thermische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf, die Reduzierung des Kohlenstoffgehalts verbessert vor allem auch die Schweißleistung Wird für die Herstellung von Frischdampfleitungen unter 620℃ verwendet.

Rohr aus Nickelbasislegierungen

Wenn die Dampfparameter über 700 °C liegen, bestehen viele Komponenten der Einheit nur aus Superlegierungen, und Legierungen auf Nickelbasis, einschließlich gerichteter Erstarrung und Einkristalllegierungen, werden für den Einsatz in Dampfturbinen geprüft. Legierungen auf Nickelbasis wie Inconel 617 oder Haynes 230 ermöglichen den Betrieb von Überhitzer- und Zwischenüberhitzerabschnitten bei sehr hohen Temperaturen. Aber sie sind teurer.

Es wird allgemein angenommen, dass die Konstruktion eines überkritischen Kessels mit einer Dampftemperatur von etwa 700 °C erfordert, dass das Sammelrohr und die Hauptdampfleitung bei maximal 750 °C arbeiten, was weit über der Kapazität von ferritischem Stahl und der Wärme liegt Aufgrund des Ermüdungsproblems austenitischer Stähle ist ihre Verwendung für dieses dickwandige Teil unwahrscheinlich. Obwohl die Anforderungen an die Zeitstandfestigkeit für Superlegierungen auf Nickelbasis nicht übermäßig hoch sind, sind andere Anforderungen wie Schweißbarkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit nicht einfach zu erfüllen.