Tubos y tuberías de acero para calderas para centrales térmicas

Con la necesidad de reducir costes y proteger el medio ambiente, las centrales térmicas se enfrentan a presiones desde dos lados. En los últimos años se ha incorporado a la red eléctrica el sistema de generación de energía convencional desarrollado aumentando los parámetros de vapor de la unidad, es decir, supercrítico (SC) y ultrasupercrítico (USC). Una de las formas más efectivas de mejorar la eficiencia de las centrales térmicas es mejorar la temperatura, presión y otros parámetros del vapor de la caldera, y el principal problema para mejorar los parámetros del vapor es el problema de los materiales metálicos, especialmente la resistencia térmica, la resistencia a Corrosión y oxidación a alta temperatura, procesamiento en frío y propiedades de procesamiento en caliente. En términos simples, el acero para calderas se refiere al acero especial utilizado para fabricar elementos de presión de calderas de vapor, principalmente placas de acero para calderas y tubos de acero sin costura para calderas, que no solo soportan cargas de presión sino que también se calientan mediante fuego directo, lo que requiere composición química y mecánica. propiedades del acero para cumplir ciertas condiciones. Estos son algunos de los tipos de acero más comunes y adecuados utilizados para sistemas de calderas en centrales eléctricas:

Acero al carbono y acero de baja aleación

El acero con bajo contenido de carbono como ASTM A179 y A201C tiene buena plasticidad, tenacidad y soldabilidad, es una opción económica para tuberías de superficie de calefacción, economizadores, sobrecalentadores y recalentadores utilizados en plantas de energía térmica. Los tambores y tuberías de calderas suelen utilizar aceros de baja aleación como el acero 2.25Cr-1Mo o 9Cr-1Mo. Proporcionan alta resistencia a temperaturas elevadas. Este es un material comúnmente utilizado para componentes de calderas como intercambiadores de calor, economizadores, paredes de agua, conductos, etc. Los grados específicos como P22, P91 y T22 están diseñados para aplicaciones de alta temperatura y presión.

• SA-210C: Acero dulce. Ductilidad, tenacidad, buena soldabilidad, resistencia suficiente por debajo de 450 ° C, resistencia a la oxidación satisfactoria por debajo de 530 ° C, pero el uso prolongado por encima de 450 ° C producirá esferoidización y grafitización de perlita, límite de fluencia y reducción de resistencia duradera, lo que provocará fugas. Generalmente se utiliza para calentar tuberías de superficie de calderas de baja y media presión (la presión de trabajo generalmente no es superior a 5.88 Mpa, temperatura de trabajo inferior a 450 ° C) y tuberías de calefacción de superficie de calderas de alta presión (la presión de trabajo generalmente es superior a 9.8 Mpa, temperatura de trabajo). la temperatura está entre 450°C y 650°C), economizador, sobrecalentador, recalentador, tubería para industria petroquímica, etc.
• T11, T12, P11, P12: la adición de elementos de cromo mejora la estabilidad de los carburos y previene eficazmente la tendencia a la grafitización, pero el fenómeno de la esferoidización de la perlita y la redistribución de los elementos de aleación conducirán a una disminución de la resistencia térmica del material. Cuando la temperatura supera los 550 ℃, la resistencia térmica disminuye significativamente y la resistencia a la oxidación se deteriora.
• T22, P22: alta resistencia térmica y plasticidad duradera, la superficie forma una película protectora de óxido densa a 580 ℃, tiene suficiente resistencia a la oxidación y buena soldabilidad, pero la operación a largo plazo aparecerá esferoidización perlítica y fenómenos de redistribución de elementos de aleación; y la resistencia térmica se reduce.
• T23: El material se mejora en base al T22 combinado con las ventajas del acero 102, reduciendo el contenido de C y agregando W, V, Nb, B para obtener calor bainítico de alta resistencia, multicomponente, bajo en carbono y alta tenacidad. -acero resistente. A 600 ℃, la resistencia es un 93 % mayor que la del T22 y la soldabilidad y procesabilidad son mejores.

Tubo de acero inoxidable

El acero inoxidable martensítico y austenítico es un material común en las centrales térmicas y se utiliza en muchas partes de calderas y turbinas de vapor, incluidos tubos de calderas, colectores, tuberías, rotores, cilindros, etc. Los aceros inoxidables austeníticos como 304 y 316 se utilizan ampliamente para Tubos, tuberías, carcasas, etc. de sobrecalentadores y recalentadores debido a su buena resistencia al calor y a la corrosión.

• SUPER304H: Es una versión mejorada del TP304H añadiendo 3% Cu y 0.4% Nb. La estructura de grano fino y el fortalecimiento por precipitación de la fase fina de cobre tienen una resistencia a la fluencia muy alta y la tensión permitida es un 30 % mayor que la del TP304H a 600 ~ 650 ℃. Tiene excelentes propiedades mecánicas, resistencia a la oxidación por vapor y resistencia a la corrosión por calor a altas temperaturas, y puede funcionar durante mucho tiempo por debajo de 650 ℃. Es el material preferido para recalentadores y recalentadores de calderas súper (súper) críticos.
• TP347HFG: El acero inoxidable tipo TP347H se obtiene mediante un proceso específico de trabajo en caliente y tratamiento térmico. Después de refinar el grano, la tensión permitida aumenta en más del 20% y la resistencia a la oxidación por vapor del material mejora considerablemente.
• Acero HR3C (acero 25Cr-20Ni-Nb-N): es un nuevo tipo de acero inoxidable desarrollado en Japón. Al limitar el contenido de C, agregar 0.20 % ~ 0.60 % Nb, 0.15 % ~ 0.35 % N y utilizar la precipitación dispersa de la fase reforzada, el material tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y resistencia a la oxidación por vapor a altas temperaturas y es uno de las principales tuberías de acero resistentes al calor para el sobrecalentador y recalentador final de la caldera de la central eléctrica súper (súper) crítica de 650 ℃.
• T91: Acero martensítico resistente al calor de alta resistencia tipo 9Cr-1Mo mejorado, es un acero 9%Cr con excelente rendimiento integral. El acero, al reducir el contenido de carbono y agregar elementos de aleación V y Nb, controla el contenido de N y Al, de modo que tiene alta tenacidad al impacto, resistencia térmica y resistencia a la corrosión. El tubería de acero T91 tiene un pequeño coeficiente de expansión lineal y buena conductividad térmica y se utiliza principalmente para cabezales y tuberías de vapor con parámetros subcríticos y parámetros supercríticos, temperatura de la pared de la caldera no superior a 600 ℃.
• T92: es un nuevo acero martensítico resistente al calor con 9% Cr obtenido a base de T91 reduciendo Mo, aumentando el contenido de W y controlando el contenido de B, las propiedades mecánicas son equivalentes a T91 y el rendimiento de soldadura ha sido mejorado. La resistencia a la fluencia a 600 ~ 650 ℃ aumenta considerablemente, la tensión permitida es un 34% mayor que la del T91 y la resistencia es 1.12 veces mayor que la del TP347H.
• T122:Acero martensítico resistente al calor 12%Cr, es decir, agregando 2% W, 0.07%Nb y 1% Cu, el acero tiene mayor resistencia térmica y resistencia a la corrosión, la reducción del contenido de carbono también mejora el rendimiento de la soldadura, principalmente Se utiliza para la fabricación de tuberías principales de vapor por debajo de 620 ℃.

Aleaciones a base de níquel Tubo

Si los parámetros del vapor están por encima de 700 °C, muchos componentes de la unidad serán solo superaleaciones, y se están evaluando aleaciones a base de níquel, incluidas las de solidificación direccional y monocristalinas, para su uso en turbinas de vapor. Aleaciones a base de níquel como Inconel 617 o Haynes 230 permiten el funcionamiento a muy alta temperatura para las secciones de sobrecalentador y recalentador. Pero son más caros.

Generalmente se cree que el diseño de una caldera supercrítica con una temperatura de vapor de aproximadamente 700 °C requerirá que el cabezal y la tubería principal de vapor funcionen a un máximo de 750 °C, lo que está mucho más allá de la capacidad del acero ferrítico, y la temperatura El problema de fatiga del acero austenítico hace que su uso para esta pieza de paredes gruesas sea poco probable. Aunque el requisito de resistencia a la fluencia no es excesivo para las superaleaciones a base de níquel, otros requisitos como la soldabilidad, la conformabilidad y la resistencia a la corrosión no son fáciles de lograr.