Teräskattilaputket ja -putket lämpövoimalaitoksille

Lämpövoimalaitoksiin kohdistuu paineita kahdelta puolelta, koska tarve vähentää kustannuksia ja ympäristönsuojelua. Perinteinen sähköntuotantojärjestelmä on kehitetty nostamalla yksikön höyryparametreja, eli yksikön superkriittinen (SC) ja ultra-supercritical (USC) on liitetty sähköverkkoon viime vuosina. Yksi tehokkaimmista tavoista parantaa lämpövoimaloiden tehokkuutta on parantaa kattilan höyryn lämpötilaa, painetta ja muita parametreja, ja suurin ongelma höyryparametrien parantamisessa on metallimateriaalien ongelma, erityisesti lämpölujuus, kestävyys. korkean lämpötilan korroosio ja hapetus, kylmäkäsittely ja kuumakäsittelyominaisuudet. Yksinkertaisesti sanottuna kattilateräksellä tarkoitetaan erikoisterästä, jota käytetään höyrykattiloiden paineelementtien, pääasiassa kattiloiden teräslevyjen ja kattiloiden saumattomien teräsputkien valmistukseen, jotka eivät ainoastaan ​​kestä painekuormitusta, vaan myös kuumenevat suoralla tulella, mikä vaatii kemiallista koostumusta ja mekaanista koostumusta. teräksen ominaisuudet täyttämään tietyt ehdot. Tässä on joitain yleisimmistä ja sopivimmista terästyypeistä, joita käytetään voimalaitosten kattilajärjestelmissä:

 

Hiiliteräs ja niukkaseosteinen teräs

Vähähiilisellä teräksellä, kuten ASTM A179 ja A201C, on hyvä plastisuus, sitkeys ja hitsattavuus, se on taloudellinen valinta lämmityspintaputkiin, ekonomaisereihin, tulistimeen, uudelleenlämmittimiin käytettyjen lämpövoimalaitosten. Kattilarummuissa ja letkuissa käytetään usein niukkaseosteisia teräksiä, kuten 2.25Cr-1Mo tai 9Cr-1Mo terästä. Ne tarjoavat korkean lujuuden korkeissa lämpötiloissa. Tämä on yleisesti käytetty materiaali kattiloiden osissa, kuten lämmönvaihtimissa, ekonomaisereissa, vesiseinissä, kanavissa jne. Tietyt laatuluokat, kuten P22, P91 ja T22, on suunniteltu korkean lämpötilan ja paineen sovelluksiin.

• SA-210C: Mieto teräs. Mutavuus, sitkeys, hyvä hitsattavuus, riittävä lujuus alle 450 °C, tyydyttävä hapettumisenkestävyys alle 530 °C, mutta pitkäaikaisessa käytössä yli 450 °C:ssa tapahtuu perliittipallon muodostumista ja grafitoitumista, virumisrajaa ja kestävää lujuuden vähenemistä, mikä johtaa vuotoon. Sitä käytetään yleensä matala- ja keskipainekattiloiden pintaputkien lämmittämiseen (työpaine on yleensä enintään 5.88 MPa, käyttölämpötila alle 450 ° C) ja korkeapainekattiloiden lämmityspintaputkien lämmittämiseen (työpaine on yleensä yli 9.8 Mpa, työskentely). lämpötila on välillä 450 °C - 650 °C), ekonomaiseri, tulistin, lämmityslaite, petrokemian teollisuuden putki jne.
• T11, T12, P11, P12: kromielementtien lisääminen parantaa karbidien stabiilisuutta ja estää tehokkaasti grafitoitumistaipumusta, mutta perliittipallojen muodostuminen ja seosaineelementtien uudelleenjakautuminen johtavat materiaalin lämpölujuuden laskuun. Kun lämpötila ylittää 550 ℃, lämpölujuus laskee merkittävästi ja hapettumisenkestävyys heikkenee.
• T22, P22: korkea lämpölujuus ja kestävä plastisuus, pinta muodostaa tiheän oksidisuojakalvon 580 ℃:ssa, sillä on riittävä hapettumisenkestävyys ja hyvä hitsattavuus, mutta pitkäaikaisessa käytössä ilmenee perliittisiä palloja ja seosaineiden uudelleenjakautumisilmiöitä; ja lämpölujuus pienenee.
• T23: Materiaalia on parannettu T22:n perusteella yhdistettynä teräksen 102 etuihin vähentämällä C-pitoisuutta ja lisäämällä W, V, Nb, B, jotta saadaan vähähiilinen, monikomponenttinen, luja ja sitkeä Bainitic-lämpö. -kestävää terästä. 600 ℃:ssa lujuus on 93 % suurempi kuin T22, ja hitsattavuus ja prosessoitavuus ovat parempia.

 

Ruostumaton teräsputki

Martensiittiset ja austeniittiset ruostumattomat teräkset ovat yleinen materiaali lämpövoimalaitoksissa, ja sitä käytetään monissa kattiloiden ja höyryturbiinien osissa, mukaan lukien kattilaputket, jakoputket, putket, roottorit, sylinterit jne. Austeniittisia ruostumattomia teräksiä, kuten 304 ja 316, käytetään laajalti tulistimen ja jälkilämmitysputket, putkistot, kotelo jne. hyvän lämmönkestävyyden ja korroosionkestävyyden ansiosta.

• SUPER304H: Se on paranneltu versio TP304H:sta, johon on lisätty 3 % Cu ja 0.4 % Nb. Hienorakeisella rakenteella ja hienon kuparifaasin saostumisvahvistuksella on erittäin korkea virumislujuus, ja sallittu jännitys on 30 % suurempi kuin TP304H lämpötilassa 600 ~ 650 ℃. Sillä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, höyryn hapettumisenkestävyys ja lämpökorroosionkestävyys korkeissa lämpötiloissa, ja se voi toimia pitkään alle 650 ℃. Se on ensisijainen materiaali super- (super)kriittisille kattilan tulistimelle ja jälkilämmittimille.
• TP347HFG: Tyypin TP347H ruostumaton teräs saadaan tietyllä kuumatyöstö- ja lämpökäsittelyprosessilla. Raejauheen jauhamisen jälkeen sallittu jännitys kasvaa yli 20 % ja materiaalin höyryn hapettumisenkestävyys paranee huomattavasti.
• HR3C-teräs (25Cr-20Ni-Nb-N-teräs): on Japanissa kehitetty uudenlainen ruostumaton teräs. Rajoittamalla C-pitoisuutta, lisäämällä 0.20 % ~ 0.60 % Nb, 0.15 % ~ 0.35 % N ja käyttämällä vahvistetun faasin dispergoitua saostumista materiaalilla on erinomainen korkeiden lämpötilojen lujuus ja korkean lämpötilan höyryn hapettumisenkestävyys ja se on yksi tärkeimmistä kuumuutta kestävistä teräsputkista 650 ℃:n super- (super)kriittisen voimalaitoksen kattilan lopulliseen tulistimeen ja lämmittimeen.
• T91: Parannettu 9Cr-1Mo-tyyppinen erittäin luja martensiittista lämmönkestävää terästä, on 9% Cr-teräs, jolla on erinomainen kokonaisvaltainen suorituskyky. Teräs alentamalla hiilipitoisuutta, lisäämällä seosaineita V ja Nb säätelee N- ja Al-pitoisuutta siten, että sillä on korkea iskunkestävyys, lämpölujuus ja korroosionkestävyys. The T91 teräsputki sillä on pieni lineaarinen laajenemiskerroin ja hyvä lämmönjohtavuus, ja sitä käytetään pääasiassa jakoputkissa ja höyryputkissa, joiden alikriittinen parametri ja ylikriittinen parametri kattilan seinämän lämpötila on enintään 600 ℃.
• T92: on uusi 9%Cr martensiittinen lämmönkestävä teräs, joka on saatu T91:n perusteella vähentämällä Mo:ta, lisäämällä W-pitoisuutta ja säätämällä B-pitoisuutta, mekaaniset ominaisuudet vastaavat T91:tä ja hitsausteho on parantunut. Virumislujuus lämpötilassa 600 ~ 650 ℃ on kasvanut huomattavasti, sallittu jännitys on 34 % suurempi kuin T91 ja lujuus 1.12 kertaa TP347H:n.
• T122:12% Cr Martensiittista lämmönkestävää terästä, eli lisäämällä 2% W, 0.07% Nb ja 1% Cu, teräksellä on korkeampi lämpölujuus ja korroosionkestävyys, hiilipitoisuuden vähentäminen parantaa myös hitsaustehoa, pääasiassa käytetään alle 620 ℃:n päähöyryputkien valmistukseen.

Nikkelipohjaiset seokset Putki

Jos höyryparametrit ovat yli 700 °C, monet yksikön komponentit ovat vain superseoksia, ja nikkelipohjaisia ​​seoksia, mukaan lukien suunnattu jähmettyminen ja yksikideseokset, arvioidaan käytettäväksi höyryturbiineissa.Nikkelipohjaiset seokset, kuten Inconel 617 tai Haynes 230 mahdollistaa erittäin korkean lämpötilan käytön tulistin- ja jälkilämmitysosille. Mutta ne ovat kalliimpia.

Yleisesti uskotaan, että ylikriittisen kattilan suunnittelussa, jonka höyryn lämpötila on noin 700 °C, kokoojan ja päähöyryputken on toimittava enintään 750 °C:ssa, mikä on paljon ferriittisen teräksen kapasiteetin yläpuolella. austeniittisen teräksen väsymisongelma tekee niiden käytön tässä paksuseinäisessä osassa epätodennäköistä. Vaikka virumislujuuden vaatimus ei ole liiallinen nikkelipohjaisille superseoksille, muita vaatimuksia, kuten hitsattavuutta, muovattavuutta ja korroosionkestävyyttä, ei ole helppo saavuttaa.