Tubes et tuyaux de chaudière en acier pour centrale thermique

Face à la nécessité de réduire les coûts et de protéger l’environnement, les centrales thermiques sont confrontées à des pressions de deux côtés. Le système de production d'électricité conventionnel développé pour augmenter les paramètres de vapeur de l'unité, à savoir les paramètres supercritiques (SC) et ultra-supercritiques (USC) de l'unité, a été intégré au réseau électrique ces dernières années. L'un des moyens les plus efficaces d'améliorer l'efficacité des centrales thermiques est d'améliorer la température, la pression et d'autres paramètres de la vapeur de la chaudière, et le principal problème pour améliorer les paramètres de la vapeur est le problème des matériaux métalliques, en particulier la résistance thermique, la résistance à Corrosion et oxydation à haute température, propriétés de traitement à froid et de traitement à chaud. En termes simples, l'acier pour chaudières fait référence à l'acier spécial utilisé pour fabriquer des éléments de pression des chaudières à vapeur, principalement des plaques d'acier pour chaudières et des tubes en acier sans soudure pour chaudières, qui non seulement supportent des charges de pression mais sont également chauffés par feu direct, nécessitant la composition chimique et mécanique. propriétés de l'acier pour répondre à certaines conditions. Voici quelques-uns des types d’acier les plus courants et les plus adaptés utilisés pour les systèmes de chaudières dans les centrales électriques :

Acier au carbone et acier faiblement allié

L'acier à faible teneur en carbone comme ASTM A179 et A201C a une bonne plasticité, ténacité et soudabilité et constitue un choix économique pour les tuyaux de surface chauffante, les économiseurs, les surchauffeurs et les réchauffeurs utilisés dans les centrales thermiques. Les fûts et les tubes des chaudières utilisent souvent des aciers faiblement alliés comme l'acier 2.25Cr-1Mo ou 9Cr-1Mo. Ils offrent une résistance élevée à des températures élevées. Il s'agit d'un matériau couramment utilisé pour les composants de chaudières tels que les échangeurs de chaleur, les économiseurs, les murs d'eau, les conduits, etc. Des qualités spécifiques telles que P22, P91 et T22 sont conçues pour les applications à haute température et pression.

• SA-210C : Acier doux. Ductilité, ténacité, bonne soudabilité, résistance suffisante en dessous de 450 °C, résistance à l'oxydation satisfaisante en dessous de 530 °C, mais une utilisation à long terme au-dessus de 450 °C se produira une sphéroïdisation et une graphitisation de la perlite, une limite de fluage et une réduction durable de la résistance, entraînant des fuites. Il est généralement utilisé pour chauffer les tuyaux de surface des chaudières basse et moyenne pression (la pression de service n'est généralement pas supérieure à 5.88 MPa, température de fonctionnement inférieure à 450 °C) et les tuyaux de surface chauffante des chaudières à haute pression (la pression de service est généralement supérieure à 9.8 MPa, température de fonctionnement inférieure à 450 °C). la température est comprise entre 650°C et XNUMX°C), économiseur, surchauffeur, réchauffeur, canalisation pour industrie pétrochimique, etc.
• T11, T12, P11, P12 : l'ajout d'éléments de chrome améliore la stabilité des carbures et prévient efficacement la tendance à la graphitisation, mais le phénomène de sphéroïdisation de la perlite et de redistribution des éléments d'alliage entraînera une diminution de la résistance thermique du matériau. Lorsque la température dépasse 550℃, la résistance thermique diminue considérablement et la résistance à l'oxydation se détériore.
• T22, P22 : haute résistance thermique et plasticité durable, la surface forme un film protecteur d'oxyde dense à 580 ℃, a une résistance à l'oxydation suffisante et une bonne soudabilité, mais un fonctionnement à long terme apparaîtra comme une sphéroïdisation perlitique et des phénomènes de redistribution des éléments d'alliage ; et la résistance thermique est réduite.
• T23 : Le matériau est amélioré sur la base du T22 combiné aux avantages de l'acier 102, en réduisant la teneur en C et en ajoutant W, V, Nb, B pour obtenir une chaleur Bainitique à faible teneur en carbone, multi-composants, à haute résistance et à haute ténacité. -acier résistant. À 600 ℃, la résistance est 93 % supérieure à celle du T22, et la soudabilité et l'aptitude au traitement sont meilleures.

Tube en acier inoxydable

L'acier inoxydable martensitique et austénitique est un matériau courant dans les centrales thermiques et est utilisé dans de nombreuses parties des chaudières et des turbines à vapeur, notamment les tubes de chaudière, les collecteurs, les tuyaux, les rotors, les cylindres, etc. Les aciers inoxydables austénitiques comme 304 et 316 sont largement utilisés pour tubes de surchauffeur et de réchauffeur, tuyauterie, boîtier, etc. en raison d'une bonne résistance à la chaleur et à la corrosion.

• SUPER304H : C'est une version améliorée du TP304H en ajoutant 3% Cu et 0.4% Nb. La structure à grains fins et le renforcement par précipitation de la phase de cuivre fine ont une résistance au fluage très élevée et la contrainte admissible est 30 % supérieure à celle du TP304H à 600 ~ 650 ℃. Il possède d'excellentes propriétés mécaniques, une résistance à l'oxydation de la vapeur et une résistance à la corrosion thermique à haute température, et peut fonctionner longtemps en dessous de 650 ℃. C'est le matériau préféré pour les surchauffeurs et réchauffeurs de chaudières super (super) critiques.
• TP347HFG : L'acier inoxydable de type TP347H est obtenu par un procédé spécifique de travail à chaud et de traitement thermique. Après avoir raffiné le grain, la contrainte admissible est augmentée de plus de 20 % et la résistance à l'oxydation à la vapeur du matériau est grandement améliorée.
• Acier HR3C (acier 25Cr-20Ni-Nb-N) : est un nouveau type d'acier inoxydable développé au Japon. En limitant la teneur en C, en ajoutant 0.20 % à 0.60 % de Nb, 0.15 % à 0.35 % de N, et en utilisant la précipitation dispersée de la phase renforcée, le matériau présente une excellente résistance à haute température et une excellente résistance à l'oxydation par la vapeur à haute température et est l'un des des principaux tuyaux en acier résistant à la chaleur pour le surchauffeur final et le réchauffeur de la chaudière super (super) critique de la centrale électrique de 650 ℃.
• T91 : Acier martensitique à haute résistance et résistant à la chaleur de type 9Cr-1Mo amélioré, est un acier à 9 % de Cr avec d'excellentes performances globales. L'acier, en réduisant la teneur en carbone, en ajoutant des éléments d'alliage V et Nb, contrôle la teneur en N et Al, de sorte qu'il présente une ténacité aux chocs, une résistance thermique et une résistance à la corrosion élevées. Le Tube en acier T91 a un petit coefficient de dilatation linéaire et une bonne conductivité thermique et est principalement utilisé pour les collecteurs et les conduites de vapeur avec un paramètre sous-critique et une température de paroi de chaudière à paramètre supercritique ne dépassant pas 600 ℃.
• T92 : est un nouvel acier martensitique à 9 % Cr résistant à la chaleur obtenu sur la base du T91 en réduisant le Mo, en augmentant la teneur en W et en contrôlant la teneur en B, les propriétés mécaniques sont équivalentes à celles du T91 et les performances de soudage ont été amélioré. La résistance au fluage à 600 ~ 650 ℃ est considérablement augmentée, la contrainte admissible est 34 % supérieure à celle du T91 et la résistance est 1.12 fois celle du TP347H.
• T122 : 12 % d'acier martensitique résistant à la chaleur, c'est-à-dire en ajoutant 2 % de W, 0.07 % de Nb et 1 % de Cu, l'acier a une résistance thermique et une résistance à la corrosion plus élevées, la réduction de la teneur en carbone améliore également les performances de soudage, principalement utilisé pour la fabrication de canalisations de vapeur principales en dessous de 620 ℃.

Alliages à base de nickel Tube

Si les paramètres de vapeur sont supérieurs à 700 °C, de nombreux composants de l'unité ne seront que des superalliages, et les alliages à base de nickel, y compris les alliages à solidification directionnelle et monocristallins, sont en cours d'évaluation pour une utilisation dans les turbines à vapeur. Les alliages à base de nickel comme l'Inconel 617 ou Haynes 230 permettent un fonctionnement à très haute température pour les sections de surchauffeur et de réchauffeur. Mais ils sont plus chers.

On pense généralement que la conception d'une chaudière supercritique avec une température de vapeur d'environ 700 °C nécessitera que le collecteur et le tuyau de vapeur principal fonctionnent à une température maximale de 750 °C, ce qui est bien au-delà de la capacité de l'acier ferritique, et que la température Le problème de fatigue des aciers austénitiques rend improbable leur utilisation pour cette pièce à paroi épaisse. Bien que l'exigence de résistance au fluage ne soit pas excessive pour les superalliages à base de nickel, d'autres exigences telles que la soudabilité, la formabilité et la résistance à la corrosion ne sont pas faciles à satisfaire.