Con la necessità di ridurre i costi e di tutelare l’ambiente, le centrali termoelettriche si trovano ad affrontare pressioni da due lati. Il sistema di generazione di energia convenzionale sviluppato aumentando i parametri del vapore dell'unità, vale a dire supercritico (SC) e ultra-supercritico (USC) dell'unità, è stato immesso nella rete elettrica negli ultimi anni. Uno dei modi più efficaci per migliorare l'efficienza delle centrali termoelettriche è migliorare la temperatura del vapore della caldaia, la pressione e altri parametri, e il problema principale per migliorare i parametri del vapore è il problema dei materiali metallici, in particolare la forza termica, la resistenza a proprietà di corrosione e ossidazione ad alta temperatura, lavorazione a freddo e lavorazione a caldo. In termini semplici, l'acciaio per caldaie si riferisce all'acciaio speciale utilizzato per produrre elementi di pressione delle caldaie a vapore, principalmente piastre di acciaio per caldaie e tubi di acciaio senza saldatura per caldaie, che non solo sopportano carichi di pressione ma sono anche riscaldati dal fuoco diretto, richiedendo la composizione chimica e meccanica proprietà dell'acciaio per soddisfare determinate condizioni. Ecco alcuni dei tipi di acciaio più comuni e adatti utilizzati per i sistemi di caldaie nelle centrali elettriche:
Acciaio al carbonio e acciaio bassolegato
L'acciaio a basso tenore di carbonio come ASTM A179 e A201C ha buona plasticità, tenacità e saldabilità, è una scelta economica per tubi di superficie riscaldante, economizzatori, surriscaldatori, riscaldatori utilizzati in centrali termiche. I tamburi e i tubi delle caldaie utilizzano spesso acciai bassolegati come l'acciaio 2.25Cr-1Mo o 9Cr-1Mo. Forniscono elevata resistenza a temperature elevate. Si tratta di un materiale comunemente utilizzato per componenti di caldaie come scambiatori di calore, economizzatori, pareti d'acqua, condutture, ecc. Gradi specifici come P22, P91 e T22 sono progettati per applicazioni ad alta temperatura e pressione.
- SA-210C: acciaio dolce. Duttilità, tenacità, buona saldabilità, resistenza sufficiente al di sotto di 450 ° C, resistenza all'ossidazione soddisfacente al di sotto di 530 ° C, ma l'uso a lungo termine al di sopra di 450 ° C si verificherà sferoidizzazione e grafitizzazione della perlite, limite di scorrimento e riduzione della resistenza duratura, con conseguenti perdite. Viene generalmente utilizzato per il riscaldamento di tubi superficiali di caldaie a bassa e media pressione (la pressione di esercizio non è generalmente superiore a 5.88 Mpa, temperatura di esercizio inferiore a 450 ° C) e per il riscaldamento di tubi di superficie di caldaie ad alta pressione (la pressione di esercizio è generalmente superiore a 9.8 Mpa, temperatura di esercizio temperatura è compresa tra 450°C e 650°C), economizzatore, surriscaldatore, postriscaldatore, tubo per l'industria petrolchimica, ecc.
- T11, T12, P11, P12: l'aggiunta di elementi di cromo migliora la stabilità dei carburi e previene efficacemente la tendenza alla grafitizzazione, ma il fenomeno della sferoidizzazione della perlite e della ridistribuzione degli elementi leganti porterà ad una diminuzione della resistenza termica del materiale. Quando la temperatura supera i 550 ℃, la resistenza termica diminuisce in modo significativo e la resistenza all'ossidazione si deteriora.
- T22, P22: elevata resistenza termica e plasticità durevole, la superficie forma una pellicola protettiva di ossido denso a 580 ℃, ha sufficiente resistenza all'ossidazione e buona saldabilità, ma nel funzionamento a lungo termine appariranno sferoidizzazione perlitica e fenomeni di ridistribuzione degli elementi leganti; e la resistenza termica è ridotta.
- T23: il materiale viene migliorato sulla base del T22 combinato con i vantaggi dell'acciaio 102, riducendo il contenuto di C e aggiungendo W, V, Nb, B per ottenere calore bainitico a basso tenore di carbonio, multicomponente, ad alta resistenza e alta tenacità -acciaio resistente. A 600℃, la resistenza è superiore del 93% rispetto a T22 e la saldabilità e la lavorabilità sono migliori.
Tubo in acciaio inox
L'acciaio inossidabile martensitico e austenitico è un materiale comune nelle centrali termoelettriche e viene utilizzato in molte parti di caldaie e turbine a vapore, inclusi tubi di caldaia, collettori, tubi, rotori, cilindri, ecc. Gli acciai inossidabili austenitici come 304 e 316 sono ampiamente utilizzati per tubi, tubazioni, involucri, ecc. del surriscaldatore e del postriscaldatore grazie alla buona resistenza al calore e alla corrosione.
- SUPER304H: È una versione migliorata del TP304H con l'aggiunta del 3% Cu e dello 0.4% Nb. La struttura a grana fine e il rafforzamento delle precipitazioni della fase di rame fine hanno una resistenza allo scorrimento viscoso molto elevata e lo stress consentito è superiore del 30% rispetto a TP304H a 600 ~ 650 ℃. Ha eccellenti proprietà meccaniche, resistenza all'ossidazione del vapore e resistenza alla corrosione termica alle alte temperature e può funzionare a lungo al di sotto di 650 ℃. È il materiale preferito per surriscaldatori e riscaldatori di caldaie super (super) critiche.
- TP347HFG: L'acciaio inossidabile tipo TP347H è ottenuto mediante uno specifico processo di lavorazione e trattamento termico. Dopo la raffinazione del grano, lo stress consentito aumenta di oltre il 20% e la resistenza all'ossidazione del vapore del materiale viene notevolmente migliorata.
- Acciaio HR3C (acciaio 25Cr-20Ni-Nb-N): è un nuovo tipo di acciaio inossidabile sviluppato in Giappone. Limitando il contenuto di C, aggiungendo 0.20% ~ 0.60% Nb, 0.15% ~ 0.35% N e utilizzando la precipitazione dispersa della fase rinforzata, il materiale ha un'eccellente resistenza alle alte temperature e resistenza all'ossidazione del vapore ad alta temperatura ed è uno dei principali tubi in acciaio resistenti al calore per il surriscaldatore finale e il postriscaldatore nella caldaia della centrale elettrica super (super) critica da 650 ℃.
- T91: acciaio martensitico resistente al calore ad alta resistenza di tipo 9Cr-1Mo migliorato, è un acciaio al 9%Cr con eccellenti prestazioni globali. L'acciaio riducendo il contenuto di carbonio, aggiungendo elementi leganti V e Nb, controlla il contenuto di N e Al, in modo che abbia elevata resilienza, resistenza termica e resistenza alla corrosione. IL Tubi in acciaio T91 ha un piccolo coefficiente di espansione lineare e una buona conduttività termica ed è utilizzato principalmente per collettori e tubi del vapore con parametri subcritici e parametri supercritici, temperatura della parete della caldaia non superiore a 600 ℃.
- T92: è un nuovo acciaio martensitico resistente al calore al 9% Cr ottenuto sulla base di T91 riducendo Mo, aumentando il contenuto di W e controllando il contenuto di B, le proprietà meccaniche sono equivalenti a T91 e le prestazioni di saldatura sono state migliorate migliorato. La resistenza allo scorrimento viscoso a 600 ~ 650℃ è notevolmente aumentata, lo stress consentito è superiore del 34% rispetto a quello del T91 e la resistenza è 1.12 volte quella del TP347H.
- T122:12%Cr Acciaio martensitico resistente al calore, ovvero aggiungendo 2% W, 0.07% Nb e 1% Cu, l'acciaio ha una maggiore resistenza termica e resistenza alla corrosione, la riduzione del contenuto di carbonio migliora anche le prestazioni di saldatura, principalmente utilizzato per la produzione di condotte principali del vapore al di sotto di 620 ℃.
Se i parametri del vapore sono superiori a 700 °C, molti componenti dell'unità saranno solo superleghe e le leghe a base di nichel, tra cui la solidificazione direzionale e le leghe a cristallo singolo, sono in fase di valutazione per l'uso nelle turbine a vapore. Leghe a base di nichel come Inconel 617 o Haynes 230 consentono il funzionamento a temperature molto elevate per le sezioni di surriscaldatore e postriscaldatore. Ma sono più costosi.
Si ritiene generalmente che il progetto della caldaia supercritica con una temperatura del vapore di circa 700 ° C richiederà che il collettore e il tubo principale del vapore funzionino a una temperatura massima di 750 ° C, che è ben oltre la capacità dell'acciaio ferritico, e la temperatura termica Il problema della fatica dell'acciaio austenitico ne rende improbabile l'uso per questa parte a pareti spesse. Sebbene il requisito della resistenza allo scorrimento viscoso non sia eccessivo per le superleghe a base di nichel, altri requisiti come la saldabilità, la formabilità e la resistenza alla corrosione non sono facili da raggiungere.
