화력발전소용 강철 보일러 튜브 및 파이프

비용 절감과 환경 보호의 필요성으로 인해 화력 발전소는 두 가지 측면에서 압력을 받고 있습니다. 장치의 증기 매개변수, 즉 장치의 초임계(SC) 및 초초임계(USC)를 증가시키는 방식으로 개발된 기존 발전 시스템이 최근 전력망에 도입되었습니다. 화력 발전소의 효율을 향상시키는 가장 효과적인 방법 중 하나는 보일러 증기 온도, 압력 및 기타 매개 변수를 개선하는 것이며 증기 매개 변수를 개선하는 주요 문제는 금속 재료, 특히 열 강도, 저항성 문제입니다. 고온 부식 및 산화, 냉간 가공 및 고온 가공 특성. 간단히 말해서, 보일러강은 증기 보일러의 압력 요소를 제조하는 데 사용되는 특수강을 말하며 주로 보일러 강판 및 보일러 이음매 없는 강관으로 압력 하중을 견딜 뿐만 아니라 직화에 의해 가열되므로 화학적 조성과 기계적 특성이 요구됩니다. 특정 조건을 충족시키는 강철의 특성. 발전소의 보일러 시스템에 사용되는 가장 일반적이고 적합한 강철 유형은 다음과 같습니다.

 

탄소강 및 저합금강

ASTM A179 및 A201C와 같은 저탄소강은 우수한 가소성, 인성 및 용접성을 가지며 화력발전소에 사용되는 표면 가열 파이프, 절탄기, 과열기, 재열기의 경제적인 선택입니다. 보일러 드럼과 튜빙은 2.25Cr-1Mo 또는 9Cr-1Mo 강철과 같은 저합금강을 사용하는 경우가 많습니다. 그들은 높은 온도에서 높은 강도를 제공합니다. 이는 열 교환기, 이코노마이저, 수벽, 덕트 등과 같은 보일러 구성 요소에 일반적으로 사용되는 재료입니다. P22, P91 및 T22와 같은 특정 등급은 고온 및 압력 응용 분야에 맞게 설계되었습니다.

• SA-210C: 연강. 연성, 인성, 양호한 용접성, 450℃ 이하에서는 충분한 강도, 530℃ 이하에서는 내산화성이 양호하지만 450℃ 이상에서 장기간 사용하면 펄라이트 구형화 및 흑연화, 크리프 한계 및 내구성 강도 저하가 발생하여 누출이 발생합니다. 일반적으로 저압 및 중압 보일러의 표면 파이프 가열(작동 압력은 일반적으로 5.88Mpa 이하, 작동 온도 450°C 미만) 및 고압 보일러의 표면 파이프 가열(작동 압력은 일반적으로 9.8Mpa 이상, 작동)에 사용됩니다. 온도는 450 ° C ~ 650 ° C), 이코노마이저, 과열기, 재열기, 석유화학 산업용 파이프 등
• T11, T12, P11, P12: 크롬 원소를 첨가하면 탄화물의 안정성이 향상되고 흑연화 경향을 효과적으로 방지할 수 있지만 펄라이트 구상화 및 합금 원소 재분포 현상으로 인해 재료의 열강도가 저하됩니다. 온도가 550℃를 초과하면 열강도가 크게 감소하고 내산화성이 저하됩니다.
• T22, P22: 높은 열 강도와 내구성 가소성, 표면은 580℃에서 치밀한 산화물 보호막을 형성하고 충분한 내산화성과 양호한 용접성을 갖지만 장기간 작동하면 펄라이트 구형화 및 합금 원소 재분배 현상이 나타납니다. 그리고 열강도가 감소합니다.
• T23: T22를 기본으로 102강의 장점을 결합하여 C함량을 줄이고 W, V, Nb, B를 첨가하여 저탄소, 다성분, 고강도, 고인성 베이나이트 열을 얻을 수 있도록 개선한 소재입니다. - 저항하는 강철. 600℃에서는 T93에 비해 강도가 22% 높고 용접성, 가공성이 우수합니다.

 

스테인레스 스틸 튜브

마르텐사이트 및 오스테나이트 스테인리스강은 화력발전소에서 흔히 사용되는 재료이며 보일러 튜브, 헤더, 파이프, 로터, 실린더 등을 포함하여 보일러 및 증기 터빈의 많은 부품에 사용됩니다. 304 및 316과 같은 오스테나이트 스테인리스강은 다음과 같은 용도로 널리 사용됩니다. 내열성 및 내식성이 우수하여 과열기 및 재열기 튜브, 배관, 케이싱 등에 사용됩니다.

• SUPER304H: TP304H에 Cu 3%, Nb 0.4%를 첨가한 개량형입니다. 미세한 결정립 구조와 미세한 구리상의 석출 강화로 크리프 강도가 매우 높으며, 허용 응력은 30~304℃에서 TP600H보다 650% 더 높습니다. 기계적 물성, 내증기산화성, 고온 내열부식성이 우수하며, 650℃ 이하에서도 장기간 작동이 가능합니다. 초(초)임계 보일러 과열기 및 재열기에 선호되는 재료입니다.
• TP347HFG: 유형 TP347H 스테인리스강은 특정 열간 가공 및 열처리 공정을 통해 얻어집니다. 입자를 미세화한 후 허용 응력이 20% 이상 증가하고 재료의 증기 산화 저항이 크게 향상됩니다.
• HR3C강(25Cr-20Ni-Nb-N강): 일본에서 개발된 새로운 유형의 스테인레스강입니다. C의 함량을 제한하고 Nb를 0.20%~0.60%, N을 0.15%~0.35% 첨가하고 강화상의 분산석출을 이용하여 고온강도 및 고온증기산화성이 우수한 소재 중 하나이다. 650℃ 초(초)임계 발전소 보일러의 최종과열기 및 재열기용 주내열강관입니다.
• T91: 개선된 9Cr-1Mo형 고강도 마르텐사이트 내열강은 뛰어난 종합 성능을 지닌 9%Cr 강입니다. 강철은 탄소 함량을 줄이고 합금 원소 V와 Nb를 첨가하여 N과 Al의 함량을 조절하여 높은 충격 인성, 열 강도 및 내식성을 갖습니다. 그만큼 T91 강철 튜브 선팽창계수가 작고 열전도율이 좋은 제품으로 보일러 벽 온도가 600℃ 이하인 아임계 및 초임계 매개변수의 헤더 및 증기관에 주로 사용됩니다.
• T92: T9을 기본으로 Mo를 줄이고 W함량을 늘리며 B함량을 조절하여 얻은 새로운 91%Cr 마르텐사이트계 내열강으로 기계적 성질은 T91과 동일하며 용접성능은 향상되었습니다. 향상. 600~650℃에서의 크리프강도가 대폭 향상되어 허용응력은 T34에 비해 91%, 강도는 TP1.12H에 비해 347배 향상되었습니다.
• T122:12%Cr 마르텐사이트 내열강, 즉 2% W, 0.07% Nb 및 1% Cu를 첨가하면 강철의 열 강도와 내식성이 더 높으며 탄소 함량이 감소하면 주로 용접 성능이 향상됩니다. 620℃ 이하의 주 증기관 제작에 사용됩니다.

니켈 기반 합금 튜브

증기 매개변수가 700°C를 초과하는 경우 장치의 많은 구성 요소는 초합금으로만 사용되며 방향성 응고 및 단결정 합금을 포함한 니켈 기반 합금이 증기 터빈에 사용하기 위해 평가되고 있습니다. 인코넬 617과 같은 니켈 기반 합금 또는 Haynes 230은 과열기 및 재열기 섹션에 대해 매우 높은 온도 작동을 허용합니다. 그러나 그들은 더 비쌉니다.

일반적으로 증기 온도가 약 700°C인 초임계 보일러 설계에는 헤더와 주 증기관이 최대 750°C에서 작동해야 한다고 알려져 있는데, 이는 페라이트강의 용량을 훨씬 뛰어넘는 수준이며, 열 오스테나이트 강의 피로 문제로 인해 벽이 두꺼운 부품에 사용하기가 어렵습니다. 니켈 기반 초합금의 크리프 강도 요구 사항은 과도하지 않지만 용접성, 성형성 및 내식성과 같은 다른 요구 사항은 달성하기 쉽지 않습니다.