Tubos e tubulações de aço para caldeiras para usina termelétrica

Com a necessidade de redução de custos e proteção ambiental, as termelétricas enfrentam pressões de dois lados. O sistema convencional de geração de energia desenvolvido aumentando os parâmetros de vapor da unidade, nomeadamente, supercrítico (SC) e ultra-supercrítico (USC) da unidade tem sido colocado na rede elétrica nos últimos anos. Uma das maneiras mais eficazes de melhorar a eficiência das usinas termelétricas é melhorar a temperatura, pressão e outros parâmetros do vapor da caldeira, e o principal problema para melhorar os parâmetros do vapor é o problema dos materiais metálicos, especialmente a resistência térmica, resistência a corrosão e oxidação em alta temperatura, processamento a frio e propriedades de processamento a quente. Em termos simples, aço para caldeira refere-se ao aço especial utilizado na fabricação de elementos de pressão de caldeiras a vapor, principalmente placas de aço para caldeiras e tubos de aço sem costura para caldeiras, que não apenas suportam cargas de pressão, mas também são aquecidos por fogo direto, exigindo a composição química e mecânica propriedades do aço para atender a certas condições. Aqui estão alguns dos tipos de aço mais comuns e adequados usados ​​para sistemas de caldeiras em usinas de energia:

Aço carbono e aço de baixa liga

Aço de baixo carbono como ASTM A179 e A201C tem boa plasticidade, tenacidade e soldabilidade, é uma escolha econômica para tubos de superfície de aquecimento, economizadores, superaquecedores, reaquecedores usados ​​​​em usinas termelétricas. Tambores e tubos de caldeiras geralmente usam aços de baixa liga, como aço 2.25Cr-1Mo ou 9Cr-1Mo. Eles fornecem alta resistência em temperaturas elevadas. Este é um material comumente usado para componentes de caldeiras, como trocadores de calor, economizadores, paredes de água, dutos, etc. Classes específicas como P22, P91 e T22 são projetadas para aplicações de alta temperatura e pressão.

• SA-210C: Aço macio. Ductilidade, tenacidade, boa soldabilidade, resistência suficiente abaixo de 450 ° C, resistência à oxidação satisfatória abaixo de 530 ° C, mas o uso a longo prazo acima de 450 ° C ocorrerá esferoidização e grafitização de perlita, limite de fluência e redução de resistência durável, resultando em vazamento. É geralmente usado para aquecer tubos de superfície de caldeiras de baixa e média pressão (a pressão de trabalho geralmente não é superior a 5.88Mpa, temperatura de trabalho abaixo de 450 ° C) e aquecer tubos de superfície de caldeiras de alta pressão (a pressão de trabalho é geralmente acima de 9.8Mpa, trabalhando temperatura está entre 450°C e 650°C), economizador, superaquecedor, reaquecedor, tubulação para indústria petroquímica, etc.
• T11, T12, P11, P12: a adição de elementos de cromo melhora a estabilidade dos carbonetos e evita efetivamente a tendência de grafitização, mas o fenômeno de esferoidização da perlita e redistribuição dos elementos de liga levará a uma diminuição na resistência térmica do material. Quando a temperatura excede 550°C, a resistência térmica diminui significativamente e a resistência à oxidação deteriora-se.
• T22, P22: alta resistência térmica e plasticidade durável, a superfície forma uma película protetora de óxido denso a 580 ℃, tem resistência à oxidação suficiente e boa soldabilidade, mas a operação a longo prazo aparecerá esferoidização perlítica e fenômenos de redistribuição de elementos de liga; e a resistência térmica é reduzida.
• T23: O material é aprimorado com base no T22 combinado com as vantagens do aço 102, reduzindo o teor de C e adicionando W, V, Nb, B para obter calor bainítico de baixo carbono, multicomponente, alta resistência e alta tenacidade -aço resistente. A 600°C, a resistência é 93% maior que T22 e a soldabilidade e processabilidade são melhores.

Tubo de aço inoxidável

O aço inoxidável martensítico e austenítico é um material comum em usinas termelétricas e é usado em muitas partes de caldeiras e turbinas a vapor, incluindo tubos de caldeiras, coletores, tubos, rotores, cilindros, etc. Aços inoxidáveis ​​austeníticos como 304 e 316 são amplamente utilizados para tubos de superaquecedor e reaquecedor, tubulação, revestimento, etc. devido à boa resistência ao calor e à corrosão.

• SUPER304H: É uma versão melhorada do TP304H adicionando 3% Cu e 0.4% Nb. A estrutura de grão fino e o reforço de precipitação da fase de cobre fino têm uma resistência à fluência muito alta, e a tensão admissível é 30% maior que a do TP304H em 600 ~ 650 ℃. Possui excelentes propriedades mecânicas, resistência à oxidação a vapor e resistência à corrosão térmica em altas temperaturas e pode funcionar por um longo tempo abaixo de 650 ℃. É o material preferido para superaquecedores e reaquecedores de caldeiras super (super) críticas.
• TP347HFG: O aço inoxidável tipo TP347H é obtido por um processo específico de trabalho a quente e tratamento térmico. Após o refino do grão, a tensão admissível aumenta em mais de 20% e a resistência à oxidação a vapor do material é bastante melhorada.
• Aço HR3C (aço 25Cr-20Ni-Nb-N): é um novo tipo de aço inoxidável desenvolvido no Japão. Ao limitar o conteúdo de C, adicionar 0.20% ~ 0.60% Nb, 0.15% ~ 0.35% N e usar a precipitação dispersa da fase reforçada, o material tem excelente resistência a altas temperaturas e resistência à oxidação a vapor em alta temperatura e é um dos principais tubos de aço resistentes ao calor para o superaquecedor e reaquecedor final na caldeira da central elétrica super (super) crítica de 650 ℃.
• T91: Aço martensítico de alta resistência tipo 9Cr-1Mo melhorado e resistente ao calor, é um aço 9% Cr com excelente desempenho abrangente. O aço ao reduzir o teor de carbono, adicionando elementos de liga V e Nb, controla o teor de N e Al, de forma que possui alta tenacidade ao impacto, resistência térmica e resistência à corrosão. O Tubulação de aço T91 tem um pequeno coeficiente de expansão linear e boa condutividade térmica e é usado principalmente para coletores e tubos de vapor com parâmetros subcríticos e parâmetros supercríticos de temperatura da parede da caldeira não superior a 600 ℃.
• T92: é um novo aço martensítico resistente ao calor com 9%Cr obtido com base no T91 reduzindo o Mo, aumentando o teor de W e controlando o teor de B, as propriedades mecânicas são equivalentes ao T91, e o desempenho da soldagem foi melhorou. A resistência à fluência em 600 ~ 650 ℃ é bastante aumentada, a tensão admissível é 34% maior que a do T91 e a resistência é 1.12 vezes maior que a do TP347H.
• T122:Aço martensítico resistente ao calor 12%Cr, ou seja, adicionando 2% W, 0.07%Nb e 1% Cu, o aço possui maior resistência térmica e resistência à corrosão, a redução do teor de carbono também melhora o desempenho da soldagem, principalmente usado para a fabricação de tubulações principais de vapor abaixo de 620 ℃.

Tubo de ligas à base de níquel

Se os parâmetros do vapor estiverem acima de 700 °C, muitos componentes da unidade serão apenas superligas, e ligas à base de níquel, incluindo solidificação direcional e ligas monocristalinas, estão sendo avaliadas para uso em turbinas a vapor. Ligas à base de níquel, como Inconel 617 ou Haynes 230 permitem operação em temperaturas muito altas para seções de superaquecedor e reaquecedor. Mas eles são mais caros.

Acredita-se geralmente que o projeto de uma caldeira supercrítica com uma temperatura de vapor de cerca de 700°C exigirá que o coletor e o tubo principal de vapor trabalhem a um máximo de 750°C, o que está muito além da capacidade do aço ferrítico, e o calor O problema de fadiga do aço austenítico torna improvável seu uso para esta peça de parede espessa. Embora o requisito de resistência à fluência não seja excessivo para superligas à base de níquel, outros requisitos como soldabilidade, conformabilidade e resistência à corrosão não são fáceis de alcançar.