Стальные котельные трубы и трубы для теплоэлектростанций

Из-за необходимости снижения затрат и защиты окружающей среды тепловые электростанции сталкиваются с давлением с двух сторон. В последние годы в энергосистему введена разработанная традиционная система выработки электроэнергии, повышающая параметры пара энергоблока, а именно сверхкритические (СК) и сверхсверхкритические (УСК). Одним из наиболее эффективных способов повышения эффективности теплоэлектростанций является улучшение температуры, давления и других параметров котлового пара, а основной проблемой улучшения параметров пара является проблема металлических материалов, особенно термической прочности, устойчивости к высокотемпературная коррозия и окисление, свойства холодной обработки и горячей обработки. Проще говоря, котельная сталь — это специальная сталь, используемая для изготовления напорных элементов паровых котлов, в основном котловых стальных листов и котловых бесшовных стальных труб, которые не только выдерживают нагрузки давления, но также нагреваются прямым огнем, что требует химического состава и механических свойств. свойства стали соответствовать определенным условиям. Вот некоторые из наиболее распространенных и подходящих типов стали, используемых для котельных систем на электростанциях:

Углеродистая сталь и низколегированная сталь

Низкоуглеродистая сталь, такая как ASTM A179 и A201C, обладает хорошей пластичностью, вязкостью и свариваемостью, является экономичным выбором для труб поверхности нагрева, экономайзеров, пароперегревателей, подогревателей, используемых на тепловых электростанциях. В барабанах и трубах котлов часто используются низколегированные стали, такие как сталь 2.25Cr-1Mo или 9Cr-1Mo. Они обеспечивают высокую прочность при повышенных температурах. Это обычно используемый материал для компонентов котла, таких как теплообменники, экономайзеры, водяные перегородки, воздуховоды и т. д. Определенные марки, такие как P22, P91 и T22, предназначены для работы в условиях высоких температур и давления.

• SA-210C: Мягкая сталь. Пластичность, вязкость, хорошая свариваемость, достаточная прочность ниже 450 ° C, удовлетворительная стойкость к окислению ниже 530 ° C, но при длительном использовании при температуре выше 450 ° C произойдет сфероидизация и графитизация перлита, предел ползучести и снижение прочной прочности, что приведет к утечке. Обычно он используется для нагрева труб поверхности котлов низкого и среднего давления (рабочее давление обычно не превышает 5.88 МПа, рабочая температура ниже 450 ° C) и труб поверхности нагрева котлов высокого давления (рабочее давление обычно выше 9.8 МПа, рабочая температура температура от 450°С до 650°С), экономайзер, пароперегреватель, пароперегреватель, трубы для нефтехимической промышленности и т. д.
• Т11, Т12, П11, П12: добавка элементов хрома повышает стабильность карбидов и эффективно предотвращает склонность к графитизации, однако явления сфероидизации перлита и перераспределения легирующих элементов приведут к снижению термической прочности материала. Когда температура превышает 550 ℃, термическая прочность значительно снижается и стойкость к окислению ухудшается.
• T22, P22: высокая термическая прочность и долговечная пластичность, поверхность образует плотную оксидную защитную пленку при 580 ℃, обладает достаточной стойкостью к окислению и хорошей свариваемостью, но при длительной эксплуатации появляются явления перлитной сфероидизации и перераспределения легирующих элементов; и термическая прочность снижается.
• T23: Материал улучшен на основе T22 в сочетании с преимуществами стали 102 за счет уменьшения содержания C и добавления W, V, Nb, B для получения низкоуглеродистого, многокомпонентного, высокопрочного и высоковязкого бейнитного тепла. -стойкая сталь. При 600 ℃ прочность на 93% выше, чем у T22, а свариваемость и технологичность лучше.

Труба из нержавеющей стали

Мартенситная и аустенитная нержавеющая сталь является распространенным материалом на тепловых электростанциях и используется во многих частях котлов и паровых турбин, включая трубы котлов, коллекторы, трубы, роторы, цилиндры и т. д. Аустенитные нержавеющие стали, такие как 304 и 316, широко используются для трубы перегревателя и перегревателя, трубопроводы, кожух и т. д. благодаря хорошей термостойкости и коррозионной стойкости.

• SUPER304H: это улучшенная версия TP304H с добавлением 3% Cu и 0.4% Nb. Мелкозернистая структура и дисперсионное упрочнение мелкодисперсной медной фазы имеют очень высокий предел ползучести, а допустимое напряжение на 30% выше, чем у TP304H при температуре 600 ~ 650 ℃. Он обладает превосходными механическими свойствами, стойкостью к окислению паром и стойкостью к термической коррозии при высоких температурах и может длительное время работать при температуре ниже 650 ℃. Это предпочтительный материал для сверх(супер)критических пароперегревателей и промежуточных нагревателей котлов.
• TP347HFG: Нержавеющая сталь типа TP347H получается в результате специального процесса горячей обработки и термообработки. После измельчения зерна допустимое напряжение увеличивается более чем на 20%, а стойкость материала к окислению паром значительно улучшается.
• Сталь HR3C (сталь 25Cr-20Ni-Nb-N): новый тип нержавеющей стали, разработанный в Японии. Ограничивая содержание C, добавляя 0.20% ~ 0.60% Nb, 0.15% ~ 0.35% N и используя дисперсное осаждение упрочненной фазы, материал обладает превосходной прочностью при высоких температурах и стойкостью к окислению паром при высоких температурах и является одним из основных жаропрочных стальных труб для конечного пароперегревателя и промежуточного перегревателя супер(супер)критического котла электростанции с температурой 650℃.
• T91: улучшенная высокопрочная мартенситная жаростойкая сталь типа 9Cr-1Mo, представляющая собой сталь с содержанием 9% Cr и отличными комплексными характеристиками. В стали за счет снижения содержания углерода, добавления легирующих элементов V и Nb контролируют содержание N и Al, благодаря чему она обладает высокой ударной вязкостью, термической прочностью и коррозионной стойкостью. Стальные трубы Т91 имеет небольшой коэффициент линейного расширения и хорошую теплопроводность и в основном используется для коллекторов и паровых труб с докритическими параметрами и сверхкритическими параметрами, температура стенки котла не превышает 600 ℃.
• T92: новая мартенситная жаростойкая сталь с содержанием 9% Cr, полученная на основе T91 путем снижения Mo, увеличения содержания W и контроля содержания B, механические свойства эквивалентны T91, а сварочные характеристики были улучшены. улучшен. Предел ползучести при 600 ~ 650 ℃ значительно увеличен, допустимое напряжение на 34% выше, чем у T91, а прочность в 1.12 раза больше, чем у TP347H.
• T122: 12% Cr Мартенситная жаростойкая сталь, то есть добавление 2% W, 0.07% Nb и 1% Cu, сталь имеет более высокую термическую прочность и коррозионную стойкость, снижение содержания углерода также улучшает характеристики сварки, в основном используется для изготовления магистральных паропроводов с температурой ниже 620℃.

Сплавы на основе никеля Трубка

Если параметры пара превышают 700 °C, многие компоненты установки будут состоять только из суперсплавов, а сплавы на основе никеля, включая сплавы направленной кристаллизации и монокристаллические сплавы, оцениваются для использования в паровых турбинах. Сплавы на основе никеля, такие как Inconel 617 или Haynes 230 позволяют работать при очень высоких температурах для секций пароперегревателя и промежуточного перегревателя. Но они дороже.

Принято считать, что конструкция сверхкритического котла с температурой пара около 700°С потребует работы коллектора и главного паропровода максимум при температуре 750°С, что далеко за пределами возможностей ферритной стали, а тепловая Проблема усталости аустенитных сталей делает маловероятным их применение для этой толстостенной детали. Хотя требования к пределу ползучести не являются чрезмерными для суперсплавов на основе никеля, другие требования, такие как свариваемость, формуемость и коррозионная стойкость, обеспечить нелегко.