EN
Niyə müasir enerji istehsalında yüksək temperaturlu ərinti boruların olması vacibdir
Buğun parametrlərinin artması və materialların keyfiyyətinin pisləşməsi problemləri
Bu günün enerji istehsalat obyektləri, buxar kazanlarını 30 megapaskaldan yuxarı təzyiq səviyyələrində 600-dən 650 dərəcə Selsiyə qədər temperaturda işlədərək performanslarını artırırlar. Bu kimi ekstremal şərtlər adi karbon poladı boru sistemlərinə ciddi ziyan vurur, çünki oksidləşmə təsirləri və daxili strukturda baş verən dəyişikliklər onların sürətlə xarab olmasına səbəb olur. Buna görə də xrom-molibden ərintiləri ön plana çıxır. Bu xüsusi materiallar əsasən xrom trioksid tərkibli qoruyucu oksid təbəqələri yaradır ki, bu təbəqələr zamanla öz-özünə bərpa da edilir. Məsələn, P91 poladı təxminən 8 ilə 9,5 faiz xrom ehtiva edir və 600 dərəcə Selsiyə temperaturda davamlı işləməyə dözür – adi karbon poladı isə bunu tez xarabalana və möhkəmlik xassələrini itirərək etməyə ümumiyyətlə qadir deyil. Sənaye məlumatları göstərir ki, müəssisələr bu xüsusi ərintilərdən istifadə etmədikdə, turbinlərlə bağlı təsadüfi texniki xidmət problemləri təxminən 30 faiz artır, bu da, əlbəttə, işçilik xərclərinə və dayanma dövrlərinə əhəmiyyətli təsir göstərir.
Əsas Xətalar: Sürüşmə, Oksidləşmə və Termiki Yorğunluq
Yüksək temperaturlu ərinti boruları elektrik stansiyalarının mövcudluğu və təhlükəsizliyini təhdid edən üç qarşılıqlı əlaqəli xətayı aradan qaldırır:
- Creep deformasiyası : Daimi gərginlik və temperatur şəraitində boru divarları tədricən nazikləşir. ASME B31.1-2023 məlumatlarına görə, P92 kimi vanadil və azotla gücləndirilmiş ərintilər köhnə materiallara nisbətən uzunmüddətli sürüşmə sürətini 60% azaldır.
- Oksidasiya : Buğanın səthlə reaksiyaya girərək qırılgan, parçalanmağa meylli təbəqələr əmələ gətirməsi divar itkisini sürətləndirir. Xrom-bağlı ərintilər yapışqan CrO maneələri yaradır və material itkisini 80%-ə qədər azaldır.
- Termiki yorğunluq : Dövri istiləşmə və soyuma borusuzlar və əyilmələrdə mikroçatlamalara səbəb olur. Nikeldən hazırlanan ərintilər — Inconel 625 də daxil olmaqla — konsentratlaşdırılmış günəş enerjisi (CSP) tətbiqlərində 10.000-dən çox termiki sikldə sübut edilmiş dayanıqlığa malikdir.
Ümumilikdə, bu rejimlərdən irəli gələn nəzarətsiz xətalar Ponemon İnstitutunun verdiyi məlumata görə, hər gün elektrik stansiyalarına 740.000 dollara qədər olan planlaşdırılmamış dayanmalara səbəb olur.
Xromolik Ərinti Borular (P11–P92): Möhkəmlik, Dəyər və Etibarlılığın Balanslaşdırılması
P22-dən P91/P92-yə Təkamül: 600–650°C-də Sürüşmə Möhkəmliyində Qazanclar
Termodinamik səmərəliliyi artırmaq üçün buxar temperaturu yüksəldikdə, ənənəvi P22 poladı (2,25% xrom və 1% molibden olan) təxminən 565 dərəcə Selsidə dayanır. Bu nöqtədə onun gərginliyə müqavimət qabiliyyəti kəskin şəkildə azalır və yeni ərintilər olan P91 və P92 ilə müqayisədə təxminən 40% aşağı düşür. Həqiqi irəliləyiş mikroərintmə texnikaları ilə baş verdi. Məsələn, P91-in temperlənmiş martensit strukturu vanadium və niobiumdan alınan MX karbonitrid hissəcikləri sayəsində əlavə möhkəmlik əldə edir. Bu, ona köhnə P22-ə nisbətən 600°C-də təxminən 35% yaxşı gərginlik idarəetmə qabiliyyəti verir. Sonra isə P92 var ki, burada bəzi molibdendən imtina edərək volfram əlavə olunur (təxminən 1,8% volfram və 0,5% molibden qarışığı). Bu dəyişiklik ona P91-dən 20% daha çox sürüşməyə müqavimət təmin edərək 650°C-də etibarlı şəkildə işləməyə imkan verir.
| Qiymət | Əsas Elementlər | Maks Temperatur (°C) | Sürüşmə Möhkəmliyi (P22-yə qarşı) | Əsas tətbiq sahələri |
|---|---|---|---|---|
| P22 | 2.25Cr–1Mo | 565 | İlkin səviyyə | Aşağı təzyiqli kollektorlar |
| P91 | 9Cr–1Mo–V–Nb | 600 | +35% | Süperkritisik buxar kazanları |
| P92 | 9Cr–1.8W–0.5Mo–V–Nb | 650 | +55% | Ultrabirqimiyyətli qurğular |
ASTM A335 Uyğunluğu və ASME B31.1 Dəmir yolu Sistemləri üçün Layihə Nəzərdə tutmaları
Materialların seçilməsi sərt sənaye standartlarına uyğun olmalıdır. Məsələn, ASTM A335 standartı, dikişsiz ferritli ərinti boruların tərkibini, onların termiki emal edilmə qaydalarını və mexaniki xüsusiyyətlərini müəyyənləşdirir. Spesifikasiyalar olduqca ətraflıdırlar. P91 poladı üçün xromun miqdarı 8,0 ilə 9,5 faiz arasında, molibdenin miqdarı isə 0,85 ilə 1,05 faiz arasında olmalıdır. Bu sistemlərin dizaynında mühəndislər ASME B31.1 təlimatlarına əməl edirlər ki, bu da temperatur amillərindən asılı olaraq gərginlik hədlərini müəyyən edir. Təxminən 600 dərəcə Selsi temperaturda P91, adi karbon poladına nisbətən təxminən 2,3 dəfə çox gərginliyə dözə bilir. Dizaynerlərin nəzərə alması lazım olan başqa bir faktor da xrom-molibdendə istilikdən genişlənmənin daha az olmasıdır. Həmin yüksək temperaturlarda karbon polada nisbətən təxminən 15 faiz daha az genişlənmə dayaqlarda gərginliyi azaldır və boru təpələri ilə bükülmələrdə problemləri minimuma endirir. Hər bir tamamlanmış sistem ASME I Bölməsinin tələblərinə uyğun olaraq hidrostatik təzyiq testlərindən keçirilir. Bu testlər normal iş təzyiqinin 1,5 qatını tətbiq edərək real şəraitdə bütün sistemin etibarlı şəkildə möhkəm durmasını təmin edir.
Ekstrem Şərait üçün Nikel Əsaslı Borular: Inconel, Incoloy və Hastelloy
Tullantılardan Enerjiyə və CSP Qurğularında Sulfidləşməyə və Əriyən Duz Korroziyasına Qarşı Müqavimət
Tullantılardan enerji alınması zavodlarında və qoşalanmış günəş enerjisi (CSP) qurğularında mühəndislər şiddətli kimyəvi təsirlərlə üzləşirlər, standart ərintilər bu şəraitdə işlək deyildir. Kükürdlü tüstülü qazlar tez bir zamanda sulfidləşmə problemlərinə səbəb olur və 600 dərəcə Selsidən yuxarı olan əriyən nitrat duzları materiallarda həm korroziya, həm də embrittlement (zəifləmə) hadisələrinə səbəb olur. Buna görə də mühəndislər Inconel, Incoloy və Hastelloy kimi nikel əsaslı ərintilərə üstünlük verirlər. Bu ərintilərdə 60%-dən çox nikel olur ki, bu da temperatur yüksəldikcə metallın strukturunun sabit qalmasına kömək edir. Onlar həmçinin oksidləşməyə və sulfidləşməyə qarşı xrom, xloridlər və sulfatlara bağlı pitləşməyə (çuxurlaşma) qarşı əlavə müdafiə üçün molibden əlavə edirlər.
| Ərinti fəsiləsi | Əsas xüsusiyyətlər | Kritik tətbiq sahələri |
|---|---|---|
| Inconel | 1000°C-dən yuxarı oksidləşməyə müqavimət | CSP istilik saxlama ötürmə xətləri |
| Incoloy | Turşularla qarşılıqlı təsirdə balanslaşdırılmış qiymət/məhsuldarlıq | Tullantı qaz sobalarının soba boruları |
| هستلوئی | Yüksək sülfitləşməyə qarşı müqavimət | Duman gazı təmizləyicilər və duz nasosları |
Məsələn, Hastelloy C-276 çöldürmə zavodlarının soba borularında standart paslanmayan poladlara nisbətən sülfitləşmə sürətini 90% azaldır. CSP qurğularında Inconel 625 10.000 saat ərzində əriyən nitrat duzlarında 500 MPa-dan çox dartı möhkəmliyini saxlayır - bu da karbon və ya xrom-molibden poladlarının hər 12-18 ayda əvəz edilməsini tələb etdiyi yerlərdə davamlı və təhlükəsiz işləməyə imkan verir.
SSS
1. Niyə yüksək temperaturlu ərinti borusu müasir enerji istehsalında vacibdir?
Yüksək temperaturlu ərinti borusu güc istehsalında rast gəlinən ekstremal buxar temperatur və təzyiqinə dözə bildiyi üçün kritik əhəmiyyət daşıyır, bu da gözlənilməz təmir və dayanma hallarını azaldır.
2. Xrom-molibden ərintiləri oksidləşməyə qarşı necə müdafiə edir?
Xrom-molibden ərintiləri əsasən xrom trioksid tərkibli özünü bərpaedici oksid təbəqələri yaradır ki, bu da oksidləşməni azaldır və borunun ömrünü uzadır.
3. Yüksək temperaturlu ərinti borusunun aradan qaldırdığı əsas sıradan çıxma rejimləri hansılardır?
Onlar sürüşmə deformasiyasını, oksidativ zədələnməni və termiki yorğunluğu həll edir, qurğuların təhlükəsizliyini və səmərəliliyini təmin edir.
4. Niyə P91 poladı yüksək temperatur şəraitində istifadə üçün üstün tutulur?
P91 poladı yüksək xrom ehtiva etdiyinə görə üstün tutulur və bu, yüksək temperaturlarda gərginliyin idarə edilməsi və sürüşməyə qarşı müqavimət göstərir.