EN
Орчин үеийн цахилгаан энергийн үйлдвэрлэлд яагаад өндөр температурт тэсвэртэй хайлш цоорхой чухал вэ
Өндөр халуун шатан хийн параметрүүд болон материалын элэгдэлтийн дарамт
Өнөөгийн цахилгаан үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжүүд нь 30 мегапаскаль болон түүнээс дээш даралтанд 600-650 хэмийн температуртай уурны шүүрүүдийг ажиллуулах замаар үйл ажиллагааны чадавхийгээ нэмэгдүүлдэг. Эдгээр хэт өндөр нөхцөлүүд нь исэлдэлтийн нөлөө ба бүтцийн дотоод өөрчлөлтөөс шалтгаалан хурдан задардаг тул ердийн нүүрстөрөгчийн ган хоолойд хүнд хохирол учруулдаг. Ийм үед хром молибдены хайлшууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр тусгай материалууд гол төлөв хромын триоксидоос бүрдсэн нягт исэлтгэсэн давхрагыг үүсгэж, цаг соёроор нь өөрсдийгөө сэргээдэг. Жишээлбэл P91 ган нь ойролцоогоор 8-9.5 хувийн хром агуулдаг бөгөөд 600 хэмийн температурт тасралтгүй ажиллах чадвартай байдаг бол ердийн нүүрстөрөгчийн ган ийм нөхцөлд хурдан суларч, хатуулаг байдлаа алдахгүйгээр ажиллах боломжгүй. Үйлдвэрийн судалгааны мэдээллээр үзэхэд эдгээр тусгай хайлш материалыг ашиглахгүй тохиолдолд турбинуудын төлөвлөгөөгүй засварын асуудал 30 хувийн орчимоор ихэсдэг бөгөөд энэ нь мэдээж үйл ажиллагааны зардал ба зогсонгиноос хамаараад явцыг ихэд муутгадаг.
Гол хугарлын горимууд: Ползучесть, Исэлдэлт, Дулааны уналт
Өндөр температуртай хайлш цорго нь станцын ашиглалтын болон аюулгүй байдлыг эрсдэлд оруулдаг гурван хоорондоо холбоотой хугарлын механизмыг бууруулдаг:
- Ползучесть деформаци : Тогтмол стресст ба температурт цоргын хана полин зузаан багасдаг. ASME B31.1-2023-ийн өгөгдлийн дагуу P92 шиг ванадийг ба азотоор сайжруулсан цоргууд нь өмнөх материалынхаа харьцаагаар удаан хугацааны ползучестийн хурдыг 60%-иар бууруулдаг.
- Исэлдэлт : Шүлс цоргын гадаргуутай урвалд орж хатуу, хагарч байдаг давхарга үүсгэж ханыг хурдан алдуулахад нэмэр хийдэг. Хромын илүүдэлтэй хайлшууд наалдамхай CrO хаалтуудыг үүсгэж материал алдалтыг хүртэл 80%-иар бууруулдаг.
- Дулааны амьдарсан ам : Давтамжит халах ба хөргөлт нь зууралт ба нугалаасанд микро трещинуудыг үүсгэдэг. Никел суурьтай хайлш, тухайлбал Inconel 625 нь концентраторт нарны энерги (CSP) хэрэглээнд 10,000-аас дээш дулааны мөчлөгт тэсвэрт чадлыг баталгаажуулсан.
Нийтдээ эдгээр горимуудын хяналтгүй хугарлууд нь Понемон институтын мэдээллээр цахилгаан станцуудад өдөрт дунджаар $740,000 хүртэлх төлбөрийг холбогдуулдаг.
Хром-молибден хайлш цилиндэр (P11–P92): Хүч, өртөг, найдвартай байдлын тэнцвэр
P22-оос P91/P92 руу эвэлюц: 600–650°C дэх ползелтийн эсэргүүцэл
Дулааны нийлмэл үр ашигийг нэмэхийн тулд шатан уурны температурыг ихэсгэх үед, хэвийн P22 ган (2.25% хром ба 1% молибден агуулсан) ойролцоогоор 565 хэмийн Цельсейд хязгаарлагддаг. Энэ цэгт стрессыг тэсвэрлэх чадвар нь P91, P92 зэрэг шинэ хайлштай харьцуулахад илүү их буурч, ойролцоогоор 40%-иар буурдаг. Үндсэн шилжилт нь жижиг хайлшлалтын арга замаар болсон. Жишээ нь, P91 нь ванадиум ба ниобийн тусламжтайгаар үүссэн жижиг MX карбонитрид хэсгүүдэд суурилсан температуржуулсан мартенсит бүтцээс болж нэмэлт хүчтэй болдог. Ингэснээр хуучин P22-тэй харьцуулахад 600°C дэх стрессыг тэсвэрлэх чадвар нь ойролцоогоор 35% илүү сайн байдаг. Дараа нь P92 нь молибдены зарим хэсгийг вольфрамаар (ойролцоогоор 1.8% вольфрам, 0.5% молибден) солих замаар илүү дэвшилтэт болно. Энэ өөрчлөлт нь P91-тэй харьцуулахад ползелтийн эсэргүүцэлд 20% илүү сайн байх бөгөөд 650°C хүртэл найдвартай ажиллах боломжийг олгоно.
| Ангилал | Гол элементүүд | Хамгийн их температур (°C) | Ползелтийн эсэргүүцэл (P22-тэй харьцуулах) | Үндсэн хэрэглээ |
|---|---|---|---|---|
| P22 | 2.25Cr–1Mo | 565 | Эхлэлийн шат | Бага даралттай цуглуурууд |
| P91 | 9Cr–1Mo–V–Nb | 600 | +35% | Супершахам буцалгурт котлууд |
| P92 | 9Cr–1.8W–0.5Mo–V–Nb | 650 | +55% | Хэт шахам шаталцангийн нэгжүүд |
ASTM A335-ийн харилцах чадвар ба ASME B31.1-ийн хавтангийн системийн зураглалын авч үзэх зүйлс
Материал сонгох нь хатуу стандартын шаардлагад нийцэх ёстой. Жишээлбэл, ASTM A335 нь тасралтгүй ферритын хайлш хоолойн бүрэлдэхүүн, дулааны боловсруулалтын арга зүй болон механик шинж чанарыг тодорхойлдог. Техникийн шаардлага нь маш нарийн байдаг. P91 ган хувьд хромын агууламж 8.0-9.5 хувь, молибден 0.85-1.05 хувь байх ёстой. Ийм системийг зохиомжлохдоо инженерчид температурын хүчин зүйлсээс хамааран стрессын хязгаарыг тогтоосон ASME B31.1 зааврын дагуу ажилладаг. Ойролцоогоор 600 хэмийн температурт P91 нь ердийн нүүрстөрөгчийн ганаас ойролцоогоор 2.3 дахин илүү стрессийг тэсвэрлэх чадвартай. Зохиомжит яваандаа авч үзэх ёстой нэг зүйл нь хроммолийн халах үед бага тэлэлттэй байх явдал юм. Өндөр температурт нүүрстөрөгчийн ганаас 15 хувиар бага тэлэлт нь дэмжлэгийн элементүүдэн дээрх ачааллыг бууруулах, хоолойн анкер, муруйлтуудад гарах асуудлыг хамгийн бага байлгахад тусалдаг. Бүрэн бүтэн систем бүр нь ASME Хэсэг I-д заасны дагуу гидростатик даралтын шалгуунд хамрагдана. Эдгээр шалгуур нь энгийн ажиллагааны даралтаас 1.5 дахин илүү даралт өгч, бодит нөхцөлд бүх зүйл зөв ажиллаж буй эсэхийг шалгадаг.
Хэт өндөр температуртай орчинд зориулсан никельд суурилсан хоолой: Inconel, Incoloy, Hastelloy
Хог хаягдлаас энерги үйлдвэрлэх болон концентраторын нарны цахилгаан станц (CSP) байгууламжийн хүхрийн болон хайланги шохойн давсны коррозийн эсрэг тэсвэрт чанар
Хог хаягдлаас энерги үйлдвэрлэх үйлдвэрүүд болон нарны концентраторын цахилгаан станцуудад (CSP) стандарт хайлш нь маш хатуу химийн нөлөөлөлд өртөж, ашиггүй болдог. Хүхэр ихтэй утааны хийн урсгал нь хурдан сульфиджих асуудал үүсгэх ба 600°C-аас дээш температуртай хайлсан нитратын давсууд материалд маш их корроз, хатуурах үйлчилгээ үзүүлдэг. Иймээс инженерчлэгчид Inconel, Incoloy, Hastelloy зэрэг никельд суурилсан хайлшуудыг сонгодог. Эдгээр нь 60% -иас дээш никель агуулж, халуунд металл бүтцийг тогтвортой байлгахад тусалдаг. Мөн исэлдэлтийн эсрэг тэмцэхийн тулд хром, мөн хүчилтөрөгч, сульфатын уусмалд үүсэх хонхорын эсрэг нэмэлт хамгаалалтын зориулалтаар молибден нэмж өгдөг.
| Хайлшны бүлэг | Үндсэн үзүүлэлтүүд | Чухал ашиглахад |
|---|---|---|
| Инконел | 1000°C-с дээш температурт исэлдэлтийн эсрэг тэсвэрт чанар | CSP дулаан хадгалах шилжүүлэх шугам |
| Incoloy | Хүчилд тэсвэрт чанар болон үнэний тэнцвэр | Хаягдлын зуухны шатахуун хэт халаагч |
| Хастеллои | Дээд түвшний сульфидацийн эсэргүүцэл | Утааны хоолой цэвэрлэгч ба давсны насос |
Жишээ нь, Hastelloy C-276 нь шатаах зуухны хэт халаагч хоолойд харьцуулахад ердийн нержисан гангаас сульфидацийн хурдыг 90%-иар бууруулдаг. CSP тоглууруудад Inconel 625 нь хайланги данстай давсанд 10,000 цагийн дараа ч 500 МПа-аас дээш рзгалтын бат бэхийг хадгалж, карбон эсвэл хроммоли гангуудыг 12–18 сард нэг удаа солих шаардлагатай болохоор тасралтгүй аюулгүй ажиллагааг боломжжуулдаг.
Түгээмэл асуулт
1. Яагаад өндөр температуртай хайлшийн хоолойнууд савкуй модны үйлдвэрлэлд чухал вэ?
Өндөр температуртай хайлшийн хоолойнууд нь цахилгаан станц дахь маш өндөр уурны температур ба даралтыг тэсвэрлэх чадвартай тул хүртэл тооцоогүй засвар үйлчилгээ ба зогсолтыг багасгадаг тул маш чухал.
2. Хром молибден хайлш яаж исэлдэлтийг саатуулдаг вэ?
Хром молибден хайлш урьдчилан хамгаалах оксидын давхаргыг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн хромын триоксидоос бүрддэг ба исэлдэлтийг бууруулах, хоолойн амьдралыг уртасгадаг.
3. Өндөр температуртай хайлшийн хоолойнууд ямар гол гэмтлийн горимуудыг шийдвэрлэдэг вэ?
Тэд удаан хугацаанд дарагдаж деформаци болох, исэлдэх эвдрэл, дулааны ядарлыг шийдвэрлэж, цахилгаан станцын аюулгүй байдал, үр ашигтай ажиллалтыг хангана.
4. Яагаад P91 гангуудыг өндөр температурт ашиглахыг илүүд үздэг вэ?
P91 ган нь хромын агууламж өндөр байдгаас болж чухал стрессийг илүү сайн зохицуулж, өндөр температурт удаан хугацаанд дарагдах явдлын эсэргүүцэл илүү сайн байдаг тул илүүд үзэж байдаг.