EN
Zamonaviy elektr energiyasini ishlab chiqarishda nima uchun yuqori haroratli qotishma naylar muhim?
Bosim ostida bug' parametrlarining oshishi va materialning buzilish bilan bog'liq qiyinchiliklar
Bugungi kundagi elektr energiyasini ishlab chiqarish ob'ektlari 30 megapaskalga yaqin bosimda 600 dan 650 gradusgacha bo'lgan haroratda ishlaydigan bug' kazanlaridan foydalanish orqali o'z ishlash samaradorligini oshiradi. Bu kabi ekstremal sharoit oddiy uglerodli po'lat quvurlar uchun jiddiy xavf tug'diradi, chunki ular tezda nafas olish ta'siridan ham, ichki tuzilishidagi o'zgarishlardan ham pishib ketadi. Aynan shu joyda xrom-molibden qotishmalari ahamiyatli rol o'ynaydi. Bu maxsus materiallar asosan xrom trioksididan tashkil topgan, vaqt o'tishi bilan o'z-o'zini tiklovchi himoya qiluvchi oksid qatlami hosil qiladi. Masalan, P91 po'lat taxminan 8 dan 9,5% gacha xrom tutadi va 600 graduslik haroratda uzluksiz ishlashga chidamli bo'ladi — oddiy uglerodli po'lat esa bunday sharoitlarda tez pishib ketadi va mustahkamlik xususiyatlarini yo'qotadi. Sanoat ma'lumotlariga ko'ra, agar ushbu maxsus qotishmalardan foydalanilmasa, turbinalar bilan bog'liq taxminan 30% ortiqcha kutilmagan ta'mirlash muammolari yuzaga keladi, bu esa aniqki, operatsion xarajatlarga va to'xtab turishlarga sezilarli darajada ta'sir qiladi.
Asosiy ishlamay qolish turlari: Suyilish, Oksidlanish va Termik Charchash
Yuqori haroratdagi qotishma naychalari elektr stansiyalarning ishonchliligi va xavfsizligini tahdid qiluvchi uchta o'zaro bog'liq ishlamay qolish mexanizmini kamaytiradi:
- Suyilish deformatsiyasi : Doimiy kuchlanish va harorat ostida naycha devorlari asta-sekin ingichkayadi. ASME B31.1-2023 ma'lumotlariga ko'ra, P92 kabi vanadiy va azot bilan mustahkamlangan sertifikatlangan qotishmalar eski materiallarga nisbatan uzoq muddatli suyilish tezligini 60% ga kamaytiradi.
- Oksidatsiya : Bug' naycha sirti bilan reaksiyaga kirishib, singan, tushib qoladigan qatlama hosil qiladi, bu esa devorning tezroq yo'qolishiga olib keladi. Xromga boy qotishmalar yopishqoq CrO to'sig'ini hosil qiladi, materialning yo'qolishini 80% gacha kamaytiradi.
- Issiqlik charchash : Siklik isish va sovish paytida payvandlangan joylar va egilishlarda mikrosariqchalarning paydo bo'lishiga olib keladi. Inconel 625 jumladan, quyosh markazlashtirilgan quvvati (CSP) dasturlarida 10 000 dan ortiq issiqlik sikllarida sinovdan o'tgan nikel asosidagi qotishmalar chidamlilikni namoyon qildi.
Ushbu turlardagi boshqarilmagan ishlamay qolishlar umuman olganda Ponemon instituti ma'lumotlariga ko'ra, kuniga elektr stansiyalarga 740 000 AQSH dollari g'arimga tushishiga olib keladi.
Xromoliyotli qotishma naylar (P11–P92): Mustahkamlik, narx va ishonchlilikni muvozanatlash
P22 dan P91/P92 gacha evolyutsiya: 600–650°C da siljishga chidamlilikdagi oshish
Issiq suvning harorati termodinamik samaradorlikni oshirish uchun ko'tarilganda, an'anaviy P22 po'lat (2,25% xrom va 1% molibdenli) taxminan 565 gradus Celsiygacha chegarasiga duch keladi. Shu nuqtada uning kuchlanishga chidamliligi keskin pasayadi, yangiroq qotishmalar — masalan, P91 va P92 bilan solishtirganda taxminan 40% tushadi. Haqiqiy silliqlik mikroqotishma texnikasi bilan erishildi. Masalan, P91 ning tartibli martensit tuzilishi vanadiy hamda niobiy asosidagi maydali MX karbonitrid zarralari tufayli qo'shimcha mustahkamlikka ega bo'ladi. Bu unga eski P22 ga nisbatan 600°C da taxminan 35% yaxshiroq kuchlanishni ushlash imkonini beradi. Keyin P92 bor, bu esa volframni molibdenni o'rniga qo'shish orqali (taxminan 1,8% volfram va 0,5% molibden aralashmasi) yanada ilg'or ketadi. Bu o'zgarish uni P91 ga nisbatan siljishga 20% ko'proq chidamli bo'lishi hamda barqaror ishlashini 650°C gacha ta'minlaydi.
| Sinf | Asosiy elementlar | Maks. Harorat (°C) | Siljishga chidamlilik (P22 ga nisbatan) | Asosiy dasturlar |
|---|---|---|---|---|
| P22 | 2,25Cr–1Mo | 565 | Asosiy chiziq | Pastki bosimli kollektorlar |
| P91 | 9Cr–1Mo–V–Nb | 600 | +35% | Suyuqlikdan o'tkir haroratdagi bug' generatorlari |
| P92 | 9Cr–1.8W–0.5Mo–V–Nb | 650 | +55% | Ultra s uy u q likd a n o'tkir birlashmalar |
ASTM A335 Mos kelishi hamda ASME B31.1 Qotishma Quvurlar Tizimlari Uchun Loyihalash Me'yori
Materiallarni tanlash qat'iy sanoat standartlariga mos kelishi kerak. Masalan, ASTN A335 — bu yopiq ferritli qotishma quvurlarning tarkibi, ularning issiqlik bilan qanday qayd etilishi va mexanik xususiyatlari to'g'risida ma'lumot beradi. Texnik talablarga batafsil e'tibor beriladi. P91 po'lat uchun xrom miqdori 8,0% dan 9,5% gacha, molibden esa 0,85% dan 1,05% gacha bo'lishi kerak. Muhandislar ushbu tizimlarni loyihalashda ASME B31.1 ko'rsatmalariga amal qiladilar, bu harorat omillariga qarab kuchlanish chegaralarini belgilaydi. Taxminan 600 gradus Selsiy haroratda P91 oddiy karbon po'toli qaraganda taxminan 2,3 marta ko'proq kuchlanishni chidashi mumkin. Loyihalashtiruvchilarning yana bir e'tibor qaratishi kerak bo'lgan jihat shundaki, xromoly yuqori haroratda kamroq kengayadi. Yuqori haroratlarda karbon po'tolga nisbatan taxminan 15% kam kengayish tayanchlarga ta'sir qiladigan kuchlanishni kamaytiradi hamda quvur uloqtirmalari va egilish joylaridagi muammolarni minimallashtiradi. Har bir yakunlangan tizim ASTN Bo'lim I talab qilganidek gidravlik bosim sinovlaridan o'tkaziladi. Ushbu sinovlar me'yoriy ishchi bosimdan 1,5 marta yuqori bosim qo'llaydi, shunda real sharoitlarda hammasi barqaror ishlashini ta'minlaydi.
Ekstrem sharoitlar uchun nikel asosidagi qotishma trubalar: Inconel, Incoloy va Hastelloy
Chiqindilarni energiyaga aylantirish va CSP o'zgaruvchanlaridagi sulfidlash va suyuq tuz bilan korroziyaga chidamlilik
Chiqindilarni energiyaga aylantirish ob'ektlari va quyosh energiyasini jamlash (CSP) o'rnatmalari kabi joylarda standart qotishmalar og'ir kimyoviy ta'sirlarga duch kelganda ishlamaydi. Sulfatli to'yingan tutun gazlari tezkor sulfidlash muammolariga olib keladi, shuningdek, 600 gradus Celsiydan yuqori haroratdagi suyuq nitrat tuzlari materiallarni pufaklantiradi hamda korroziya va brittlikka sabab bo'ladi. Shu sababli muhandislar Inconel, Incoloy va Hastelloy kabi nikel asosidagi materiallarga murojaat qiladilar. Ular 60% dan ortiq nikel tarkibiga ega bo'lib, xavfli haroratlarda ham metall tuzilishni barqaror saqlash imkonini beradi. Bundan tashqari, oksidlansh va sulfidlashga qarshi xrom, xloridlar va sulfatlarning og'ir sharoitdagi pufaklariga qarshi himoya qilish uchun molibden qo'shiladi.
| Qotishma oilasi | Asosiy xususiyatlari | Muhim dasturlar |
|---|---|---|
| Inconel | 1000°C dan yuqori haroratda oksidlanishga chidamlilik | CSP issiq saqlash uzatish liniyalari |
| Inkoloy | Kislotalarda xarajat/ishlash nisbati muvozanati | Chiqindili koteldagi sifonlovchi isitgichlar |
| Hastelloy | Yaxshiroq sulfidlantirishga chidamlilik | Tutun gazini tozalovchi qurilmalar va tuz nasoslari |
Masalan, Hastelloy C-276 yonilg'ich superxaridor trubalardagi oddiy korrozion chidamli po'latlarga nisbatan sulfidlantirish tezligini 90% ga kamaytiradi. CSP o'rnida Inconel 625 mol suyuq nitrat tuzlarida 10,000 soatdan keyin ham 500 MPa gacha cho'zilish kuchini saqlab turadi — bu karbon yoki xrom-molibden po'latlarining har 12–18 oyda almashtirilishi kerak bo'lgan joylarda uzluksiz va xavfsiz ishlash imkonini beradi.
Ko'p beriladigan savollar
1. Yuqori haroratli qotishma trubalar zamonaviy elektr energiyasini ishlab chiqarishda nega muhim?
Yuqori haroratli qotishma trubalar juda muhim, chunki ular elektr energiyasini ishlab chiqarishdagi keng tarqoq bug' harorati va bosimiga chidabaydi, kutilmagan ta'mirlash va to'xtashlarni kamaytiradi.
2. Xrom-molibden qotishmalari oksidlanishga qarshi qanday himoya qiladi?
Xrom-molibden qotishmalari asosan xrom uchoksididan iborat bo'lgan o'z-o'zini tiklovchi oksid qatlami hosil qiladi, bu oksidlanishni kamaytiradi va trubaning xizmat muddatini uzartadi.
3. Yuqori haroratli qotishma trubalar tomonidan hal etiladigan asosiy nosozlik shakllari qanday?
Ular o'zgarish deformatsiyasini, oksidlanish zararini va issiqlikdan kelib chiqadigan charchashni hal etadi, shuning uchun uskunaning xavfsizligi va samaradorligini ta'minlaydi.
4. Nima uchun P91 po'lati yuqori haroratdagi qo'llanilishlar uchun afzal ko'riladi?
P91 po'lati yuqori xrom tarkibiga ega bo'lgani uchun tanlanadi, bu esa kuchliroq haroratlarda egilishga chidamli bo'lish va egilish kuchlarini boshqarish imkonini beradi.