Υψηλή-Κράματα θερμοκρασίας για λέβητες σταθμών παραγωγής ενέργειας

Οι λέβητες σταθμών ηλεκτροπαραγωγής λειτουργούν υπό ορισμένες από τις πιο απαιτητικές συνθήκες που υπάρχουν σε οποιαδήποτε βιομηχανική εφαρμογή: ακραία ζέστη, πιέσεις σύνθλιψης, διαβρωτικά αέρια και δεκαετίες-μεγάλη διάρκεια ζωής. Η επιλογή του σωστού κράματος υψηλής-θερμοκρασίας, επομένως, δεν είναι απλώς μια απόφαση μηχανικής υλικών - είναι ένας κρίσιμος παράγοντας που καθορίζει άμεσα την απόδοση, την ασφάλεια και τη μακροπρόθεσμη οικονομία της εγκατάστασης.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί γιατί οι συνηθισμένοι χάλυβες αποτυγχάνουν στους σύγχρονους λέβητες, ποιες οικογένειες κραμάτων χρησιμοποιούνται σε κάθε εύρος θερμοκρασίας, και πώς να ταιριάξετε συγκεκριμένες ποιότητες στην εφαρμογή σας. Είτε είστε μηχανικός που καθορίζει εξαρτήματα, ειδικός σε προμήθειες που συγκρίνει προμηθευτές ή απλά κάποιος περίεργος για το πώς λειτουργούν οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής, θα βρείτε σαφείς απαντήσεις βάσει δεδομένων-εδώ.

► Βασικό γεγονός: Η αύξηση της θερμοκρασίας του ατμού από 540 βαθμούς (υποκρίσιμος) στους 700 βαθμούς (υπερκρίσιμος) μπορεί να βελτιώσει τη θερμική απόδοση κατά περισσότερες από 10 ποσοστιαίες μονάδες - εξοικονομώντας χιλιάδες τόνους CO2 ετησίως ανά μονάδα. Αυτό το κέρδος απόδοσης μπορεί να επιτευχθεί μόνο με προηγμένα κράματα υψηλής-θερμοκρασίας.

Γιατί οι λέβητες σταθμών ηλεκτροπαραγωγής χρειάζονται ειδικά κράματα;

Ένας σύγχρονος λέβητας σταθμού παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα- ή αέριο-είναι ουσιαστικά ένας τεράστιος εναλλάκτης θερμότητας. Το νερό αντλείται στον λέβητα σε υψηλή πίεση και μετατρέπεται σε υπέρθερμο ατμό, ο οποίος οδηγεί τους στρόβιλους για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Οι πιο αποτελεσματικές εγκαταστάσεις ωθούν τις συνθήκες ατμού στα όρια των υλικών που μπορούν να αντέξουν.

Τρεις καταστροφικές δυνάμεις επιτίθενται στα υλικά του λέβητα ταυτόχρονα:

Ερπυσμός - Σε υψηλές θερμοκρασίες, τα μέταλλα παραμορφώνονται αργά υπό παρατεταμένο φορτίο, ακόμη και χωρίς να φτάσουν την αντοχή τους. Για χιλιάδες ώρες, αυτή η μικροσκοπική κίνηση μπορεί να προκαλέσει διόγκωση, ρωγμή ή ρήξη σωλήνων.

Οξείδωση και θερμή διάβρωση - Τα αέρια καύσης περιέχουν ενώσεις οξυγόνου, θείου, χλωρίου και βαναδίου που προσβάλλουν επιθετικά τις μεταλλικές επιφάνειες, λεπταίνουν τα τοιχώματα των σωλήνων και μειώνουν τα περιθώρια ασφαλείας.

Θερμική κόπωση - Οι συχνές εκκινήσεις-και διακοπή λειτουργίας-δημιουργούν καταπονήσεις θερμικού κύκλου που προκαλούν μικρο-ρωγμές, οι οποίες μεγαλώνουν και τελικά οδηγούν σε αστοχία.

Ο συνηθισμένος ανθρακούχος χάλυβας είναι οικονομικός και επαρκής μέχρι περίπου 450 μοίρες. Πέρα από αυτό το κατώφλι, η δύναμή του πέφτει γρήγορα, ο ρυθμός ερπυσμού του γίνεται απαράδεκτος και η οξείδωση επιταχύνεται. Εδώ ακριβώς αναλαμβάνουν τα κράματα υψηλής-θερμοκρασίας.

Πώς εξελίχθηκε η τεχνολογία των λεβήτων

Η ώθηση για υψηλότερη απόδοση έχει οδηγήσει σε μια συνεχή εξέλιξη στις συνθήκες λειτουργίας του λέβητα - και κατά συνέπεια στα κράματα που απαιτούνται για την κατασκευή τους.

Πίνακας 1 - Τεχνολογίες και συνθήκες λειτουργίας λέβητα σταθμού ηλεκτροπαραγωγής

Τα δεδομένα προέρχονται από τις τεχνικές εκδόσεις IEA Clean Coal Centre, EPRI και VGB PowerTech.

Όπως δείχνει ο παραπάνω πίνακας, η μετάβαση από την υποκρίσιμη στην τεχνολογία Advanced Ultra-Υπερκρίσιμη (A-USC) απαιτεί αύξηση της θερμοκρασίας ατμού μεγαλύτερη από 160 βαθμούς . Καμία οικογένεια κραμάτων δεν καλύπτει ολόκληρη τη σειρά. απαιτούνται διαφορετικές κατηγορίες υλικών σε κάθε επίπεδο.

Τρεις οικογένειες κραμάτων υψηλής-θερμοκρασίας

Τα κράματα υψηλής-θερμοκρασίας για λέβητες μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τρεις οικογένειες, καθεμία από τις οποίες ταιριάζει σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας και απαιτήσεις απόδοσης.

Προηγμένοι φερριτικοί-Μαρτενσιτικοί χάλυβες (9–12% χρώμιο)

Αυτοί οι χάλυβες - που συνήθως ονομάζονται T/P91, T/P92 και VM12-SHC - αναπτύχθηκαν ειδικά για λέβητες υπερκρίσιμους (SC) και υπερ-υπερκρίσιμους (USC) που λειτουργούν μέχρι περίπου 620–650 μοίρες . Το σχετικά χαμηλό κόστος τους σε σύγκριση με τα κράματα νικελίου τα καθιστά το υλικό επιλογής για εξαρτήματα μεγάλου όγκου όπως δοχεία πίεσης, κεφαλές, σωλήνες ατμού και σωλήνες οικονομίας.

Βαθμός T/P91(9Cr-1Mo-V-Nb): Η δύναμη της βιομηχανίας λεβήτων SC. Συμβατό με ASTM A335/A213. Προσφέρει καλή ισορροπία αντοχής, συγκολλησιμότητας και κόστους. Όριο θερμοκρασίας συντήρησης: περίπου 600–620 μοίρες.

Βαθμός T/P92(9Cr-2W-Mo-V-Nb): Μια εξέλιξη του P91 όπου το βολφράμιο αντικαθιστά εν μέρει το μολυβδαίνιο. Η ανώτερη αντοχή ερπυσμού επιτρέπει λεπτότερα τμήματα τοίχων, μειώνοντας το συνολικό βάρος. Κατάλληλο έως ~625–650 μοίρες.

Βαθμός VM12-SHC(12Cr-Co-W-B): Αναπτύχθηκε για την επόμενη γενιά λεβήτων USC, ωθώντας το φερριτικό-μαρτενσιτικό όριο προς τις 650 μοίρες . Η περιεκτικότητά του σε χρώμιο 12% παρέχει βελτιωμένη αντοχή στην οξείδωση με ατμό.

Ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες (18–25% χρώμιο)

Όταν οι θερμοκρασίες υπερβαίνουν τους 620 βαθμούς, οι φερριτικοί χάλυβες δεν μπορούν πλέον να διατηρήσουν επαρκή αντοχή ερπυσμού. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες παρεμβαίνουν, προσφέροντας σημαντικά καλύτερη αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση χάρη στην υψηλότερη περιεκτικότητά τους σε χρώμιο και νικέλιο. Το αντάλλαγμα-είναι υψηλότερος συντελεστής θερμικής διαστολής και μεγαλύτερο κόστος.

Super 304H(18Cr-9Ni-3Cu-Nb): Ποιότητα τροποποιημένης με χαλκό και νιόβιο που προσφέρει εξαιρετική αντοχή ερπυσμού έως ~700 βαθμούς . Καθορίζεται ευρέως για υπερθερμαντήρες λέβητα USC και σωλήνες αναθερμαντήρα. Παράγεται από πολλά κορυφαία εργοστάσια ανοξείδωτου χάλυβα.

HR3C(25Cr-20Ni-Nb-N): Εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη διάβρωση, που χρησιμοποιείται στα πιο θερμά τμήματα λεβήτων USC (έως ~730 μοίρες ) και σε περιβάλλοντα με επιθετικά καυσαέρια που περιέχουν θείο.

310HCbN(25Cr-20Ni-Nb-N): Μια εναλλακτική λύση στο HR3C, που προσφέρει παρόμοια απόδοση με ελαφρώς καλύτερη δυνατότητα κατασκευής.

Νικέλιο-Υπερκράματα βάσης

Πάνω από 700 μοίρες - ο τομέας των Advanced Ultra-Υπερκρίσιμοι λέβητες (A-USC) - ούτε οι φερριτικοί χάλυβες ούτε οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες διατηρούν επαρκή αντοχή ερπυσμού. Εδώ είναι απαραίτητα τα υπερκράματα βάσης νικελίου-. Αν και το κόστος τους είναι σημαντικά υψηλότερο από τους χάλυβες, τα κέρδη απόδοσης και η εξοικονόμηση CO2 που επιτρέπουν δικαιολογούν την επένδυση σε επίπεδο συστημάτων.

Η μήτρα νικελίου παρέχει εγγενή αντίσταση στην οξείδωση σε υψηλές{{0} θερμοκρασίες, ενώ στοιχεία κράματος όπως χρώμιο (διάβρωση), κοβάλτιο (κατακράτηση αντοχής), μολυβδαίνιο/βολφράμιο (ενίσχυση σε στερεό-διάλυμα) και νιόβιο/τιτάνιο/αλουμίνιο (κατακρήμνιση) 750 μοίρες υπό παρατεταμένη πίεση.

Συγκριτικά Δεδομένα Απόδοσης

Πίνακας 2 - Σύγκριση κράματος υψηλής-θερμοκρασίας για εφαρμογές λέβητα σταθμών παραγωγής ενέργειας

Πηγές: Λέβητας ASME και Κωδικός Δοχείου Πίεσης Ενότητα II. Τεχνικά δεδομένα Vallourec; Τεχνολογία Υλικών Sandvik; Φύλλα δεδομένων προϊόντων VDM Metals.

► Σημαντική σημείωση για την ισχύ ερπυσμού: Οι παραπάνω τιμές είναι ενδεικτικές. Οι πραγματικές επιτρεπόμενες τάσεις για σχεδιασμό που συμμορφώνεται με τον κώδικα-πρέπει να λαμβάνονται από την Ενότητα II Μέρος Δ της ASME ή το ισχύον εθνικό πρότυπο (π.χ. EN 13480, GB 150). Να συμβουλεύεστε πάντα τις πιστοποιημένες αναφορές δοκιμών μύλου του προμηθευτή κραμάτων σας.

Νικέλιο-Βασικά υπερκράματα με λεπτομέρεια

Δεδομένης της στρατηγικής σημασίας των υπερκραμάτων βάσης νικελίου-σε λέβητες επόμενης-γενιάς Α-USC, αυτή η ενότητα παρέχει βαθύτερη τεχνική κάλυψη των πιο σημαντικών εμπορικά ποιοτήτων.

Πίνακας 3 - Βασικό νικέλιο-Βασικά υπερκράματα για προηγμένους υπερκρίσιμους λέβητες-

Δεδομένα σύνθεσης: ονομαστικό wt.% ανά ASTM B168, UNS N06617, UNS N07740 κ.λπ. Ισχύς ερπυσμού: ρήξη 100.000 ωρών σε 750 μοίρες.

Κράμα 617 - Το σημείο αναφοράς για σωλήνες ατμού A-USC

Το κράμα 617 (UNS N06617 / ASTM B168, B564) θεωρείται ευρέως ως ο κορυφαίος υποψήφιος για κύριους σωλήνες ατμού σε μονάδες Α{4}}USC που λειτουργούν στους 700–760 βαθμούς. Έχει το μεγαλύτερο ιστορικό σέρβις από οποιοδήποτε υπερκράμα νικελίου σε εφαρμογές λέβητα και περιλαμβάνεται πλέον στην ASME Boiler Code Case 2702 για σέρβις σε υψηλές{9} θερμοκρασίες.

Η ενίσχυση του στερεού διαλύματος (κοβάλτιο + μολυβδαίνιο) σε συνδυασμό με μια προστατευτική κλίμακα οξειδίου Cr2O3/Al2O3 του προσδίδει εξαιρετική αντοχή τόσο στην οξείδωση με ατμό όσο και στη διάβρωση του αερίου καύσης. Η απουσία «κατακρήμνισης» διατηρεί αποδεκτή τη συγκολλησιμότητα - ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό για την κατασκευή σωλήνων τοιχωμάτων μεγάλης-διαμέτρου και βαριάς-.

Alloy 740H - The Superheater Tube Champion

Το Alloy 740H (UNS N07740 / ASTM B829) σχεδιάστηκε ειδικά για τα πιο καυτά τμήματα σωλήνων λέβητα σε εγκαταστάσεις A-USC. Η υψηλή περιεκτικότητά του σε κοβάλτιο και η σκλήρυνση λόγω καθίζησης με ' (Ni3(Al,Ti)) παρέχουν αντοχές θραύσης ερπυσμού περίπου 30% υψηλότερες από το κράμα 617 σε συγκρίσιμες θερμοκρασίες.

Το Alloy 740H ήταν το πρώτο υπερκράμα νικελίου που έλαβε έγκριση ASME Boiler Code Case 2702 για εξαρτήματα πίεσης λέβητα, ένα ορόσημο που έχει επιταχύνει την εμπορική υιοθέτησή του σε έργα επίδειξης A-USC παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένων των προγραμμάτων CanmetENERGY και VGB-COORETEC.

Alloy 282 - The Next Frontier

Αναπτύχθηκε από τη Haynes International, το Alloy 282 (UNS N07208) συνδυάζει την αντοχή ερπυσμού του Alloy 740H με σημαντικά καλύτερη ικανότητα κατασκευής και συγκολλησιμότητα. Η ισορροπημένη '-ενίσχυσή του (χωρίς υπερβολικό κλάσμα όγκου) έχει ως αποτέλεσμα την πιο αργή' τραχιά κινητική, που μεταφράζεται σε ανώτερη μακροπρόθεσμη- σταθερότητα. Αρκετά ερευνητικά προγράμματα αξιολογούν ενεργά το Alloy 282 για συστήματα A-USC που στοχεύουν συνθήκες ατμού πέραν των 700 μοιρών στα 350 bar.

Οδηγός επιλογής κράματος ανά εφαρμογή

Ο παρακάτω πίνακας ενοποιεί τις οδηγίες επιλογής για τα πιο συνηθισμένα σενάρια εφαρμογής λέβητα. Αυτό μπορεί να χρησιμεύσει ως ένα γρήγορο-εργαλείο αναφοράς για μηχανικούς και ομάδες προμηθειών.

Πίνακας 4 - Συνιστώμενη επιλογή κράματος ανά κατάσταση λειτουργίας λέβητα

Τα οικονομικά της αναβάθμισης κραμάτων

Μια κοινή εσφαλμένη αντίληψη είναι ότι τα κράματα-με υψηλότερη απόδοση αυξάνουν πάντα το κόστος του έργου. Στην πραγματικότητα, ο υπολογισμός του συνολικού κόστους κύκλου ζωής συχνά ευνοεί τα κράματα υψηλής ποιότητας για τους ακόλουθους λόγους:

Λεπτότερα τμήματα τοίχου: Τα κράματα-μεγαλύτερης αντοχής επιτρέπουν μειωμένο πάχος τοιχώματος, μειώνοντας τόσο το βάρος του υλικού όσο και το κόστος κατασκευής.

Εκτεταμένα διαστήματα συντήρησης: Η ανώτερη αντίσταση ερπυσμού και οξείδωσης μεταφράζεται άμεσα σε μεγαλύτερους προγραμματισμένους κύκλους συντήρησης.

Υψηλότερη απόδοση μονάδας: Κάθε ποσοστιαία μονάδα κέρδους απόδοσης σε μια μονάδα 1.000 MW εξοικονομεί περίπου 20.000–25.000 τόνους άνθρακα ετησίως (βάσει-καύσης άνθρακα).

Συμμόρφωση με τους κανονισμούς: Οι αυστηρότεροι κανονισμοί εκπομπών CO₂ σε πολλές δικαιοδοσίες καθιστούν την τεχνολογία USC υψηλής-απόδοσης Α- όχι απλώς προτιμότερη αλλά απαραίτητη.

Θέματα κατασκευής και συγκόλλησης

Ακόμη και το καλύτερο κράμα θα έχει χαμηλή απόδοση εάν δεν κατασκευαστεί σωστά. Πολλά βασικά σημεία ισχύουν σε όλο το φάσμα θερμοκρασίας:

Κατεργασία με θερμοκρασία

Οι φερριτικοί-μαρτενσιτικοί χάλυβες (P91, P92) απαιτούν προσεκτική θερμική επεξεργασία μετά την{3}}συγκόλληση (PWHT) για την αποκατάσταση της μικροδομής του σκληρυμένου μαρτενσίτη. Η απόκλιση από το καθορισμένο παράθυρο PWHT - τυπικά 730–780 μοίρες για το P91 - μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα υπερβολικά-σκληρυνόμενες, αδύναμες ζώνες ή εύθραυστο, μη μετριασμένο μαρτενσίτη.

Τα υπερκράματα νικελίου όπως το κράμα 617 και το κράμα 740H παρέχονται συνήθως σε κατάσταση ανόπτησης σε διάλυμα-. Η επιτόπια συγκόλληση απαιτεί ελεγχόμενη προθέρμανση (τουλάχιστον 150 μοίρες ) και διαχείριση θερμοκρασίας μεταξύ διελεύσεων για την αποφυγή θερμού ρωγμών.

Ανόμοιες συγκολλήσεις μετάλλων (DMW)

Τα συστήματα λέβητα απαιτούν αναπόφευκτα τη σύνδεση διαφορετικών οικογενειών κραμάτων -, για παράδειγμα, τη σύνδεση κεφαλών P92 σε σωλήνες Super 304H ή σωλήνων κράματος 617 σε κομμάτια μετάβασης P92. Αυτές οι ανόμοιες συγκολλήσεις μετάλλων είναι από τις πιο απαιτητικές πτυχές της κατασκευής λέβητα και απαιτούν:

Επιλογή ενός συμβατού μετάλλου πλήρωσης (συνήθως ένα πληρωτικό βάσης νικελίου- όπως το Inconel 82/182 ή το ταιριαστό πληρωτικό Alloy 617).

Προσέξτε προσεκτικά τον συντελεστή ασυμφωνίας θερμικής διαστολής, ο οποίος δημιουργεί κυκλικές τάσεις στη διεπιφάνεια συγκόλλησης.

Εφαρμογή στρώσεων βουτύρου όπου απαιτείται για την αντιμετώπιση μεταλλουργικών ασυμβατοτήτων.

Μη-Μη καταστροφική εξέταση (NDE)

Δεδομένης της{0}}κρίσιμης φύσης ασφάλειας των εξαρτημάτων πίεσης του λέβητα, όλες οι συγκολλήσεις κραμάτων υψηλής{{1} θερμοκρασίας υπόκεινται σε αυστηρούς NDE σύμφωνα με τους ισχύοντες κωδικούς (ASME Section I, EN 12952 ή ισοδύναμο). Οι δοκιμές υπερήχων φάσης (PAUT) και ο χρόνος--πτωτικής περίθλασης (TOFD) αντικαθιστούν ολοένα και περισσότερο τη συμβατική ακτινογραφία για βαριά-εξαρτήματα τοίχου, προσφέροντας ανώτερη ανίχνευση ογκομετρικών και επίπεδων ελαττωμάτων.

Παγκόσμια Πρότυπα και Προδιαγραφές

Τα κράματα υψηλής-θερμοκρασίας για εξαρτήματα πίεσης λέβητα πρέπει να συμμορφώνονται με διεθνώς αναγνωρισμένα πρότυπα. Τα κύρια πλαίσια είναι:

Κώδικας λέβητα και δοχείου πίεσης ASME (BPVC) - Το κυρίαρχο πρότυπο στη Βόρεια Αμερική, ευρέως υιοθετημένο παγκοσμίως. Το τμήμα I καλύπτει τους λέβητες ισχύος. Ενότητα II Μέρος Α (σιδηρούχο) και Μέρος Β (μη-σιδηρούχο) απαριθμούν τα εγκεκριμένα υλικά και τις επιτρεπόμενες τάσεις.

EN 13480 / EN 10216-2 - Ευρωπαϊκό πρότυπο για μεταλλικές βιομηχανικές σωληνώσεις και χαλύβδινους σωλήνες χωρίς συγκόλληση για λόγους πίεσης σε υψηλές θερμοκρασίες.

GB 5310 / GB 9948 (Κίνα) - Κινεζικά εθνικά πρότυπα για σωλήνες λέβητα υψηλής-πίεσης και σωλήνες πυρόλυσης πετρελαίου, ολοένα και περισσότερο ευθυγραμμισμένα με τα ισοδύναμα ASME/EN.

JIS G3462 / G3464 - Ιαπωνικά βιομηχανικά πρότυπα για σωλήνες από κράμα χάλυβα για σέρβις λέβητα και εναλλάκτη θερμότητας.

► Συμβουλή προμήθειας: Όταν προμηθεύεστε προϊόντα κραμάτων υψηλής-θερμοκρασίας, να ζητάτε πάντα διπλό-πιστοποιημένο υλικό όπου είναι απαραίτητο (π.χ. διπλή πιστοποίηση ASME + EN). Αυτό μεγιστοποιεί την ευελιξία εάν αλλάξουν οι προδιαγραφές του έργου ή ο εξοπλισμός αποσταλεί σε διαφορετική ρυθμιστική δικαιοδοσία.

Βιωσιμότητα και ο ρόλος των κραμάτων υψηλής-θερμοκρασίας στην ενεργειακή μετάβαση

Ο παγκόσμιος ενεργειακός τομέας αντιμετωπίζει μια διπλή πρόκληση: κάλυψη της αυξανόμενης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας με παράλληλη δραματική μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Τα κράματα υψηλής-θερμοκρασίας αποτελούν κρίσιμο παράγοντα για αυτήν τη μετάβαση με δύο τρόπους.

Απανθρακοποίηση υφιστάμενων εγκαταστάσεων ορυκτών καυσίμων

Για τη μεγάλη εγκατεστημένη βάση σταθμών παραγωγής ενέργειας από άνθρακα και φυσικό αέριο - ιδιαίτερα στην Ασία - η αναβάθμιση σε συνθήκες υψηλότερης ατμού με χρήση προηγμένων κραμάτων μπορεί να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές CO₂ κατά 8–15% ανά κιλοβατώρα{4}} που παράγεται, χωρίς να αντικαταστήσει πλήρως το εργοστάσιο. Αυτό αντιπροσωπεύει μία από τις πιο αποδοτικές-οικονομικές επιλογές σχεδόν-απαλλαγής από τον άνθρακα.

Ενεργοποίηση νέων τεχνολογιών καθαρής ενέργειας

Τα κράματα υψηλής-θερμοκρασίας είναι εξίσου απαραίτητα σε αναδυόμενα συστήματα καθαρής ενέργειας:

Συμπυκνωμένη ηλιακή ισχύς (CSP): Οι εναλλάκτες θερμότητας λιωμένου αλατιού που λειτουργούν στους 565–700 βαθμούς απαιτούν κράματα με εξαιρετική αντίσταση θερμής διάβρωσης σε περιβάλλοντα λιωμένου νιτρικού/χλωρίου - ποιότητες όπωςΚράμα 625και το HR3C βρίσκονται υπό ενεργό αξιολόγηση.

Πυρηνικοί αντιδραστήρες λιωμένου άλατος (MSR): Οι προηγμένες ιδέες αντιδραστήρων που χρησιμοποιούν άλατα φθορίου ή χλωρίου στους 700–800 βαθμούς καθορίζουν τα κράματα βάσης νικελίου- (κράμα N / Hastelloy N) ως πρωτεύοντα δομικά υλικά.

Παραγωγή Υδρογόνου μέσω Ηλεκτρόλυσης Υψηλής-Θερμοκρασίας: Κυψέλες ηλεκτρόλυσης στερεού οξειδίου (SOEC) που λειτουργούν σε 700–900 μοίρες ζήτησης διασύνδεσης και ισορροπίας-των-φυτικών υλικών με εξαιρετική αντίσταση στην οξείδωση - μια εφαρμογή όπου οι υψηλού-χρωμίου και οι δύο φερριτικοί χάλυβες υψηλού κελιού είναι και οι δύο υποψήφιοι φερριτικοί χάλυβες και όλοι.

Σύναψη

Τα κράματα υψηλής-θερμοκρασίας είναι η αόρατη ραχοκοκαλιά της σύγχρονης παραγωγής ενέργειας. Από τους φερριτικούς χάλυβες P91/P92 που εξυπηρετούν υποκρίσιμους και υπερκρίσιμους λέβητες, μέχρι τις ποιότητες ωστενιτικού ανοξείδωτου (Super 304H, HR3C) που ωθούν την εξαιρετικά-υπερκρίσιμη απόδοση, μέχρι τα νικέλια-υπερκράματα βάσης που κάνουν υπερκράματα (Ad2820H) Εξαιρετικά{11}}Υπερκρίσιμοι στόχοι επιτεύξιμοι - κάθε οικογένεια κράματος αντιπροσωπεύει μια προσεκτικά σχεδιασμένη απόκριση σε συγκεκριμένες προκλήσεις θερμοκρασίας, πίεσης και διάβρωσης.

Η επιλογή υλικού πρέπει πάντα να ξεκινά με έναν σαφή ορισμό των συνθηκών λειτουργίας, ακολουθούμενο από συστηματικό έλεγχο των υποψηφίων κράματος έναντι της αντοχής ερπυσμού, των δεδομένων οξείδωσης/διάβρωσης, των επιτρεπόμενων τάσεων κωδικού, της δυνατότητας κατασκευής και του συνολικού κόστους κύκλου ζωής. Αυτός ο οδηγός παρέχει ένα δομημένο αρχικό πλαίσιο. Η λεπτομερής μηχανική εφαρμογών θα πρέπει πάντα να περιλαμβάνει ειδικευμένους μεταλλουργούς και προμηθευτές υλικών.

Γλωσσάρι βασικών όρων

A-USC (Advanced Ultra-Υπερκρίσιμο):Boiler technology operating above 700 °C steam temperature and 350 bar, targeting >50% θερμική απόδοση.

Ανατριχιάζω:Η χρονικά-εξαρτώμενη παραμόρφωση υλικών υπό παρατεταμένο φορτίο σε υψηλή θερμοκρασία, ο κύριος μηχανισμός αστοχίας για σωλήνες και σωλήνες λέβητα.

PWHT (Μετά-Θερμική επεξεργασία συγκόλλησης):Ένας ελεγχόμενος κύκλος θέρμανσης και ψύξης που εφαρμόζεται μετά τη συγκόλληση για την ανακούφιση των υπολειμματικών τάσεων και την αποκατάσταση των μεταλλουργικών ιδιοτήτων.

(Gamma Prime):Μια διαμεταλλική φάση ιζήματος (Ni3Al/Ti) που σχηματίζεται σε υπερκράματα νικελίου, παρέχοντας τον κύριο μηχανισμό ενίσχυσης σε υψηλές θερμοκρασίες.

Αντίσταση στην οξείδωση:Η ικανότητα ενός κράματος να αντιστέκεται στην επιφανειακή επίθεση από οξυγόνο και άλλα οξειδωτικά είδη σε υψηλές θερμοκρασίες, τυπικά μέσω σχηματισμού προστατευτικής κλίμακας Cr2O3 ή Al2O3.

Υπερκράμα:Ένας ευρύς όρος για κράματα υψηλής απόδοσης- (νικέλιο-, κοβάλτιο- ή σίδηρος-βάση) που έχουν σχεδιαστεί για συντήρηση σε θερμοκρασίες άνω των 540 βαθμών , προσφέροντας εξαιρετικούς συνδυασμούς αντοχής, αντοχής σε ερπυσμό και αντοχής στην οξείδωση.