راهنمای لوله های فولادی نیروگاه - لوله های بخار دیگ بخار

نیروگاه ها شامل سیستم های لوله کشی گسترده ای هستند که تحت سخت ترین شرایط در دنیای صنعتی کار می کنند. چرخه آب{1}بخار شامل لوله‌هایی است که آب، بخار اشباع شده، بخار فوق‌گرم، و بخار گرم مجدد را در دمای محیط تا بیش از 620 درجه و فشار از زیر{3}}اتمسفر (کندانسور) تا بیش از 300 بار (دیگ‌های{5}فوق بحرانی) حمل می‌کنند. طراحی این سیستم‌های لوله‌کشی باید خزش (تغییر شکل وابسته به زمان در دمای بالا)، خستگی حرارتی ناشی از چرخه راه‌اندازی/خاموش شدن، اکسیداسیون بخار (تشکیل رسوب در سطح داخلی) و کنترل شیمیایی آب را برای جلوگیری از خوردگی و تشکیل رسوب در نظر بگیرد.

کدهای طراحی اولیه برای لوله کشی نیروگاه عبارتند از ASME بخش I (قوانین ساخت دیگ های برق) برای لوله های دیگ و لوله کشی خارجی دیگ بخار و ASME B31.1 (لوله کشی نیرو) برای سیستم های لوله کشی خارج از بویلر مناسب. این کدها تنش های مجاز، حداقل ضخامت دیوار، عوامل طراحی، محدودیت های مواد و الزامات آزمایش را برای هر شرایط سرویس مشخص می کنند. انتخاب مواد مناسب بسیار مهم است شکست - یک لوله بخار اصلی در یک نیروگاه می‌تواند باعث آسیب فاجعه‌بار، قطعی طولانی‌مدت با هزینه میلیون‌ها دلار در روز و تلفات احتمالی شود.

لوله های بویلر سطوح انتقال حرارت را تشکیل می دهند که آب را به بخار تبدیل می کند. لوله های دیواره آب کوره را که در آن آب تا دمای اشباع گرم می شود (بخش اواپراتور) می پوشانند. این لوله ها با شار حرارتی بالا کار می کنند و باید فشار داخلی و تماس خارجی شعله/خاکستر را تحمل کنند. مشخصات متداول عبارتند از ASTM A178 (فولاد کربنی جوش داده شده)، A210 (فولاد کربن بدون درز) و A192 (فولاد کربن بدون درز برای خدمات فشار بالا). اندازه های معمولی OD 1.5-3 اینچ با ضخامت دیواره 3-8 میلی متر است.

لوله های سوپرهیتر بخار اشباع شده را از درام حمل می کنند و آن را تا دمای خروجی مورد نیاز (معمولاً 540-620 درجه برای گیاهان مدرن) گرم می کنند. این لوله‌ها در بالاترین دما در دیگ کار می‌کنند و به فولادهای آلیاژی-خزش-با استحکام بالا نیاز دارند. ASTM A213 T11 (1.25Cr{18}}0.5Mo)، T22 (2.25Cr-1Mo) و T91 (9Cr-1Mo-V) مواد استاندارد هستند. T91 به دلیل مقاومت در برابر خزش و مقاومت در برابر اکسیداسیون بخار، ماده ترجیحی برای مقاطع سوپرهیتر با بالاترین دما است.

لوله‌های گرم‌کننده بخار اگزوز را از-توربین فشار بالا برای گرم کردن مجدد قبل از بازگشت به توربین‌های-فشار متوسط و کم{2}}به دیگ بخار می‌برند. شرایط مشابه سوپرهیترها اما در فشار کمی پایین تر است. لوله های اکونومایزر، آب تغذیه را قبل از ورود به درام دیگ پیش گرم می کنند و در فشار بالا اما دمای متوسط (300-400 درجه) کار می کنند. مواد استاندارد شامل فولاد کربنی A178 و A210 است. ابعاد لوله دیگ بسته به سازنده و طراحی متفاوت است، اما محدوده OD معمولی 25-89 میلی متر با ضخامت دیواره 3-12 میلی متر است.

لوله بخار اصلی بخار فوق گرم را از خروجی دیگ بخار به توربین فشار قوی- می برد. برای گیاهان زیر بحرانی (شرایط بخار ~540 درجه، 170 بار)، ماده استاندارد A335 P22 (2.25Cr-1Mo) است. برای گیاهان فوق بحرانی (~566 درجه، 250 بار)، P91 (9Cr-1Mo-V) ماده استاندارد است. برای گیاهان فوق بحرانی (600-620 درجه، 300+ بار)، P92 (9Cr-0.5Mo-W-V) و حتی آلیاژهای مبتنی بر نیکل-(آلیاژ 617، بالاترین آلیاژ 625 درجه حرارت مورد نیاز است) بخش ها لوله داغ مجدد از سوپرهیتر دیگ به توربین فشار متوسط در دمای 540-620 درجه - P22 یا P91 بسته به دما باز می گردد. لوله گرم کردن مجدد سرد از خروجی توربین فشار قوی به بخاری دیگ در دمای 300-400 درجه - A106 Gr.B یا P22 بسته به نیازهای طراحی بازمی گردد.

نوع گیاه	شرایط بخار	مواد	برنامه لوله
زیر بحرانی	540 درجه / 170 بار	P22 (2.25Cr-1Mo)	SCH 80-160
فوق بحرانی	566 درجه / 250 بار	P91 (9Cr-1Mo-V)	SCH 100-160
فوق العاده-فوق بحرانی	600-620 درجه / 300+ بار	P92، آلیاژ 617	دیوار سنگین سفارشی

تکامل فن‌آوری نیروگاه‌ها باعث توسعه مواد پیچیده‌تر شده است. واحدهای زیر بحرانی که در 540 درجه کار می کنند از P22 استفاده می کنند که استحکام خزشی و مقاومت اکسیداسیون کافی را تا این دما فراهم می کند. واحدهای فوق بحرانی که در دمای 566 درجه کار می کنند به P91 نیاز دارند که تقریباً سه برابر قدرت گسیختگی خزشی P22 در این دما است و به دیواره های نازک تری اجازه می دهد که تنش حرارتی را در هنگام راه اندازی کاهش داده و انعطاف پذیری کارخانه را بهبود می بخشد. واحدهای فوق بحرانی-به مواد- با بالاترین کارایی نیاز دارند: P92 برای داغترین بخشها (که در آن افزودن تنگستن 15-20% استحکام خزشی بالاتری نسبت به P91 ایجاد می‌کند) و آلیاژهای مبتنی بر نیکل-مانند آلیاژ 617 (Inconel 617) درجه حرارت بیش از 620 درجه است و نیازهای مقاومت خزشی را فقط می توان با این مواد پیشرفته برآورده کرد.

محدودیت دما و فشار برای هر ماده توسط جداول تنش مجاز بخش D ASME بخش II تعریف شده است. حداکثر دمای مجاز برای P22 593 درجه , برای P91 649 درجه و برای P92 649 درجه است . با این حال، مقاومت در برابر اکسیداسیون بخار به یک عامل محدود کننده بالاتر از 600 درجه - تبدیل می‌شود، حتی اگر ماده دارای استحکام خزشی کافی باشد، تشکیل پوسته‌های اکسیدی ضخیم و لایه بردار روی سطح داخلی می‌تواند باعث انسداد لوله و فرسایش توربین شود. به همین دلیل، محتوای کروم بالاتر (9٪ در P91/P92) نسبت به کروم پایین تر (2.25٪ در P22) برای دماهای بالاتر از 580 درجه ترجیح داده می شود.

لوله کشی نیروگاه هسته ای بر اساس کلاس ایمنی در بخش III ASME (قوانین ساخت اجزای تاسیسات هسته ای) طبقه بندی می شود. لوله کشی کلاس 1 (ایمنی-بحرانی) باید در برابر شدیدترین حوادث طراحی بدون شکست مقاومت کند. لوله کشی کلاس 2 و 3 الزامات سخت گیرانه تری دارند. مواد لوله با گرید هسته‌ای عبارتند از A106 Gr.B (فولاد کربنی برای سیستم‌های کمکی)، A312 TP304/316 (فولاد ضد زنگ برای خنک‌کننده راکتور و سیستم‌های تزریق ایمنی) و A358 (فولاد ضد زنگ جوش داده شده برای سیستم‌های{13}}قطر بزرگ). لوله هسته ای به تمیزی بیشتر (ساخت فوق تمیز، چربی زدایی و بسته بندی)، قابلیت ردیابی کامل مواد با مستندات NQA-1 (تضمین کیفیت هسته ای) و 100% NDT با حفظ رکورد برای عمر طراحی کارخانه (معمولاً 60-40 سال) نیاز دارد.

الزامات NDT برای لوله کشی نیروگاه گسترده است. لوله های بویلر برای تشخیص عیوب داخلی و خارجی پس از ساخت به 100% UT یا ECT و در بازرسی سرویس با استفاده از موج هدایت شونده UT برای تشخیص خوردگی در زیر عایق (CUI) نیاز دارند. لوله‌های با دمای بالا به اندازه‌گیری دوره‌ای ضخامت دیواره UT و تشخیص آسیب خزش با استفاده از متالوگرافی تکراری نیاز دارند، جایی که یک نمونه سطحی از ریزساختار ساخته می‌شود و در آزمایشگاه برای آسیب کاویتاسیون تجزیه و تحلیل می‌شود که نشان‌دهنده شروع خزش سوم است. فواصل بازرسی در{6}}خدمات با ارزیابی عمر باقیمانده محاسبه شده از ساعت کار، دما، و داده های ضخامت دیوار تعیین می شود. برای روش های دقیق NDT، به ما مراجعه کنیدراهنمای NDT لوله.

جوشکاری لوله‌های نیروگاهی با دمای بالا{0}}نیازمند شرایط دقیق رویه است. جوش P91 و P92 به گرمای 200-250 درجه، کنترل شدید دمای بین پاسی (حداکثر 300 درجه)، استفاده از{15}مواد مصرفی جوشکاری هیدروژن پایین (هیدروژن قابل انتشار کمتر از 5 میلی‌لیتر/100 گرم) و PWHT فوری در 730 درجه P20 و 730 درجه{15} نیاز دارد. 740{21}}760 درجه برای P92. جوش های فلزی غیرمشابه (DMWs) بین P22 و P91 در نیروگاه ها رایج هستند و به انتخاب دقیق فلز پرکننده (معمولاً آلیاژ 82/182 مبتنی بر نیکل) برای تطبیق با انبساط حرارتی تفاضلی بین دو ماده نیاز دارند. PWHT برای DMW ها باید الزامات تمپر هر دو ماده را متعادل کند. شکست خزشی اتصال جوش یک مکانیسم شکست شناخته شده در لوله کشی نیروگاه با دمای بالا است، به ویژه در DMW ها که در آن مهاجرت کربن از فولاد کم آلیاژ به فلز جوش، یک ناحیه کربن زدایی نرم شده ایجاد می کند که می تواند در شرایط خزش شکست بخورد.

ManufacturerPipe لوله های دیگ بخار و لوله کشی نیروگاه را مطابق با استانداردهای ASME Section I، B31.1 و بخش III عرضه می کند. ما لوله های دیگ بخار A213 T11/T22/T91، لوله بخار اصلی و گرمایش مجدد A335 P22/P91/P92 و لوله سیستم کمکی A106/A333 را ارائه می دهیم. تمام لوله ها با MTC کامل، سوابق عملیات حرارتی و گزارشات NDT عرضه می شوند. ما می‌توانیم-بازرسی شخص ثالث را برای پروژه‌های انرژی هسته‌ای و بین‌المللی ترتیب دهیم.

برای راهنمایی انتخاب مواد و قیمت رقابتی در لوله های دیگ بخار و لوله کشی برق با تیم مهندسی ما تماس بگیرید.

یک نقل قول دریافت کنید