Čelične cijevi za primjenu u elektranama: od kotlovskih cijevi do glavnog parovoda

Pregled cjevovoda elektrane

Elektrane sadrže opsežne sustave cjevovoda koji rade pod najzahtjevnijim uvjetima u industrijskom svijetu. Parni-vodeni ciklus uključuje cijevi koje prenose vodu, zasićenu paru, pregrijanu paru i ponovno zagrijanu paru na temperaturama od sobne do preko 620 stupnjeva i tlakovima od ispod-atmosferskog (kondenzator) do preko 300 bara (ultra-superkritični kotao). Dizajn ovih sustava cjevovoda mora uzeti u obzir puzanje (vremenski-ovisna deformacija na visokoj temperaturi), toplinski zamor od ciklusa pokretanja/gašenja, parnu oksidaciju (stvaranje kamenca na unutarnjoj površini) i kontrolu kemije vode kako bi se spriječila korozija i stvaranje naslaga.

Primarni projektni kodovi za cjevovode elektrane su ASME Odjeljak I (Pravila za konstrukciju energetskih kotlova) za kotlovske cijevi i vanjske cijevi kotla i ASME B31.1 (Energijski cjevovod) za sustave cjevovoda izvan samog kotla. Ovi kodovi određuju dopuštena naprezanja, minimalne debljine stjenke, faktore dizajna, ograničenja materijala i zahtjeve ispitivanja za svaki radni uvjet. Odabir odgovarajućih materijala je kritičan - kvar glavne parne cijevi u elektrani može uzrokovati katastrofalnu štetu, produžene prekide rada koji koštaju milijune dolara dnevno i potencijalni gubitak života.

Kotlovske cijevi

Kotlovske cijevi čine površine za prijenos topline koje pretvaraju vodu u paru. Cijevi s vodenim zidom oblažu peć gdje se voda zagrijava do temperature zasićenja (sekcija isparivača). Ove cijevi rade s visokim toplinskim protokom i moraju izdržati unutarnji tlak i vanjski kontakt plamena/pepela. Uobičajene specifikacije uključuju ASTM A178 (zavareni ugljični čelik), A210 (bešavni ugljični čelik) i A192 (bešavni ugljični čelik za rad pod visokim-tlakom). Uobičajene veličine su 1,5-3" OD s debljinom stijenke 3-8 mm.

Cijevi pregrijača nose zasićenu paru iz bubnja i zagrijavaju je do tražene izlazne temperature (obično 540-620 stupnjeva za moderna postrojenja). Ove cijevi rade na najvišim temperaturama u kotlu i zahtijevaju legirane čelike visoke -puzajuće-čvrstoće. ASTM A213 T11 (1,25Cr-0,5Mo), T22 (2,25Cr-1Mo) i T91 (9Cr-1Mo-V) su standardni materijali. T91 je preferirani materijal za sekcije pregrijača s najvišom temperaturom zbog svoje superiorne čvrstoće na puzanje i otpornosti na oksidaciju parom.

Cijevi dogrijača odvode ispušnu paru iz visokotlačne-turbine natrag u kotao za ponovno zagrijavanje prije povratka u srednje{1}}tlačne i nisko{2}}tlačne turbine. Uvjeti su slični pregrijačima, ali na nešto nižem tlaku. Cijevi ekonomajzera prethodno zagrijavaju napojnu vodu prije nego što uđe u bubanj kotla, radeći na visokom tlaku, ali umjerenoj temperaturi (300-400 stupnjeva). Standardni materijali uključuju ugljični čelik A178 i A210. Dimenzije cijevi kotla variraju ovisno o proizvođaču i dizajnu, ali tipični rasponi OD su 25-89 mm s debljinom stijenke od 3-12 mm.

Glavna parna i visoko{0}}temperaturne cijevi

Glavna parna cijev prenosi pregrijanu paru od izlaza kotla do visoko{0}}turbine. Za subkritična postrojenja (uvjeti pare ~540 stupnjeva, 170 bara), standardni materijal je A335 P22 (2,25Cr-1Mo). Za superkritična postrojenja (~566 stupnjeva, 250 bara), P91 (9Cr-1Mo-V) je standardni materijal. Za ultra-nadkritična postrojenja (600-620 stupnjeva, 300+ bar), P92 (9Cr-0.5Mo-W-V) pa čak i legure na bazi nikla-(Legura 617, Legura 625) potrebne su za najvišu-temperaturu odjeljci. Vruća cijev za ponovno zagrijavanje vraća se iz pregrijača kotla u turbinu srednjeg tlaka na 540-620 stupnjeva - P22 ili P91 ovisno o temperaturi. Cijev za hladno ponovno zagrijavanje vraća se od izlaza visokotlačne turbine do grijača kotla na 300-400 stupnjeva - A106 Gr.B ili P22 ovisno o zahtjevima dizajna.

Izbor materijala za elektrane

Evolucija tehnologije elektrana potaknula je razvoj sve sofisticiranijih materijala. Podkritične jedinice koje rade na 540 stupnjeva koriste P22, koji osigurava odgovarajuću otpornost na puzanje i otpornost na oksidaciju do ove temperature. Superkritične jedinice koje rade na 566 stupnjeva zahtijevaju P91, koji ima približno tri puta veću otpornost na puzanje od P22 na ovoj temperaturi, što omogućuje tanje stijenke koje smanjuju toplinski stres tijekom pokretanja i poboljšavaju fleksibilnost postrojenja. Ultra{8}}superkritične jedinice zahtijevaju materijale s najvišim-učinkom: P92 za najtoplije dijelove (gdje dodatak volframa osigurava 15-20% veću otpornost na puzanje od P91), i legure na bazi nikla-kao što je legura 617 (Inconel 617) za kolektore i cjevovode s najvišom temperaturom, gdje temperature pare prelaze 620 stupnjeva i zahtjevi čvrstoće na puzanje mogu se ispuniti samo ovim naprednim materijalima.

Ograničenja temperature i tlaka za svaki materijal definirana su tablicama dopuštenog naprezanja ASME odjeljka II dijela D. Maksimalna dopuštena temperatura za P22 je 593 stupnja, za P91 je 649 stupnjeva, a za P92 je 649 stupnjeva. Međutim, otpornost na oksidaciju parom postaje ograničavajući čimbenik iznad 600 stupnjeva - čak i ako materijal ima odgovarajuću otpornost na puzanje, stvaranje debelih oksidnih ljuskica koje se ljušte na unutarnjoj površini može uzrokovati začepljenje cijevi i eroziju turbine. Iz tog razloga, viši sadržaj kroma (9% u P91/P92) je poželjniji u odnosu na niži sadržaj kroma (2,25% u P22) za temperature iznad 580 stupnjeva.

Cjevovod nuklearne elektrane

Cjevovod nuklearne elektrane klasificiran je prema sigurnosnoj klasi prema ASME odjeljku III (Pravila za izgradnju komponenti nuklearnog postrojenja). Cjevovodi klase 1 (sigurnosno-kritični) moraju izdržati najteže projektirane nesreće bez kvara. Cjevovodi klase 2 i 3 imaju manje stroge zahtjeve. Materijali cijevi nuklearne kvalitete uključuju A106 Gr.B (ugljični čelik za pomoćne sustave), A312 TP304/316 (nehrđajući čelik za rashladnu tekućinu reaktora i sustave sigurnosnog ubrizgavanja) i A358 (zavareni nehrđajući čelik za sustave velikog-promjera). Nuklearna cijev zahtijeva poboljšanu čistoću (ultraclean izrada, odmašćivanje i pakiranje), potpunu sljedivost materijala s dokumentacijom NQA-1 (Nuclear Quality Assurance) i 100% NDT sa zadržavanjem zapisa tijekom životnog vijeka postrojenja (obično 40-60 godina).

NDT u cjevovodu elektrane

NDT zahtjevi za cjevovode elektrane su opsežni. Kotlovske cijevi zahtijevaju 100% UT ili ECT za otkrivanje unutarnjih i vanjskih nedostataka nakon proizvodnje i-provjeru tijekom rada pomoću UT s vođenim valom za otkrivanje korozije ispod izolacije (CUI). Visoko{4}}temperaturne cijevi zahtijevaju periodično UT mjerenje debljine stijenke i otkrivanje oštećenja od puzanja pomoću replikacijske metalografije, gdje se površinska replika mikrostrukture izrađuje i analizira u laboratoriju na kavitacijska oštećenja koja ukazuju na početak tercijarnog puzanja. -Intervali inspekcije tijekom rada određeni su procjenom preostalog životnog vijeka izračunatom na temelju radnih sati, temperature i podataka o debljini stjenke. Za detaljne NDT metode pogledajte našVodič za NDT cijevi.

Zavarivanje cijevi elektrane

Zavarivanje visoko{0}}temperaturnih cijevi za elektrane zahtijeva rigoroznu kvalifikaciju postupka. Zavarivanje P91 i P92 zahtijeva prethodno zagrijavanje od 200-250 stupnjeva, strogu kontrolu međuprolazne temperature (maksimalno 300 stupnjeva), upotrebu potrošnog materijala za zavarivanje s niskim-vodikom (difuzijski vodik < 5 ml/100g) i neposrednu PWHT na 730-760 stupnjeva za P91 i 740-760 stupnjeva za P92. Zavareni spojevi različitih metala (DMW) između P22 i P91 uobičajeni su u elektranama i zahtijevaju pažljiv odabir dodatnog metala (obično legura 82/182 na bazi nikla) ​​kako bi se prilagodilo različitom toplinskom širenju između dva materijala. PWHT za DMW mora uravnotežiti zahtjeve kaljenja oba materijala. Lom puzanja zavarenog spoja je poznati mehanizam kvara u visokotemperaturnim cjevovodima elektrana, posebno u DMW gdje migracija ugljika iz niskolegiranog čelika u metal šava stvara omekšanu deugljičenu zonu koja može otkazati u uvjetima puzanja.

Naša sposobnost cijevi za elektrane

ManufacturerPipe isporučuje cijevi za kotlove i cijevi za elektrane prema standardima ASME odjeljka I, B31.1 i odjeljka III. Nudimo A213 T11/T22/T91 kotlovske cijevi, A335 P22/P91/P92 glavnu cijev za paru i ponovno zagrijavanje i A106/A333 cijev pomoćnog sustava. Sve cijevi se isporučuju s kompletnim MTC-om, zapisima o toplinskoj obradi i NDT izvješćima. Možemo organizirati inspekciju-treće strane za nuklearne i međunarodne energetske projekte.

Trebate cijev za elektranu?

Obratite se našem inženjerskom timu za smjernice pri odabiru materijala i konkurentne cijene kotlovskih cijevi i cjevovoda za napajanje.

Kategorije proizvoda

• Cijev od nehrđajućeg čelika
• Cijev od ugljičnog čelika
• Cijev od legiranog čelika
• Pocinčana cijev