Sebagai bahan komponen inti penahan tekanan pada boiler pembangkit listrik, kinerjaTabung baja boiler tekanan tinggi P92Secara langsung memengaruhi operasi yang aman dan efisiensi energi unit ultra-superkritis. Baja tahan panas martensit jenis baru ini telah mencapai terobosan dalam kekuatan suhu tinggi, ketahanan mulur, dan kemampuan las melalui optimalisasi komposisi dan inovasi proses, dan kini telah menjadi pilihan material utama untuk unit dengan parameter uap di atas 600℃ di seluruh dunia.
Pertama, karakteristik material dan inovasi teknologi tabung baja boiler tekanan tinggi P92.
Baja P92 adalah baja olahan berbasis P91 dengan penambahan 1,7% tungsten dan pengurangan kandungan molibdenum. Sistem komposisi kimianya (Cr: 8,5-9,5%, W: 1,5-2,0%, Mo: 0,3-0,6%) menghasilkan peningkatan kekuatan mulur lebih dari 30% dibandingkan baja konvensional melalui efek sinergis penguatan larutan padat dan penguatan presipitasi. Dari segi mikrostruktur, material ini, melalui proses penggulungan dan pendinginan yang terkontrol, membentuk matriks martensit lath. Dikombinasikan dengan distribusi karbonitrida tipe MX dan fase Laves yang tersebar, baja ini mempertahankan kekuatan mulur ≥100 MPa selama 100.000 jam bahkan pada suhu 650℃. Yang paling perlu diperhatikan adalah kesesuaian yang sangat baik antara koefisien ekspansi termal (12,5 × 10⁻⁶/℃) dan konduktivitas termal (26 W/m·K), yang secara efektif mengurangi masalah tekanan termal selama unit dinyalakan dan dimatikan.
Kedua, terobosan utama dalam proses produksi tabung baja boiler tekanan tinggi P92.
1. Menggunakan teknologi peleburan rangkap tiga EF+LF+VD untuk mengendalikan kandungan gas menjadi [H]≤1,5ppm dan [O]≤20ppm.
2. Mencapai pembentukan presisi dengan toleransi ketebalan dinding ±5% menggunakan pabrik penempaan radial bersama dengan pabrik penggilingan kontinu tiga rol.
3. Memanfaatkan proses perlakuan panas ganda yaitu normalisasi (1080℃±10℃) + tempering (760℃±15℃).
4. Deteksi cacat ultrasonik otomatis dan pengujian arus eddy untuk memastikan tingkat deteksi cacat ≥99,5%.
Menurut data dari Pusat Pengujian Jiangxi, umur patah pipa P92 produksi dalam negeri pada kondisi 620℃/29,4MPa mencapai 187.000 jam, melampaui persyaratan standar ASME sebesar 40%. Pelacakan operasi selama enam tahun di pembangkit listrik demonstrasi menunjukkan bahwa laju mulur tahunannya hanya 0,12%/kh, jauh di bawah nilai yang diizinkan dalam desain.
Ketiga, kasus aplikasi rekayasa tipikal pipa baja boiler tekanan tinggi P92.
Dalam pembangunan unit ultra-superkritis 1000MW di Guangdong, pipa baja P92 menunjukkan keunggulan signifikan saat digunakan pada pipa uap utama (parameter desain 31MPa/605℃):
- Ketebalan dinding berkurang menjadi 52mm (pengurangan berat 18% dibandingkan dengan solusi P91)
- Jendela perlakuan panas pasca pengelasan diperlebar menjadi 740-780℃
- Pemasangan di tempat, hasil pengelasan first-pass meningkat menjadi 98,6%
Data pemantauan operasional menunjukkan bahwa efisiensi termal unit mencapai 45,8%, meningkat 7,3 poin persentase dibandingkan dengan unit subkritis, sehingga mengurangi emisi CO₂ sekitar 120.000 ton per tahun.
Keempat, terobosan dalam teknologi pengelasan untuk pipa baja boiler tekanan tinggi P92.
Untuk mengatasi kesulitan pengelasan baja P92, material las khusus yang dikembangkan di dalam negeri (seperti elektroda las CHH727) dipadukan dengan proses pengelasan multi-lapis dan multi-lintasan, sehingga meningkatkan ketangguhan sambungan hingga 72J (-20℃). Sebuah proyek utama mengadopsi metode berikut:
1. Suhu pemanasan awal 150-200℃
2. Kontrol suhu interpass ≤300℃
3. Perlakuan penghilangan hidrogen pasca pengelasan pada suhu 250℃ selama 2 jam
4. Perlakuan panas pasca-pengelasan pada suhu 760℃ selama 4 jam. Perlakuan ini menghasilkan koefisien kekuatan sambungan las sebesar 0,92 dan kekerasan zona terpengaruh panas terkendali di bawah 250 HV10. Lebih lanjut, teknologi pengelasan hibrida busur laser yang dikembangkan oleh Universitas Teknologi Nanjing semakin meningkatkan efisiensi pengelasan sebesar 40% dan mengurangi deformasi sebesar 60%.
Kelima, pembangunan sistem kendali mutu pipa baja boiler tekanan tinggi P92.
Industri ini telah membangun jaringan pemantauan kualitas siklus penuh dari bahan mentah hingga layanan:
- Bahan baku: Menerapkan kontrol presisi paduan mikro Nb/Ti (±0,01%)
- Manufaktur: Menggunakan pencitra termal inframerah untuk memantau medan suhu perlakuan panas secara real-time
- Inspeksi: Memperkenalkan pengujian ultrasonik array bertahap untuk mengidentifikasi cacat setara 0,5 mm
- Platform data besar: Mengintegrasikan 32.000 set data operasi dari 56 pembangkit listrik nasional.
Keenam, analisis biaya-manfaat pipa baja boiler tekanan tinggi P92.
Meskipun biaya awal material P92 20-30% lebih tinggi daripada jenis baja tradisional, keunggulan biaya siklus hidupnya cukup signifikan:
1. Peningkatan tekanan desain memungkinkan pengurangan ketebalan dinding, sehingga mengurangi penggunaan material hingga 15-20%.
2. Siklus pemeliharaan diperpanjang menjadi 8 tahun (dibandingkan dengan 5 tahun untuk material konvensional).
3. Frekuensi penggantian yang berkurang mengurangi kerugian waktu henti sekitar 12 juta yuan per unit. Perhitungan ekonomi dari sebuah pembangkit listrik menunjukkan bahwa unit yang menggunakan pipa P92 mengalami peningkatan pendapatan komprehensif sebesar 230 juta yuan selama periode operasi 10 tahun.
VII. Tren Pengembangan Pipa Baja Boiler Tekanan Tinggi P92 di Masa Depan
Dengan kemajuan penelitian dan pengembangan teknologi ultra-superkritis 700℃, arah peningkatan baja P92 difokuskan pada:
1. Menambahkan 0,003% B untuk meningkatkan kekuatan batas butir
2. Mengembangkan teknologi penguatan dispersi Y₂O₃ skala nano
3. Menjelajahi penerapan manufaktur aditif pada sambungan pipa berbentuk tidak beraturan
Data penelitian pendahuluan dari Shanghai Materials Research Institute menunjukkan bahwa waktu fraktur tegangan P92 yang dimodifikasi pada suhu 650℃ dapat mencapai 2,3 kali lipat dari material tradisional.
Saat ini, kapasitas produksi tahunan pipa baja boiler tekanan tinggi P92 di negara saya telah melampaui 80.000 ton, dan produknya diekspor ke lebih dari 20 negara di Asia Tenggara, Timur Tengah, dan kawasan lainnya. Didorong oleh tujuan "karbon ganda", material berkinerja tinggi ini akan terus memberikan dukungan penting bagi peningkatan teknologi pembangkit listrik tenaga batu bara bersih, dan jalur evolusi teknologinya juga telah mengumpulkan pengalaman berharga untuk penerapan paduan berbasis nikel generasi mendatang. Para pakar industri memperkirakan bahwa pada tahun 2030, permintaan pasar global untuk material P92 akan mempertahankan tingkat pertumbuhan tahunan rata-rata sebesar 6,5%, dan manufaktur Tiongkok, dengan keunggulan rantai industrinya yang lengkap, diperkirakan akan menguasai lebih dari 40% pangsa pasar.
Waktu posting: 11-Nov-2025