ลักษณะเฉพาะ นวัตกรรมทางเทคโนโลยี และความก้าวหน้าทางกระบวนการของท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92

เนื่องจากเป็นวัสดุส่วนประกอบหลักที่รับแรงดันในหม้อไอน้ำของโรงไฟฟ้า ประสิทธิภาพของท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92ส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยในการทำงานและประสิทธิภาพการใช้พลังงานของหน่วยอุลตราซูเปอร์คริติคัล เหล็กกล้าทนความร้อนมาร์เทนซิติกชนิดใหม่นี้ประสบความสำเร็จอย่างก้าวกระโดดในด้านความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการคืบ และความสามารถในการเชื่อม ผ่านการปรับปรุงองค์ประกอบและนวัตกรรมกระบวนการ และปัจจุบันได้กลายเป็นวัสดุหลักที่เลือกใช้สำหรับอุปกรณ์ที่มีพารามิเตอร์ไอน้ำสูงกว่า 600℃ ทั่วโลก

ประการแรก คุณลักษณะของวัสดุและนวัตกรรมทางเทคโนโลยีของท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92
เหล็ก P92 เป็นเหล็กเกรดปรับปรุงใหม่จาก P91 โดยเพิ่มทังสเตน 1.7% และลดปริมาณโมลิบดีนัม ระบบองค์ประกอบทางเคมี (Cr: 8.5-9.5%, W: 1.5-2.0%, Mo: 0.3-0.6%) ช่วยเพิ่มความแข็งแรงการคืบได้มากกว่า 30% เมื่อเทียบกับเหล็กเกรดทั่วไป ผ่านผลเสริมฤทธิ์กันของการเสริมความแข็งแรงด้วยสารละลายของแข็งและการเสริมความแข็งแรงด้วยการตกตะกอน ในด้านโครงสร้างจุลภาค วัสดุนี้ก่อตัวเป็นเมทริกซ์มาร์เทนซิติกแบบระแนงผ่านกระบวนการรีดและหล่อเย็นที่ควบคุมได้ เมื่อรวมกับการกระจายตัวแบบกระจายตัวของคาร์บอนไนไตรด์ชนิด MX และเฟส Laves ทำให้เหล็กมีความแข็งแรงการคืบมากกว่า 100 MPa เป็นเวลา 100,000 ชั่วโมง แม้ที่อุณหภูมิ 650°C สิ่งที่น่าสังเกตเป็นพิเศษคือการจับคู่ที่ยอดเยี่ยมระหว่างค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (12.5 × 10⁻⁶/℃) และค่าการนำความร้อน (26 W/m·K) ซึ่งช่วยลดปัญหาความเครียดจากความร้อนในระหว่างการเริ่มต้นและการปิดเครื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ประการที่สอง ความก้าวหน้าที่สำคัญในกระบวนการผลิตท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92
1. ใช้เทคโนโลยีการถลุงสามชนิด EF+LF+VD เพื่อควบคุมปริมาณก๊าซให้อยู่ที่ [H]≤1.5ppm และ [O]≤20ppm
2. บรรลุการขึ้นรูปที่แม่นยำโดยมีความคลาดเคลื่อนของความหนาของผนัง ±5% โดยใช้เครื่องรีดขึ้นรูปแนวรัศมีร่วมกับเครื่องรีดต่อเนื่องแบบ 3 ลูกกลิ้ง
3. ใช้กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบคู่ คือ การทำให้เป็นปกติ (1080℃±10℃) + การอบคืนตัว (760℃±15℃)
4. การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยอัลตราโซนิกอัตโนมัติและการทดสอบกระแสวนเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการตรวจจับข้อบกพร่อง ≥99.5%
ข้อมูลจากศูนย์ทดสอบเจียงซี ระบุว่าอายุการแตกหักของหลอด P92 ที่ผลิตในประเทศภายใต้สภาวะ 620℃/29.4 MPa สูงถึง 187,000 ชั่วโมง ซึ่งเกินข้อกำหนดมาตรฐาน ASME ถึง 40% การติดตามการใช้งานเป็นเวลา 6 ปี ณ โรงไฟฟ้าสาธิตแห่งหนึ่ง พบว่าอัตราการคืบคลานต่อปีอยู่ที่เพียง 0.12%/kh ซึ่งต่ำกว่าค่าที่ออกแบบไว้มาก

ประการที่สาม กรณีการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมทั่วไปของท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92
ในการก่อสร้างหน่วยอุลตราซุปเปอร์คริติคอลขนาด 1,000 เมกะวัตต์ในกวางตุ้ง ท่อเหล็ก P92 แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อใช้ในท่อส่งไอน้ำหลัก (พารามิเตอร์การออกแบบ 31MPa/605℃):
- ความหนาของผนังลดลงเหลือ 52 มม. (ลดน้ำหนัก 18% เมื่อเทียบกับโซลูชัน P91)
- หน้าต่างการอบชุบความร้อนหลังการเชื่อมขยายเป็น 740-780℃
- การติดตั้งในสถานที่ ผลผลิตการเชื่อมรอบแรกเพิ่มขึ้นเป็น 98.6%
ข้อมูลการติดตามการปฏิบัติงานแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนของหน่วยนี้ถึง 45.8% เพิ่มขึ้น 7.3 จุดเปอร์เซ็นต์เมื่อเปรียบเทียบกับหน่วยที่ต่ำกว่าวิกฤต โดยลดการปล่อย CO₂ ลงประมาณ 120,000 ตันต่อปี

ประการที่สี่ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการเชื่อมท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92
เพื่อแก้ไขปัญหาการเชื่อมเหล็ก P92 ที่ยากลำบาก วัสดุเชื่อมพิเศษที่พัฒนาขึ้นในประเทศ (เช่น ขั้วเชื่อม CHH727) ได้ถูกนำมาจับคู่กับกระบวนการเชื่อมหลายชั้นหลายรอบ ซึ่งเพิ่มความเหนียวของรอยเชื่อมเป็น 72J (-20℃) โครงการสำคัญได้นำวิธีการต่อไปนี้มาใช้:
1. อุณหภูมิอุ่นเครื่อง 150-200℃
2. การควบคุมอุณหภูมิระหว่างทาง ≤300℃
3. การบำบัดกำจัดไฮโดรเจนหลังการเชื่อมที่อุณหภูมิ 250℃ เป็นเวลา 2 ชั่วโมง
4. การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมที่อุณหภูมิ 760 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมง ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งแรงของรอยเชื่อมอยู่ที่ 0.92 และความแข็งของบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนควบคุมได้ต่ำกว่า 250 HV10 นอกจากนี้ เทคโนโลยีการเชื่อมแบบไฮบริดเลเซอร์อาร์กที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนานกิงยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมได้ถึง 40% และลดการเสียรูปลง 60%

ประการที่ห้า การก่อสร้างระบบควบคุมคุณภาพท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92
อุตสาหกรรมได้จัดตั้งเครือข่ายการตรวจสอบคุณภาพครบวงจรตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงการบริการ:
- วัตถุดิบ: การควบคุมที่แม่นยำของโลหะผสม Nb/Ti (±0.01%)
- การผลิต: การใช้เครื่องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิการอบชุบด้วยความร้อนแบบเรียลไทม์
- การตรวจสอบ: การนำการทดสอบอัลตราโซนิกแบบอาร์เรย์เฟสมาใช้เพื่อระบุข้อบกพร่องเทียบเท่า 0.5 มม.
- แพลตฟอร์มบิ๊กดาต้า : บูรณาการข้อมูลปฏิบัติการ 32,000 ชุด จากโรงไฟฟ้า 56 แห่งทั่วประเทศ

ประการที่หก การวิเคราะห์ต้นทุน-ผลประโยชน์ของท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92
แม้ว่าต้นทุนเริ่มต้นของวัสดุ P92 จะสูงกว่าเกรดเหล็กแบบดั้งเดิม 20-30% แต่ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนตลอดอายุการใช้งานนั้นมีนัยสำคัญ:
1. การเพิ่มแรงดันในการออกแบบทำให้ความหนาของผนังลดลง ส่งผลให้การใช้วัสดุลดลง 15-20%
2. ขยายระยะเวลาการบำรุงรักษาเป็น 8 ปี (เมื่อเทียบกับวัสดุทั่วไปที่มีระยะเวลา 5 ปี)
3. การลดความถี่ในการเปลี่ยนทดแทนช่วยลดการสูญเสียจากการหยุดทำงานลงได้ประมาณ 12 ล้านหยวนต่อครั้ง การคำนวณทางเศรษฐศาสตร์จากโรงไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่าหน่วยที่ใช้ท่อ P92 มีรายได้รวมเพิ่มขึ้น 230 ล้านหยวนตลอดระยะเวลาการดำเนินงาน 10 ปี

VII. แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของท่อเหล็กหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92
ด้วยความก้าวหน้าของการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอุลตราซูเปอร์คริติคอล 700℃ ทิศทางการพัฒนาของเหล็ก P92 จึงมุ่งเน้นไปที่:
1. การเติม B 0.003% เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของขอบเกรน
2. การพัฒนาเทคโนโลยีเสริมความแข็งแรงการกระจายตัว Y₂O₃ ในระดับนาโน
3. การสำรวจการประยุกต์ใช้การผลิตแบบเติมแต่งในอุปกรณ์ท่อที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ
ข้อมูลการวิจัยเบื้องต้นจากสถาบันวิจัยวัสดุเซี่ยงไฮ้แสดงให้เห็นว่าเวลาการแตกหักจากความเค้นของ P92 ที่ได้รับการดัดแปลงที่อุณหภูมิ 650℃ สามารถเพิ่มสูงขึ้นได้ถึง 2.3 เท่าของวัสดุแบบดั้งเดิม

ปัจจุบัน กำลังการผลิตท่อเหล็กสำหรับหม้อไอน้ำแรงดันสูง P92 ของประเทศผมมีมากกว่า 80,000 ตันต่อปี และส่งออกไปยังกว่า 20 ประเทศในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ตะวันออกกลาง และภูมิภาคอื่นๆ ด้วยเป้าหมาย “คาร์บอนคู่” วัสดุประสิทธิภาพสูงนี้จะยังคงให้การสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการยกระดับเทคโนโลยีพลังงานถ่านหินสะอาด และเส้นทางวิวัฒนาการทางเทคโนโลยียังได้สั่งสมประสบการณ์อันมีค่าสำหรับการประยุกต์ใช้โลหะผสมนิกเกิลรุ่นใหม่ ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมคาดการณ์ว่าภายในปี 2573 ความต้องการวัสดุ P92 ทั่วโลกจะรักษาอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีไว้ที่ 6.5% และคาดว่าการผลิตของจีนซึ่งมีข้อได้เปรียบในห่วงโซ่อุตสาหกรรมแบบครบวงจร จะครองส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 40%