Enerji santrali kazanlarında çekirdek basınç taşıyıcı bileşen malzemesi olarak, performansıP92 yüksek basınçlı kazan çelik borularıUltra süperkritik ünitelerin güvenli çalışmasını ve enerji verimliliğini doğrudan etkiler. Bu yeni tip martensitik ısıya dayanıklı çelik, bileşim optimizasyonu ve proses inovasyonu sayesinde yüksek sıcaklık dayanımı, sürünme direnci ve kaynaklanabilirlik alanlarında çığır açmış ve artık dünya çapında 600°C'nin üzerinde buhar parametrelerine sahip üniteler için önemli bir malzeme seçeneği haline gelmiştir.
Öncelikle P92 yüksek basınçlı kazan çelik borularının malzeme özellikleri ve teknolojik yenilikleri ele alalım.
P92 çeliği, %1,7 tungsten ilavesi ve molibden içeriğinin azaltılmasıyla P91 bazlı geliştirilmiş bir çelik kalitesidir. Kimyasal bileşim sistemi (Cr: %8,5-9,5, W: %1,5-2,0, Mo: %0,3-0,6), katı çözelti güçlendirme ve çökelme güçlendirmesinin sinerjik etkisiyle geleneksel çelik kalitelerine kıyasla %30'un üzerinde sürünme mukavemeti artışı sağlar. Mikro yapı açısından, bu malzeme, kontrollü haddeleme ve soğutma işlemleriyle çıta martensitik bir matris oluşturur. MX tipi karbonitrürlerin ve Laves fazlarının dağılmış dağılımıyla birleştiğinde, 650°C'de bile 100.000 saat boyunca ≥100 MPa'lık bir sürünme mukavemeti sağlar. Özellikle termal genleşme katsayısı (12,5 × 10⁻⁶/℃) ile termal iletkenlik (26 W/m·K) arasındaki mükemmel uyum dikkat çekici olup, ünitenin çalıştırılması ve kapatılması sırasında termal stres sorunlarını etkili bir şekilde azaltır.
İkincisi, P92 yüksek basınçlı kazan çelik borularının üretim sürecinde önemli atılımlar.
1. Gaz içeriğini [H]≤1,5ppm ve [O]≤20ppm'de kontrol etmek için EF+LF+VD üçlü eritme teknolojisinin kullanılması.
2. Radyal dövme haddehanesinin üç silindirli sürekli haddehane ile birlikte kullanılmasıyla ±%5 duvar kalınlığı toleransı ile hassas şekillendirme elde edilmesi.
3. Normalizasyon (1080℃±10℃) + temperleme (760℃±15℃) çift ısıl işlem prosesinden yararlanılır.
4. %99,5'ten fazla kusur tespit oranı sağlamak için otomatik ultrasonik kusur tespiti ve girdap akımı testi.
Jiangxi Test Merkezi verilerine göre, yerli üretim P92 borularının 620℃/29,4 MPa koşullarında kırılma ömrü 187.000 saate ulaşarak ASME standart gereksinimini %40 aşmaktadır. Bir gösteri santralinde altı yıllık çalışma takibi, yıllık sürünme hızının yalnızca %0,12/kh olduğunu ve bunun tasarımda izin verilen değerin çok altında olduğunu göstermiştir.
Üçüncüsü, P92 yüksek basınçlı kazan çelik borularının tipik bir mühendislik uygulama örneği.
Guangdong'da 1000 MW'lık bir ultra-süperkritik ünitenin inşasında, ana buhar boru hattında kullanıldığında P92 çelik borular önemli avantajlar gösterdi (tasarım parametreleri 31 MPa/605 ℃):
- Duvar kalınlığı 52 mm'ye düşürüldü (P91 çözümüne kıyasla %18 ağırlık azaltımı)
- Kaynak sonrası ısıl işlem aralığı 740-780℃'ye genişletildi
- Yerinde montaj ile kaynak ilk geçiş verimi %98,6'ya çıkarıldı
İşletme izleme verileri, ünitenin termal verimliliğinin, alt kritik ünitelere kıyasla 7,3 puan artarak %45,8'e ulaştığını ve yıllık yaklaşık 120.000 ton CO₂ emisyonu azaltımı sağlandığını göstermektedir.
Dördüncüsü, P92 yüksek basınçlı kazan çelik boruları için kaynak teknolojisinde bir atılım.
P92 çeliğinin kaynak zorluklarını gidermek için, yerli olarak geliştirilen özel kaynak malzemeleri (CHH727 kaynak elektrotları gibi), çok katmanlı, çok pasolu bir kaynak işlemiyle eşleştirilerek, birleştirme tokluğu 72J'ye (-20℃) çıkarıldı. Önemli bir projede aşağıdaki yöntemler benimsendi:
1. Ön ısıtma sıcaklığı 150-200℃
2. Geçişler arası sıcaklık kontrolü ≤300℃
3. Kaynak sonrası 250℃'de 2 saat hidrojen giderme işlemi
4. 760°C'de 4 saat boyunca kaynak sonrası ısıl işlem uygulanmıştır. Bu işlem, kaynak bağlantısının mukavemet katsayısının 0,92 ve ısıdan etkilenen bölge sertliğinin 250 HV10'un altında tutulmasıyla sonuçlanmıştır. Ayrıca, Nanjing Teknoloji Üniversitesi tarafından geliştirilen lazer ark hibrit kaynak teknolojisi, kaynak verimliliğini %40 oranında artırmış ve deformasyonu %60 oranında azaltmıştır.
Beşincisi, P92 yüksek basınçlı kazan çelik boruları için kalite kontrol sisteminin inşası.
Sektör, hammaddeden servise kadar tam döngülü bir kalite izleme ağı kurmuştur:
- Hammaddeler: Nb/Ti mikro alaşımının hassas kontrolünün uygulanması (±%0,01)
- Üretim: Isıl işlem sıcaklık alanını gerçek zamanlı olarak izlemek için kızılötesi termal görüntüleyicilerin kullanılması
- Muayene: 0,5 mm eşdeğer kusurları belirlemek için faz dizili ultrasonik testin tanıtımı
- Büyük veri platformu: Ülke çapında 56 santralden 32.000 adet işletme verisinin entegre edilmesi.
Altıncı, P92 yüksek basınçlı kazan çelik borularının maliyet-fayda analizi.
P92 malzemesinin başlangıç maliyeti geleneksel çelik kalitelerine göre %20-30 daha yüksek olmasına rağmen, yaşam döngüsü maliyet avantajı önemlidir:
1. Arttırılmış tasarım basıncı, duvar kalınlığının azaltılmasına olanak tanır ve malzeme kullanımını %15-20 oranında azaltır.
2. Bakım döngüsü 8 yıla çıkarıldı (konvansiyonel malzemelerde 5 yıl).
3. Azaltılmış değiştirme sıklığı, arıza kayıplarını örnek başına yaklaşık 12 milyon yuan azaltmaktadır. Bir enerji santralinde yapılan ekonomik hesaplamalar, P92 boru kullanan ünitelerin 10 yıllık bir işletme döneminde kapsamlı gelirlerinde 230 milyon yuan artış sağladığını göstermektedir.
VII. P92 Yüksek Basınçlı Kazan Çelik Borularının Gelecekteki Geliştirme Eğilimleri
700℃ ultra süperkritik teknolojisinin araştırma ve geliştirme çalışmalarının ilerlemesiyle, P92 çeliğinin iyileştirme yönleri şu şekilde yoğunlaşmıştır:
1. Tane sınırı mukavemetini artırmak için %0,003 B eklenmesi
2. Nanometre ölçeğinde Y₂O₃ dispersiyon güçlendirme teknolojisinin geliştirilmesi
3. Düzensiz şekilli boru bağlantı parçalarında eklemeli üretim uygulamasının araştırılması
Şanghay Malzeme Araştırma Enstitüsü'nün ön araştırma verileri, modifiye edilmiş P92'nin 650℃'deki gerilim kırılma süresinin geleneksel malzemelere göre 2,3 kata kadar çıkabileceğini gösteriyor.
Ülkemizin P92 yüksek basınçlı kazan çelik borularının yıllık üretim kapasitesi şu anda 80.000 tonu aşmış olup, ürünler Güneydoğu Asya, Orta Doğu ve diğer bölgelerdeki 20'den fazla ülkeye ihraç edilmektedir. "Çift karbon" hedefi doğrultusunda, bu yüksek performanslı malzeme temiz kömür enerjisi teknolojisinin geliştirilmesine önemli destek sağlamaya devam edecek ve teknolojik gelişim süreci, yeni nesil nikel bazlı alaşımların uygulanması konusunda da değerli deneyimler kazandırmıştır. Sektör uzmanları, 2030 yılına kadar P92 malzemelerine yönelik küresel pazar talebinin yıllık ortalama %6,5 büyüme oranını koruyacağını ve eksiksiz endüstriyel zincir avantajlarına sahip Çin üretiminin pazar payının %40'ından fazlasını elinde tutmasının beklendiğini tahmin etmektedir.
Gönderim zamanı: 11-11-2025