Enerji santrali kazanlarında temel basınç taşıyıcı bileşen malzemesi olarak, performansıP92 yüksek basınçlı kazan çelik borularıBu durum, ultra süperkritik ünitelerin güvenli çalışmasını ve enerji verimliliğini doğrudan etkiler. Bu yeni tip martensitik ısıya dayanıklı çelik, bileşim optimizasyonu ve proses yeniliği sayesinde yüksek sıcaklık dayanımı, sürünme direnci ve kaynaklanabilirlik alanlarında çığır açmış olup, günümüzde dünya çapında 600℃'nin üzerindeki buhar parametrelerine sahip üniteler için önemli bir malzeme seçeneği haline gelmiştir.
İlk olarak, P92 yüksek basınçlı kazan çelik borularının malzeme özellikleri ve teknolojik yenilikleri ele alınacaktır.
P92 çeliği, %1,7 tungsten ilavesi ve molibden içeriğinin azaltılmasıyla P91'e dayalı geliştirilmiş bir çelik kalitesidir. Kimyasal bileşim sistemi (Cr: %8,5-9,5, W: %1,5-2,0, Mo: %0,3-0,6), katı çözelti güçlendirmesi ve çökelme güçlendirmesinin sinerjik etkisiyle geleneksel çelik kalitelerine kıyasla %30'un üzerinde sürünme dayanımı artışı sağlar. Mikro yapı açısından, bu malzeme, kontrollü haddeleme ve soğutma işlemleriyle lamelli martensitik bir matris oluşturur. MX tipi karbonitritlerin ve Laves fazlarının dağılmış dağılımıyla birleştiğinde, 650℃'de bile 100.000 saat boyunca ≥100 MPa sürünme dayanımını korur. Özellikle dikkat çekici olan, termal genleşme katsayısı (12,5 × 10⁻⁶/℃) ile termal iletkenliği (26 W/m·K) arasındaki mükemmel uyumdur; bu da ünitenin çalıştırılması ve kapatılması sırasında termal stres sorunlarını etkili bir şekilde azaltır.
İkinci olarak, P92 yüksek basınçlı kazan çelik borularının üretim sürecinde önemli atılımlar gerçekleştirildi.
1. Gaz içeriğini [H]≤1,5 ppm ve [O]≤20 ppm olacak şekilde kontrol etmek için EF+LF+VD üçlü ergitme teknolojisi kullanılmıştır.
2. Üç silindirli sürekli haddeleme makinesiyle birlikte radyal dövme makinesi kullanılarak ±%5 duvar kalınlığı toleransıyla hassas şekillendirme elde edilmesi.
3. Normalleştirme (1080℃±10℃) + temperleme (760℃±15℃) olmak üzere çift ısıl işlem uygulanması.
4. %99,5'in üzerinde hata tespit oranı sağlamak için otomatik ultrasonik hata tespiti ve girdap akımı testi.
Jiangxi Test Merkezi'nden elde edilen verilere göre, yerli üretim P92 tüplerinin 620℃/29.4MPa koşullarında kırılma ömrü 187.000 saate ulaşarak ASME standardı gereksinimini %40 aşmaktadır. Bir gösteri enerji santralinde altı yıllık işletme takibi, yıllık sürünme oranının yalnızca %0,12/kh olduğunu ve 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 ultra süperkritik bir ünitenin inşasında, ana buhar boru hattında (tasarım parametreleri 31 MPa/605℃) P92 çelik boruların kullanılması önemli avantajlar göstermiştir:
- Duvar kalınlığı 52 mm'ye düşürüldü (P91 çözümüne kıyasla %18 ağırlık azalması)
- Kaynak sonrası ısıl işlem aralığı 740-780℃'ye genişletildi.
- Yerinde kurulumda, kaynak işleminin ilk denemede elde edilen verimliliği %98,6'ya yükseldi.
Operasyonel izleme verileri, ünitenin termal verimliliğinin %45,8'e ulaştığını, bu da alt kritik ünitelere kıyasla 7,3 puanlık bir artış anlamına geldiğini ve yıllık CO₂ emisyonlarını yaklaşık 120.000 ton azalttığını göstermektedir.
Dördüncüsü, P92 yüksek basınçlı kazan çelik boruları için kaynak teknolojisinde bir atılım.
P92 çeliğinin kaynak zorluklarını gidermek amacıyla, yerli olarak geliştirilen özel kaynak malzemeleri (örneğin CHH727 kaynak elektrotları) çok katmanlı, çok geçişli bir kaynak işlemiyle birleştirilerek, birleştirme tokluğu 72J'ye (-20℃) çıkarıldı. Önemli bir projede aşağıdaki yöntemler benimsenmiştir:
1. Ön ısıtma sıcaklığı 150-200℃
2. Geçişler arası sıcaklık kontrolü ≤300℃
3. Kaynak sonrası hidrojen giderme işlemi 250℃'de 2 saat süreyle gerçekleştirilir.
4. Kaynak sonrası 760℃'de 4 saat süreyle ısıl işlem uygulandı. Bu işlem sonucunda kaynak eklemi mukavemet katsayısı 0,92'ye ulaştı ve ısıdan etkilenen bölgenin sertliği 250 HV10'un altında kontrol edildi. Ayrıca, Nanjing Teknoloji Üniversitesi tarafından geliştirilen lazer-ark hibrit kaynak teknolojisi, kaynak verimliliğini %40 oranında artırdı ve deformasyonu %60 oranında azalttı.
Beşinci olarak, P92 yüksek basınçlı kazan çelik boruları için bir kalite kontrol sisteminin oluşturulması.
Sektör, ham maddelerden hizmete kadar tam döngülü bir kalite izleme ağı kurmuştur:
- Hammaddeler: Nb/Ti mikroalaşımının hassas kontrolünün (±0,01%) uygulanması
- Üretim: Isıl işlem sıcaklık alanını gerçek zamanlı olarak izlemek için kızılötesi termal görüntüleme cihazlarının kullanılması.
- Muayene: 0,5 mm eşdeğerindeki kusurları tespit etmek için faz dizili ultrasonik test yönteminin uygulanması.
- Büyük veri platformu: Ülke genelindeki 56 enerji santralinden 32.000 set işletme verisini entegre ediyor.
Altıncı olarak, P92 yüksek basınçlı kazan çelik borularının maliyet-fayda analizi.
P92 malzemesinin başlangıç maliyeti geleneksel çelik kalitelerine göre %20-30 daha yüksek olsa da, yaşam döngüsü maliyet avantajı oldukça önemlidir:
1. Artan tasarım basıncı, duvar kalınlığının azaltılmasına olanak tanıyarak malzeme kullanımını %15-20 oranında azaltır.
2. Bakım döngüsü 8 yıla uzatıldı (geleneksel malzemeler için 5 yıla kıyasla).
3. Değiştirme sıklığının azaltılması, arıza sürelerinden kaynaklanan kayıpları her seferinde yaklaşık 12 milyon yuan azaltmaktadır. Bir enerji santralinden elde edilen ekonomik hesaplamalar, P92 boruları kullanan ünitelerin 10 yıllık işletme döneminde toplam gelirlerinde 230 milyon yuan'lık bir artış gördüğünü göstermektedir.
VII. P92 Yüksek Basınçlı Kazan Çelik Borularının Gelecekteki Gelişim Trendleri
700℃ ultra süperkritik teknoloji araştırma ve geliştirme çalışmalarındaki ilerlemeyle birlikte, P92 çeliğinin iyileştirme yönleri şu alanlara odaklanmaktadır:
1. Tane sınırı dayanımını iyileştirmek için %0,003 B ilavesi.
2. Nan ölçekli Y₂O₃ dağılımını güçlendirme teknolojisinin geliştirilmesi
3. Düzensiz şekilli boru bağlantı parçalarında eklemeli imalatın uygulanmasının araştırılması
Şanghay Malzeme Araştırma Enstitüsü'nden elde edilen ön araştırma verileri, modifiye edilmiş P92'nin 650℃'deki gerilme kırılma süresinin geleneksel malzemelere göre 2,3 kat daha kısa olabileceğini göstermektedir.
Şu anda ülkemizin yıllık P92 yüksek basınçlı kazan çelik boru üretim kapasitesi 80.000 tonu aşmış durumda ve ürünler Güneydoğu Asya, Orta Doğu ve diğer bölgelerdeki 20'den fazla ülkeye ihraç ediliyor. "Çift karbon" hedefiyle yönlendirilen bu yüksek performanslı malzeme, temiz kömür enerjisi teknolojisinin geliştirilmesinde kilit rol oynamaya devam edecek ve teknolojik evrim yolu, yeni nesil nikel bazlı alaşımların uygulaması için de değerli deneyimler biriktirmiştir. Sektör uzmanları, 2030 yılına kadar P92 malzemelerine yönelik küresel pazar talebinin yıllık ortalama %6,5'lik bir büyüme oranını koruyacağını ve Çin üretiminin, eksiksiz endüstriyel zincir avantajlarıyla, pazar payının %40'ından fazlasını ele geçireceğini tahmin ediyor.
Yayın tarihi: 11 Kasım 2025