Là vật liệu thành phần chịu áp lực lõi trong nồi hơi nhà máy điện, hiệu suất củaỐng thép nồi hơi áp suất cao P92ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động an toàn và hiệu quả năng lượng của các thiết bị siêu tới hạn. Loại thép chịu nhiệt martensitic mới này đã đạt được những đột phá về độ bền nhiệt độ cao, khả năng chống rão và khả năng hàn thông qua việc tối ưu hóa thành phần và đổi mới quy trình, và hiện đã trở thành lựa chọn vật liệu chủ chốt cho các thiết bị có thông số hơi nước trên 600℃ trên toàn thế giới.
Đầu tiên là đặc tính vật liệu và cải tiến công nghệ của ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
Thép P92 là loại thép cải tiến dựa trên thép P91, bổ sung 1,7% vonfram và giảm hàm lượng molypden. Hệ thống thành phần hóa học của thép (Cr: 8,5-9,5%, W: 1,5-2,0%, Mo: 0,3-0,6%) giúp tăng cường độ rão hơn 30% so với các loại thép thông thường nhờ hiệu ứng hiệp đồng của quá trình gia cường dung dịch rắn và gia cường kết tủa. Về mặt vi cấu trúc, vật liệu này, thông qua quá trình cán và làm nguội được kiểm soát, tạo thành một ma trận lath martensitic. Kết hợp với sự phân bố phân tán của các pha carbonitride loại MX và Laves, thép duy trì được cường độ rão ≥100 MPa trong 100.000 giờ ngay cả ở nhiệt độ 650℃. Đặc biệt đáng chú ý là sự kết hợp tuyệt vời giữa hệ số giãn nở nhiệt (12,5 × 10⁻⁶/℃) và độ dẫn nhiệt (26 W/m·K), giúp giảm thiểu hiệu quả các vấn đề về ứng suất nhiệt trong quá trình khởi động và tắt máy.
Thứ hai, những đột phá quan trọng trong quá trình sản xuất ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
1. Sử dụng công nghệ nấu chảy ba lần EF+LF+VD để kiểm soát hàm lượng khí ở mức [H]≤1,5ppm và [O]≤20ppm.
2. Đạt được độ chính xác trong việc định hình với dung sai độ dày thành là ±5% bằng cách sử dụng máy rèn hướng tâm kết hợp với máy cán liên tục ba trục.
3. Sử dụng quy trình xử lý nhiệt kép là thường hóa (1080℃±10℃) + ram (760℃±15℃).
4. Tự động phát hiện lỗi siêu âm và kiểm tra dòng điện xoáy để đảm bảo tỷ lệ phát hiện lỗi ≥99,5%.
Theo dữ liệu từ Trung tâm Kiểm nghiệm Giang Tây, tuổi thọ nứt gãy của ống P92 sản xuất trong nước ở điều kiện 620℃/29,4MPa đạt 187.000 giờ, vượt 40% yêu cầu của tiêu chuẩn ASME. Theo dõi vận hành trong sáu năm tại một nhà máy điện trình diễn cho thấy tỷ lệ rão hàng năm chỉ là 0,12%/kh, thấp hơn nhiều so với giá trị thiết kế cho phép.
Thứ ba, một trường hợp ứng dụng kỹ thuật điển hình của ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
Trong quá trình xây dựng tổ máy siêu tới hạn công suất 1000MW tại Quảng Đông, ống thép P92 đã cho thấy những ưu điểm đáng kể khi được sử dụng trong đường ống hơi chính (thông số thiết kế 31MPa/605℃):
- Độ dày thành giảm xuống còn 52mm (giảm 18% trọng lượng so với giải pháp P91)
- Cửa sổ xử lý nhiệt sau hàn được mở rộng đến 740-780℃
- Lắp đặt tại chỗ, năng suất hàn lần đầu tăng lên 98,6%
Dữ liệu giám sát vận hành cho thấy hiệu suất nhiệt của tổ máy đạt 45,8%, tăng 7,3 điểm phần trăm so với các tổ máy dưới tới hạn, giúp giảm lượng khí thải CO₂ khoảng 120.000 tấn mỗi năm.
Thứ tư, đột phá trong công nghệ hàn ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
Để giải quyết những khó khăn trong quá trình hàn thép P92, vật liệu hàn đặc biệt do trong nước sản xuất (như điện cực hàn CHH727) đã được kết hợp với quy trình hàn nhiều lớp, nhiều lần, giúp tăng độ bền mối hàn lên 72J (-20℃). Một dự án trọng điểm đã áp dụng các phương pháp sau:
1. Nhiệt độ gia nhiệt trước 150-200℃
2. Kiểm soát nhiệt độ giữa các đường dẫn ≤300℃
3. Xử lý loại bỏ hydro sau hàn ở nhiệt độ 250℃ trong 2 giờ
4. Xử lý nhiệt sau hàn ở 760℃ trong 4 giờ. Kết quả là hệ số cường độ mối hàn đạt 0,92 và độ cứng vùng ảnh hưởng nhiệt được kiểm soát dưới 250 HV10. Hơn nữa, công nghệ hàn lai hồ quang laser do Đại học Công nghệ Nam Kinh phát triển đã cải thiện hiệu suất hàn thêm 40% và giảm biến dạng 60%.
Thứ năm, xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
Ngành công nghiệp đã thiết lập một mạng lưới giám sát chất lượng toàn chu trình từ nguyên liệu thô đến dịch vụ:
- Nguyên liệu: Thực hiện kiểm soát chính xác quá trình hợp kim hóa vi mô Nb/Ti (±0,01%)
- Sản xuất: Sử dụng máy ảnh nhiệt hồng ngoại để theo dõi trường nhiệt độ xử lý nhiệt theo thời gian thực
- Kiểm tra: Giới thiệu thử nghiệm siêu âm mảng pha để xác định các khuyết tật tương đương 0,5mm
- Nền tảng dữ liệu lớn: Tích hợp 32.000 bộ dữ liệu vận hành từ 56 nhà máy điện trên toàn quốc.
Thứ sáu, phân tích chi phí-lợi ích của ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
Mặc dù chi phí ban đầu của vật liệu P92 cao hơn 20-30% so với các loại thép truyền thống, nhưng lợi thế về chi phí vòng đời của nó là rất đáng kể:
1. Áp suất thiết kế tăng cho phép giảm độ dày thành, giảm lượng vật liệu sử dụng từ 15-20%.
2. Chu kỳ bảo trì kéo dài đến 8 năm (so với 5 năm đối với vật liệu thông thường).
3. Giảm tần suất thay thế giúp giảm tổn thất do thời gian ngừng hoạt động khoảng 12 triệu nhân dân tệ mỗi lần. Tính toán kinh tế từ một nhà máy điện cho thấy các tổ máy sử dụng ống P92 đã tăng tổng doanh thu lên 230 triệu nhân dân tệ trong 10 năm vận hành.
VII. Xu hướng phát triển tương lai của ống thép lò hơi áp suất cao P92
Với sự tiến bộ của nghiên cứu và phát triển công nghệ siêu tới hạn 700℃, các hướng cải tiến của thép P92 tập trung vào:
1. Thêm 0,003% B để cải thiện độ bền ranh giới hạt
2. Phát triển công nghệ tăng cường phân tán Y₂O₃ ở quy mô nano
3. Khám phá ứng dụng của sản xuất bồi đắp trong phụ kiện ống có hình dạng không đều
Dữ liệu nghiên cứu sơ bộ từ Viện nghiên cứu vật liệu Thượng Hải cho thấy thời gian gãy ứng suất của P92 biến tính ở 650℃ có thể đạt tới 2,3 lần so với vật liệu truyền thống.
Hiện nay, năng lực sản xuất ống thép nồi hơi áp suất cao P92 hàng năm của Trung Quốc đã vượt quá 80.000 tấn, và sản phẩm được xuất khẩu sang hơn 20 quốc gia ở Đông Nam Á, Trung Đông và các khu vực khác. Được thúc đẩy bởi mục tiêu "carbon kép", vật liệu hiệu suất cao này sẽ tiếp tục hỗ trợ then chốt cho việc nâng cấp công nghệ điện than sạch, và con đường phát triển công nghệ của nó cũng đã tích lũy được kinh nghiệm quý báu cho việc ứng dụng hợp kim niken thế hệ tiếp theo. Các chuyên gia trong ngành dự đoán rằng đến năm 2030, nhu cầu thị trường vật liệu P92 toàn cầu sẽ duy trì tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là 6,5%, và ngành sản xuất của Trung Quốc, với lợi thế chuỗi công nghiệp hoàn chỉnh, dự kiến sẽ chiếm hơn 40% thị phần.
Thời gian đăng: 11-11-2025