Là vật liệu cấu thành chịu áp lực chính trong nồi hơi nhà máy điện, hiệu suất củaỐng thép nồi hơi áp suất cao P92Nó ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động an toàn và hiệu quả năng lượng của các tổ máy siêu tới hạn. Loại thép chịu nhiệt mactenxit mới này đã đạt được những bước đột phá về độ bền ở nhiệt độ cao, khả năng chống rão và khả năng hàn thông qua tối ưu hóa thành phần và đổi mới quy trình, và hiện đã trở thành lựa chọn vật liệu chủ chốt cho các tổ máy có thông số hơi nước trên 600℃ trên toàn thế giới.
Đầu tiên, các đặc tính vật liệu và những đổi mới công nghệ của ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
Thép P92 là mác thép cải tiến dựa trên P91 với việc bổ sung 1,7% vonfram và giảm hàm lượng molypden. Hệ thống thành phần hóa học của nó (Cr: 8,5-9,5%, W: 1,5-2,0%, Mo: 0,3-0,6%) đạt được sự gia tăng độ bền rão hơn 30% so với các mác thép truyền thống nhờ hiệu ứng hiệp đồng của sự tăng cường dung dịch rắn và sự tăng cường kết tủa. Về cấu trúc vi mô, vật liệu này, thông qua các quy trình cán và làm nguội được kiểm soát, tạo thành ma trận mactenxit dạng thanh. Kết hợp với sự phân bố phân tán của cacbonitrit loại MX và pha Laves, nó duy trì độ bền rão ≥100 MPa trong 100.000 giờ ngay cả ở 650℃. Đặc biệt đáng chú ý là sự phù 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 quy trình sản xuất ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
1. Sử dụng công nghệ luyện kim ba giai đoạn EF+LF+VD để kiểm soát hàm lượng khí ở mức [H]≤1,5ppm và [O]≤20ppm.
2. Đạt được độ chính xác trong quá trình tạo hình với dung sai độ dày thành ±5% bằng cách sử dụng máy rèn xuyên tâm kết hợp với máy cán liên tục ba trục.
3. Sử dụng quy trình xử lý nhiệt kép gồm chuẩn hóa (1080℃±10℃) + tôi luyện (760℃±15℃).
4. Tự động phát hiện khuyết tật bằng sóng siêu âm và kiểm tra dòng điện xoáy để đảm bảo tỷ lệ phát hiện khuyết tật ≥99,5%.
Theo dữ liệu từ Trung tâm Thử nghiệm Giang Tây, tuổi thọ chịu tải của ống P92 sản xuất trong nước ở điều kiện 620℃/29,4MPa đạt 187.000 giờ, vượt yêu cầu tiêu chuẩn ASME 40%. Theo dõi hoạt động trong sáu năm tại một nhà máy điện thí điểm cho thấy tỷ lệ biến dạng dão hàng năm chỉ là 0,12%/kh, thấp hơn nhiều so với giá trị cho phép theo thiết kế.
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 một tổ máy siêu tới hạn 1000MW tại Quảng Đông, ống thép P92 đã thể hiện những ưu điểm vượt trội khi được sử dụng trong đường ống dẫn hơi chính (thông số thiết kế 31MPa/605℃):
- Độ dày thành giảm xuống còn 52mm (giảm 18% trọng lượng so với giải pháp P91)
- Khoảng nhiệt độ xử lý nhiệt sau hàn được mở rộng lên 740-780℃
- Lắp đặt tại chỗ, tỷ lệ mối hàn đạt chất lượng ngay lần đầu tiên tăng lên 98,6%.
Dữ liệu giám sát hoạt động 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, một bước đột phá trong công nghệ hàn ống thép áp suất cao P92 dùng cho nồi hơi.
Để giải quyết khó khăn trong việc hàn thép P92, các vật liệu hàn đặc biệt do trong nước phát triển (như que hàn CHH727) được kết hợp với quy trình hàn nhiều lớp, nhiều đường, giúp tăng độ bền mối hàn lên 72J (-20℃). Dự án trọng điểm đã áp dụng các phương pháp sau:
1. Nhiệt độ làm nóng sơ bộ: 150-200℃
2. Kiểm soát nhiệt độ giữa các lần hàn ≤300℃
3. Xử lý loại bỏ hydro sau hàn ở 250℃ trong 2 giờ
4. Xử lý nhiệt sau hàn ở 760℃ trong 4 giờ. Kết quả là hệ số bền mối hàn đạt 0,92 và độ cứng vùng ảnh hưởng nhiệt được kiểm soát dưới 250 HV10. Hơn nữa, công nghệ hàn lai laser-hồ quang do Đại học Công nghệ Nam Kinh phát triển đã cải thiện hiệu quả hàn thêm 40% và giảm biến dạng 60%.
Thứ năm, xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng cho ống thép nồi hơi áp suất cao P92.
Ngành công nghiệp này đã thiết lập một mạng lưới giám sát chất lượng toàn diện từ nguyên liệu thô đến dịch vụ:
- Nguyên liệu thô: Thực hiện kiểm soát chính xác quá trình hợp kim hóa vi lượng Nb/Ti (±0,01%)
- Sản xuất: Sử dụng máy ảnh nhiệt hồng ngoại để theo dõi trường nhiệt độ xử lý nhiệt trong thời gian thực.
- Kiểm tra: Giới thiệu phương pháp kiểm tra 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 lại rất đáng kể:
1. Áp suất thiết kế tăng cho phép giảm độ dày thành, giúp giảm lượng vật liệu sử dụng từ 15-20%.
2. Chu kỳ bảo trì được 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 ghi nhận mức tăng doanh thu toàn diện là 230 triệu nhân dân tệ trong thời gian vận hành 10 năm.
VII. Xu hướng phát triển tương lai của ống thép nồi hơi cao áp P92
Với sự phát triển của nghiên cứu và phát triển công nghệ siêu tới hạn 700℃, các hướng cải tiến của thép P92 đang tập trung vào:
1. Thêm 0,003% B để cải thiện độ bền liên kết hạt.
2. Phát triển công nghệ tăng cường phân tán Y₂O₃ ở quy mô nano
3. Khám phá ứng dụng của công nghệ sản xuất bồi đắp trong các phụ kiện đường ống có hình dạng bất thường.
Dữ liệu nghiên cứu sơ bộ từ Viện Nghiên cứu Vật liệu Thượng Hải cho thấy thời gian chịu ứng suất của vật liệu P92 được cải tiến ở 650℃ có thể đạt gấp 2,3 lần so với vật liệu truyền thống.
Hiện nay, năng lực sản xuất hàng năm của nước ta về ống thép nồi hơi cao áp P92 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 “phát triển bền vững trong môi trường carbon kép”, vật liệu hiệu suất cao này sẽ tiếp tục đóng vai trò hỗ trợ quan trọng cho việc nâng cấp công nghệ điện than sạch, và lộ trình phát triển công nghệ của nó cũng đã tích lũy được kinh nghiệm quý báu cho việc ứng dụng các hợp kim niken thế hệ tiếp theo. Các chuyên gia trong ngành dự đoán rằng đến năm 2030, nhu cầu thị trường toàn cầu đối với vật liệu P92 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 bài: 11/11/2025