คู่มือท่อเหล็กสำหรับโรงไฟฟ้า - ท่อหม้อไอน้ำ ท่อไอน้ำ

โรงไฟฟ้ามีระบบท่อขนาดใหญ่ที่ทำงานภายใต้สภาวะที่มีความต้องการมากที่สุดในโลกอุตสาหกรรม วัฏจักรของไอน้ำ-รวมถึงท่อที่บรรทุกน้ำ ไอน้ำอิ่มตัว ไอน้ำร้อนยวดยิ่ง และไอน้ำร้อนซ้ำที่อุณหภูมิแวดล้อมถึงมากกว่า 620 องศา และความดันจากบรรยากาศใต้- (คอนเดนเซอร์) ไปจนถึงมากกว่า 300 บาร์ (หม้อต้มน้ำที่วิกฤตยิ่งยวดยิ่ง{{5}) การออกแบบระบบท่อเหล่านี้ต้องคำนึงถึงการคืบ (การเปลี่ยนรูปตามเวลา-ที่อุณหภูมิสูง) ความล้าจากความร้อนจากรอบการเริ่มต้น/การปิดเครื่อง การเกิดออกซิเดชันของไอน้ำ (การก่อตัวของตะกรันบนพื้นผิวภายใน) และการควบคุมเคมีของน้ำเพื่อป้องกันการกัดกร่อนและการก่อตัวของคราบสะสม

รหัสการออกแบบหลักสำหรับการวางท่อโรงไฟฟ้าคือ ASME มาตรา I (กฎสำหรับการก่อสร้างหม้อต้มไฟฟ้า) สำหรับท่อหม้อไอน้ำและท่อภายนอกหม้อไอน้ำ และ ASME B31.1 (ท่อส่งไฟฟ้า) สำหรับระบบท่อภายนอกหม้อไอน้ำที่เหมาะสม รหัสเหล่านี้ระบุความเค้นที่อนุญาต ความหนาของผนังขั้นต่ำ ปัจจัยการออกแบบ ข้อจำกัดของวัสดุ และข้อกำหนดในการทดสอบสำหรับแต่ละเงื่อนไขการบริการ การเลือกวัสดุที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่ - ความล้มเหลวของท่อไอน้ำหลักในโรงไฟฟ้าอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรง การหยุดทำงานเป็นเวลานานซึ่งส่งผลให้มีค่าใช้จ่ายหลายล้านดอลลาร์ต่อวัน และอาจถึงแก่ชีวิตได้

ท่อหม้อไอน้ำสร้างพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนที่เปลี่ยนน้ำเป็นไอน้ำ ท่อผนังน้ำเรียงรายอยู่ในเตาเผาซึ่งมีการให้ความร้อนกับอุณหภูมิอิ่มตัว (ส่วนเครื่องระเหย) ท่อเหล่านี้ทำงานที่ฟลักซ์ความร้อนสูงและต้องทนทานต่อแรงดันภายในและการสัมผัสกับเปลวไฟ/เถ้าภายนอก ข้อกำหนดทั่วไป ได้แก่ ASTM A178 (เหล็กกล้าคาร์บอนเชื่อม), A210 (เหล็กกล้าคาร์บอนไร้ตะเข็บ) และ A192 (เหล็กกล้าคาร์บอนไร้ตะเข็บสำหรับบริการแรงดันสูง-) ขนาดโดยทั่วไปคือ OD 1.5-3" ผนังหนา 3-8 มม.

ท่อฮีตเตอร์ฮีตเตอร์จะส่งไอน้ำอิ่มตัวจากถังและให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิทางออกที่ต้องการ (โดยทั่วไปคือ 540-620 องศาสำหรับโรงงานสมัยใหม่) ท่อเหล่านี้ทำงานที่อุณหภูมิสูงสุดในหม้อไอน้ำ และต้องการเหล็กกล้าโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง-การคืบ- ASTM A213 T11 (1.25Cr-0.5Mo), T22 (2.25Cr-1Mo) และ T91 (9Cr-1Mo-V) เป็นวัสดุมาตรฐาน T91 เป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับส่วนฮีตเตอร์ซุปเปอร์ฮีตเตอร์ที่มีอุณหภูมิสูงสุด เนื่องจากมีความแข็งแรงในการคืบคลานที่เหนือกว่าและต้านทานการเกิดออกซิเดชันของไอน้ำ

ท่อทำความร้อนนำไอน้ำไอเสียจากกังหันแรงดันสูง-กลับไปยังหม้อไอน้ำเพื่อให้ความร้อนซ้ำ ก่อนที่จะส่งกลับไปยังกังหัน-แรงดันกลางและ-แรงดันต่ำ สภาวะจะคล้ายกับฮีทเตอร์ยิ่งยวด แต่มีความดันต่ำกว่าเล็กน้อย ท่อ Economizer อุ่นน้ำป้อนก่อนที่จะเข้าสู่ถังหม้อไอน้ำ ทำงานที่แรงดันสูงแต่อุณหภูมิปานกลาง (300-400 องศา) วัสดุมาตรฐาน ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน A178 และ A210 ขนาดท่อหม้อไอน้ำแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตและการออกแบบ แต่ช่วง OD โดยทั่วไปคือ 25-89 มม. และความหนาของผนัง 3-12 มม.

ท่อไอน้ำหลักจะนำพาไอน้ำร้อนยวดยิ่งจากทางออกของหม้อไอน้ำไปยังกังหันแรงดันสูง- สำหรับโรงงานที่อยู่ต่ำกว่าวิกฤต (สภาวะไอน้ำ ~540 องศา 170 บาร์) วัสดุมาตรฐานคือ A335 P22 (2.25Cr-1Mo) สำหรับพืชวิกฤตยิ่งยวด (~566 องศา 250 บาร์) P91 (9Cr-1Mo-V) เป็นวัสดุมาตรฐาน สำหรับพืชที่วิกฤตยิ่งยวดพิเศษ (600-620 องศา , 300+ บาร์) ต้องใช้ P92 (9Cr-0.5Mo-W-V) และแม้แต่โลหะผสมที่มีนิกเกิล- (โลหะผสม 617, โลหะผสม 625) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ-ส่วนอุณหภูมิสูงสุด ท่ออุ่นร้อนจะส่งกลับจากหม้อไอน้ำซุปเปอร์ฮีตเตอร์ไปยังกังหันแรงดันกลางที่อุณหภูมิ 540-620 องศา - P22 หรือ P91 ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ท่ออุ่นเย็นจะส่งกลับจากทางออกกังหันแรงดันสูงไปยังเครื่องทำความร้อนหม้อไอน้ำที่อุณหภูมิ 300-400 องศา - A106 Gr.B หรือ P22 ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดในการออกแบบ

ประเภทพืช	สภาวะไอน้ำ	วัสดุ	กำหนดการท่อ
ซับวิกฤต	540 องศา / 170 บาร์	P22 (2.25Cr-1Mo)	กำหนด 80-160
วิกฤตยิ่งยวด	566 องศา / 250 บาร์	P91 (9Cr-1Mo-V)	กำหนด 100-160
วิกฤตยิ่งยวด-	600-620 องศา / 300+ บาร์	P92 อัลลอย 617	ผนังหนักแบบกำหนดเอง

วิวัฒนาการของเทคโนโลยีโรงไฟฟ้าได้ขับเคลื่อนการพัฒนาวัสดุที่ซับซ้อนมากขึ้น หน่วย Subcritical ที่ทำงานที่ 540 องศาจะใช้ P22 ซึ่งให้ความต้านทานการคืบคลานและความต้านทานออกซิเดชันที่เพียงพอจนถึงอุณหภูมินี้ หน่วยวิกฤตยิ่งยวดที่ทำงานที่ 566 องศาต้องใช้ P91 ซึ่งมีความต้านทานการแตกตัวของการคืบที่ P22 ประมาณสามเท่าที่อุณหภูมินี้ ช่วยให้ผนังบางลงซึ่งช่วยลดความเครียดจากความร้อนในระหว่างการสตาร์ทและปรับปรุงความยืดหยุ่นของโรงงาน หน่วยอัลตรา-วิกฤตยิ่งยวดต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงสุด-: P92 สำหรับส่วนที่ร้อนที่สุด (โดยที่การเติมทังสเตนให้ความแข็งแรงในการคืบสูงกว่า P91 ถึง 15-20%) และโลหะผสมที่มีนิกเกิล- เช่น อัลลอย 617 (Inconel 617) สำหรับส่วนหัวและท่อที่มีอุณหภูมิสูงสุด โดยที่อุณหภูมิไอน้ำสูงกว่า 620 องศา และเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงของการคืบเท่านั้น ด้วยวัสดุขั้นสูงเหล่านี้

ขีดจำกัดอุณหภูมิและแรงดันสำหรับวัสดุแต่ละชนิดถูกกำหนดโดยตารางความเค้นที่อนุญาตของ ASME ส่วนที่ II ส่วน D อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตสำหรับ P22 คือ 593 องศา สำหรับ P91 คือ 649 องศา และสำหรับ P92 คือ 649 องศา อย่างไรก็ตาม ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของไอน้ำกลายเป็นปัจจัยจำกัดที่สูงกว่า 600 องศา - แม้ว่าวัสดุจะมีความแข็งแรงของการคืบที่เพียงพอ การก่อตัวของเกล็ดออกไซด์ที่หนาและขัดผิวบนพื้นผิวภายในอาจทำให้เกิดการอุดตันของท่อและการพังทลายของกังหันได้ ด้วยเหตุนี้ จึงควรใช้ปริมาณโครเมียมที่สูงกว่า (9% ใน P91/P92) มากกว่าโครเมียมที่ต่ำกว่า (2.25% ใน P22) สำหรับอุณหภูมิที่สูงกว่า 580 องศา

ท่อของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จำแนกตามระดับความปลอดภัยตาม ASME หมวดที่ 3 (กฎสำหรับการก่อสร้างส่วนประกอบสิ่งอำนวยความสะดวกนิวเคลียร์) ท่อคลาส 1 (ความปลอดภัย-วิกฤต) จะต้องทนทานต่ออุบัติเหตุพื้นฐานการออกแบบที่รุนแรงที่สุดโดยไม่เกิดความเสียหาย ท่อคลาส 2 และ 3 มีข้อกำหนดที่เข้มงวดน้อยกว่า วัสดุท่อเกรดนิวเคลียร์ ได้แก่ A106 Gr.B (เหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับระบบเสริม), A312 TP304/316 (สแตนเลสสำหรับระบบน้ำหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์และระบบฉีดเพื่อความปลอดภัย) และ A358 (เหล็กสเตนเลสเชื่อมสำหรับระบบเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่-) ท่อนิวเคลียร์ต้องการความสะอาดที่ดียิ่งขึ้น (การผลิตที่สะอาดเป็นพิเศษ การขจัดไขมัน และการบรรจุหีบห่อ) การตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุโดยสมบูรณ์ด้วยเอกสาร NQA-1 (การประกันคุณภาพนิวเคลียร์) และ NDT 100% พร้อมการเก็บรักษาบันทึกตลอดอายุการออกแบบโรงงาน (โดยทั่วไปคือ 40-60 ปี)

ข้อกำหนด NDT สำหรับการวางท่อของโรงไฟฟ้ามีมากมาย ท่อหม้อน้ำต้องใช้ UT หรือ ECT 100% สำหรับการตรวจจับข้อบกพร่องภายในและภายนอกหลังการผลิต และใน-การตรวจสอบบริการโดยใช้คลื่นนำทาง UT สำหรับการตรวจจับการกัดกร่อนภายใต้ฉนวน (CUI) ท่ออุณหภูมิสูง-ต้องมีการวัดความหนาของผนัง UT เป็นระยะๆ และการตรวจจับความเสียหายจากการคืบโดยใช้การจำลองโลหะวิทยา โดยมีการจำลองพื้นผิวของโครงสร้างจุลภาคและวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการเพื่อหาความเสียหายจากการเกิดโพรงอากาศซึ่งบ่งชี้ถึงการเริ่มต้นของการคืบระดับอุดมศึกษา ใน-ช่วงเวลาการตรวจสอบการบริการจะกำหนดโดยการประเมินอายุการใช้งานที่เหลือซึ่งคำนวณจากชั่วโมงการทำงาน อุณหภูมิ และความหนาของผนัง สำหรับวิธีการ NDT โดยละเอียด โปรดดูของเราคู่มือท่อ NDT.

การเชื่อมท่อโรงไฟฟ้าอุณหภูมิสูง-ต้องผ่านการรับรองขั้นตอนที่เข้มงวด การเชื่อม P91 และ P92 ต้องอุ่นเครื่องที่ 200-250 องศา ควบคุมอุณหภูมิระหว่างทางอย่างเข้มงวด (สูงสุด 300 องศา ) ใช้วัสดุสิ้นเปลืองในการเชื่อมไฮโดรเจน-ต่ำ (ไฮโดรเจนที่กระจายได้ < 5 มล./100 กรัม) และ PWHT ทันทีที่ 730-760 องศาสำหรับ P91 และ 740-760 องศาสำหรับ P92. การเชื่อมโลหะที่แตกต่างกัน (DMW) ระหว่าง P22 และ P91 เป็นเรื่องปกติในโรงไฟฟ้า และจำเป็นต้องเลือกโลหะตัวเติมอย่างระมัดระวัง (โดยทั่วไปคือโลหะผสมนิกเกิล 82/182) เพื่อรองรับการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างวัสดุทั้งสอง PWHT สำหรับ DMW จะต้องปรับสมดุลข้อกำหนดการแบ่งเบาบรรเทาของวัสดุทั้งสอง ความล้มเหลวของการคืบของรอยเชื่อมเป็นกลไกความล้มเหลวที่ทราบกันดีอยู่แล้วในท่อของโรงไฟฟ้าที่มีอุณหภูมิสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน DMW ซึ่งการอพยพของคาร์บอนจากเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำไปยังโลหะเชื่อมทำให้เกิดโซนการแยกส่วนประกอบคาร์บอนที่อ่อนตัวลง ซึ่งอาจล้มเหลวได้ภายใต้สภาวะการคืบ

ManufacturingPipe จำหน่ายท่อหม้อไอน้ำและท่อของโรงไฟฟ้าตามมาตรฐาน ASME Section I, B31.1 และ Section III เรามีท่อหม้อน้ำ A213 T11/T22/T91, ท่อไอน้ำหลักและท่ออุ่น A335 P22/P91/P92 และท่อระบบเสริม A106/A333 ท่อทั้งหมดมาพร้อมกับ MTC บันทึกการรักษาความร้อน และรายงาน NDT ฉบับสมบูรณ์ เราสามารถจัดเตรียม-การตรวจสอบโดยบุคคลที่สามสำหรับโครงการพลังงานนิวเคลียร์และโครงการพลังงานระหว่างประเทศ

ติดต่อทีมวิศวกรของเราเพื่อขอคำแนะนำในการเลือกวัสดุและราคาที่แข่งขันได้สำหรับท่อหม้อไอน้ำและท่อจ่ายไฟ

รับใบเสนอราคา