מדריך צינור פלדה לתחנת כוח - צינורות קיטור לדוד

תחנות כוח מכילות מערכות צנרת נרחבות הפועלות בתנאים התובעניים ביותר בעולם התעשייתי. מחזור המים-הקיטור כולל צינורות המובילים מים, קיטור רווי, קיטור מחומם וחימום חוזר של קיטור בטמפרטורות מסביבה עד מעל 620 מעלות ולחצים מתת--אטמוספרי (מעבה) עד מעל 300 בר (דוד סופר קריטי). התכנון של מערכות הצנרת הללו חייב לתת את הדעת לזחילה (דפורמציה תלויה בזמן- בטמפרטורה גבוהה), עייפות תרמית ממחזורי הפעלה/כיבוי, חמצון קיטור (היווצרות אבנית על פני השטח הפנימיים), ובקרת כימיה של מים כדי למנוע היווצרות קורוזיה והיווצרות משקעים.

קודי התכנון העיקריים של צנרת תחנות כוח הם ASME Section I (כללים לבניית דודי חשמל) עבור צינורות דוודים וצנרת חיצונית לדוד, ו-ASME B31.1 (Power Piping) עבור מערכות צנרת מחוץ לדוד עצמו. קודים אלה מציינים מתחים מותרים, עובי דופן מינימלי, גורמי עיצוב, מגבלות חומרים ודרישות בדיקה עבור כל מצב שירות. בחירת החומרים המתאימים היא קריטית - כישלון של צינור קיטור ראשי בתחנת כוח עלול לגרום לנזק קטסטרופלי, הפסקות ממושכות בעלות של מיליוני דולרים ליום, ואובדן חיים אפשרי.

צינורות הדוד יוצרים את משטחי העברת החום הממירים מים לקיטור. צינורות קיר מים מרפדים את התנור שבו המים מחוממים לטמפרטורת הרוויה (קטע מאייד). צינורות אלו פועלים בשטף חום גבוה וחייבים לעמוד בלחץ פנימי ומגע חיצוני להבה/אפר. מפרטים נפוצים כוללים ASTM A178 (פלדת פחמן מרותכת), A210 (פלדת פחמן ללא תפר) ו-A192 (פלדת פחמן ללא תפר עבור שירות- בלחץ גבוה). גדלים אופייניים הם 1.5-3 אינץ' OD עם עובי דופן 3-8 מ"מ.

צינורות חימום-על נושאים אדים רוויים מהתוף ומחממים אותו לטמפרטורת היציאה הנדרשת (בדרך כלל 540-620 מעלות עבור מפעלים מודרניים). צינורות אלו פועלים בטמפרטורות הגבוהות ביותר בדוד ודורשות פלדות סגסוגת-בחוזק- גבוה. ASTM A213 T11 (1.25Cr-0.5Mo), T22 (2.25Cr-1Mo) ו-T91 (9Cr-1Mo-V) הם החומרים הסטנדרטיים. T91 הוא החומר המועדף עבור מקטעי מחמם-העל בטמפרטורה הגבוהה ביותר בשל חוזק הזחילה המעולה שלו ועמידות החמצון בקיטור.

צינורות חימום חוזרים מעבירים קיטור פליטה מטורבינת הלחץ הגבוה- בחזרה אל הדוד לצורך חימום מחדש לפני החזרה לטורבינות הלחץ הבינוני-ו-הלחץ הנמוך. התנאים דומים למחממי-על אך בלחץ מעט נמוך יותר. צינורות אקונומייזר מחממים את מי ההזנה לפני שהם נכנסים לתוף הדוד, פועלים בלחץ גבוה אך בטמפרטורה מתונה (300-400 מעלות). חומרים סטנדרטיים כוללים פלדת פחמן A178 ו-A210. מידות צינור הדוד משתנות בהתאם ליצרן ולעיצוב, אך טווחי OD אופייניים הם 25-89 מ"מ עם עובי דופן של 3-12 מ"מ.

צינור קיטור ראשי מוביל קיטור מחומם מיציאת הדוד אל טורבינת הלחץ הגבוה-. עבור מפעלים תת-קריטיים (תנאי קיטור ~540 מעלות, 170 בר), החומר הסטנדרטי הוא A335 P22 (2.25Cr-1Mo). עבור צמחים סופר-קריטיים (~566 מעלות, 250 בר), P91 (9Cr-1Mo-V) הוא החומר הסטנדרטי. עבור מפעלים סופר-קריטיים במיוחד (600-620 מעלות, 300+ בר), P92 (9Cr-0.5Mo-W-V) ואפילו סגסוגות על בסיס ניקל-(סגסוגת 617,{3} דרושות הסגסוגות הגבוהות ביותר עבור סגסוגת 617,{3}. צינור חימום חוזר חם ממחמם-על הדוד לטורבינת הלחץ הבינוני ב-540-620 מעלות - P22 או P91 בהתאם לטמפרטורה. צינור חימום קר חוזר ממוצא הטורבינה בלחץ גבוה אל מחמם הדוד ב-300-400 מעלות - A106 Gr.B או P22 בהתאם לדרישות התכנון.

סוג צמח	תנאי Steam	חוֹמֶר	לוח זמנים לצינור
תת-קריטי	540 מעלות / 170 בר	P22 (2.25Cr-1Mo)	SCH 80-160
סופר קריטי	566 מעלות / 250 בר	P91 (9Cr-1Mo-V)	SCH 100-160
אולטרה-סופר-קריטי	600-620 מעלות / 300+ בר	P92, סגסוגת 617	קיר כבד בהתאמה אישית

האבולוציה של טכנולוגיית תחנות הכוח הניעה את הפיתוח של חומרים מתוחכמים יותר ויותר. יחידות תת-קריטיות הפועלות ב-540 מעלות משתמשות ב-P22, המספק חוזק זחילה נאות ועמידות לחמצון עד לטמפרטורה זו. יחידות סופר-קריטיות הפועלות ב-566 מעלות דורשות P91, בעל חוזק הפריצה בזחילה בערך פי שלושה מ-P22 בטמפרטורה זו, מה שמאפשר קירות דקים יותר המפחיתים מתח תרמי במהלך האתחול ומשפרים את גמישות המפעל. יחידות על-קריטיות במיוחד-דורשות את החומרים בעלי הביצועים הגבוהים ביותר-: P92 לקטעים החמים ביותר (כאשר תוספת הטונגסטן מספקת חוזק זחילה גבוה ב-15-20% מ-P91), וסגסוגות על בסיס ניקל- כגון Alloy 617 (Inconel 617 (Inconel 617) שבו הטמפרטורה הגבוהה ביותר ל-head20 ו-pi-ping. ניתן לעמוד בדרישות תואר וחוזק זחילה רק על ידי חומרים מתקדמים אלה.

מגבלות הטמפרטורה והלחץ עבור כל חומר מוגדרות על ידי טבלאות מתח מותרות של ASME סעיף II חלק D. הטמפרטורה המקסימלית המותרת עבור P22 היא 593 מעלות, עבור P91 היא 649 מעלות, ועבור P92 היא 649 מעלות. עם זאת, עמידות חמצון קיטור הופכת לגורם מגביל מעל 600 מעלות - גם אם לחומר יש חוזק זחילה נאות, היווצרות קשקשי תחמוצת עבים ומקלפים על פני השטח הפנימיים עלולה לגרום לחסימות צינורות ולשחיקת טורבינה. מסיבה זו, תכולת כרום גבוהה יותר (9% ב-P91/P92) מועדפת על פני כרום נמוך יותר (2.25% ב-P22) עבור טמפרטורות מעל 580 מעלות.

צנרת של תחנת כוח גרעינית מסווגת לפי דרגת בטיחות לפי סעיף ASME III (כללים לבניית רכיבי מתקן גרעיני). צנרת Class 1 (בטיחותית-קריטית) חייבת לעמוד בתאונות בסיס התכנון החמורות ביותר ללא תקלות. לצנרת Class 2 ו-3 יש דרישות פחות מחמירות. חומרי צינור בדרגה גרעינית כוללים A106 Gr.B (פלדת פחמן למערכות עזר), A312 TP304/316 (נירוסטה למערכות הזרקת נוזל קירור ובטיחות בכור), ו-A358 (פלדת אל חלד מרותכת למערכות{13}} גדולות בקוטר. צינור גרעיני דורש ניקיון משופר (ייצור אולטרה-קלאי, הסרת שומנים ואריזה), עקיבות מלאה של חומרים עם תיעוד NQA-1 (אבטחת איכות גרעינית) ו-100% NDT עם שימור שיא לכל חיי התכנון של המפעל (בדרך כלל 40-60 שנים).

דרישות NDT עבור צנרת של תחנות כוח הן נרחבות. צינורות הדוד דורשים 100% UT או ECT לזיהוי פגמים פנימיים וחיצוניים לאחר ייצור, וב-בדיקת שירות באמצעות גל מודרך UT לזיהוי קורוזיה תחת בידוד (CUI). צינורות בטמפרטורה גבוהה- דורשים מדידה תקופתית של עובי דופן UT וזיהוי נזקי זחילה באמצעות מטאלוגרפיה שכפול, כאשר העתק פני השטח של המיקרו-מבנה נעשה ומנתח במעבדה עבור נזקי קיטציה המעידים על תחילתה של זחילה שלישונית. מרווחי בדיקת השירות- נקבעים על פי הערכת החיים שנותרה המחושבת מתוך נתוני שעות עבודה, טמפרטורה ועובי דופן. לשיטות NDT מפורטות, ראה שלנומדריך צינור NDT.

ריתוך של צינור תחנת כוח-בטמפרטורה גבוהה דורש הסמכה קפדנית של הליך. ריתוך P91 ו-P92 דורש חימום מוקדם של 200-250 מעלות, בקרת טמפרטורת מעבר קפדנית (מקסימום 300 מעלות), שימוש בחומרי ריתוך{15}}נמוכים במימן (מימן מתפזר < 5 מ"ל/100 גרם), ו-PWHT מיידי ב-7930 ו-PWHT{{20} 740-760 מעלות עבור P92. ריתוך מתכת לא דומים (DMW) בין P22 ל-P91 נפוצים בתחנות כוח ודורשות בחירת מתכת מילוי קפדנית (בדרך כלל סגסוגת 82/182 על בסיס ניקל) כדי להתאים את ההתפשטות התרמית הדיפרנציאלית בין שני החומרים. PWHT עבור DMWs חייב לאזן את דרישות החיסום של שני החומרים. כשל זחילת מפרק ריתוך הוא מנגנון כשל ידוע בצנרת של תחנות כוח בטמפרטורות גבוהות, במיוחד ב-DMWs שבו נדידת פחמן מהפלדה בעלת הסגסוגת הנמוכה לתוך מתכת הריתוך יוצרת אזור מפורק מרוכך שיכול להיכשל בתנאי זחילה.

ManufacturerPipe מספקת צינורות דוודים וצנרת תחנות כוח לתקני ASME Section I, B31.1, ו-Section III. אנו מציעים צינורות דוודים A213 T11/T22/T91, A335 P22/P91/P92 צינור קיטור וחימום ראשי, וצינור מערכת עזר A106/A333. כל הצינור מסופק עם MTC מלא, רשומות טיפול בחום ודוחות NDT. אנחנו יכולים לארגן בדיקת צד שלישי{14} עבור פרויקטים גרעיניים ובינלאומיים.

צור קשר עם צוות ההנדסה שלנו לקבלת הנחיות לבחירת חומרים ותמחור תחרותי על צינורות דוודים וצנרת חשמל.

קבל הצעת מחיר