Power Plant Steel Pipe Guide - Pannrör Ångrör

Kraftverk innehåller omfattande rörsystem som arbetar under de mest krävande förhållanden i industrivärlden. Ånga-vattenkretsloppet inkluderar rör som transporterar vatten, mättad ånga, överhettad ånga och återupphettad ånga vid temperaturer från omgivningstemperatur till över 620 grader och tryck från sub-atmosfärisk (kondensor) till över 300 bar (ultra-superkritisk panna). Utformningen av dessa rörsystem måste ta hänsyn till krypning (tids-beroende deformation vid hög temperatur), termisk utmattning från start-/avstängningscykler, ångoxidation (avlagringar på den inre ytan) och vattenkemikontroll för att förhindra korrosion och avlagringar.

De primära designkoderna för kraftverksrörledningar är ASME Sektion I (Regler för konstruktion av kraftpannor) för pannrör och externa pannrörledningar och ASME B31.1 (Power Piping) för rörsystem utanför själva pannan. Dessa koder specificerar tillåtna spänningar, minsta väggtjocklek, designfaktorer, materialbegränsningar och testkrav för varje servicetillstånd. Valet av lämpliga material är kritiskt - fel på ett huvudångrör i ett kraftverk kan orsaka katastrofala skador, långvariga avbrott som kostar miljontals dollar per dag och potentiella förluster av liv.

Pannrör bildar värmeöverföringsytorna som omvandlar vatten till ånga. Vattenväggsrör kantar ugnen där vattnet värms upp till mättnadstemperatur (förångarsektion). Dessa rör arbetar med högt värmeflöde och måste motstå internt tryck och extern flamma/askakontakt. Vanliga specifikationer inkluderar ASTM A178 (svetsat kolstål), A210 (sömlöst kolstål) och A192 (sömlöst kolstål för hög-service). Typiska storlekar är 1,5-3" OD med väggtjocklekar 3-8 mm.

Överhettarrör transporterar mättad ånga från trumman och värmer upp den till önskad utloppstemperatur (vanligtvis 540-620 grader för moderna anläggningar). Dessa rör arbetar vid de högsta temperaturerna i pannan och kräver hög-kryphållfasta-legerade stål. ASTM A213 T11 (1,25Cr-0,5Mo), T22 (2,25Cr-1Mo) och T91 (9Cr-1Mo-V) är standardmaterialen. T91 är det föredragna materialet för överhettarsektionerna med högsta temperatur på grund av dess överlägsna kryphållfasthet och ångoxidationsbeständighet.

Återuppvärmningsrör transporterar avgaser från hög-högtrycksturbinen tillbaka till pannan för återuppvärmning innan de återgår till mellantrycks- och lågtrycksturbinerna. Förhållandena liknar överhettare men vid något lägre tryck. Economizer-rör förvärmer matarvattnet innan det kommer in i panntrumman och arbetar med högt tryck men måttlig temperatur (300-400 grader). Standardmaterial inkluderar A178 och A210 kolstål. Pannrörets dimensioner varierar beroende på tillverkare och design, men typiska OD-intervall är 25-89 mm med väggtjocklekar på 3-12 mm.

Huvudångröret leder överhettad ånga från pannans utlopp till högtrycksturbinen-. För subkritiska anläggningar (ångförhållanden ~540 grader, 170 bar) är standardmaterialet A335 P22 (2,25Cr-1Mo). För superkritiska anläggningar (~566 grader, 250 bar) är P91 (9Cr-1Mo-V) standardmaterialet. För ultra-superkritiska växter (600-620 grader, 300+ bar), krävs P92 (9Cr-0,5Mo-W-V) och till och med nickel-baserade legeringar (Legering 627,{} legering högsta temperatur för sektionen 617,{}3. Varmt eftervärmningsrör återgår från pannöverhettaren till mellantrycksturbinen vid 540-620 grader - P22 eller P91 beroende på temperatur. Kalluppvärmningsröret återgår från högtrycksturbinens utlopp till pannans eftervärmare vid 300-400 grader - A106 Gr.B eller P22 beroende på designkrav.

Växttyp	Ånga villkor	Material	Rörschema
Subkritisk	540 grader / 170 bar	P22 (2,25Cr-1Mo)	SCH 80-160
Superkritisk	566 grader / 250 bar	P91 (9Cr-1Mo-V)	SCH 100-160
Ultra-Superkritisk	600-620 grader / 300+ bar	P92, legering 617	Anpassad tung vägg

Utvecklingen av kraftverksteknik har drivit utvecklingen av allt mer sofistikerade material. Subkritiska enheter som arbetar vid 540 grader använder P22, vilket ger tillräcklig kryphållfasthet och oxidationsbeständighet upp till denna temperatur. Superkritiska enheter som arbetar vid 566 grader kräver P91, som har ungefär tre gånger krypbrottstyrkan av P22 vid denna temperatur, vilket tillåter tunnare väggar som minskar termisk stress under uppstart och förbättrar anläggningens flexibilitet. Ultra-superkritiska enheter kräver de högsta-materialen: P92 för de hetaste sektionerna (där volframtillsatsen ger 15-20 % högre kryphållfasthet än P91), och nickel-baserade legeringar som Alloy 617 (Inconel 617) där temperaturen överstiger de högsta 60 och 60 kraven på grad och kryphållfasthet kan endast uppfyllas av dessa avancerade material.

Temperatur- och tryckgränserna för varje material definieras av ASME Sektion II Del D tillåtna belastningstabeller. Den högsta tillåtna temperaturen för P22 är 593 grader, för P91 är 649 grader och för P92 är 649 grader. Ångas oxidationsbeständighet blir dock en begränsande faktor över 600 grader - även om materialet har tillräcklig kryphållfasthet, bildning av tjocka, exfolierande oxidfjäll på den inre ytan kan orsaka rörblockeringar och turbinerosion. Av denna anledning är högre kromhalt (9 % i P91/P92) att föredra framför lägre krom (2,25 % i P22) för temperaturer över 580 grader.

Kärnkraftverksrörledningar klassificeras efter säkerhetsklass enligt ASME Section III (Regler för konstruktion av kärnkraftsanläggningskomponenter). Klass 1 (säkerhets-kritisk) rörledningar måste klara de mest allvarliga olyckor utan fel. Klass 2 och 3 rör har mindre stränga krav. Rörmaterial av kärnkraft inkluderar A106 Gr.B (kolstål för hjälpsystem), A312 TP304/316 (rostfritt stål för reaktorkylmedel och säkerhetsinsprutningssystem) och A358 (svetsat rostfritt stål för system med stor-diameter). Kärnkraftsrör kräver förbättrad renhet (ultrålren tillverkning, avfettning och förpackning), fullständig spårbarhet av material med NQA-1-dokumentation (Nuclear Quality Assurance) och 100 % NDT med rekordbehållning under anläggningens designlivslängd (vanligtvis 40-60 år).

NDT-kraven för kraftverksledningar är omfattande. Pannrör kräver 100 % UT eller ECT för detektering av interna och externa defekter efter tillverkning, och under-serviceinspektion med guidad våg UT för korrosionsdetektering under isolering (CUI). Hög-temperaturrör kräver periodisk UT-väggtjockleksmätning och krypskadadetektering med replikeringsmetallografi, där en ytreplika av mikrostrukturen görs och analyseras i ett laboratorium för kavitationsskada som indikerar början av tertiär krypning. Inspektionsintervall för-service bestäms av bedömningen av återstående livslängd beräknad från driftstimmar, temperatur och väggtjockleksdata. För detaljerade NDT-metoder, se vårRör NDT Guide.

Svetsning av- kraftverksrör med hög temperatur kräver rigorös procedurkvalificering. P91- och P92-svetsning kräver förvärmning på 200-250 grader, strikt interpass-temperaturkontroll (maximalt 300 grader), användning av tillsatsmaterial för svetsning med låg-vätehalt (diffunderbart väte < 5 ml/100g) och omedelbar PWHT vid 79716 och P{20} 740-760 grader för P92. Olika metallsvetsar (DMW) mellan P22 och P91 är vanliga i kraftverk och kräver noggrant val av tillsatsmetall (vanligtvis nickelbaserad legering 82/182) för att tillgodose den differentiella termiska expansionen mellan de två materialen. PWHT för DMW måste balansera härdningskraven för båda materialen. Svetsfogskrypbrott är en känd felmekanism i högtemperaturkraftverksrörledningar, särskilt i DMWs där kolmigrering från det låglegerade stålet in i svetsmetallen skapar en uppmjukad avkolad zon som kan misslyckas under krypförhållanden.

ManufacturerPipe levererar pannrör och kraftverksrör till ASME Section I, B31.1 och Section III standarder. Vi erbjuder A213 T11/T22/T91 pannrör, A335 P22/P91/P92 huvudång- och återuppvärmningsrör och A106/A333 hjälpsystemrör. Alla rör levereras med komplett MTC, värmebehandlingsregister och NDT-rapporter. Vi kan ordna tredje{14}}inspektion för kärnkraftsprojekt och internationella kraftprojekt.

Kontakta vårt ingenjörsteam för vägledning om materialval och konkurrenskraftiga priser på pannrör och kraftledningar.

Få en offert