Rozwój stali dla energetyki
Zmodyfikowane stale dla energetyki
Obecnie w energetyce najczęściej stosowane są zmodyfikowane stale austenityczne, takie jak TP304H, TP321H, TP347HFG i HR3C. Zamieszczone w tabeli 4 stale Sanicro 25 oraz NF 709 są również przedmiotem badań i znajdują się w polu zainteresowań badaczy [12, 21, 22]. Z porównania wartości naprężenia dopuszczalnego dla stali rekomendowanych do zastosowania na wężownice przegrzewaczy pary modernizowanych kotłów o mocy 360 MW oraz budowanych na nadkrytyczne parametry pary wynika, że w temperaturze 640 °C najwyższe wartości około 100 MPa wykazują stale Super 304H i HR3C [23]. Z tych względów stal Super 304H znajduje zastosowanie na przegrzewacze pary w budowanych nowych blokach w elektrowniach.
Tabela 4. Nominalne składy chemiczne najbardziej rozpowszechnionych stali austenitycznych stosowanych w budowie kotłów energetycznych [19,20]
| Gatunek | Stężenia podstawowych pierwiastków | |||||||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Cu | Nb | Ti | N | |
| Super 304 H | 0,07-0,13 | max. 0,30 | max. 1,00 | 17,0-19,0 | 7,5-10,0 | – | 2,50-3,50 | 0,30-0,60 | – | 0,05-0,12 |
| TP321H | 0,08 | 0,60 | 1,60 | 18,0 | 10,0 | – | – | – | 0,5 | |
| TP347HFG | 0,04-0,10 | max. 0,75 | max. 2,00 | 17,0-20,0 | 9,0-13,0 | – | – | 8 x C | – | – |
| HR3C | 0,04-0,10 | max. 0,75 | max. 2,00 | 24,0-26,0 | 17,0-23,0 | – | – | 0,20-0,60 | – | 0,15-0,35 |
| Sanicro 25 | max. 0,08 | tak | tak | 22,0-24,0 | 23,0-25,0 | Wolfram 3,0- | 2,5 | 0,5 | – | N 0,2 B 0,003 Co1,5 |
| NF709 | 0,15 | 0,5 | 1,0 | 20,0 | 25,0 | 1,5 | – | 0.2 | 0,1 | N0,2- |
Stopy na osnowie niklu obecnie stosowane są na elementy przejściowe do łączenia stali martenzytycznych ze stalami austenitycznymi kotłów na parametry nadkrytyczne. Ich charakterystyki tzn.HR6W, Alloy 617 oraz In 740 H przedstawione są w pracy zbiorowej pod red. A. Hernasa [12]. W eksploatowanych i budowanych kotłach na nadkrytyczne parametry pary o temperaturze pary pierwotnej i wtórnej około 600/620 °C i ciśnieniu około 28 MPa uzyskano wysoką sprawność rzędu 46 % tj. znacznie większą od sprawności konwencjonalnych kotłów o mocy 200 i 360 MW, których sprawność wynosi w granicach 33 – 36 %, a w zmodernizowanych blokach 360 MW uzyskano sprawność około 39 % przy wzroście mocy do 380-400 MW [23]. Na elementy konstrukcyjne pracujące w podwyższonej temperaturze stosowana jest szeroka gama stali niskostopowych ferrytyczno-perlitycznych oraz wysokostopowych o strukturze martenzytycznej i austenitycznej. Przykładem jest zestawienie materiałów zastosowanych w najnowszych kotłach nadkrytycznych (tab. 5).
Tabela 5. Zestawienie materiałów zastosowanych dla części ciśnieniowej kotła energetycznego – przykład [4]
| Ściany szczelne/ przegrzewacze | Orurowanie ścian | Komory |
| Rury spiralne | 13CrMo4-5 7CrMoVTiB10-10 | 15NiCuMoNb5-6-7CrMoVTiB10-10 X10CrMoVNb9-1 |
| Rury pionowe | 7CrMoVTiB10-10 13CrMo4-5 | |
| ECO | 16Mo3 | 15NiCuMoNb5-6-4 |
| SH 1 a | 7CrMoVTiB10-10 | X10CrMoVNb9-1 |
| SH 2 | Super 304H | X10CrMoVNb9-1; X10CrWMoVNb9-2 |
| SH 3 | Super 304H; Super 304H sp/sb | X10CrMoVNb9-1; X10CrWMoVNb9-2 |
| RH 1 | 16Mo3; 13CrMo4-5; 10CrMo9-10; VM 12-SHC | 16Mo3; X10CrMoVNb9-1 |
| RH 2 | Super 304H; HR3C | X10CrMoVNb9-1; X10CrWMoVNb9-2 |
| SH 1 b | VM12 – SHC | X10CrMoVNb9-1 |