Présentation de la tuyauterie des centrales électriques
Les centrales électriques contiennent de vastes systèmes de tuyauterie fonctionnant dans les conditions les plus exigeantes du monde industriel. Le cycle de la vapeur-eau comprend des tuyaux transportant de l'eau, de la vapeur saturée, de la vapeur surchauffée et de la vapeur de réchauffage à des températures allant de la température ambiante à plus de 620 degrés et à des pressions allant de sous-atmosphérique (condenseur) à plus de 300 bars (chaudière ultra-supercritique). La conception de ces systèmes de tuyauterie doit tenir compte du fluage (déformation dépendant du temps à haute température), de la fatigue thermique due aux cycles de démarrage/arrêt, de l'oxydation par la vapeur (formation de tartre sur la surface interne) et du contrôle chimique de l'eau pour éviter la corrosion et la formation de dépôts.
Les principaux codes de conception pour la tuyauterie des centrales électriques sont l'ASME Section I (Règles de construction des chaudières électriques) pour les tubes de chaudière et la tuyauterie externe de la chaudière, et l'ASME B31.1 (Tuyauterie électrique) pour les systèmes de tuyauterie extérieurs à la chaudière proprement dite. Ces codes spécifient les contraintes admissibles, les épaisseurs de paroi minimales, les facteurs de conception, les limitations des matériaux et les exigences de test pour chaque condition de service. La sélection des matériaux appropriés est essentielle - la défaillance d'une conduite de vapeur principale dans une centrale électrique peut provoquer des dommages catastrophiques, des pannes prolongées coûtant des millions de dollars par jour et des pertes potentielles de vie.
Tubes de chaudière
Les tubes de la chaudière forment les surfaces de transfert de chaleur qui convertissent l'eau en vapeur. Des tubes de paroi d'eau bordent le four où l'eau est chauffée jusqu'à la température de saturation (section évaporateur). Ces tubes fonctionnent à un flux thermique élevé et doivent résister à la pression interne et au contact externe flamme/cendres. Les spécifications courantes incluent ASTM A178 (acier au carbone soudé), A210 (acier au carbone sans soudure) et A192 (acier au carbone sans soudure pour service à haute -pression). Les tailles typiques sont de 1,5 à 3" de diamètre extérieur avec des épaisseurs de paroi de 3 à 8 mm.
Les tubes du surchauffeur transportent la vapeur saturée du tambour et la chauffent à la température de sortie requise (généralement 540-620 degrés pour les installations modernes). Ces tubes fonctionnent aux températures les plus élevées dans la chaudière et nécessitent des aciers alliés à haute -fluage-résistance. ASTM A213 T11 (1,25Cr-0,5Mo), T22 (2,25Cr-1Mo) et T91 (9Cr-1Mo-V) sont les matériaux standard. Le T91 est le matériau préféré pour les sections de surchauffeurs à haute température en raison de sa résistance supérieure au fluage et à l'oxydation de la vapeur.
Les tubes de réchauffeur transportent la vapeur d'échappement de la turbine haute-pression vers la chaudière pour la réchauffer avant de retourner aux turbines à pression intermédiaire-pression et basse-pression. Les conditions sont similaires à celles des surchauffeurs mais à une pression légèrement inférieure. Les tubes économiseurs préchauffent l'eau d'alimentation avant qu'elle n'entre dans le tambour de la chaudière, fonctionnant à haute pression mais à température modérée (300-400 degrés). Les matériaux standard incluent l'acier au carbone A178 et A210. Les dimensions des tubes de chaudière varient selon le fabricant et la conception, mais les plages de diamètre extérieur typiques sont de 25 à 89 mm avec des épaisseurs de paroi de 3 à 12 mm.
Vapeur principale et tuyauterie-haute température
Le tuyau de vapeur principal transporte la vapeur surchauffée de la sortie de la chaudière vers la turbine haute-pression. Pour les installations sous-critiques (conditions de vapeur ~540 degrés, 170 bar), le matériau standard est l'A335 P22 (2,25Cr-1Mo). Pour les installations supercritiques (~ 566 degrés, 250 bar), le P91 (9Cr-1Mo-V) est le matériau standard. Pour les installations ultra-supercritiques (600-620 degrés, 300+ bar), du P92 (9Cr-0,5Mo-W-V) et même des alliages à base de nickel- (alliage 617, alliage 625) sont nécessaires pour les sections à température la plus élevée-. Le tuyau de réchauffage chaud retourne du surchauffeur de chaudière à la turbine à pression intermédiaire à 540-620 degrés - P22 ou P91 selon la température. Le tuyau de réchauffage à froid retourne de la sortie de la turbine haute pression au réchauffeur de chaudière à 300-400 degrés - A106 Gr.B ou P22 selon les exigences de conception.
| Type de plante | Conditions de vapeur | Matériel | Calendrier des canalisations |
|---|---|---|---|
| Sous-critique | 540 degrés / 170 bars | P22 (2,25Cr-1Mo) | SCH 80-160 |
| Supercritique | 566 degrés / 250 bars | P91 (9Cr-1Mo-V) | SCH100-160 |
| Ultra-Supercritique | 600-620 degrés/300+ barre | P92, alliage 617 | Mur lourd sur mesure |
Sélection de matériaux pour les centrales électriques
L’évolution de la technologie des centrales électriques a entraîné le développement de matériaux de plus en plus sophistiqués. Les unités sous-critiques fonctionnant à 540 degrés utilisent du P22, qui offre une résistance au fluage et à l'oxydation adéquate jusqu'à cette température. Les unités supercritiques fonctionnant à 566 degrés nécessitent du P91, qui a environ trois fois la résistance à la rupture au fluage du P22 à cette température, permettant des parois plus minces qui réduisent les contraintes thermiques lors du démarrage et améliorent la flexibilité de l'usine. Les unités ultra-supercritiques nécessitent les matériaux les plus performants- : le P92 pour les sections les plus chaudes (où l'ajout de tungstène offre une résistance au fluage 15-20 % supérieure à celle du P91), et des alliages à base de nickel-tels que l'alliage 617 (Inconel 617) pour les collecteurs et les tuyauteries les plus hautes températures, où les températures de vapeur dépassent 620 degrés et les exigences de résistance au fluage ne peuvent être satisfaites que par ces matériaux avancés. matériaux.
Les limites de température et de pression pour chaque matériau sont définies par les tableaux de contraintes admissibles ASME Section II Partie D. La température maximale autorisée pour P22 est de 593 degrés, pour P91 de 649 degrés et pour P92 de 649 degrés. Cependant, la résistance à l'oxydation par la vapeur devient un facteur limitant au-dessus de 600 degrés - même si le matériau a une résistance au fluage adéquate, la formation d'écailles d'oxyde épaisses et exfoliantes sur la surface interne peut provoquer des blocages de tubes et une érosion de la turbine. Pour cette raison, une teneur plus élevée en chrome (9 % dans P91/P92) est préférable à une teneur plus faible en chrome (2,25 % dans P22) pour des températures supérieures à 580 degrés.
Tuyauterie de centrale nucléaire
La tuyauterie des centrales nucléaires est classée par classe de sécurité selon la section III de l'ASME (Règles pour la construction des composants des installations nucléaires). La tuyauterie de classe 1 (sécurité-critique) doit résister aux accidents de dimensionnement les plus graves sans défaillance. Les canalisations de classes 2 et 3 ont des exigences moins strictes. Les matériaux de tuyauterie de qualité nucléaire comprennent l'A106 Gr.B (acier au carbone pour les systèmes auxiliaires), l'A312 TP304/316 (l'acier inoxydable pour le liquide de refroidissement du réacteur et les systèmes d'injection de sécurité) et l'A358 (l'acier inoxydable soudé pour les systèmes de grand -diamètre). Les canalisations nucléaires nécessitent une propreté améliorée (fabrication, dégraissage et emballage ultra-propres), une traçabilité complète des matériaux avec la documentation NQA-1 (assurance qualité nucléaire) et un CND à 100 % avec conservation des enregistrements pendant la durée de vie de la centrale (généralement 40 à 60 ans).
CND dans la tuyauterie des centrales électriques
Les exigences CND pour la tuyauterie des centrales électriques sont étendues. Les tubes de chaudière nécessitent 100 % d'UT ou d'ECT pour la détection des défauts internes et externes après la fabrication, et une inspection en service-à l'aide d'une UT à ondes guidées pour la détection de corrosion sous isolation (CUI). Les tuyaux à haute -température nécessitent une mesure périodique de l'épaisseur de paroi UT et une détection des dommages par fluage à l'aide de la métallographie de réplication, où une réplique de surface de la microstructure est réalisée et analysée en laboratoire pour détecter les dommages par cavitation indiquant l'apparition d'un fluage tertiaire. Les intervalles d'inspection en service-sont déterminés par l'évaluation de la durée de vie restante calculée à partir des heures de fonctionnement, de la température et des données d'épaisseur de paroi. Pour des méthodes CND détaillées, consultez notreGuide CND de canalisation.
Soudage de tuyaux de centrale électrique
Le soudage des tuyaux de centrale électrique à haute température-exige une qualification rigoureuse des procédures. Le soudage P91 et P92 nécessite un préchauffage de 200 -250 degrés, un contrôle strict de la température entre les passes (maximum 300 degrés), l'utilisation de consommables de soudage à faible-hydrogène (hydrogène diffusible < 5 ml/100 g) et un PWHT immédiat à 730 -760 degrés pour P91 et 740-760 degrés pour P92. Les soudures de métaux différents (DMW) entre P22 et P91 sont courantes dans les centrales électriques et nécessitent une sélection minutieuse du métal d'apport (généralement l'alliage 82/182 à base de nickel) pour s'adapter à la dilatation thermique différentielle entre les deux matériaux. Le PWHT pour les DMW doit équilibrer les exigences de trempe des deux matériaux. La rupture par fluage des joints de soudure est un mécanisme de défaillance connu dans les tuyauteries des centrales électriques à haute température, en particulier dans les DMW où la migration du carbone de l'acier faiblement allié vers le métal soudé crée une zone décarburée ramollie qui peut se rompre dans des conditions de fluage.
Notre capacité en matière de tuyaux de centrale électrique
ManufacturerPipe fournit des tubes de chaudière et des tuyauteries de centrales électriques conformément aux normes ASME Section I, B31.1 et Section III. Nous proposons des tubes de chaudière A213 T11/T22/T91, des tuyaux de vapeur et de réchauffage principaux A335 P22/P91/P92 et des tuyaux de système auxiliaire A106/A333. Tous les tuyaux sont fournis avec des rapports MTC complets, des enregistrements de traitement thermique et des rapports CND. Nous pouvons organiser une inspection par un tiers-pour les projets nucléaires et énergétiques internationaux.
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