電廠為什么優(yōu)先選擇F92鍛鋼閥門？

    隨著世界能源的需求不斷增大，在超臨界和超超臨界電站以及在聯(lián)合循環(huán)電廠的運(yùn)行溫度（CCPP）明顯地越來越高。目前在歐洲的鍋爐系統(tǒng)超過1292華氏度（700°C），美國的工廠將很快超過1112華氏度（600°C）。雖然多個(gè)熱循環(huán)和更高的溫度都可以幫助運(yùn)營商提高工廠的效率，降低材料通過蠕變和腐蝕疲勞引起的是現(xiàn)代CCPPs和熱回收蒸汽發(fā)生器更經(jīng)常檢測，導(dǎo)致維修水平較高和停工。   

    因此，許多閥門制造商已經(jīng)開始重新考慮材料的規(guī)格和生產(chǎn)技術(shù)，特別是當(dāng)處理部件的關(guān)鍵和嚴(yán)重的服務(wù)應(yīng)用。閥瓣材料的選擇是由這些現(xiàn)代電廠的運(yùn)行參數(shù)變化的影響。特別是，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)負(fù)載通過組合周期操作起到了作用。因此，在工廠循環(huán)的影響溫度和壓力的差異，影響到閥門和管道組件內(nèi)的負(fù)荷增加蒸汽回路。溫度的波動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)力和伸長率，閥門在不同負(fù)載下的膨脹和收縮，達(dá)到設(shè)計(jì)的屈服強(qiáng)度。一旦放在閥門上的壓力超過這個(gè)屈服強(qiáng)度，閥的變形發(fā)生，隨著時(shí)間的推移，部件的尺寸受到影響，機(jī)械應(yīng)力最終會(huì)導(dǎo)致部件疲勞和失效。

    在一般情況下，所有的閥門材料，無論是鍛造或鑄造，必須滿足在關(guān)鍵工藝環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性的要求。閥門的材質(zhì)在壓力低時(shí)，閥門能抵抗故障，這種強(qiáng)度意味著更高的延展性能延長產(chǎn)品壽命。然而，在發(fā)電行業(yè)，潛在的閥門故障增加循環(huán)存在。高循環(huán)對蒸汽溫度和壓力的影響，對閥門的壓力更大，這意味著材料必須忍受波動(dòng)和差異，影響整個(gè)閥門的壽命。   

    鑄造材料的鑄鋼截止閥往往需要比不上鍛件的質(zhì)量，可能會(huì)導(dǎo)致更大的熱梯度，這可能會(huì)導(dǎo)致更多的壓力。正因?yàn)槿绱耍T造與它的關(guān)系空隙需要考慮安全因素，給出了確定和許用應(yīng)力水平的思考。考慮的另一個(gè)重要的方面是金屬的能力，以承受腐蝕的影響。腐蝕仍然是電力工業(yè)中的一個(gè)主要問題，往往造成昂貴的維修和過度的停機(jī)時(shí)間。由氧、金屬和鹽的復(fù)合作用產(chǎn)生的閥門材料的退化加劇了高的工作溫度。高溫度，材料會(huì)變得柔軟，增加熱疲勞的風(fēng)險(xiǎn)。   

    從美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)允許鍛造和鑄造材料是主要的電廠內(nèi)使用，根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)與操作參數(shù)。這些材料的化學(xué)成分，特別是鉻的水平，和制造方法是確定蠕變的關(guān)鍵因素強(qiáng)度和冶金穩(wěn)定性。例如，WC9級(jí)合金，含有2.25%的鉻，可以保留其在1020°華氏溫度的強(qiáng)度（550°C），而更高級(jí)的，如C12-A 9%鉻，可以承受高達(dá)1130的°華氏溫度（610°C）。電廠運(yùn)行的變化意味著鍛造等級(jí)的情況正在不斷變化。而較低的等級(jí)，如F22，含有2.25%的鉻，可適用于1100°F（590°C），F(xiàn)91材料9%鉻可以承受高達(dá)1200的°華氏溫度（650°C）。這是顯著的，因?yàn)樘岣咝实哪繕?biāo)，現(xiàn)代電廠的平均溫度被推到1112°F以上（600°C）。因此，工廠的工程師和閥門制造商正在F92級(jí)合金，也沒有在ASME標(biāo)準(zhǔn)等效投存在。  

    在F91級(jí)合金在性能上的差異也很明顯。例如，在1112°F F92 2500級(jí)閥門（600°C）提供了一個(gè)特殊的等級(jí)比較對F91在1067°F（575°C），為材料的額定值是相同的（F91、F92）。然而，在1157°F（625°C）。雖然化學(xué)成分是一個(gè)重要的考慮因素，因?yàn)樗鼤?huì)影響材料的機(jī)械性能，熱處理的材料也是一個(gè)重要的參數(shù)。熱處理決定了閥門在高溫環(huán)境和強(qiáng)烈的機(jī)械應(yīng)力作用下的整體強(qiáng)度。無論是鍛造還是鑄造，每種閥門的需求被加熱到一個(gè)正?；臏囟韧ǔ＜s為1832°F（1000°C），并在不到4000秒的時(shí)間內(nèi)冷卻，以達(dá)到一個(gè)高度耐用的最終產(chǎn)品。雖然較小的閥門可以相對較快地冷卻下來，具有更高質(zhì)量（通常是一個(gè)更大的直徑）的閥門有一個(gè)更復(fù)雜的冷卻過程。這將影響特別是其在高溫下的性能的閥門的機(jī)械性能，這可能會(huì)導(dǎo)致減少的產(chǎn)品生命周期。  

    電廠為什么優(yōu)先選擇F92鍛鋼閥門？雖然大多數(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)提供了指導(dǎo)，在環(huán)境溫度下的材料的預(yù)期保證壽命，沒有官方數(shù)據(jù)是在高溫下測試。然而，電力行業(yè)的經(jīng)營環(huán)境的改變，特別是高循環(huán)和定期停機(jī)的應(yīng)力，稱為變化檢測。因此，采取的測試考慮到額外的參數(shù)，如操作時(shí)間，關(guān)機(jī)和溫度范圍，是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)產(chǎn)品的使用壽命越來越重要。隨著對材料的指導(dǎo)方針和法規(guī)的變化迫在眉睫，許多工程師已經(jīng)指定材料超出了目前的要求，所以他們可以確保未來的合規(guī)性。事實(shí)上，一些政府機(jī)構(gòu)，如美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）標(biāo)準(zhǔn)，已開始包括詳細(xì)的制造工藝要求規(guī)格。除了履行嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，在化學(xué)成分，測試程序和物理性能的材料，許多閥門現(xiàn)在也必須是鑄造或偽造的，取決于行業(yè)和應(yīng)用。燃煤可以操作1112以上°F（600°C），使這些應(yīng)用程序非常適合F92鍛造等級(jí)材料。在未來的幾年里，電力市場將朝著高臨界溫度發(fā)展，使用F92將越來越普遍。