Klíčové potrubní systémy v elektrárně
Tepelná elektrárna je síť potrubních systémů, z nichž každý je definován svou vlastní tlakovou, teplotní a chemickou obálkou. Hlavní vedení páry a horkého přihřívacího potrubí přivádějí přehřátou páru z kotle nebo parogenerátoru do turbíny. Potrubí napájecí vody a kondenzátu vrací vysoce čistou vodu pod vysokým tlakem, sběrače chladicí vody pohybují velmi velkými objemy při nízkém tlaku a pomocné systémy manipulují s palivem, mazacím olejem, přístrojovým vzduchem a odpady. Protože se povinnosti každého okruhu tak široce liší, výběr materiálu a plánování inspekcí se provádějí systém po systému, nikoli celý závod.
Druhy materiálů pro parní a napájecí vodu
Provoz při zvýšené teplotě se řídí pevností při tečení, odolností proti oxidaci a svařitelností. Níže uvedená tabulka uvádí třídy běžně specifikované pro svařované a bezešvé trubky v moderních závodech.
| Specifikace | Stupeň | Typická služba | Návrhová teplota kovu |
|---|---|---|---|
| ASTM A106 | třída B | Napájecí voda, kondenzát, pomocná pára | až asi 425 °C |
| ASTM A335 | P11 (1,25Cr-0,5Mo) | Sekundární přehřívač, horký dohřev | až asi 565 °C |
| ASTM A335 | P22 (2,25Cr-1Mo) | Hlavní pára, horké zásuvky | až asi 595 °C |
| ASTM A335 | P91 (9Cr-1Mo-V) | Hlavní pára, vysokoenergetické potrubí | až asi 620 °C |
| ASTM A213 | T11, T22, T91 | Trubky přehřívače a přihřívače | výše uvedené limity pro kovové trubky |
| ASTM A672 / A691 | B70, C70, 91 | Elektricky tavně svařovaná trubka velkého průměru | přizpůsobené jakosti desky |
Pod rozsahem tečení zůstávají uhlíková ocel ASTM A106 třídy B a ASTM A672 ekonomickou volbou pro napájení napájecí vody a kondenzátu. Nízkolegované třídy a třídy 9Cr se vybírají pouze tam, kde to výpočtová teplota kovu skutečně vyžaduje, protože tvrdší třídy vyžadují přísnější tepelné zpracování, tvrdost a kontrolu výroby.
Správa tepelné expanze a flexibility potrubí
Vysokoenergetické potrubí roste mezi chladem a teplem o několik set milimetrů a tento pohyb musí být absorbován bez přetížení svarů nebo trysek. Expanzní smyčky, posuny a změny směru poskytují flexibilitu, zatímco pružinové závěsy, závěsy s konstantní podporou a tlumiče udržují zatížení trysky v mezích stanovených výrobcem zařízení. Uspořádání je ověřeno formální analýzou pružnosti a napětí podle ASME B31.1, která pokrývá trvalé, příležitostné a posunuté zatěžovací stavy a nastavení podpory jsou zaznamenána pro horké a studené polohy, aby instalace na místě odpovídala analýze.
Kontrola a hodnocení stavu
Monitorování stavu napájecího potrubí kombinuje základní výrobní kontrolu s pravidelnou provozní kontrolou:
Radiografické vyšetření tupých svarů podle ASME BPVC sekce V článek 2 během výroby.
Ruční nebo automatizované ultrazvukové testování podle článku 4 pro kvalitu svaru a za provozu pro mapování tloušťky stěny eroze a koroze.
Zkouška kapalným penetrantem a magnetickými částicemi podle článků 6 a 7 o koutových svarech, připojovacích svarech a podezření na praskání povrchu.
Průzkumy tvrdosti a replikace na feritických ocelích se zvýšenou pevností při tečení, jako je P91, aby potvrdily, že tepelné zpracování po svařování vytvořilo zamýšlenou mikrostrukturu.
Provozní kontrola a hodnocení zbývající životnosti plánované podle požadavků ASME B31.1 a Národního kontrolního předpisu.
Chemie napájecí vody a koroze urychlená prouděním
Vnitřní degradace je řízena chemií vody stejně jako výběrem materiálu. Rozpuštěný kyslík se odstraňuje pomocí pohlcovače kyslíku a pH se zvyšuje pomocí amoniaku nebo filmového aminu, aby se napájecí voda udržela v rozsahu, který minimalizuje transport železa. Koroze zrychlená prouděním, která napadá přívodní vodu z uhlíkové oceli a potrubí kondenzátu za regulačními ventily, je řízena předpovědí ztráty stěny pomocí standardního průmyslového modelu a jejím potvrzením pomocí ultrazvukových průzkumů tloušťky na předpokládaných místech s vysokou rychlostí. Zóny, kde se může vyskytovat mokrá pára nebo dvoufázový tok, jsou kontrolovány v kratším cyklu a odvodňovací potrubí jsou vedena tak, aby se zabránilo nízkým bodům, které zadržují kondenzát během odstávek.
Úvahy o potrubí jaderné elektrárny
Potrubí uvnitř jaderné elektrárny sdílí stejné mechanické principy, ale přidává další úrovně kontroly: zdokumentovaná sledovatelnost materiálu od tepelného čísla k systému, výrobní oblasti s řízenou čistotou, seismická a environmentální kvalifikace podpěr a komponent, přípustné účinky ozáření na tuhost a ověřovací balíček, který prokazuje shodu s jaderným kódem a technickými specifikacemi elektrárny. Tyto požadavky posouvají rovnováhu nákladů směrem k menšímu počtu plně kontrolovaných svarů ak výrobě v řízené dílně spíše než na poli.
Často kladené otázky
Otázka: Jaká ocel se používá pro hlavní parní potrubí?
ASTM A335 P22 je běžný pro hlavní ohřev páry a horkého ohřevu až do asi 595 degC, zatímco ASTM A335 P91 je zvolen pro vyšší teploty kovu, typicky až do asi 620 degC, kde jeho pevnost při tečení umožňuje tenčí stěny.
Otázka: Jaký je rozdíl mezi potrubím A106 a A335?
ASTM A106 Grade B je uhlíková ocel určená hlavně pro okolní až mírně zvýšené provozy, zatímco ASTM A335 pokrývá třídy chrom-molybdenových slitin, jako jsou P11, P22 a P91, které si zachovávají pevnost v rozsahu tečení.
Otázka: Jak se kontroluje koroze urychlená prouděním?
Je řízena správnou chemií a pH napájecí vody, geometrií, která zabraňuje turbulencím za ventily a armaturami, a ultrazvukovým průzkumem tloušťky stěny v místech určených průmyslovým predikčním modelem.
Otázka: Proč je pro silové potrubí vyžadována analýza flexibility?
Tepelný růst musí být absorbován uspořádáním potrubí tak, aby napětí a zatížení trysek zařízení zůstaly v mezích ASME B31.1, a analýza definuje typy podpěr a nastavení použité během montáže.
Otázka: Jaká kontrola se provádí u creepových ocelí, jako je P91?
Výrobní svary jsou rentgenovány nebo testovány ultrazvukem a tepelné zpracování po svařování je ověřeno zkouškou tvrdosti a replikací povrchu pro potvrzení požadované temperované martenzitické struktury.
