Rostou požadavky na materiály pro energetiku

Trend nároků na materiály v oblasti energetiky bude směřovat k materiálům pro nadkritické elektrárenské bloky, to znamená k ocelím, které budou schopny zvládat teploty pravděpodobně nad 600 °C při tlacích 25 a více MPa. Ještě vyšší teploty bude třeba zvládat s vysokou spolehlivostí při konstrukci spalovacích turbín, kde kromě vlastností materiálů musí konstruktér řešit i vhodné a dostatečné chlazení nejen pevně uložených částí, ale stejně tak i částí rotujících.

S konstrukcí těchto extrémně tepelně namáhaných částí a jejich provedením, umožňujícím provozní chlazení, souvisí i vysoké požadavky na vyrobitelnost těchto součástek. Bez nadsázky lze konstatovat, že technologie vysokovýkonných spalovacích zařízení se v mnoha ohledech podobá technologiím, používaným v letectví. Na trhu je v současnosti několik relativně nových typů ocelí pro energetické strojírenství, část firem je má patentově chráněny. Například mikrolegované oceli (na bázi vanadu a niobu) výrazně zvyšují použitelnost těchto materiálů z podcreepové oblasti, čili v doposud používaných teplotách max. 400 °C až do oblasti pracovních teplot 500 °C. Patentově chráněný typ oceli má společnost Jinpo Plus i v případě žárupevných ocelí. Přinášejí výhodné materiálové a finanční úspory při zachování požadovaných kvalitativních parametrů.

Například nové žárupevné nízkolegované oceli 15 229.5 umožňují oproti Cr-Mo ocelím 15 313 navrhnout komponenty s menší, s dvakrát tenčí tloušťkou stěny. S tím samozřejmě souvisejí úspory hmotnosti. Požadavky projekčních firem, které realizují výstavbu nebo rekonstrukce energetických zařízení, rostou, o čemž svědčí například i vzrůstající poptávka po komponentech z žárupevných chromových ocelí P91. Materiál tvoří významnou skupinu ocelí, používaných v energetickém i chemickém strojírenství při pracovních teplotách od 470 do 650 °C, kdy mohou tyto chromové oceli s výhodou nahradit některé nízkolegované nebo austenitické oceli. „Aby byly jednotlivé oceli v energetickém strojírenství optimálně využity, zadali jsme jejich výzkum,“ říká Jan Martinák, project manager společnosti Jinpo Plus, (viz grafy). Ocel P91 se vyznačuje lepšími žárupevnými a technologickými vlastnostmi v oblasti velmi vysokých teplotních pásem, což tuto ocel předurčuje k aplikaci v tepelně-energetických zařízeních. Za určitých podmínek (vnitřní knowhow společnosti) je možné materiál P91 efektivně použít i pro nižší provozní teplotě než je mezní hodnota 550 °C.

Vhodnost oceli P91 pro koncové stupně přehříváku (pracovní teploty až 650 °C) vyplývá z vypočtených tlouštěk v závislosti na pracovní teplotě. Pro pracovní teploty nad 580 °C nejdou použít nízkolegované oceli nejen kvůli jejich nižší žárupevnosti, ale také horším korozivzdorným vlastnostem ve spalinách a vodní páře. Použitelná v tomto případě je i austenitická ocel 17341, která je ale taktéž vhodně nahraditelná P91. Do teplot 590 °C je u oceli P91 možnost použití menší tloušťky stěny trubky než u austenitických ocelí. Při teplotách do 620 °C je sice tloušťka stěny materiálu P91 vyšší než při použití austenitických ocelí, avšak cena je výrazně nižší. Při použití oceli P91 lze podstatně snížit i hmotnost parovodů. Při parametrech páry (větší než 550 °C a větší než 13,8 MPa) je hmotnost oceli P91 méně než poloviční oproti parovodu z oceli 15313.5. Nezanedbatelným požadavkem projektantů energetických zařízení na dodávané komponenty, který bude stále více prosazován, je vysoká spolehlivost, se kterou souvisejí požadavky na stálost zejména pevnostních parametrů, které musí umožnit desítky tisíc provozních hodin mezi revizemi s výměnou nejnamáhanějších součástí.

Zájem je však i o další typy ocelí. Na nedávné rekonstrukci VT dílu TG3 elektrárny v Poříčí objednala Škoda Power u firmy Jinpo Plus větší množství výkovků z materiálu 13123.5. Jednalo se zejména o dodávky pro vysokotlaké ohříváky, a to výkovky trubkovnic a výlisky dna o rozměrech více než 3 000 mm a tloušťkách nad 50 mm, včetně jejich opracování. V těchto dnech byla dodána trubkovnice na projekt Temelín také z materiálu 13123.5, kterou dokázala společnost Jinpo Plus dodat za 3,5 měsíce od objednání. „Typ není u výrobců hutních materiálů běžně nabízený a vzhledem k termínům dodávek je potřeba předvídat potenciální zájem zákazníků a mít vstupní polotovary skladem. Jedná se především o stále žádanější kované kulatiny z nízkolegovaných a chromových ocelí P91. Vzhledem k současné cenové úrovni a termínům dodávek primárních výrobců, které ve většině případů přesahují nejméně šest měsíců, je nutné zvládnout logistiku celkového ,zaskladnění‘ jak v rozměrové řadě, tak i v jakostním mixu,“ řekl Petr Kania, obchodní ředitel společnosti Jinpo Plus.

Celý nezkrácený článek včetně všech grafů si můžete přečíst v říjnovém čísle 5/2005 časopisu KONSTRUKCE.

Autor

• Ing. Cieslar Stanislav