GB/T5310-2023 Tubos de aço sem costura de caldeira de alta pressão em detalhes de tecnologia, aplicação e controle de qualidade

Primeiro, pano de fundo e significado da evolução do padrão

O desenvolvimento dos padrões de do meu país metrô de aço sem costura da caldeira de alta pressão evoluiu de padrões importados e assimilados para inovação independente. O padrão inicial GB5310 referenciou principalmente o sistema padrão do GOCT soviético. Com os avanços nos processos metalúrgicos domésticos, a versão de 2017 se alinhou aos padrões internacionais como ASTM A335 e EN 10216. A versão de 2023 otimiza ainda mais a pureza do material e o desempenho de alta temperatura. Por exemplo, o limite superior de fósforo e teor de enxofre para aço 20g foi reduzido de 0,030% para 0,025% e as especificações de força de fluência foram adicionadas para aços de liga resistentes ao calor, como 12Cr1Movg. Essas melhorias aumentaram a vida útil dos tubos de aço produzidos no mercado interno em unidades supercríticas acima de 600 ° C em aproximadamente 15%, fornecendo suporte material para a tecnologia de geração de energia a carvão eficiente sob a meta 'dupla carbono'.

Segundo, análise dos requisitos técnicos principais

1. Controle de composição química do material: o novo padrão implementa um controle de faixa mais preciso para elementos essenciais como C, Si e Mn. Por exemplo, o teor de cromo do aço p91 foi ajustado para 8,0%a 9,5%(anteriormente 8,0%-10,0%). Particularmente digno de nota são a adição de restrições a elementos residuais, como e SN, exigindo como ≤ 0,010% e SN ≤ 0,015%, suprimindo efetivamente a fragilização durante a operação de alta temperatura a longo prazo.

2. Melhorias mecânicas de desempenho: comparado à versão de 2017, o padrão 2023 aumenta o limite inferior de resistência à tração para o tubo de aço de 20g de 410 MPa a 430 MPa e a resistência ao escoamento de 245 MPa a 265 MPa. Para aços bainíticos resistentes ao calor, como 12Cr2Mowvtib (aço 102), um novo requisito técnico para força de ruptura de 100.000 horas a 650 ° C de ≥ 80 MPa foi adicionado, elevando esse nível de desempenho ao mesmo nível do STBA26 do Japão. 3. Inovação do controle do processo: pela primeira vez, o uso de um processo de refino de forno externo (LF+VD) é explicitamente necessário para garantir que o teor de gás [h] ≤ 2 ppm e [o] ≤ 20 ppm. Para tubos de aço com diâmetro ≥ 219 mm, a detecção de falhas automáticas eletromagnéticas é obrigatória, aumentando a sensibilidade à detecção de defeitos de 2 mm para 1,6 mm. Essas melhorias garantem que a qualidade interna dos tubos de aço atinja o nível dos tubos de energia nuclear.

Terceiro, cenários de aplicação típicos e recomendações de seleção

1. Unidades subcríticas (16-18 MPa/540 ° C): Recomenda-se um tubo de aço 15crmog, com uma tensão permitida de 78 MPa a 580 ° C. Uma usina demonstrou que a vida dos tubos do economizador usando o novo 15CRMOG padrão foi estendida de 80.000 horas para 100.000 horas.

2 unidades supercríticas (25 MPa/600 ° C): são preferidos os materiais 12Cr1MovG ou P22. Notavelmente, o novo padrão ajusta a tensão permitida de 12Cr1Movg a 600 ° C de 46MPa a 49MPa, reduzindo a espessura da parede do tubo em 7% em condições operacionais equivalentes.

3. Unidades ultra-supercríticas de graça dupla (32MPA/630 ° C): Materiais de alta liga como P91/P92 devem ser usados. A edição de 2023 adiciona um requisito obrigatório para que o aço p92 mantenha uma resistência à resistência ≥100MPa a 630 ° C e 100.000 horas, estabelecendo a base material para a tecnologia ultra-supercrítica avançada de 700 ° C.

Quarto, pontos -chave para aceitação da qualidade

1. Controle de tolerância dimensional: o novo padrão aperta a tolerância à espessura da parede para tubos laminados a quente de ± 12,5% para ± 10% e aumenta o requisito de ovalidade para tubos de ≤1,5% para ≤1,2%. Durante a aceitação, deve-se prestar atenção especial à medição de espessura da parede recém-adicionada para cada tubo. Os dados de uma agência de testes indicam que aproximadamente 8% dos produtos não conformes inspecionados em 2023 foram devidos a desvios no processo de tratamento térmico.

3. Aplicação de novas tecnologias de inspeção: o padrão apresenta requisitos de inspeção de TOFD (difração de tempo de voo) pela primeira vez, exigindo 100% de inspeção de defeitos longitudinais para tubos de aço usados nas principais linhas de vapor. A prática mostrou que esse método pode detectar rachaduras ≥0,5 mm de profundidade, aumentando a sensibilidade em 40% em comparação com a inspeção tradicional da UT.

Quinto, impacto no mercado e tendências da indústria

De acordo com as estatísticas da China Special Steel Association, a produção de tubos de caldeira de alta pressão atingiu 2,8 milhões de toneladas em 2024, dos quais aproximadamente 65% cumpriram o padrão GB/T5310-2023. Os principais fabricantes concluíram as atualizações da linha de produção, aumentando a taxa de rendimento de seus tubos de aço P91 de 85% para 92%. No entanto, vale a pena notar que, em materiais especiais, como 12cr2Mowvtib, a capacidade de produção doméstica ainda enfrenta uma lacuna de aproximadamente 200.000 toneladas/ano. Com a implementação do novo padrão, o setor está se desenvolvendo em três direções principais: primeiro, os fabricantes de tubos de aço estão acelerando a construção de 'fábricas inteligentes'. 'Por exemplo, uma empresa está usando um sistema de execução de fabricação (MES) para obter uma rastreabilidade total de composição, processo e desempenho. Segundo, os usuários a jusante estão estabelecendo gradualmente os sistemas de gerenciamento 'ciclo de vida completo', alimentando os dados do serviço de volta ao processo de seleção. Terceiro, as agências de teste estão desenvolvendo tecnologias de avaliação não destrutiva baseadas em aprendizado de máquina, como o uso de sinais de emissão acústica para prever a vida restante. É previsível que a implementação do GB/T5310-2023 impulsione a qualidade do tubo de caldeira de alta pressão do meu país para o nível superior internacional. No entanto, também deve ser dada atenção aos desafios práticos na implementação padrão, como capacidades de teste insuficientes entre pequenas e médias empresas e a necessidade contínua de importar alguns materiais especializados. Com o desenvolvimento de 700 ° C de tecnologia ultra-supercrítica, o padrão enfrentará revisões ainda mais rigorosas, exigindo inovação colaborativa contínua na indústria, academia, pesquisa e aplicação.