1. کاربردها و کاربردهای اولیه
ASTM A335 P91 که معمولاً به عنوان "P91" شناخته می شود، یک فولاد آلیاژی کروم{3}}مولیبدن است که در دسته فولادهای فریتی تقویت شده با مقاومت خزشی (CSEF) قرار می گیرد. کاربرد اصلی آن در کاربردهای-در دمای بالا و فشار{6} بالا، به ویژه در صنایع تولید برق و پتروشیمی است.
برنامه های کاربردی کلیدی عبارتند از:
لوله و لوله نیروگاه:این به طور گسترده در نیروگاه های سوخت فسیلی برای بخش های حیاتی مانند:
خطوط اصلی بخار:لوله کشی که بخار فوق گرم را از دیگ به توربین می برد.
خطوط گرمایش داغ:لوله‌هایی که بخار را از-توربین فشار قوی به دیگ باز می‌گرداند تا قبل از ورود به توربین فشار متوسط/کم{1} گرم شود.
سرصفحه ها:قطعاتی که بخار را در داخل سیستم دیگ بخار جمع آوری و توزیع می کنند.
صنعت پتروشیمی:در پالایشگاه ها و کارخانه های شیمیایی برای لوله کشی فرآیندی که در دماهای بالا کار می کنند.
مبدل های حرارتی و اجزای بویلر:در بخش هایی که مقاومت در برابر خزش و اکسیداسیون در دمای بالا مورد نیاز است.
2. مزایا و مزایا کلیدی
پذیرش P91 نسبت به فولادهای کم آلیاژ معمولی مانند P22 (2.25Cr-1Mo) مزایای فنی و اقتصادی قابل توجهی را ارائه می دهد:
بالا{0}}قدرت درجه حرارت بالا:مهمترین مزیت P91 استثنایی بودن آن استقدرت خزش-مقاومت آن در برابر تغییر شکل تحت تنش مکانیکی در دماهای بالا در دوره های طولانی. این به آن اجازه می دهد تا فشار مشابه فولادهای قدیمی اما در دمای بالاتر را تحمل کند یا فشارهای بالاتر را در همان دما تحمل کند.
افزایش راندمان حرارتی:قابلیت دمای{0}بالای P91 طراحی نیروگاه‌هایی با دما و فشار بخار بالاتر (حرکت به سمت شرایط فوق‌بحرانی) را امکان‌پذیر می‌سازد. این به طور مستقیم بهراندمان حرارتی بالاتر، توان خروجی بیشتر از همان مقدار سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای.
نیازهای مواد کاهش یافته:به دلیل استحکام بالاتر، اجزای ساخته شده از P91 را می توان با آن طراحی کرددیوارهای نازک تردر مقایسه با موارد ساخته شده از P22 یا P11 برای شرایط خدمات یکسان. این منجر به:
ساختارهای سبک تر
کاهش هزینه های مواد.
جوشکاری و ساخت آسانتر به دلیل نیاز کمتر به فلز جوش.
مقاومت خوب در برابر اکسیداسیون و خوردگی:محتوای 9٪ کروم مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون (پوسته پوسته شدن) و سولفید شدن در محیط‌های{1}در دمای بالا ایجاد می‌کند و عمر مفید قطعات را افزایش می‌دهد.
مقاومت در برابر خستگی حرارتی خوب:ضریب انبساط حرارتی کمتر و هدایت حرارتی بالاتر در مقایسه با فولادهای زنگ نزن آستنیتی (مانند 304H) باعث مقاومت بهتر در برابر خستگی حرارتی ناشی از دمای چرخه می شود.
3. توسعه و چشم انداز آینده
P91 در اواخر دهه 1970 و 1980 به عنوان یک ماده موفق توسعه یافت و شکاف بین فولادهای{3}}کم آلیاژ و فولادهای زنگ نزن آستنیتی گرانتر را پر کرد.
مسیر توسعه:توسعه آن بر اساس اصلاح 9Cr-1Mo فولاد (P9) با عناصر میکروآلیاژی مانندوانادیم (V) و نیوبیم (Nb)و کنترل عملیات حرارتی برای ایجاد یک ریزساختار پایدار با تراکم زیاد نابجایی و رسوبات ریز. این "میکرو{1}}آلیاژسازی" کلید قدرت خزش برتر آن است.
وضعیت فعلی و چالش ها:P91 اکنون یک ماده- بالغ و تثبیت شده است. با این حال، ساخت آن، به ویژهجوشکاری و عملیات حرارتی، نیاز به کنترل رویه ای دقیق دارد. مسائلی مانند تشکیل یک "منطقه متاثر از گرما" (HAZ) و نیاز به عملیات حرارتی دقیق پس از جوش (PWHT) چالش‌های مهم و مستند شده-است که صنعت یاد گرفته است آنها را مدیریت کند.
چشم انداز آینده:چشم انداز آینده P91 با چشم انداز انرژی جهانی مرتبط است:
نقش در فناوری زغال سنگ پاک:باقی می ماند aمواد حیاتی برای نیروگاه‌های جدید-فوق بحرانی (USC) زغال سنگ-و برای مقاوم سازی نیروگاه های قدیمی برای بهبود کارایی و کاهش انتشار.
نیروگاه های سوخت و زیست توده انتقالی:با انتقال جهان به انرژی‌های تجدیدپذیر، P91 برای نیروگاه‌های انعطاف‌پذیر و با راندمان بالا که می‌توانند نوسانات شبکه را متعادل کنند، از جمله نیروگاه‌هایی که با زیست توده تولید می‌شوند، مهم خواهد بود.
پایه برای آلیاژهای پیشرفته:موفقیت P91 راه را برای نمرات پیشرفته‌تری هموار کردP92 (NF616) و P122 (HCM12A)، که قابلیت دمای بالاتری را ارائه می دهند. با این حال، P91 به دلیل ویژگی‌های متعادل، پایگاه داده گسترده و زنجیره تامین مستقر، همچنان پیشرو است.
انرژی خورشیدی زمین گرمایی و متمرکز (CSP):استحکام بالای دمایی{0}}آن را به عنوان کاندیدای اجزای خاصی در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی گرمایی و زمین گرمایی نسل بعدی در نیروگاه‌های CSP تبدیل می‌کند.
در نتیجه، ASTM A335 P91 یک ماده اساسی است که جهش قابل توجهی در راندمان نیروگاه حرارتی را امکان پذیر کرد. در حالی که آلیاژهای جدیدتر وجود دارند، عملکرد اثبات شده، کارایی-هزینه و تطبیق پذیری آن تضمین می کند که برای دهه های آینده یک ماده حیاتی در بخش انرژی جهانی باقی خواهد ماند، هم در سوخت های فسیلی سنتی و هم در کاربردهای انرژی حرارتی نوظهور.
