Kur naudojamos nerūdijančio plieno vamzdžiai energijoje?

Plieniniai vamzdžiai elektrinėse ir branduolinės energijos infrastruktūroje

Atsparumas korozijai ir aukštai temperatūrai naftos, dujų ir branduolinių garo sistemose

Nerūdijančio plieno vamzdžiai puikiai atsparūs korozijai ir šilumai sunkiomis sąlygomis, kurios būdingos energijos gamybos įrenginiuose, patikimai veikdami net tada, kai temperatūra viršija 600 laipsnių Celsijaus angliavandenilių katiluose ir branduolinėse garo generatoriuose. Jų ypatingumas – tai natūraliai susidarysiantis chromo oksido sluoksnis paviršiuje, kuris apsaugo nuo sieros junginių sukeltų pažeidimų, dažnai pasitaikančių anglimi kūrenamuose elektrinėse, taip pat neleidžia chlorido sukeltos įtempimo korozijos įtrūkimams slėgio vandens reaktoriuose. Elektrinės, naudojančios šiuos vamzdelius, pastebi žymiai mažiau gedimų komponentuose, tokiuose kaip perkaitintuvai ir perkaistintuvai, sumažindamos gedimus apie 40 % palyginti su įprastomis anglinio plieno alternatyvomis, nes geriau išlaiko pakartotinius įkaitinimo ir aušinimo ciklus be greito oksidacijos. Atsižvelgiant konkrečiai į branduolines taikymo sritis, garo generatorių vamzdeliai turi išlikti visiškai sandarūs daugelį metų, nepaisant intensyvaus slėgio, ekstremalių temperatūrų ir nuolatinės radiacinės apkrovos. Medžiagų markės, tokios kaip 316L ir 347H, tapo pramonės standartine parinktimi po išsamiai atliktų bandymų, parodžiusių jų stabilų ilgalaikį veikimą radioaktyvose aplinkose. Šios medžiagos atitinka visas būtinas saugos normas, nustatytas ASME III skyriuje, todėl operatoriai gali pratęsti techninės priežiūros intervalus, kartais net iki dešimties metų ar ilgesnio laikotarpio, kol reikės keisti vamzdelius.

Liepos duplexo nerūdijančio plieno vamzdžiai mažosioms modulinėms reaktorinėms sistemoms (SMRs) ir saugos kritinėms detalėms

Liepsniuotieji dvipusiai nerūdijantys plieno vamzdžiai, tokie kaip LDX 2101, naujuose branduolinės infrastruktūros projektuose tampa vis populiaresni, ypač mažųjų moduliariųjų reaktorių arba SMR ir tų dalių atveju, kur saugumas svarbiausias. Šių medžiagų išskirtinumą lemia jų unikali mikrostruktūra, kuri suteikia apie dvigubai didesnį stiprumą lyginant su įprastais austenitiniais plienais, tačiau jie kainuoja apie 40 procentų mažiau. Toks vertės pasiūlymas puikiai atitinka SMR kūrėjų poreikius statyti gamyklose ir ekonomiškai didinti mastelius. Šios konkrečios lydinio rūšys taip pat labai gerai atlaiko įtempių korozinį trapumą ir išlaiko savo lankstumą net po to, kai būna veikiamos 100 poslinkių viename atome spinduliuotės pažeidimo. Tai daro juos puikiu pasirinkimu valdymo strypų korpusams ir kitiems konstrukciniams atramoms žemės drebėjimų metu. Dėl gero stiprumo ir atsparumo korozijai pusiausvyros inžinieriai gali projektuoti mažesnius reaktorius, kurie vis tiek atitiktų visas ASME III skyriuje nustatytas branduolinėms aplikacijoms keliamas griežtas sąlygas.

Plieniniai vamzdžiai naftai ir dujoms bei anglies surinkimo sistemoms

Aukšto slėgio ir aukštos temperatūros plieninių vamzdžių našumas gręžinių vamzdyje ir po vandeniu esančiose dujotiekio linijose

Plieniniai vamzdžiai atlieka svarbų vaidmenį naftos ir dujų gavyboje, kur įranga turi atlaikyti ekstremalias sąlygas. Gręžinių vamzdynai dažnai susiduria su slėgiu, viršijančiu 15 000 psi, ir temperatūromis, kylančiomis aukščiau nei 300 laipsnių pagal Farenheitą. Tuo tarpu po vandeniu esantys vamzdynai turi atlaikyti didžiulį po vandeniu esantį slėgį bei nuolatinį kovą su koroziją sukeliančiu jūros vandeniu. Dupleksiniai ir super dupleksiniai nerūdijantys plienai sprendžia šias problemas dėka jų įspūdingų stiprumo savybių. Šios medžiagos atsparios vandenilio sulfido įtempių sukeltai trūkinėjimui ir turi PREN vertes, viršijančias 40, kas reiškia, kad jos gerokai geriau atsispindi chloridų sukeltą pittinginę ir plyšinę koroziją lyginant su standartinėmis alternatyvomis. Tai patvirtina ir praktikos skaičiai. Operatoriai praneša, kad pereinant nuo įprasto anglinio plieno prie COR vamzdynų, jūros platformose priežiūros išlaidos sumažėja apie 60 %. Tai daro didžiulį skirtumą dirbant su rizikingomis aukštupio operacijomis, kur prastovos gali būti itin brangios.

Atsparios korozijai nerūdijančio plieno vamzdžiai, kurie užtikrina ilgaamžę anglies surinkimo, naudojimo ir saugojimo (CCUS) transportavimo bei saugojimo infrastruktūrą

Anglies surinkimo, naudojimo ir saugojimo (CCUS) sistemos priklauso nuo nerūdijančio plieno vamzdelių, kad saugiai galėtų valdyti nešvarius, drėgnus CO² srautus – kuriuose anglies rūgšties susidarymas, pėdsakais esantis deguonis ir sieros junginiai pagreitina koroziją įprastose medžiagose. Austenitinės (pvz., 316L) ir super dvifazės rūšys užtikrina tikslinę apsaugą pagrindiniuose CCUS segmentuose:

Ši daugiasluoksnė ilgaamžiškumas užtikrina dešimtmečius trunkantį nesandarumų nebuvimą — tai yra labai svarbu, kai numatoma, jog iki 2040 m. pasaulinė anglies surinkimo ir saugojimo pajėgumų apimtis išaugs penkiasdešimt kartų (IEA, 2023). Mažindama stebėsenos dažnumą ir pašalindama šiltnamio efektą sukeliančių dujų nutekėjimo riziką, nerūdijančio plieno vamzdeliai sudaro pagrindinę medžiagą mastelio keičiamai ir aplinkosaugos reikalavimus atitinkančiai anglies valdymo infrastruktūrai.

Nerūdijančio plieno vamzdeliai vandenilio ir atsinaujinančios energijos taikymuose

Vandeniliui tinkami nerūdijančio plieno vamzdeliai gamybai, kompresijai, skirstymui ir kuro elementų augalinės balansui

Nerūdijančio plieno vamzdžiai puikiai tinka vandenilio infrastruktūrai, nes jie atsparūs vandenilio trapumui, korozijai ir gali išlaikyti aukštą slėgį bei atlaikyti nuovargį be gedimų. Dauguma anglinio arba mažai legiruoto plieno rūšių tiesiog nepajėgia išlaikyti struktūrinio stiprumo visose vandenilio sistemos dalyse. Kalbame apie viską – nuo elektrolizatorių išleidžiamų linijų iki aukšto slėgio kompresavimo etapų, pasiekiančių apie 700 bar, taip pat tiekimo tinklus ir įvairias kuro elementų dalis. Dupleksiniai ir super dupleksiniai variantai dar labiau sustiprina šią naudą, todėl jie yra puikus pasirinkimas tiek dujiniam, tiek skystam vandeniliui saugoti talpyklose bei vamzdynų sistemose. Šios medžiagos jau seniai patikimai tarnauja ir kitose sudėtingose aplinkose. Pavyzdžiui, geoterminių šilumokaičių ar jūros vėjo jėgainių srityse, kur druskingas vanduo nuolat veikia metalines paviršiaus dalis. Būtent todėl priežiūros išlaidos lieka žemos, net ir esant sunkioms sąlygoms. Didėjant žaliųjų vandenilio projektams visame pasaulyje, nerūdijančio plieno vamzdžiai išlieka patikimu sprendimu, atitinkančiu visas būtinas normas ir padedančiu integruoti švarius energijos šaltinius į esamą infrastruktūrą.

Medžiagos atrankos kriterijai, skatinantys nerūdijančio plieno vamzdžių naudojimą visose energetikos sektorėse

Renkantis medžiagas projektams, inžinieriai dažnai pasirenka nerūdijančio plieno vamzdžius dėl trijų pagrindinių priežasčių, kurios kartu užtikrina sklandų veikimą ir atitinka visus reikalavimus. Pradėkime nuo korozijos atsparumo. Nerūdijantis plienas puikiai atlaiko agresyvias chemines medžiagas, randamas visur – nuo branduolinių reaktorių iki giliajų jūros naftos gręžinių. Pagal 2023 metų NACE International ataskaitą, vien ši savybė sumažina nutekėjimus beveik 70 %. Kitas svarbus aspektas – šilumos atsparumas. Kai kurios specialios rūšys gali tvarkingai veikti esant temperatūrai virš 800 laipsnių Celsijaus, nesivaržydamos ar nesusidėdamos. Tai ypač svarbu vietose, tokiuose kaip garo vamzdynai ir vandenilio kompresijos įranga, kur netikėti gedimai kainuotų brangiai. Priežiūros išlaidos sumažėja nuo 30 % iki 45 %, kai dalys tarnauja ilgiau. Ir pagaliau – finansiniai aspektai. Nors nerūdijantis plienas iš pradžių kainuoja brangiau, ilguoju laikotarpiu tai apsimoka. Elektrinės, perėjusios prie nerūdijančio plieno vamzdelių, paprastai patiria eksploatacijos trukmės padidėjimą nuo maždaug 7 iki 15 metų. Taigi, vietoj tiesioginio medžiagos pasirinkimo, įmonės strategiškai priima sprendimus dėl saugos, aplinkos poveikio ir galutinių ekonominių rezultatų, kai energetikos sektorius toliau keičiasi.

DUK

K: Kodėl nerūdijančio plieno vamzdžiai tinka aukštos temperatūros ir slėgio aplinkoms?

A: Nerūdijančio plieno vamzdžiai turi apsauginį chromo oksido sluoksnį, kuris padidina jų atsparumą korozijai bei gebėjimą išlaikyti aukštą temperatūrą ir slėgį, todėl jie yra idealūs naudoti energijos gamyboje ir branduolinėse aplikacijose.

K: Kaip palankus dvifazis nerūdijančio plieno vamzdžiai naudingi SMR projektams?

A: Palankūs dvifaziai nerūdijančio plieno vamzdžiai turi unikalų mikrostruktūrą, kuri užtikrina didelį stiprumą žemesne kaina. Jie taip pat atsparūs įtempių korozinei įtrūkimui ir išlaiko lankstumą po spinduliuotės poveikio, todėl yra idealūs saugos kritiniams komponentams SMR sistemose.

K: Kodėl nerūdijančio plieno vamzdžiai yra pageidautini naftos ir dujų taikymuose?

A: Nerūdijantis plienas vamzdžiai, ypač dvifaziai ir super dvifaziai, pasižymi puikia atsparumu vandenilio sulfido sukeltai įtempių trūkinėjimui bei kitoms korozijos formoms. Tai daro juos tinkamus ekstremalioms sąlygoms naftos ir dujų gavyboje, žymiai sumažinant techninės priežiūros išlaidas.

K: Kokia yra nerūdijančio plieno vamzdynų funkcija anglies sugavimo ir saugojimo sistemose?

A: Nerūdijantys plieno vamzdžiai yra būtini CCUS sistemose nešvaraus CO² srautams tvarkyti. Jų atsparumas korozijai ir konstrukcinis ilgaamžiškumas užtikrina sandarų saugojimą ir atitiktį aplinkosauginiams standartams.

K: Kaip nerūdijantys plieno vamzdžiai palaiko vandenilio infrastruktūrą?

A: Nerūdijantys plieno vamzdžiai atsparūs vandenilio trapumui ir korozijai, išlaikydami struktūrinį vientisumą visame vandenilio gamybos, suspaudimo ir skirstymo procese, kas yra esminis veiksnys integruojant švelnesnes energijos sprendimus.