700°C'yi aşan aşırı sıcaklıklarda ve yoğun basınç altında ekipman çalıştırdığınızı hayal edin. Bu kadar zorlu koşullarda güvenli ve istikrarlı performansı hangi malzeme sağlayabilir? Cevap, nikel bazlı alaşımlı çelikte yatıyor. Olağanüstü sürünme direnci ve yüksek mukavemeti ile bu gelişmiş malzeme, zorlu endüstriyel uygulamalar için vazgeçilmez hale gelmiştir.

Nikel bazlı alaşımlı çelik, özelliklerini optimize etmek için krom, molibden ve demir gibi ek elementlerle geliştirilmiş, ana alaşım elementi olarak öncelikle nikelden oluşur. Geleneksel çeliklere kıyasla, çeşitli belirgin avantajlar sunar:

• Yüksek Sıcaklık Mukavemeti ve Sürünme Direnci: Yüksek sıcaklıklarda olağanüstü mukavemeti korurken, sürünme deformasyonuna karşı direnç gösterir, bu da onu yüksek sıcaklık uygulamaları için ideal hale getirir.
• Üstün Korozyon Direnci: Asitler, alkaliler ve tuzlar dahil olmak üzere aşındırıcı ortamlara karşı mükemmel direnç göstererek uzun süreli dayanıklılık sağlar.
• Mükemmel Kaynaklanabilirlik: Güvenilir kaynak işlemleriyle karmaşık yapısal bileşenlerin imalatını kolaylaştırır.
• Düşük Sıcaklık Performansı: Bazı kaliteler, kriyojenik koşullarda bile iyi tokluğu koruyarak uygulama aralıklarını genişletir.

Gelişmiş Ultra-Süperkritik teknoloji, enerji üretimi verimliliği ve emisyon azaltımında bir atılımı temsil eder. A-USC santralleri, 700°C'yi aşan buhar parametreleriyle çalışır ve olağanüstü performans özelliklerine sahip malzemeler gerektirir. Nikel bazlı alaşımlı çelik, A-USC türbin imalatı için temel hale gelmiştir.

Geleneksel Tasarım: 1000MW A-USC türbinleri tipik olarak dört kasadan oluşan bir TC4F konfigürasyonu kullanır: tek akışlı çok yüksek basınç (VHP) kasası, yüksek basınç (HP) kasası, çift akışlı ara basınç (IP) kasası ve iki çift akışlı düşük basınç (LP) kasası. VHP kasası 35MPa basınçta çalışır.

Değiştirilmiş Tasarım: Bazı tasarımlar, genel uzunluğu ve malzeme kullanımını azaltmak için VHP ve HP kasalarını tek bir ünitede birleştirir, ancak bu, bazı verimlilik ve rotor stabilitesinden ödün verir.

700MW A-USC Tasarımı: Bu türbinler tipik olarak HP ve IP kasalarını entegre eder. Soğutma sistemleri, VHP kasasına ve HP/IP kasaları arasına stratejik olarak yerleştirilir ve rotor kaynak bağlantıları için ek soğutma sağlanır.

• HP ve IP Türbin Kanatları: Yüksek giriş sıcaklıkları ve mukavemet gereksinimleri, nikel bazlı alaşımları tercih edilen malzeme haline getirir.
• Rotorlar: Aşırı koşullarda mukavemeti ve sürünme direncini korumak için esastır.
• Türbin Kasaları: VHP ve HP kasalarının seçilen yüksek sıcaklık alanları nikel bazlı alaşımlar kullanır.

Bileşen bütünlüğünü korumak için gelişmiş soğutma teknikleri kullanılır:

• Kanat Soğutma: VHP ve HP türbin egzozundan soğutulmuş buhar kullanır
• Rotor Soğutma: Kaynak bağlantılarının özel soğutulması hizmet ömrünü uzatır

• Üretim Boruları: Nikel bazlı alaşımlar, yüksek üretim kuyularında H2S, CO2 ve klorürlere karşı kritik korozyon direnci sağlar.
• Kompresör Muhafazaları: Geleneksel malzemelerin kırılgan hale geldiği kriyojenik uygulamalar için seçilir.

Alaşımlı 600 ve paslanmaz çelik gibi malzemeler, reaktörlerde hayati yapısal bileşenler olarak hizmet eder, ancak yüksek sıcaklıklı su ortamlarında gerilme korozyon çatlağı (SCC) devam eden araştırmalar gerektiren bir zorluk olmaya devam etmektedir.

Olağanüstü korozyon direnci, bu alaşımları agresif kimyasal ortamları işleyen ekipmanlar için ideal hale getirir.

Nikel bazlı alaşımlı çelikler, mikroyapı ve bileşimine göre kategorize edilir:

• Martensitik paslanmaz çelikler
• Dubleks martensitik-ferritik çelikler
• Östenitik paslanmaz çelikler
• Nikel bazlı alaşımlı çelikler

Tarım Petrol Sahası: 140°C sıcaklıklara ve asitler, alkaliler, tuzlar, Cl-, CO2 ve H2S dahil olmak üzere aşındırıcı ortamlara dayanmak için AOC-2000T veya CK-54 iç kaplamalı kompozit kaplamalı korozyona dayanıklı borular kullanılmıştır.

Ekşi Gaz Sahaları: H2S/CO2 ortamlarında SCC ve elektrokimyasal korozyonu önlemek için özel malzemeler veya korozyon inhibitörleri gerektirir.

SCC, belirli ortamlarda nikel alaşımları ve paslanmaz çelikler için önemli bir arıza mekanizmasını temsil eder. Çalışmalar şunlara odaklanır:

• Kayma-çözünme/oksidasyon mekanizmaları
• Yaşa bağlı kristal sıralama süreçleri
• Başlangıç zamanlaması ve aktivasyon enerjisi
• Gerilme/gerinim hızı etkileri
• Elektrot potansiyeli varyasyonları

Nikel bazlı alaşımlı çelikler, aşırı çalışma koşullarıyla karşı karşıya kalan endüstrilerde teknolojik gelişmeleri desteklemeye devam ediyor. Gelecekteki gelişmeler şunlara odaklanacaktır:

• Alaşım tasarımı yoluyla performans optimizasyonu
• Gelişmiş üretim teknikleri
• Genişletilmiş uygulama mühendisliği
• Arıza mekanizmalarının daha iyi anlaşılması

Endüstriyel talepler daha yüksek verimliliklere ve daha zorlu ortamlara doğru evrildikçe, bu gelişmiş malzemeler, operasyonel güvenliği ve güvenilirliği sağlarken teknolojik ilerlemeyi desteklemede giderek daha hayati bir rol oynayacaktır.