مقدمة: عقد الخط عند 1200 درجة مئوية

يردد هدير من خلال غرفة الاختبار باعتباره توربين الغاز من الجيل التالي يشعل الهيدروجين النقي. ارتفاع درجات الحرارة تتجاوز 1100 درجة مئوية. تدفق العادم غني بالبخار والأكسجين - وهو أمر من أجل الاحتراق النظيف ، ولكنه وحشي على المواد.

داخل غلاف التوربين ، تستعد قضبان النحيلة بطانة الاحتراق ، وامتصاص الدورات الحرارية ، والإجهاد ، والأكسدة. هذه القضبان ليست فولاذية عادية - إنها سبيكة 602ca، هندسة لحدود اللهب.

في السباق باتجاه الطاقة المنخفضة الكربون ، تقود التوربينات التي تعمل بالهيدروجين الشحن. وسبائك 602ca قضبان تتأكد من أن الهيكل لا ينهار تحت الحرارة.

لماذا يتحدى احتراق الهيدروجين سبائك

الهيدروجين هو وقود قوي ونظيف - ولكنه يدفع المواد إلى حدودها.

ما الذي يجعل احتراق الهيدروجين مدمرا بشكل فريد:

• سرعة اللهب الأعلى من الميثان أو الغاز الطبيعي

• درجات حرارة اللهب> 1100 درجة مئوية، غالبًا ما يتجاوز 1150 درجة مئوية

• العادم الغني بالبخار أن يسارع الأكسدة

• ركوب الدراجات الحرارية من الشركات الناشئة السريعة والإغلاق

• زحف وحدود الحبوب بسبب الحرارة المستمرة

السبائك التقليدية - مثل inconel 600 ، 601والفولاذ المقاوم للصدأ مثل 253ma أو 310s- النضال في هذا المزيج من الحرارة والرطوبة والأكسجين. يتأكسد بسرعة ، أفلامهم الواقية تنطلق ، وتزحف مجموعات قبل الأوان.

ما هو مطلوب هو أ المواد التي تقاوم الحرارة والضغط والأكسدة - كلها مرة واحدة.

قابل السبائك 602ca: درع للحرارة الشديدة

سبيكة 602ca (uns n06025) هوالنيكل والتوريوم-ييتريوم (ni-cr-al-y) سبيكة مصممة خصيصا لمقاومة الأكسدة الشديدة في درجات حرارة مستمرة أعلاه1100 درجة مئوية.

تعبير:

• النيكل (ni): ~ 63 ٪

• الكروم (cr): ~ 25 ٪

• الألومنيوم (al): ~ 2.2 ٪

• yttrium (y): ~ 0.1 ٪

• إضافات تتبع ti و mn و si

لماذا تتفوق:

• يشكل الألومنيوم فيلمًا مستقرًا (الألومينا)، الذي يقاوم الأكسجين وبخار الماء في درجات حرارة عالية جدا

• yttrium يحسن الالتزام بأكسيد، منع التقلب أثناء ركوب الدراجات الحرارية

• النيكل العالي والكروم ضمان مقاومة القوة والتآكل حتى في الغازات العدوانية

المستخدمة في شكل الشريط والقضيب ، يوفر سبيكة 602ca الدعم الميكانيكي بدون أكسدة أو زحف أو تكسير.

دراسة الحالة - نظام تسوية بطانة التوربينات الغازية

في مشروع تجريبي يتضمن أ 400 ميجاوات توربينات غازية قادرة على الهيدروجين، المهندسون الذين نشروا سبيكة 602ca قضبان في:

• أقواس شماعات البطانة الاحتراق

• يدعم درع اللهب الثانوي

• مجموعات دبوس مثبط العادم

بعد 8000 ساعة من وقت التشغيل:

• لا يوجد مقياس على الرغم من 350+ دورة بدء التشغيل/الإغلاق

• ظلت طبقة الأكسيد سليمة (تم تأكيد فيلم الألومينا المستمر عبر xrd)

• تشوه زحف <0.1 ٪، يتفوق على سبيكة 601 و 253ma

• لم يلاحظ أي إخفاقات أثناء التفتيش ، في حين أظهرت الأجزاء المقاوم للصدأ المجاورة التوسع والتكسير

مددت المشغلون فترات الصيانة من 24 إلى 36 شهرًا - تحسن بنسبة 50 ٪ في أداء دعامة البطانة.

آلية درع الأكسيد

السحر وراء سبيكة 602ca يكمن في سلوك مقياس الأكسيد.

كيف تعمل:

• الألومنيوم في السبائك تنتشر على السطح وتشكلal₂o₃، أكسيد سيراميك كثيف

• yttrium يقوي الرابطة بين الأكسيد والمعادن الأساسية ، ويقللspallation

• هذا المقياس النطق الذاتي ولا تزال مستقرة حتى تحتظروف الاحتراق المؤكسدة والرطب

على عكس مقاييس أكسيد الكروم (التي تنمو سميكة وتطفئ) ، يبقى فيلم الألومينا على 602ca رقيقة وبطيئة النمو والوقاية- حتى بعد الآلاف من الدورات الحرارية.

الاستقرار الميكانيكي والحراري

بالإضافة إلى مقاومة الأكسدة ، تقدم قضبان سبيكة 602ca قوية قوة درجة الحرارة العالية:

هذه الخصائص تسمح للقضبان أن تعمل بشكل موثوق في حملات الحمل أو الاهتزاز أو التوسع داخل أكثر مناطق التوربينات.

مقارنة مع السبائك 601 ، هاينز 214 ، و 253ma

خاتمة: سبيكة 602ca هي أفضل مجموعة من مقاومة الأكسدة ، وقابلية اللحام ، واستقرار المقياس في ظل ظروف احتراق الهيدروجين.

التطبيقات في الطاقة h₂ ، ccs ، وشعلات الكتلة الحيوية

مع التحول نحو منخفضة الكربون والطاقة المتجددة ، تلعب قضبان 602ca دورًا متزايدًا في:

• توربينات الغاز التي تعمل بالهيدروجين

• الأمونيا/الشعلات المخلوطة بالهيدروجين

• لفائف تسخين الكربون (ccs) وبطانات المكدس

• احتراق الكتلة الحيوية مع غازات المداخن التآكل

• الزجاج والسيراميك ومسحوق المعادن الأفران الملبدة

إنهم أيضًا قيد الدراسة مفاعلات وحدات صغيرة نووية (smrs)-خاصة في هياكل الدعم غير المتوسطة غير الأساسية.

الخلاصة: قضبان جاهزة لحرارة الغد

مع انتقال توليد الطاقة إلى عصر الهيدروجين ، يجب أن تتطور السبائك لمطابقة الأحمال المؤكسدة الشديدة والحرارية والديناميكية من أنظمة الاحتراق الجديدة.

سبيكة 602ca قضبان لا تنجو من هذا المستقبل فقط - إنهابنيت لذلك. مع درع على نطاق السيراميك ، ومقاومة زحف عالية ، وقابلية لحام مثبتة ، فإنها ترسخ المناطق الأكثر سخونة في أنظف الغد.

سواء في التوربينات أو مداخن أو محارق -إنها القضبان التي لا تتخبط أبدًا.