Интерактив

Материаловеды НИУ «БелГУ» запатентовали новую жаропрочную сталь для элементов энергетических установок

Разработанный конструкционный материал способен выдерживать экстремально высокие температуры при эксплуатации

Материаловеды НИУ «БелГУ» запатентовали новую жаропрочную сталь для элементов энергетических установок

В настоящее время энергетическое машиностроение, производящее оборудование для угольных электростанций, предъявляет спрос на новые жаропрочные стали. Используемые в конструкциях тепловых и газовых турбин жаропрочные стали, а также металлические сплавы на никелевой основе накладывают ограничения по температуре эксплуатации и имеют сравнительно небольшой ресурс службы.

Как поясняют учёные, из-за низких сопротивлений ползучести сталей при температурах выше 580°C, а также ограниченной свариваемости их невозможно использовать для изготовления лопаток паровых турбин для работы при более высоких температурах. Замена сталей на никелевые сплавы экономически нецелесообразна, поскольку увеличивает стоимость турбин и усложняет их конструкцию, что приводит как к эксплуатационным ограничениям, так и уменьшению ресурса.

На базе НИИ материаловедения и инновационных технологий НИУ «БелГУ» под руководством доктора физико-математических наук Рустама Кайбышева в рамках гранта Российского научного фонда № 19-73-10089 разработаны и запатентованы жаропрочные стали, способные функционировать при температуре 650°C и давлении пара 30-35 МПа. Полученный материал представляет жаропрочную сталь мартенситного класса, содержащую в особой пропорции углерод, кремний, марганец, хром, никель, вольфрам, молибден, рений, ванадий, ниобий, азот, бор, кобальт, серу, фосфор, алюминий, медь, рений, титан и железо.

По словам Рустама Оскаровича, проведенные исследования подтверждают высокий срок эксплуатации полученных сталей: они служат в несколько раз дольше, чем используемые в энергетической отрасли отечественные и зарубежные аналоги при данной температуре. Это открывает возможность для разработки энергоблоков с температурой пара до 650оС. До настоящего времени все попытки японских и других инженеров достичь этой температуры на паровых турбинах оказались неудачными.

В ходе исследований была установлена роль различных легирующих элементов в жаропрочности высокохромистых сталей. Это позволило подобрать неизвестное ранее влияние соотношения легирующих элементов, которое обеспечило повышение сопротивления ползучести при температуре 650°С. Увеличение количества меди и снижение на треть доли вольфрама позволяет увеличить в несколько раз время до разрушения запатентованной стали при экстремально высоких для этого класса материала температурах, – комментирует Рустам Оскарович.

По словам руководителя проекта старшего научного сотрудника НИЛ механических свойств наноструктурных и жаропрочных материалов НИИ материаловедения и инновационных технологий, кандидата технических наук Александры Федосеевой, перспективные характеристики нового материала позволяют применять его для изготовления лопаток паровых турбин, роторов и других элементов энергетических установок и существенно увеличить срок службы деталей.

Сегодня максимальные температуры эксплуатации используемых в теплоэнергетике находятся в диапазоне 545-600°С. Учёные считают, что внедрение запатентованного материала позволит поднять рабочую температуру тепловых электростанций до 650°C и, соответственно, существенно увеличить их коэффициент полезного действия, снизить вес при сохранении мощности и уменьшить выброс диоксида углерода на 1 киловатт-час.


 Информация предоставлена департаментом научной и издательской деятельности

20.12.2021


<< Назад к списку  | Просмотров: 529




Войти, чтобы оставить комментарий.


Нашли ошибку? Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Сообщение об ошибке автоматически отправится в редакцию.
Оставайтесь с нами:
RSS YouTube Facebook VK
OK Twitter Telegram Instagram
Пользователям
Видео

Все видео >>

Быстрый переход
182489972 посещений
59598881 уникальных
5256 заходили сегодня
220 сейчас онлайн
12+

Оставайтесь с нами:
RSS YouTube Facebook VK
OK Twitter Telegram Instagram

Вверх