초초임계 보일러 조건을 정확하게 시뮬레이션하기 위해 연구자들은 실제 사용 시의 기계적 및 화학적 응력을 정확하게 복제할 수 있는 고압 반응기 또는 증기 순환 시스템을 사용해야 합니다. 표준 실험실 장비로는 25-35 MPa의 압력과 600°C 이상의 온도를 동시에 유지할 수 없기 때문에 이러한 특수 시스템이 필요합니다. 이 조건은 발전소 환경에서 발생하는 고유한 열화 메커니즘을 유발하는 데 필요한 특정 임계값입니다.
이러한 시스템의 핵심 가치는 고압이 재료 파손을 가속화하는 방식을 보여주는 능력에 있습니다. 특정 25-35 MPa 환경을 복제하지 않고는 보호 크롬 막의 침식 파괴 또는 원소 확산의 압력 의존적 변화를 정확하게 연구하는 것이 불가능합니다.
극한 사용 조건 복제
초초임계 매개변수 달성
초초임계 보일러는 독특한 열역학적 창에서 작동합니다. 이러한 응용 분야의 재료를 테스트하기 위해 연구자는 600°C 이상의 온도라는 기준 환경을 달성해야 합니다.
고압의 필요성
온도만으로는 정확한 시뮬레이션이 충분하지 않습니다. 반응기는 25~35 MPa 사이의 압력을 유지해야 합니다. 이 조합은 초초임계 작동을 정의하는 공격적인 환경을 만듭니다.
재료 열화 메커니즘 분석
원소 확산에 미치는 영향
고압은 원자 수준에서 강철의 거동을 근본적으로 변화시킵니다. 특히 금속 매트릭스 내의 원소 확산 속도에 영향을 미칩니다.
산화막의 안정성
보일러 강철의 수명은 산화층에 달려 있습니다. 이러한 반응기 시스템을 통해 연구자는 기계적 응력 하에서 산화막의 전반적인 안정성을 관찰할 수 있습니다. 이를 통해 시뮬레이션된 부식 속도가 실제 환경에서의 열화와 일치하는지 확인할 수 있습니다.
증기 침식의 역할
크롬 막 무결성 연구
이러한 시스템의 중요한 기능은 고압 증기의 침식 효과를 시뮬레이션하는 것입니다. 이는 오스테나이트계 내열강을 연구하는 데 특히 중요합니다.
보호층의 파손
고압 순환 하에서 증기는 보호 크롬(Cr) 막을 물리적으로 벗겨내거나 손상시킬 수 있습니다. 정적 테스트 또는 저압 환경에서는 이러한 특정 침식 메커니즘을 복제하지 못합니다.
시뮬레이션 과제 이해
불완전한 시뮬레이션의 위험
시뮬레이션이 온도에만 의존하면 부식의 기계적 구성 요소를 무시하게 됩니다. 25-35 MPa 압력 변수를 생략하면 실제 발전소에서 재료가 어떻게 작동할지 예측하지 못하는 데이터가 생성됩니다.
압력 효과 분리
고압 반응기를 통해 연구자는 막 안정성에 대한 압력의 특정 영향을 분리할 수 있습니다. 이를 통해 열적 열화와 압력 유발 파손을 구별하는 데 도움이 됩니다.
연구에 대한 올바른 선택
강철 연구가 적용 가능한 결과를 산출하도록 하려면 테스트 장비를 특정 데이터 요구 사항에 맞게 조정하십시오.
- 부식 저항이 주요 초점인 경우: 증기 순환이 보호 크롬 막에 미치는 침식 효과를 복제할 수 있는 시스템인지 확인하십시오.
- 재료 수명이 주요 초점인 경우: 원소 확산 및 산화막 안정성의 변화를 정확하게 측정하기 위해 25-35 MPa를 유지할 수 있는 반응기를 선택하십시오.
진정한 재료 검증에는 강철이 작동 중에 견뎌야 하는 정확한 힘에 대해 테스트하는 것이 필요합니다.
요약 표:
| 특징 | USC 시뮬레이션 요구 사항 | 강철 연구에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 온도 | > 600°C | 열적 열화 및 산화 유발 |
| 압력 | 25 - 35 MPa | 재료 파손 가속화 및 원소 확산 변경 |
| 환경 | 증기 순환 | 보호 크롬 막의 침식 파괴 시뮬레이션 |
| 핵심 목표 | 동시 응력 | 실제 기계적 및 화학적 서비스 응력 복제 |
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참고문헌
- Huatian Wang, Jianwen Jia. Precipitation and Properties at Elevated Temperature in Austenitic Heat‐Resistant Steels—A Review. DOI: 10.1002/srin.202000378
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