يستمر قطاع الطاقة المتجددة ، وخاصة صناعة الطاقة الشمسية ، في التقدم بسرعة. من بين المكونات الحرجة التي تتيح هذا النمو أنابيب فولاذية سلسة عالية الجودة ، والتي توفر وظائف أساسية في جميع أنحاء أنظمة الطاقة الشمسية. تبحث هذه المقالة في المزايا والتطبيقات والمواصفات الفنية للأنابيب الفولاذية غير الملحومة في المنشآت الشمسية.
المزايا الفنية للأنابيب غير الملحومة في التطبيقات الشمسية
تختلف أنابيب الصلب السلس بشكل أساسي عن نظرائهم الملحومة (ERW ، LSAW) من خلال عدم وجود التماس الطولي ، والذي يوفر العديد من فوائد الأداء الحرجة في أنظمة الطاقة الشمسية:
احتواء الضغط المتفوق : الهيكل المتجانس يسمح بتوزيع إجهاد موحد ، وهو أمر بالغ الأهمية في الأنظمة الحرارية الشمسية عالية الحرارة
السلامة الميكانيكية المعززة : عدم وجود طبقات اللحام يزيل نقاط الفشل المحتملة تحت ركوب الدراجات الحرارية
سمك الجدار المتسق : حاسم لحسابات النقل الحراري الدقيق في تطبيقات الطاقة الشمسية المركزة (CSP)
مقاومة التآكل المحسنة : لا توجد مناطق متأثرة بالحرارة يمكن أن تصبح مواقع بدء التآكل
التطبيقات الرئيسية في البنية التحتية للطاقة الشمسية
أنظمة سائل نقل الحرارة (HTF) في نباتات CSP
تستخدم محطات الطاقة الشمسية المركزة الأنابيب غير الملحومة المصنعة إلى مواصفات ASTM A106 B أو ASTM A53 Grade B لأنظمة الدورة الدموية لسائل نقل الحرارة. تعمل هذه الأنابيب عادة في درجات حرارة تتجاوز 400 درجة مئوية بينما تحتوي على سوائل حرارية متخصصة تحت الضغط.
تشمل المتطلبات الفنية:
مقاومة درجة الحرارة: -29 درجة مئوية إلى +550 درجة مئوية
تصنيفات الضغط: ما يصل إلى 100 بار (1450 رطل)
التحمل الأبعاد: لكل ISO 4200 أو API 5L
شهادة المواد: EN 10204 3.1 أو 3.2
أنظمة تخزين الطاقة الحرارية
تستخدم خزانات تخزين الملح المنصهرة ، الشائعة بشكل متزايد في النباتات الحرارية الشمسية ، أنابيب سلسة متخصصة لنقل السوائل. تتطلب هذه الأنظمة أنابيب قادرة على تقلبات درجات الحرارة القصوى والبيئات المتآكلة للغاية. غالبًا ما تشير المواصفات إلى رمز أنابيب الطاقة ASME B31.1 وقد تتطلب الامتثال لـ NACE MR0175 لاختيار المواد.
هياكل دعم لوحة الطاقة الشمسية
توفر أنابيب سلسة عالية القوة المصنعة إلى مواصفات EN 10210 أو ASTM A500 الدعم الهيكلي لمصفوفات الألواح الكهروضوئية. تتطلب هذه التطبيقات استقرارًا أبعادًا ممتازة وتحمل دقيق لضمان المحاذاة السليمة لأسطح جمع الطاقة الشمسية.
مواصفات ومعايير المواد
يجب أن تتوافق الأنابيب الفولاذية غير الملحومة للتطبيقات الشمسية مع معايير الصناعة الصارمة:
تطبيقات الصلب الكربوني : ASTM A106 ، ASTM A53 ، API 5L ، ISO 3183
سبيكة الصلب لخدمة درجة الحرارة العالية : ASTM A335 (P11 ، P22 ، P91)
أنظمة الجودة : ISO 9001 ، API Q1
العلاجات السطحية المتقدمة والطلاء
غالبًا ما تحدد المنشآت الشمسية الحديثة علاجات سطحية إضافية للأنابيب غير الملحومة لتعزيز الأداء وحياة الخدمة:
الطلاء الانتقائي للامتصاصات لتحسين الأداء الحراري
علاجات مضادة للانتعاش لأنابيب المتلقي
الدهانات والطلاء المقاومة للدرجات الحرارة العالية (حتى 750 درجة مئوية)
العلاجات السطحية الداخلية المتخصصة لتقليل القاذورات والتوسيع
التطورات المستقبلية في تكنولوجيا الأنابيب السلس للتطبيقات الشمسية
مع توسيع قطاع الطاقة الشمسية ، تؤثر العديد من الاتجاهات الناشئة على مواصفات الأنابيب غير الملحومة:
قدرة درجة الحرارة الأعلى لأنظمة CSP من الجيل التالي تعمل فوق 600 درجة مئوية
سبائك متقدمة مع تحسين مقاومة الزحف لحياة الخدمة الممتدة
أنظمة المراقبة المتكاملة باستخدام تكنولوجيا الألياف البصرية المضمنة في جدران الأنابيب
تصاميم سماكة الجدار المنخفضة مع نسب القوة إلى الوزن المعززة
خاتمة
تمثل أنابيب الصلب السلس تقنية تمكين حرجة لصناعة الطاقة الشمسية. مزيجها الفريد من السلامة الميكانيكية ، قدرة احتواء الضغط ، والأداء الحراري يجعلها لا غنى عنها في المنشآت الشمسية الحديثة. مع تقدم التكنولوجيا الشمسية نحو ارتفاع درجات الحرارة التشغيلية وكفاءة أكبر ، سيستمر دور الأنابيب السلس عالية الأداء في التوسع ، ودعم الانتقال العالمي إلى الطاقة المتجددة.
يتيح فهم المتطلبات التقنية المحددة وتطبيقات الأنابيب غير الملحومة في الأنظمة الشمسية للمصممين والمهندسين تحسين الأداء والموثوقية وعمر الخدمة في هذه المنشآت ذات الأهمية المتجددة ذات الأهمية.
