Informacje o producentach materiałów podstawowych i spoiw dla energetyki konwencjonalnej na przykładzie bazy danych PMKIS

Wyzwania, jakie niesie ogólnoświatowe dążenie do zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego, zarówno dla przemysłu jak i indywidualnych użytkowników, powodują, że badania i rozwój stali dla nowoczesnej energetyki konwencjonalnej są wciąż niezwykle aktualne.

Wprowadzenie

Podtrzymanie dotychczasowego poziomu produkcji ciepła i energii elektrycznej w Polsce wymaga nie tylko przeglądów, napraw i modernizacji eksploatowanych jednostek, ale także budowy nowych. Nowoczesne bloki energetyczne o parametrach nadkrytycznych stanowią alternatywę dla elektrowni jądrowych. Podwyższenie parametrów pary wytwarzanej w kotłach zwiększa sprawność bloków, a to z kolei powoduje zmniejszenie zużycia paliwa i zmniejszenie emisji substancji zanieczyszczających środowisko. Dlatego istotnym zagadnieniem do rozwiązania stał się dobór materiałów umożliwiających wykonanie nowych elementów kotłów dużej mocy o parametrach pod i nadkrytycznych.

W sytuacji, kiedy ani energia alternatywna ani energia jądrowa nie będą w najbliższych latach w stanie pokryć 100% zapotrzebowania energetycznego kraju, w dalszym ciągu niezwykle ważnym problemem będzie konieczność budowania i uruchamiania nowych elektrowni konwencjonalnych.

W świetle istniejących potrzeb wciąż aktualnym zagadnieniem jest pozyskiwanie wiedzy o nowych materiałach konstrukcyjnych dla energetyki zarówno konwencjonalnej, jak i jądrowej. Wiedza ta ma dotyczyć zarówno informacji asortymentowo-ekonomicznych, jak i informacji o przydatności tych materiałów do spawania, o ich podstawowych własnościach mechanicznych i strukturalnych, o skłonności do pękania, na jakie rodzaje elementów instalacji energetycznych są przeznaczone itp. Oprócz różnych typów stali stopowych (martenzytycznych, bainitycznych, austenitycznych, ferrytycznych) należy również uwzględniać stopy na bazie niklu, które coraz częściej są stosowane na konstrukcje pracujące w ekstremalnie (jak na energetykę) wysokich temperaturach przekraczających 700 ^oC.

Wytypowanie i zebranie danych o producentach stali i materiałów dodatkowych do spawania na świecie

W oparciu o przegląd różnych źródeł informacji odnośnie producentów stali na świecie, w tablicy 1 przedstawiono ranking firm, które w roku 2008 osiągnęły największą produkcję stali wyrażoną w milionach ton [1].

Na podstawie danych literaturowych, wytypowano grupę materiałów konstrukcyjnych, które mają największe szanse na zastosowanie w przyszłych konstrukcjach energetycznych.

W tablicy 1 kolorem szarym zaznaczono producentów stali, którzy produkują stale mogące stanowić przedmiot zainteresowania producentów konstrukcji dla przemysłu energetycznego. Danych kontaktowych (zwłaszcza adresy www, e-mail) z tymi producentami poszukiwano przede wszystkim przy użyciu sieci Internet. Informacje odnośnie stopów niklu pozyskano głównie od dwóch firm: Haynes oraz Special Metals (do niedawna Inco Alloys Ltd).

Znaczącym producentem, z punktu widzenia nowoczesności produkowanych stali, zwłaszcza na konstrukcje w przemyśle energetycznym, który nie znalazł się na liście rankingowej (tablica 1), a o którym należy wspomnieć, jest firma Vallourec - Mannesmann. Zakłady produkcyjne tej firmy znajdują się we Francji i w Niemczech.

Rozpatrując materiały konstrukcyjne, stosowane na różnego rodzaju instalacje w przemyśle energetycznym, można je generalnie podzielić na trzy grupy:
a) niestopowe i stopowe stale konstrukcyjne do pracy przy podwyższonej temperaturze o strukturze ferrytyczno-perlitycznej, bainitycznej oraz martenzytycznej,
b) żaroodporne i żarowytrzymałe stale konstrukcyjne o strukturze austenitycznej,
c) stopy na bazie niklu.

Od wiodących producentów materiałów spawalniczych, takich jak Böhler Welding, Esab AB, Avesta Welding AB, Lincoln Electric, Oerlikon Schweißtechnik GmbH, Sandvik Materials Technology, Welding Alloys, SAF-FRO (Air Liquide Welding Group),
itp., uzyskano wiele cennych informacji odnośnie spoiw do łączenia stali przeznaczonych do pracy przy podwyższonej temperaturze. Informacji o materiałach dodatkowych do spawania stali dla energetyki poszukiwano również u producentów z Azji, takich jak: Hangzhou Galaxy Wire & Cable Co., Chiny, Hyundai Welding Co., Ltd, Korea Południowa, Kobelco Welding, Japonia, Ningbo Powerway Group Co., Ltd, Chiny, Nippon Welding Rod Co., Ltd, Japonia, Raajratna Metal Industries Ltd, Indie.

W celu wygodnego i przejrzystego przeglądania zgromadzonych informacji o materiałach podstawowych i dodatkowych została opracowana baza danych w oparciu o program MS Access, wchodzący w skład popularnego pakietu biurowego MS Office.

Baza danych producentów materiałów konstrukcyjnych i spoiw stosowanych w energetyce PMKIS ver. 1

Baza danych zawiera zbiór informacji o określonych produktach dostępnych na rynku. Produkty te są zróżnicowane pod względem kilku parametrów, takich jak np. skład chemiczny, grubość, producent, zastosowanie, nazwa itp. Przeszukiwanie bazy danych polega na wyszukiwaniu według powyższych kryteriów i/lub słów kluczowych (np. symbolu materiału podstawowego).

Z uwagi na prostotę obsługi bazy danych, wykorzystano system CMS (ang. Content Management System, system zarządzania treścią).

W oparciu o przyjęte założenia została wykonana baza danych funkcjonująca w środowisku Windows w programie Microsoft Access. Bazie danych nadano symbol PMKIS ver. 1, który stanowi skrót od nazwy Producenci Materiałów Konstrukcyjnych i Spoiw.

W celu rozpoczęcia pracy z bazą danych PMKIS najpierw należy uruchomić program MS Access (rys. 1).

Aktualnie w bazie danych PMKIS znajduje się następująca liczba rekordów, zgromadzonych w tabelach:

"Producenci": 32.
"Materiały podstawowe": 79.
"Materiały dodatkowe do spawania": 444.

W celu intuicyjnego posługiwania się bazą danych PMKIS główne okno programu podzielone zostało na cztery zakładki:
1. Przeglądanie danych - zakładka dla użytkownika bazy.
2. Wydruki danych - zakładka umożliwiająca wydrukowanie wybranego zestawienia informacji.
3. Edycja danych - zakładka dla administratora/ów bazy służąca do wprowadzania nowych rekordów lub modyfikowania / uzupełniania rekordów już istniejących.
4. Info - zakładka informacyjna o programie PMKIS ver. 1.
Po naciśnięciu przycisku "Materiały podstawowe" w zakładce "Przeglądanie danych" użytkownik przechodzi do kolejnego okna roboczego (rys. 3).

W oknie pokazanym na rysunku 3 użytkownik ma możliwość wprowadzenia symbolu interesującego go materiału podstawowego (stali lub stopu niklu) i potwierdzić wybór klawiszem "OK". Wtedy otwiera się okno bazy zawierające poszukiwane przez użytkownika informacje o producentach wybranego materiału podstawowego (rys. 4).

Po wyborze klawisza "Info" przy danym materiale podstawowym użytkownik ma możliwość zapoznania się z informacjami szczegółowymi o tym materiale (rys. 5).

Z kolei po wyborze klawisza "Adres" przy producencie danego materiału podstawowego (patrz rysunek 4) użytkownik uzyskuje informacje teleadresowe tego producenta (rys. 6).

Pierwszy etap przeglądania danych o materiałach dodatkowych do spawania przedstawiono na rysunku 7.

Po naciśnięciu przycisku "Materiały dodatkowe" w zakładce "Przeglądanie danych" użytkownik przechodzi do kolejnego okna roboczego (rys. 8).

Podobnie jak w przypadku materiału podstawowego, tak i tutaj w oknie pokazanym na rysunku 8, użytkownik wpisuje symbol danego materiału podstawowego (stali lub stopu niklu), dla którego poszukuje spoiwa i następnie potwierdza wybór klawiszem "OK". Wtedy otwiera się okno bazy zawierające poszukiwane przez użytkownika informacje o producentach materiałów dodatkowych do spawania danego materiału podstawowego (rys. 9).

Po wyborze klawisza "Info" przy danym materiale dodatkowym do spawania użytkownik ma możliwość zapoznania się z informacjami szczegółowymi o tym materiale (rys. 10).

Z kolei po wyborze klawisza "Adres" przy producencie danego materiału dodatkowego do spawania (patrz rysunek 9) użytkownik uzyskuje informacje teleadresowe
tego producenta (rys. 11).

Zakładka "Edycja danych" w programie PMKIS jest dostępna jedynie dla administratorów bazy danych, którymi aktualnie są autorzy bazy. Zakładka ta służy przede wszystkim do wprowadzania nowych rekordów do bazy danych. Wybór klawisza "Producenci" lub "Materiały podstawowe" lub "Materiały dodatkowe do spawania" uruchamiają stosowne okna robocze, które wyglądają analogicznie jak na rysunkach odpowiednio 5, 6 oraz 10. Okna te umożliwiają edycję danych.

Baza danych PMKIS ma strukturę otwartą i umożliwia, oprócz wprowadzania nowych rekordów, dodawanie innych funkcji wykonywalnych w chwili rozpoczęcia gromadzenia informacji o innej niż energetyczna, grupie materiałów konstrukcyjnych, np. spawalnych stopach aluminium itp.

Docelowo planuje się, że zawartość bazy PMKIS będzie dostępna w ramach przygotowywanej w Instytucie Spawalnictwa dużej platformy informatycznej.

Literatura

1. http://www.worldsteelassociation.com.
2. Jachym R., Kwieciński K., Łomozik M., Pilarczyk A.: Badanie naprężeń w stalowych złączach spawanych z zastosowaniem nowoczesnej techniki pomiarowej oraz studium w zakresienowoczesnych materiałów konstrukcyjnych dla energetyki. Praca badawcza Instytutu Spawalnictwa, Ha-60, Gliwice, 2009.