Quels superalliages sont les plus couramment utilisés dans les fixations des systèmes de production...

Exigences de Haute Température dans les Systèmes Solaires Thermiques

Les systèmes de production d'énergie solaire thermique, en particulier les centrales à concentration solaire (CSP), fonctionnent dans des conditions thermiques extrêmes, avec des températures dépassant 800°C dans les récepteurs, les échangeurs de chaleur et les systèmes de tuyauterie. Ces composants nécessitent des matériaux présentant une résistance exceptionnelle à l'oxydation, une grande résistance mécanique à haute température et un comportement stable au fluage. Les technologies avancées de fabrication de pièces en superalliage, notamment la fonderie à la cire perdue sous vide, la métallurgie des poudres pour disques de turbine et le forgeage de précision de superalliages, sont idéales pour créer ces fixations en raison de leur contrôle métallurgique supérieur et de leurs performances à long terme.

Superalliages à Base de Nickel : Résistance et Stabilité

Les alliages à base de nickel dominent les applications solaires thermiques en raison de leur haute résistance à l'oxydation et au fluage.

• Inconel 625 et Inconel 718 sont utilisés pour les tuyauteries, les collecteurs et les tubes absorbeurs exposés à un chauffage cyclique.

• Hastelloy X et Hastelloy C-22 résistent à l'oxydation et à la corrosion par les sels fondus dans les échangeurs de chaleur.

• Nimonic 90 offre une grande résistance mécanique et à la fatigue dans les modules de récepteurs solaires à cycle rapide. Ces alliages assurent la fiabilité sous un rayonnement soutenu et des températures fluctuantes typiques des systèmes à concentration solaire.

Superalliages à Base de Cobalt et de Fer pour la Résistance à la Chaleur et à l'Usure

Les fixations, telles que les accouplements mécaniques, les sièges de soupape et les joints mobiles des récepteurs, reposent sur des systèmes à base de cobalt, comme Stellite 6 et Stellite 21, pour leur résistance à l'usure et au grippage à températures élevées. Les superalliages à base de fer tels que Hastelloy N sont également appliqués dans les systèmes aux sels de fluorure fondus en raison de leur compatibilité supérieure avec les fluides caloporteurs à haute température. Ces alliages présentent une excellente stabilité face à la fatigue thermique et aux environnements corrosifs, améliorant ainsi la disponibilité à long terme des installations.

Post-Traitement pour la Durabilité et l'Efficacité

Après formage, les pièces subissent un pressage isostatique à chaud (HIP) et un traitement thermique de superalliage pour éliminer la porosité, affiner les joints de grains et optimiser les performances mécaniques. Pour les surfaces des récepteurs solaires, les revêtements barrières thermiques (TBC) offrent une résistance au rayonnement thermique et une protection contre l'oxydation, réduisant la dégradation de surface et prolongeant la durée de vie des composants sous un flux solaire intense.

Applications des Énergies Renouvelables et Efficacité Matérielle

Les superalliages sont cruciaux dans les secteurs de l'énergie et de la production d'électricité pour atteindre de longues durées de vie opérationnelle et une efficacité thermique dans les centrales CSP. Leur capacité à conserver leur résistance à des températures extrêmes soutient un fonctionnement continu avec une distorsion thermique minimale, garantissant l'efficacité et la fiabilité du système dans les systèmes d'énergie renouvelable.