Starkare stål ger effektivare energi
En stor del av elenergin som produceras i världen idag genereras i ångkraftverk. Bland annat på grund av de ökade utsläppen av växthusgaser så är det intressant att höja verkningsgraden i ångkraftverken, och stålets egenskaper i turbinen är då en viktig faktor. Stålets sammansättning har i en ny doktorsavhandling vid Chalmers studerats med ovanliga metoder, som är användbara även för studier av andra avancerade legeringar.
Principen i ett ångkraftverk är att het vattenånga får passera genom en turbin som driver en generator. Verkningsgraden hos ett ångkraftverk är direkt beroende av temperaturen hos vattenångan. En högre temperatur ger större effektivitet och lägre bränsleförbrukning. Det som i praktiken begränsar ångtemperaturen är
egenskaperna hos material som används i olika delar av kraftverket, som exempelvis turbinen.
Det viktigaste materialet som används i avancerade ångkraftverk idag varmhållfasta så kallade 9-12% kromstål. Stora ansträngningar har gjorts de senaste femton åren för att förbättra egenskaperna hos denna typ av stål. Även relativt små förändringar i sammansättningen hos ett höglegerat stål påverkar hur starkt stålet blir. Nyckeln till en förståelse av vad som styr hållfastheten är att studera materialets struktur i hög förstoring.
I avhandlingen studeras strukturen på en mikrometerskala hos nya 9-12% kromstål
för att förstå inverkan av modifieringar av stålets sammansättning. Mats Hättestrand har främst använt två metoder, elektronmikroskopi och atomsondsanalys. I elektronmikroskopet kan man studera strukturer så små som en miljondels millimeter. Atomsondsanalys är en ovanlig metod där man bokstavligen avlägsnar atomerna ur ett material en i taget, med hjälp av ett elektriskt fält, för att bestämma den kemiska sammansättningen.
Resultaten har ökat förståelsen för egenskaperna hos 9-12% kromstål och kan
tillsammans med andra arbeten ligga till grund för fortsatt legeringsutveckling. De mättekniker som använts är tillämpbara också på andra metalliska material och
arbetet är därför av generellt intresse för möjligheterna att karakterisera avancerade legeringar med speciella egenskaper.
Avhandlingen ”Precipitation Reactions at High Temperatures in 9-12% Chromium Steels” lades fram den 20 december 2000.
För mer information:
Mats Hättestrand, Avdelningen för experimentell fysik, tel 031-772 36 86,
e-post: matsh@fy.chalmers.se
