Die skrywers het keer op keer nuwe kragprojekspesifikasies hersien, waarin aanlegontwerpers tipies 304 of 316 vlekvrye staal kies vir kondensor- en hulp-warmteruilerbuise. Vir baie roep die term vlekvrye staal 'n aura van onoorwinlike korrosie op, terwyl vlekvrye staal in werklikheid soms die slegste keuse kan wees vir varswater en verminderde beskikbaarheid van koelwater. grimering, tesame met koeltorings wat teen hoë konsentrasiesiklusse werk, word potensiële vlekvrye staal faalmeganismes vergroot. In sommige toepassings sal 300-reeks vlekvrye staal net vir maande oorleef, soms slegs weke, voordat dit misluk. Hierdie artikel fokus op ten minste die kwessies wat in ag geneem moet word wanneer kondensorbuismateriaal gekies word vanuit 'n waterbehandelingsperspektief, maar ander faktore insluit in hierdie materiaalseleksie en hitte-oordrag-eienskappe. kale kragte, insluitend moegheid en erosie-korrosie.
Die byvoeging van 12% of meer chroom by staal veroorsaak dat die legering 'n aaneenlopende oksiedlaag vorm wat die basismetaal daaronder beskerm. Vandaar die term vlekvrye staal.In die afwesigheid van ander legeringsmateriale (veral nikkel), is koolstofstaal deel van die ferrietgroep, en sy eenheidsel het 'n liggaamsgesentreerde kubieke (BCC) struktuur.
Wanneer nikkel by 'n konsentrasie van 8% of hoër by die legeringsmengsel gevoeg word, selfs by omgewingstemperatuur, sal die sel bestaan ​​in 'n gesiggesentreerde kubieke (FCC) struktuur wat austeniet genoem word.
Soos getoon in Tabel 1, het 300-reeks vlekvrye staal en ander vlekvrye staal 'n nikkelinhoud wat 'n austenitiese struktuur produseer.
Austenitiese staal het bewys dat dit baie waardevol is in baie toepassings, insluitend as 'n materiaal vir hoëtemperatuur-oorverhitters en herverhittingsbuise in kragketels. Die 300-reeks in die besonder word dikwels gebruik as 'n materiaal vir lae-temperatuur hitteruilerbuise, insluitend stoomoppervlakkondensators. Dit is egter in hierdie toepassings dat baie potensiële mislukkingsmeganismes miskyk.
Die grootste probleem met vlekvrye staal, veral die gewilde 304- en 316-materiale, is dat die beskermende oksiedlaag dikwels vernietig word deur onsuiwerhede in die koelwater en deur splete en neerslae wat help om onsuiwerhede te konsentreer. Boonop kan staande water onder stilstandtoestande lei tot mikrobiese groei, waarvan die metaboliese neweprodukte hoogs skadelik vir metaal kan wees.
'n Algemene verkoelingswater onsuiwerheid, en een van die moeilikste om ekonomies te verwyder, is chloried. Hierdie ioon kan baie probleme in stoomopwekkers veroorsaak, maar in kondensators en hulpwarmteruilers is die grootste probleem dat chloriede in voldoende konsentrasies die beskermende oksiedlaag op vlekvrye staal kan binnedring en vernietig, wat gelokaliseerde pitting korrosie veroorsaak, ie.
Pitting is een van die mees verraderlike vorme van korrosie omdat dit muurpenetrasies en toerustingonderbrekings met min metaalverlies kan veroorsaak.
Chloriedkonsentrasies hoef nie baie hoog te wees om putkorrosie in 304 en 316 vlekvrye staal te veroorsaak nie, en vir skoon oppervlaktes sonder enige neerslae of splete word die aanbevole maksimum chloriedkonsentrasies nou beskou as:
Verskeie faktore kan maklik chloriedkonsentrasies produseer wat hierdie riglyne oorskry, beide in die algemeen en in gelokaliseerde liggings. Dit het baie skaars geword om eers eenmalige verkoeling vir nuwe kragsentrales te oorweeg. Die meeste is gebou met koeltorings, of in sommige gevalle, lugverkoelde kondensators (ACC). Vir diegene met koeltorings, kan die konsentrasie van onsuiwerhede in skoonheidsmiddels 'n chloor-konsentrasie met 'n chloor-konsentrasie werk. met vyf konsentrasiesiklusse, en die chloried-inhoud van die sirkulerende water is 250 mg/l. Dit alleen behoort oor die algemeen 304 SS uit te sluit. Boonop is daar in nuwe en bestaande aanlegte 'n toenemende behoefte om vars water te vervang vir aanleghervulling. 'n Algemene alternatief is munisipale afvalwater. Tabel 2 vergelyk die ontleding van die vier varswatervoorrade met die vier varswatervoorrade.
Wees op die uitkyk vir verhoogde chloriedvlakke (en ander onsuiwerhede, soos stikstof en fosfor, wat mikrobiese kontaminasie in verkoelingstelsels grootliks kan verhoog). Vir in wese alle gryswater sal enige sirkulasie in die koeltoring die chloriedlimiet wat deur 316 SS aanbeveel word, oorskry.
Die voorafgaande bespreking is gebaseer op die korrosiepotensiaal van algemene metaaloppervlakke.Breke en sedimente verander die storie dramaties, aangesien beide plekke verskaf waar onsuiwerhede kan konsentreer.'n Tipiese ligging vir meganiese krake in kondensators en soortgelyke hitteruilers is by buis-tot-buis-plaatverbindings. Sediment binne die buis kan die sedimentêre skeidingsplek by die sediment skep, en dien self as 'n afskeidingsplek vir die sediment. meer, omdat vlekvrye staal staatmaak op 'n deurlopende oksiedlaag vir beskerming, kan die neerslae suurstofarm plekke vorm wat die oorblywende staaloppervlak in 'n anode verander.
Bogenoemde bespreking skets kwessies wat aanlegontwerpers tipies nie in ag neem wanneer hulle kondensor- en hulp-hitteruiler-buismateriaal vir nuwe projekte spesifiseer nie. Die mentaliteit rakende die 304 en 316 SS blyk soms steeds te wees "dit is wat ons nog altyd gedoen het" sonder om die gevolge van sulke aksies in ag te neem. Alternatiewe materiale is beskikbaar om die strawwer aanplantingstoestande die hoof te bied.
Voordat alternatiewe metale bespreek word, moet 'n ander punt kortliks gestel word. In baie gevalle het 'n 316 SS of selfs 'n 304 SS goed gevaar tydens normale werking, maar tydens 'n kragonderbreking misluk. In die meeste gevalle is die mislukking te wyte aan swak dreinering van die kondensor of hitteruiler wat stagnante water in die buise veroorsaak. Hierdie omgewing bied ideale toestande vir die groei van mikro-organismes wat direk die mikrobiale korrosiewe verbindings produseer. metaal.
Dit is bekend dat hierdie meganisme, bekend as mikrobieel-geïnduseerde korrosie (MIC), vlekvrye staalpype en ander metale binne weke vernietig. As die hitteruiler nie gedreineer kan word nie, moet ernstige oorweging daaraan gegee word om water periodiek deur die hitteruiler te sirkuleer en biododer tydens die proses by te voeg.(Vir meer besonderhede oor behoorlike oplêprosedures, sien D. Janyy Exchanger, Consider, BOP-4 Consider, Consider, Consider, Consider. 6, 2019 in Champaign, IL Aangebied by die 39ste Electric Utility Chemistry Simposium.)
Vir die strawwe omgewings wat hierbo uitgelig is, sowel as strawwer omgewings soos brakwater of seewater, kan alternatiewe metale gebruik word om onsuiwerhede af te weer.Drie legeringsgroepe het bewys dat suksesvolle, kommersieel suiwer titanium, 6% molibdeen austenitiese vlekvrye staal en superferritiese vlekvrye staal is. Hierdie legerings is ook as baie MIC-weerstandbiedend, as baie MIC-weerstandig beskou. al diggepakte kristalstruktuur en uiters lae elastiese modulus maak dit vatbaar vir meganiese skade. Hierdie legering is die beste geskik vir nuwe installasies met sterk buissteunstrukture. 'n Uitstekende alternatief is die superferritiese vlekvrye staal Sea-Cure®. Die samestelling van hierdie materiaal word hieronder getoon.
Die staal is hoog in chroom, maar laag in nikkel, dus is dit 'n ferritiese vlekvrye staal eerder as 'n austenitiese vlekvrye staal. As gevolg van sy lae nikkelinhoud kos dit baie minder as ander legerings.Sea-Cure se hoë sterkte en elastiese modulus maak voorsiening vir dunner wande as ander materiale, wat verbeterde hitte-oordrag tot gevolg het.
Die verbeterde eienskappe van hierdie metale word getoon op die "Pitting Resistance Equivalent Number" grafiek, wat, soos die naam aandui, 'n toetsprosedure is wat gebruik word om die weerstand van verskeie metale teen putkorrosie te bepaal.
Een van die mees algemene vrae is "Wat is die maksimum chloriedinhoud wat 'n spesifieke graad vlekvrye staal kan verdra?"Die antwoorde verskil baie. Faktore sluit in pH, temperatuur, teenwoordigheid en tipe frakture, en die potensiaal vir aktiewe biologiese spesies. 'n Gereedskap is op die regter-as van Figuur 5 bygevoeg om met hierdie besluit te help. Dit is gebaseer op neutrale pH, 35°C vloeiende water wat algemeen voorkom in baie BOP- en kondensasie-toepassings (om afsettingsvorming en kraakvorming te voorkom, en dan kan 'n spesifieke chemiese samestelling met PR bepaal word, en dan kan alle chemiese samestelling met PR bepaal word). die toepaslike skuinsstreep.Die aanbevole maksimum chloriedvlak kan dan bepaal word deur 'n horisontale lyn op die regter-as te trek.In die algemeen, indien 'n legering vir brak- of seewatertoepassings oorweeg moet word, moet dit 'n CCT bo 25 grade Celsius hê soos gemeet deur die G 48-toets.
Dit is duidelik dat die superferritiese legerings wat deur Sea-Cure® verteenwoordig word, oor die algemeen geskik is vir selfs seewatertoepassings. Daar is nog 'n voordeel aan hierdie materiale wat beklemtoon moet word. Mangaankorrosieprobleme is al vir baie jare waargeneem vir 304 en 316 SS, insluitend by aanlegte langs die Ohio-rivier. up-stelsels.Die korrosiemeganisme is geïdentifiseer as mangaandioksied (MnO2) wat met 'n oksiderende biosied reageer om soutsuur onder die afsetting te genereer.HCl is wat werklik metale aanval.[WH Dickinson en RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry";aangebied by die 2002 NACE Annual Corrosion Conference, Denver, CO.] Ferritiese staal is bestand teen hierdie korrosiemeganisme.
Die keuse van hoërgraadmateriaal vir kondensor- en hitteruilerbuise is steeds geen plaasvervanger vir behoorlike waterbehandelingchemiebeheer nie.Soos skrywer Buecker in 'n vorige kragingenieursartikel uiteengesit het, is 'n behoorlik ontwerpte en bestuurde chemiese behandelingsprogram nodig om die potensiaal vir skaalvorming, korrosie en vervuiling te minimaliseer. Polimeerchemie kom na vore as 'n kragtige alternatief vir ou phosphonaphosphate-chemie Die beheer van mikrobiese besoedeling was en sal steeds 'n kritieke kwessie wees. Terwyl oksidatiewe chemie met chloor, bleikmiddel of soortgelyke verbindings die hoeksteen van mikrobiese beheer is, kan aanvullende behandelings dikwels die doeltreffendheid van behandelingsprogramme verbeter. Een so 'n voorbeeld is stabiliseringschemie, wat help om die vrystellingstempo en doeltreffendheid van die chloorbase-introduserende water vry te stel. addisionele voer met nie-oksiderende swamdoders kan baie voordelig wees in die beheer van mikrobiese ontwikkeling. Die resultaat is dat daar baie maniere is om die volhoubaarheid en betroubaarheid van kragsentrale hitteruilers te verbeter, maar elke stelsel is anders, so noukeurige beplanning en konsultasie met kundiges in die industrie is belangrik vir die keuse van materiale en chemiese prosedures. Baie van hierdie artikel is geskryf vanuit 'n waterbehandeling perspektief, maar ons is nie die impak van toerusting nie, maar ons is nie die impak van toerusting nie, loop.Die finale besluit oor materiaalkeuse moet deur aanlegpersoneel geneem word op grond van 'n aantal faktore wat vir elke toediening gespesifiseer is.
Oor die outeur: Brad Buecker is 'n senior tegniese publisist by ChemTreat.Hy het 36 jaar ondervinding in of geaffilieer met die kragindustrie, baie daarvan in stoomopwekkingchemie, waterbehandeling, luggehaltebeheer en by City Water, Light & Power (Springfield, IL) en Kansas City Power & Light Company is geleë op La Cygne-stasie, Kansas en twee jaar as 'n superwaterstasie, Kansas. het 'n BS in Chemie van Iowa State University met addisionele kursuswerk in vloeimeganika, energie en materiaal-ewewig, en gevorderde anorganiese chemie.
Dan Janikowski is Tegniese Bestuurder by Plymouth Tube.Vir 35 jaar was hy betrokke by die ontwikkeling van metale, die vervaardiging en toetsing van buisprodukte insluitend koperlegerings, vlekvrye staal, nikkellegerings, titanium en koolstofstaal. Nadat hy sedert 2005 by Plymouth Metro was, het Janikowski verskeie senior poste beklee voordat hy Technical Manager 2010 geword het.