Аўтары зноў і зноў праглядалі новыя спецыфікацыі энергетычных праектаў, у якіх канструктары станцый звычайна выбіраюць нержавеючую сталь маркі 304 або 316 для труб кандэнсатара і дапаможнага цеплаабменніка. Для многіх тэрмін нержавеючая сталь стварае аўру непераможнай карозіі, хаця насамрэч нержавеючая сталь часам можа быць горшым выбарам, таму што яна схільная лакалізаванай карозіі. І ў гэтую эпоху абмежаванай даступнасці прэснай вады для падліўка астуджальнай вады ў спалучэнні з градзірнямі, якія працуюць пры цыклах высокай канцэнтрацыі, патэнцыйныя механізмы адмовы нержавеючай сталі павялічваюцца. У некаторых прымяненнях нержавеючая сталь серыі 300 можа выжываць толькі некалькі месяцаў, часам усяго тыдняў, перш чым выйдзе з ладу. Гэты артыкул прысвечаны як мінімум пытанням, якія варта ўлічваць пры выбары матэрыялаў для труб кандэнсатара з пункту гледжання ачысткі вады. Іншыя фактары, якія не абмяркоўваюцца ў гэтым артыкуле, але якія гуляюць ролю пры выбары матэрыялу, уключаюць трываласць матэрыялу, уласцівасці цеплаперадачы, і ўстойлівасць да механічных уздзеянняў, уключаючы стомленасць і эразійную карозію.
Даданне 12% або больш хрому ў сталь прымушае сплаў утвараць бесперапынны аксідны пласт, які абараняе асноўны метал пад ім. Адсюль і ўзнік тэрмін нержавеючая сталь. Пры адсутнасці іншых легіруючых матэрыялаў (асабліва нікеля) вугляродзістая сталь з'яўляецца часткай ферытавай групы, а яе элементарная ячэйка мае аб'ёмна-цэнтрычную кубічную (ОЦК) структуру.
Калі нікель дадаецца ў сумесь сплаву ў канцэнтрацыі 8% або вышэй, ячэйка будзе існаваць у гранецэнтрыраванай кубічнай (FCC) структуры, якая называецца аўстэніт, нават пры тэмпературы навакольнага асяроддзя.
Як паказана ў табліцы 1, нержавеючая сталь серыі 300 і іншыя нержавеючыя сталі маюць утрыманне нікеля, якое стварае аўстэнітную структуру.
Аўстэнітныя сталі аказаліся вельмі каштоўнымі ў многіх сферах прымянення, у тым ліку ў якасці матэрыялу для труб высокатэмпературных пароперагравальнікаў і падагравальнікаў у энергетычных катлах. У прыватнасці, серыя 300 часта выкарыстоўваецца ў якасці матэрыялу для нізкатэмпературных цеплаабменных труб, у тым ліку павярхоўных кандэнсатараў пары. Аднак менавіта ў гэтых сферах прымянення многія не заўважаюць патэнцыйных механізмаў адмовы.
Асноўная цяжкасць з нержавеючай сталлю, асабліва з папулярнымі матэрыяламі марак 304 і 316, заключаецца ў тым, што ахоўны аксідны пласт часта разбураецца прымешкамі ў астуджальнай вадзе, а таксама шчылінамі і адкладамі, якія спрыяюць канцэнтрацыі прымешак. Акрамя таго, ва ўмовах адключэння стаячая вада можа прывесці да росту мікробаў, пабочныя прадукты метабалізму якіх могуць моцна пашкодзіць металы.
Распаўсюджаная прымешка астуджальнай вады, якую найбольш цяжка выдаліць эканамічна, - гэта хларыд. Гэты іён можа выклікаць шмат праблем у парагенератараў, але ў кандэнсатарах і дапаможных цеплаабменніках галоўная цяжкасць заключаецца ў тым, што хларыды ў дастатковай канцэнтрацыі могуць пранікаць і разбураць ахоўны пласт аксіду на нержавеючай сталі, выклікаючы лакалізаваную карозію, г.зн.
Точкавая карозія з'яўляецца адной з самых каварных формаў карозіі, таму што яна можа выклікаць прабоіны сцен і адмову абсталявання з невялікімі стратамі металу.
Канцэнтрацыі хларыдаў не павінны быць вельмі высокімі, каб выклікаць кропкавую карозію ў нержавеючай сталі 304 і 316, а для чыстых паверхняў без якіх-небудзь адкладаў і расколін рэкамендуемыя максімальныя канцэнтрацыі хларыдаў цяпер лічацца:
Некалькі фактараў могуць лёгка прывесці да канцэнтрацыі хларыду, якая перавышае гэтыя рэкамендацыі, як у цэлым, так і ў лакальных месцах. Стала вельмі рэдка спачатку разглядаць скразное астуджэнне для новых электрастанцый. Большасць пабудаваны з градзірнямі або, у некаторых выпадках, з кандэнсатарамі з паветраным астуджэннем (ACC). Для тых, хто мае градзірні, канцэнтрацыя прымешак у касметыцы можа «цыклічна павялічвацца». Напрыклад, калона з канцэнтрацыяй хларыду ў падпітачнай вадзе 50 мг. /л працуе з пяццю цыкламі канцэнтрацыі, а ўтрыманне хларыдаў у цыркулявалай вадзе складае 250 мг/л. Ужо адно гэта павінна выключаць 304 SS. Акрамя таго, на новых і існуючых заводах узрастае неабходнасць замяняць прэсную ваду для падзарадкі раслін. Распаўсюджанай альтэрнатывай з'яўляюцца гарадскія сцёкавыя вады. У табліцы 2 параўноўваецца аналіз чатырох крыніц прэснай вады з чатырма крыніцамі сцёкавых вод.
Сачыце за павышаным узроўнем хларыду (і іншых прымешак, такіх як азот і фосфар, якія могуць значна павялічыць мікробнае заражэнне сістэм астуджэння). Практычна для ўсёй шэрай вады любая цыркуляцыя ў градзірні будзе перавышаць ліміт хларыду, рэкамендаваны 316 SS.
Папярэдняе абмеркаванне заснавана на патэнцыяле карозіі звычайных металічных паверхняў. Разломы і адклады рэзка мяняюць гісторыю, паколькі абодва з'яўляюцца месцамі, дзе могуць канцэнтравацца прымешкі. Тыповае месца для механічных расколін у кандэнсатарах і падобных цеплаабменніках - у месцах злучэння трубы з лістом трубы. Асадак у трубе можа ствараць расколіны на мяжы адкладаў, а сам асадак можа служыць месцам забруджвання. Акрамя таго, таму што нержавеючая сталь абапіраецца на бесперапынны аксідны пласт для абароны, адклады могуць утвараць бедныя кіслародам месцы, якія ператвараюць астатнюю паверхню сталі ў анод.
Прыведзенае вышэй абмеркаванне акрэслівае праблемы, якія канструктары станцый звычайна не ўлічваюць пры выбары матэрыялаў для труб кандэнсатара і дапаможнага цеплаабменніка для новых праектаў. Менталітэт адносна 304 і 316 SS часам здаецца «гэта тое, што мы заўсёды рабілі», не ўлічваючы наступствы такіх дзеянняў. Даступныя альтэрнатыўныя матэрыялы для працы з больш жорсткімі ўмовамі астуджальнай вады, з якімі зараз сутыкаюцца многія заводы.
Перш чым абмяркоўваць альтэрнатыўныя металы, трэба коратка адзначыць яшчэ адзін момант. У многіх выпадках 316 SS або нават 304 SS добра працавалі падчас звычайнай працы, але выйшлі з ладу падчас адключэння электраэнергіі. У большасці выпадкаў збой звязаны з дрэнным дрэнажам кандэнсатара або цеплаабменніка, які выклікае застой вады ў трубах. Такое асяроддзе забяспечвае ідэальныя ўмовы для росту мікраарганізмаў. Мікробныя калоніі, у сваю чаргу, вырабляюць каразійныя злучэнні, якія непасрэдна выклікаюць карозію. трубчасты метал.
Вядома, што гэты механізм, вядомы як карозія, выкліканая мікраарганізмамі (MIC), разбурае трубы з нержавеючай сталі і іншыя металы на працягу некалькіх тыдняў. Калі цеплаабменнік не можа быць асушаны, варта сур'ёзна падумаць аб перыядычнай цыркуляцыі вады праз цеплаабменнік і даданні біяцыду падчас працэсу. (Больш падрабязную інфармацыю аб правільных працэдурах адстойвання гл. Д. Янікоўскі, «Папластоўванне кандэнсатара і BOP абменнікаў - Меркаванні»; адбудзецца 4 чэрвеня - 6, 2019 г. у Шампейне, штат Ілінойс, прадстаўлена на 39-м сімпозіуме па хіміі электраэнергетыкі.)
Для цяжкіх умоў, азначаных вышэй, а таксама больш жорсткіх умоў, такіх як саланаватай або марская вада, можна выкарыстоўваць альтэрнатыўныя металы для абароны ад прымешак. Тры групы сплаваў зарэкамендавалі сябе паспяхова: камерцыйна чысты тытан, 6% аўстэнітная нержавеючая сталь з малібдэнам і суперферытная нержавеючая сталь. Гэтыя сплавы таксама ўстойлівыя да MIC. Хоць тытан лічыцца вельмі ўстойлівым да карозіі, яго шасцігранная шчыльная крышталічная структура і вельмі нізкі модуль пругкасці робяць яго адчувальным да механічных пашкоджанняў. Гэты сплаў лепш за ўсё падыходзіць для новых установак з моцнымі апорнымі структурамі труб. Выдатнай альтэрнатывай з'яўляецца суперферытная нержавеючая сталь Sea-Cure®. Склад гэтага матэрыялу паказаны ніжэй.
У сталі высокае ўтрыманне хрому, але мала нікеля, таму гэта ферытная нержавеючая сталь, а не аўстэнітная нержавеючая сталь. Дзякуючы нізкаму ўтрыманню нікеля яна каштуе значна танней, чым іншыя сплавы. Высокая трываласць і модуль пругкасці Sea-Cure дазваляюць атрымаць больш тонкія сценкі, чым іншыя матэрыялы, што прыводзіць да паляпшэння цеплааддачы.
Палепшаныя ўласцівасці гэтых металаў паказаны на дыяграме «Эквівалентны лік устойлівасці да точкавай карозіі», якая, як вынікае з назвы, з'яўляецца працэдурай выпрабаванняў, якая выкарыстоўваецца для вызначэння ўстойлівасці розных металаў да точкавай карозіі.
Адно з самых распаўсюджаных пытанняў: "Якое максімальнае ўтрыманне хларыдаў можа вытрымліваць нержавеючая сталь пэўнага гатунку?"Адказы моцна адрозніваюцца. Фактары ўключаюць pH, тэмпературу, наяўнасць і тып разломаў, а таксама патэнцыял для актыўных біялагічных відаў. Інструмент быў дададзены на правай восі малюнка 5, каб дапамагчы з гэтым рашэннем. Ён заснаваны на нейтральным pH, праточнай вадзе з тэмпературай 35°C, якая звычайна сустракаецца ў многіх прымяненнях BOP і кандэнсацыі (для прадухілення адукацыі адкладаў і адукацыі расколін). Пасля таго, як сплаў з пэўным хімічным складам быў абраны, PREn можа быць вызначана, а затым перасякаецца з адпаведную касую рысу. Затым рэкамендаваны максімальны ўзровень хларыду можна вызначыць, правёўшы гарызантальную лінію па правай восі. Увогуле, калі сплаў разглядаецца для ўжывання ў саланаватай або марской вадзе, ён павінен мець CCT вышэй за 25 градусаў па Цэльсіі, як вымерана тэстам G 48.
Відавочна, што суперферытныя сплавы, прадстаўленыя Sea-Cure®, звычайна падыходзяць нават для ўжывання ў марской вадзе. Неабходна падкрэсліць яшчэ адну карысць гэтых матэрыялаў. Праблемы карозіі марганца назіраліся для 304 і 316 SS на працягу многіх гадоў, у тым ліку на заводах уздоўж ракі Агаё. Нядаўна цеплаабменнікі на заводах уздоўж рэк Місісіпі і Місуры падвергліся нападам. Карозія марганца таксама з'яўляецца распаўсюджанай праблемай у калодзежах сістэмы падкормкі вады. Механізм карозіі быў ідэнтыфікаваны як дыяксід марганца (MnO2), які рэагуе з акісляльным біяцыдам для атрымання салянай кіслаты пад адкладам. HCl - гэта тое, што сапраўды атакуе металы [WH Dickinson and RW Pick, "Manganeose-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry";прадстаўлены на штогадовай канферэнцыі NACE па карозіі 2002 г., Дэнвер, штат Каларада.] Ферытныя сталі ўстойлівыя да гэтага механізму карозіі.
Выбар больш якасных матэрыялаў для труб кандэнсатара і цеплаабменніка па-ранейшаму не можа замяніць належнага хімічнага кантролю ачысткі вады. Як акрэсліў аўтар Бюкер ​​у папярэднім артыкуле аб энергетыцы, правільна распрацаваная і кіраваная праграма хімічнай апрацоўкі неабходная для мінімізацыі магчымасці адукацыі накіпу, карозіі і забруджвання. Хімія палімераў становіцца магутнай альтэрнатывай старым фасфатным/фасфанатным хімічным працэсам для барацьбы з карозіяй і накіпам. у сістэмах градзірні. Кантроль мікробнага забруджвання быў і будзе заставацца найважнейшай праблемай. У той час як акісляльная хімія з хлорам, адбельвальнікам або падобнымі злучэннямі з'яўляецца краевугольным каменем барацьбы з мікробамі, дадатковая апрацоўка часта можа палепшыць эфектыўнасць праграм ачысткі. Адным з такіх прыкладаў з'яўляецца стабілізацыйная хімія, якая дапамагае павялічыць хуткасць вызвалення і эфектыўнасць акісляльных біяцыдаў на аснове хлору без увядзення ў ваду якіх-небудзь шкодных злучэнняў. , дадатковы корм з неакісляльнымі фунгіцыдамі можа быць вельмі карысным для кантролю развіцця мікробаў. У выніку існуе мноства спосабаў палепшыць устойлівасць і надзейнасць цеплаабменнікаў электрастанцый, але кожная сістэма адрозніваецца, таму дбайнае планаванне і кансультацыі з галіновымі экспертамі важныя для выбару матэрыялаў і хімічных працэдур. Большая частка гэтага артыкула напісана з пункту гледжання ачысткі вады, мы не ўдзельнічаем у прыняцці істотных рашэнняў, але нас просяць дапамагчы кіраваць уплывам гэтых рашэнняў. абсталяванне запушчана і працуе. Канчатковае рашэнне аб выбары матэрыялу павінна быць прынята персаналам завода на аснове шэрагу фактараў, указаных для кожнага прыкладання.
Пра аўтара: Брэд Букер з'яўляецца старэйшым тэхнічным публіцыстам у ChemTreat. Ён мае 36-гадовы досвед працы ў энергетычнай прамысловасці або звязаны з ёй, у асноўным у галіне хіміі выпрацоўкі пары, ачысткі вады, кантролю якасці паветра і ў City Water, Light & Power (Спрынгфілд, штат Ілінойс), а кампанія Kansas City Power & Light Company размешчана на станцыі La Cygne, штат Канзас. Ён таксама правёў два гады ў якасці выконваючага абавязкі кантралёра водазабеспячэння і сцёкавых вод у хімічнай кампаніі. plant.Buecker мае ступень бакалаўра хіміі ва Універсітэце штата Аёва з дадатковай курсавой працай па механіцы вадкасці, раўнавазе энергіі і матэрыялаў і перадавой неарганічнай хіміі.
Дэн Янікоўскі з'яўляецца тэхнічным мэнэджэрам у Plymouth Tube. На працягу 35 гадоў ён удзельнічаў у распрацоўцы металаў, вытворчасці і выпрабаванні трубчастых вырабаў, уключаючы медныя сплавы, нержавеючую сталь, нікелевыя сплавы, тытан і вугляродзістую сталь. Працуючы ў Plymouth Metro з 2005 года, Янікоўскі займаў розныя кіруючыя пасады, перш чым стаць тэхнічным дырэктарам у 2010 годзе.