Autorid on ikka ja jälle üle vaadanud uued energiaprojektide spetsifikatsioonid, mille puhul tehase projekteerijad valivad tavaliselt kondensaatori ja lisasoojusvaheti torude jaoks roostevaba terase 304 või 316. Paljude jaoks tekitab termin roostevaba teras võitmatu korrosiooni oreooli, kuigi tegelikult võib roostevaba teras, kuna see valik on kohati kõige halvem, kuna nende kättesaadavus on halvem. mage vesi jahutusvee lisamiseks koos jahutustornidega, mis töötavad kõrge kontsentratsioonitsükliga, suurendatakse roostevaba terase võimalikke rikkemehhanisme. Mõnes rakenduses säilib 300-seeria roostevaba teras enne rikkeid vaid kuid, mõnikord vaid nädalaid. See artikkel keskendub vähemalt küsimustele, mida tuleks arvestada kondensaatoritoru materjalide valimisel veetöötluse vaatenurgast, kuid muude tegurite hulgas, mis ei mängi materjali tugevuse, tugevuse ja paberi omaduste osas rolli. , sealhulgas väsimus ja erosioonkorrosioon.
Kui lisate terasele 12% või rohkem kroomi, moodustub sulam pideva oksiidikihi, mis kaitseb selle all olevat mitteväärismetalli. Sellest ka termin roostevaba teras. Muude legeerivate materjalide (eriti nikli) puudumisel on süsinikteras osa ferriidirühmast ja selle elementelemendil on kehakeskne kuup (BCC) struktuur.
Kui niklit lisatakse sulami segule kontsentratsioonis 8% või rohkem, eksisteerib element isegi ümbritseva õhu temperatuuril näokeskse kuubikujulise (FCC) struktuurina, mida nimetatakse austeniidiks.
Nagu on näidatud tabelis 1, on 300-seeria roostevaba terase ja muude roostevabade teraste niklisisaldus, mis tekitab austeniitse struktuuri.
Austeniitsed terased on osutunud paljudes rakendustes väga väärtuslikuks, sealhulgas kõrge temperatuuriga ülekuumendi ja soojuskatelde torude materjalina. Eelkõige kasutatakse 300-seeriat sageli madala temperatuuriga soojusvaheti torude, sealhulgas aurupinna kondensaatorite materjalina. Kuid just nendes rakendustes jätavad paljud tähelepanuta võimalikud rikkemehhanismid.
Roostevaba terase (eriti populaarsete 304 ja 316 materjalide) peamine probleem seisneb selles, et kaitsva oksiidikihi hävitavad sageli jahutusvees olevad lisandid ning lõhed ja ladestused, mis aitavad kontsentreerida lisandeid. Lisaks võib seisev vesi väljalülitustingimustes põhjustada mikroobide kasvu, mille metaboolsed kõrvalsaadused võivad metalle väga kahjustada.
Tavaline jahutusvee lisand, mida on majanduslikult kõige raskem eemaldada, on kloriid. See ioon võib aurugeneraatorites põhjustada palju probleeme, kuid kondensaatorites ja abisoojusvahetites on peamiseks raskuseks see, et piisavas kontsentratsioonis kloriidid võivad tungida läbi roostevaba terase kaitsva oksiidikihi ja hävitada, põhjustades lokaalset korrosiooni, st täppide tekkimist.
Punktide tekitamine on üks salakavalamaid korrosiooni vorme, kuna see võib vähese metallikaoga põhjustada seinte läbitungimist ja seadmete rikkeid.
Kloriidi kontsentratsioonid ei pea olema väga kõrged, et tekitada punktkorrosiooni roostevabas terases 304 ja 316 ning puhaste pindade puhul, millel pole ladestusi ega pragusid, loetakse nüüd soovitatavaks maksimaalseks kloriidi kontsentratsiooniks:
Mitmed tegurid võivad kergesti tekitada neid juhiseid ületavaid kloriidikontsentratsioone nii üldiselt kui ka kohalikes kohtades. On muutunud väga harvaks, kui esmalt kaalutakse uute elektrijaamade ühekordset jahutamist. Enamik neist on ehitatud jahutustornidega või mõnel juhul õhkjahutusega kondensaatoritega (ACC). Jahutustornidega inimeste jaoks võib kosmeetikatoodetes sisalduvate lisandite kontsentratsioon põhjustada veesamba 5 mg/ml. viis kontsentreerimistsüklit ja tsirkuleeriva vee kloriidisisaldus on 250 mg/l. Ainuüksi see peaks üldiselt välistama 304 SS.Lisaks on uutes ja olemasolevates tehastes üha suurem vajadus magevee asendamiseks jaamade laadimiseks. Levinud alternatiiv on olmereovesi. Tabelis 2 võrreldakse nelja mageveevaru analüüsi nelja reoveevarustusega.
Jälgige suurenenud kloriidisisaldust (ja muid lisandeid, nagu lämmastik ja fosfor, mis võivad jahutussüsteemides oluliselt suurendada mikroobset saastumist). Peamiselt kogu halli vee puhul ületab jahutustornis igasugune tsirkulatsioon standardis 316 SS soovitatud kloriidi piirmäära.
Eelnev arutelu põhineb tavaliste metallpindade korrosioonipotentsiaalil.Murud ja setted muudavad olukorda dramaatiliselt, kuna mõlemad pakuvad kohti, kuhu võivad koonduda lisandid.Tüüpiline koht mehaaniliste pragude tekkeks kondensaatorites ja sarnastes soojusvahetites on torudevaheliste lehtede ristmikel. Torus olev sete võib tekitada pragusid settepiiril, kuna settevaba settepiirkond ise võib toimida. teras tugineb kaitseks pidevale oksiidikihile, sadestused võivad moodustada hapnikuvaeseid kohti, mis muudavad ülejäänud teraspinna anoodiks.
Ülaltoodud arutelu kirjeldab probleeme, mida tehaste projekteerijad tavaliselt uute projektide jaoks kondensaatori- ja abisoojusvaheti torude materjalide määramisel arvesse ei võta. 304 ja 316 SS-iga seotud mentaliteet näib mõnikord endiselt olevat "seda oleme alati teinud", arvestamata selliste toimingute tagajärgi. Saadaval on alternatiivsed materjalid, et tulla toime karmimate jahutusvee tingimustega, millega paljud tehased praegu silmitsi seisavad.
Enne alternatiivsete metallide käsitlemist tuleb lühidalt öelda veel üks punkt.Paljudel juhtudel toimis 316 SS või isegi 304 SS normaalse töö ajal hästi, kuid ebaõnnestus voolukatkestuse ajal. Enamikul juhtudel on rike tingitud kondensaatori või soojusvaheti halvast äravoolust, mis põhjustab torudes seisvat vett. See keskkond loob ideaalsed tingimused mikroorganismide kasvuks.
See mehhanism, mida tuntakse mikroobse korrosioonina (MIC), hävitab roostevabast terasest torud ja muud metallid mõne nädala jooksul. Kui soojusvahetist ei saa tühjendada, tuleks tõsiselt kaaluda vee perioodilist tsirkuleerimist läbi soojusvaheti ja protsessi ajal biotsiidi lisamist. (Lisateavet õigete paigutusprotseduuride kohta vt D. Janikowski, Conchandenser – “Layering Up40; B6OPrs, June Champaignis, Illinois, esitleti 39. elektriseadmete keemia sümpoosionil.)
Eespool esile tõstetud karmides keskkondades, aga ka karmimates keskkondades, nagu riimvesi või merevesi, saab lisandite tõrjumiseks kasutada alternatiivseid metalle. Edukaks on osutunud kolm sulamirühma, kaubanduslikult puhas titaan, 6% molübdeeni austeniitset roostevaba teras ja superferriitne roostevaba teras. Neid metallide sulameid peetakse ka väga roostekindlateks. Xagonaalne tihedalt pakitud kristallstruktuur ja äärmiselt madal elastsusmoodul muudavad selle vastuvõtlikuks mehaanilistele kahjustustele.See sulam sobib kõige paremini uutele, tugevate torude tugistruktuuridega paigaldustele. Suurepärane alternatiiv on superferriitne roostevaba teras Sea-Cure®. Selle materjali koostis on näidatud allpool.
Teras sisaldab palju kroomi, kuid vähe niklit, seega on see pigem ferriitne roostevaba teras kui austeniitteras. Madala niklisisalduse tõttu maksab see palju vähem kui teised sulamid.Sea-Cure'i kõrge tugevus ja elastsusmoodul võimaldavad muuta õhemaid seinu kui muud materjalid, mille tulemuseks on parem soojusülekanne.
Nende metallide täiustatud omadused on näidatud tabelis "Punktide tekitamise takistuse ekvivalentnumber", mis, nagu nimigi ütleb, on testimisprotseduur, mida kasutatakse erinevate metallide punktkorrosioonikindluse määramiseks.
Üks levinumaid küsimusi on "Mis on maksimaalne kloriidisisaldus, mida teatud tüüpi roostevaba teras talub?"Vastused on väga erinevad.Tegurid hõlmavad pH-d, temperatuuri, luumurdude olemasolu ja tüüpe ning aktiivsete bioloogiliste liikide potentsiaali. Selle otsuse tegemiseks on joonise 5 paremale teljele lisatud tööriist. See põhineb neutraalsel pH-l, 35 °C voolaval veel, mida tavaliselt leidub paljudes BOP-i ja kondensatsioonirakendustes (sademete ja pragude vältimiseks). kaldkriips.Soovitatava maksimaalse kloriidi taseme saab seejärel määrata, tõmmates paremale teljele horisontaalse joone. Üldiselt, kui sulami kasutamist riimvees või merevees kasutada, peab selle CCT G 48 testiga mõõdetuna olema üle 25 kraadi Celsiuse järgi.
On selge, et Sea-Cure® esindatud superferriitsed sulamid sobivad üldiselt isegi merevees kasutamiseks. Nendel materjalidel on veel üks eelis, mida tuleb rõhutada. Mangaani korrosiooniprobleeme on 304 ja 316 SS puhul täheldatud juba aastaid, sealhulgas Ohio jõe äärsetes tehastes. Hiljuti on Missourrossippi ja Missourrossippi ja Missourrossippi jõe äärsete tehaste soojusvahetid rünnanud ka ühiseid probleeme. vee täitesüsteemid.Korrosioonimehhanism on tuvastatud kui mangaandioksiid (MnO2), mis reageerib oksüdeeriva biotsiidiga, et tekitada ladestu all vesinikkloriidhapet.HCl on see, mis tegelikult ründab metalle.[WH Dickinson ja RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry";esitleti 2002. aasta NACE iga-aastasel korrosioonikonverentsil, Denver, CO.] Ferriiterased on sellele korrosioonimehhanismile vastupidavad.
Kondensaatori ja soojusvaheti torude jaoks kõrgema kvaliteediga materjalide valimine ei asenda ikka veel õiget veepuhastuskeemia kontrolli. Nagu autor Buecker on eelmises energeetika artiklis kirjeldanud, on katlakivi tekke, korrosiooni ja saastumise võimaliku minimeerimiseks vajalik korralikult kavandatud ja toimiv keemiline töötlemisprogramm. Polümeeride keemia on kujunemas võimsa alternatiivina vanemale korrosiooni- ja fosfofosfaaditõrjele. jahutustornide süsteemides. Mikroobse saastumise kontrollimine on olnud ja jääb kriitiliseks probleemiks. Kuigi oksüdatiivne keemia kloori, valgendi või sarnaste ühenditega on mikroobide tõrje nurgakivi, võivad täiendavad ravimeetodid sageli parandada raviprogrammide tõhusust. Üks selline näide on stabiliseerimiskeemia, mis aitab suurendada vabanemise kiirust ja oksüdeerivat vett oksüdeerivat vett, oksüdeerivat vett biotsiidides. Mitteoksüdeerivate fungitsiididega sööt võib olla mikroobide arengu ohjamisel väga kasulik. Tulemuseks on see, et elektrijaamade soojusvahetite jätkusuutlikkuse ja töökindluse parandamiseks on palju võimalusi, kuid iga süsteem on erinev, seega on materjalide ja keemiliste protseduuride valikul oluline hoolikas planeerimine ja konsultatsioon valdkonnaekspertidega. Suur osa sellest artiklist on kirjutatud veetöötluse vaatenurgast, kuid me ei ole seotud materjalidega, kuid me ei ole kaasatud nende lõplike otsuste tegemisele. valiku peab tegema tehase personal, lähtudes iga rakenduse jaoks määratud mitmest tegurist.
Teave autori kohta: Brad Buecker on ChemTreati vanemtehniline publitsist. Tal on 36-aastane kogemus energiatööstuses või sellega seotud kogemus, suur osa sellest aurutootmise keemia, veetöötluse, õhukvaliteedi kontrollimise valdkonnas ning City Water, Light & Power (Springfield, IL) ja Kansaste City Power & Light Company asub La Cygne'i veejaamas/Kansawawateris kaks aastat. cker on omandanud bakalaureusekraadi Iowa osariigi ülikoolis keemia erialal, lisades kursuse töödeks vedelikmehaanika, energia ja materjalide tasakaalu ning anorgaanilise keemia kõrgtasemel.
Dan Janikowski on Plymouth Tube'i tehniline juht. 35 aastat on ta tegelenud metallide arendamisega, torukujuliste toodete, sealhulgas vasesulamid, roostevaba teras, niklisulamid, titaan ja süsinikteras, tootmise ja katsetamisega. Olles töötanud Plymouthi metroos alates 2005. aastast, töötas Janikowski enne tehniliseks juhiks saamist erinevatel kõrgematel ametikohtadel201.