A szerzők újra és újra áttekintették az energiaprojektek új specifikációit, amelyekben az üzemtervezők jellemzően a 304-es vagy a 316-os rozsdamentes acélt választják kondenzátor- és kiegészítő hőcserélő csövekhez. Sokak számára a rozsdamentes acél kifejezés a legyőzhetetlen korrózió auráját varázsolja, pedig valójában a rozsdamentes acélok is előfordulhatnak, mivel a rendelkezésre állás időnként a legrosszabb a rendelkezésre állásuk. édesvíz a hűtővíz-utántöltéshez, párosulva a nagy koncentrációs ciklusokon működő hűtőtornyokkal, a lehetséges rozsdamentes acél meghibásodási mechanizmusok megnagyobbodnak. Egyes alkalmazásokban a 300-as sorozatú rozsdamentes acél csak hónapokig, néha csak hetekig él, mielőtt meghibásodik. Ez a cikk legalább azokra a kérdésekre összpontosít, amelyeket figyelembe kell venni a kondenzátorcső anyagának kiválasztásakor a vízkezelés szempontjából, de más tényezők is szerepet nem játszanak a papír anyagátadási szilárdságában és a szilárdságban. , beleértve a fáradást és az eróziós korróziót.
Ha 12% vagy több krómot adunk az acélhoz, az ötvözet folytonos oxidréteget képez, amely védi az alatta lévő nemesfémet. Innen származik a rozsdamentes acél kifejezés. Egyéb ötvözőanyagok (különösen a nikkel) hiányában a szénacél a ferritcsoport része, és egységcellája testközpontú köbös (BCC) szerkezettel rendelkezik.
Ha nikkelt adnak az ötvözetkeverékhez 8%-os vagy nagyobb koncentrációban, a cella ausztenitnek nevezett felületközpontú köbös (FCC) szerkezetben fog létezni, még környezeti hőmérsékleten is.
Amint az 1. táblázatban látható, a 300-as sorozatú rozsdamentes acélok és más rozsdamentes acélok nikkeltartalma ausztenites szerkezetet eredményez.
Az ausztenites acélok számos alkalmazásban nagyon értékesnek bizonyultak, beleértve a nagy hőmérsékletű túlhevítők és a nagy teljesítményű kazánok utánfűtőcsövek anyagát. A 300-as sorozatot különösen gyakran használják alacsony hőmérsékletű hőcserélő csövek anyagaként, beleértve a gőzfelületi kondenzátorokat is. Azonban ezekben az alkalmazásokban sokan figyelmen kívül hagyják a lehetséges meghibásodási mechanizmusokat.
A fő nehézség a rozsdamentes acéllal, különösen a népszerű 304-es és 316-os anyagokkal kapcsolatban az, hogy a védő oxidréteget gyakran tönkreteszik a hűtővízben lévő szennyeződések, valamint a szennyeződések koncentrálását elősegítő rések és lerakódások. Ezenkívül leállási körülmények között az állóvíz mikrobák szaporodásához vezethet, amelyek anyagcsere melléktermékei nagymértékben károsíthatják a fémeket.
A hűtővíz gyakori, és az egyik legnehezebben gazdaságosan eltávolítható szennyeződése a klorid. Ez az ion sok problémát okozhat a gőzfejlesztőkben, de a kondenzátorokban és a segédhőcserélőkben a fő nehézséget az jelenti, hogy a megfelelő koncentrációban lévő kloridok áthatolnak a rozsdamentes acélon lévő védő oxidrétegen és tönkretehetik a rozsdamentes acél védőrétegét, helyi korróziót, azaz lyukkorróziót okozva.
A gödrösödés a korrózió egyik legalattomosabb formája, mert csekély fémveszteség mellett faláthatolást és berendezés meghibásodását okozhatja.
A kloridkoncentrációnak nem kell túl magasnak lennie ahhoz, hogy pontkorróziót okozzon a 304-es és 316-os rozsdamentes acélban, és tiszta, lerakódások és rés nélküli felületek esetén a javasolt maximális kloridkoncentrációk a következők:
Számos tényező könnyen előidézheti ezeket az irányelveket meghaladó kloridkoncentrációkat, általánosságban és bizonyos helyeken is. Nagyon ritka, hogy először az egyszeri hűtést fontolgatják az új erőművekben. A legtöbb hűtőtornyokkal, vagy egyes esetekben léghűtéses kondenzátorral (ACC) épült. A hűtőtornyokkal rendelkezők számára a kozmetikumokban lévő szennyeződések koncentrációja a vízoszloponként 5 mg/pl. öt koncentrációs ciklus, és a keringő víz kloridtartalma 250 mg/l.Ez önmagában általában kizárja a 304 SS-t.Ezen kívül az új és a meglévő üzemekben egyre nagyobb szükség van az édesvíz cseréjére az üzemi újratöltéshez.Gyakori alternatíva a települési szennyvíz.A 2. táblázat összehasonlítja a négy édesvízkészlet elemzését a négy szennyvízellátással.
Ügyeljen a megnövekedett kloridszintre (és egyéb szennyeződésekre, mint például a nitrogénre és a foszforra, amelyek nagymértékben növelhetik a mikrobiális szennyeződést a hűtőrendszerekben). Lényegében az összes szürke víz esetében a hűtőtoronyban a keringés meghaladja a 316 SS által javasolt klorid-határértéket.
Az előző megbeszélés a közönséges fémfelületek korróziós potenciálján alapul. A törések és üledékek drámaian megváltoztatják a történetet, mivel mindkettő olyan helyet biztosít, ahol a szennyeződések koncentrálódhatnak. A kondenzátorokban és hasonló hőcserélőkben a mechanikai repedések tipikus helye a cső-cső lapok csomópontjai. A csövön belüli üledék repedéseket hozhat létre az üledék határán, mert maga az üledékképződés helye lehet, és az üledékmentességet képezheti. Az acél folyamatos oxidrétegre támaszkodik a védelem érdekében, a lerakódások oxigénszegény helyeket képezhetnek, amelyek a megmaradt acélfelületet anóddá változtatják.
A fenti megbeszélés felvázolja azokat a kérdéseket, amelyeket az üzemtervezők általában nem vesznek figyelembe, amikor új projektekhez kondenzátor- és segédhőcserélő-csöveket határoznak meg. A 304-es és 316-os SS-szel kapcsolatos mentalitás néha még mindig úgy tűnik, hogy „mi mindig is ezt csináltuk”, anélkül, hogy figyelembe vesszük az ilyen lépések következményeit. Alternatív anyagok állnak rendelkezésre a mostani keményebb hűtővíz-körülmények kezelésére, amelyekkel sok üzem szembesül.
Mielőtt az alternatív fémekről beszélnénk, még egy dolgot kell röviden leszögezni. Sok esetben a 316 SS vagy akár a 304 SS is jól teljesített normál működés közben, de áramszünet során meghibásodott. A legtöbb esetben a hiba a kondenzátor vagy a hőcserélő rossz vízelvezetéséből fakad, ami pangó vizet okoz a csövekben. Ez a környezet ideális feltételeket biztosít a mikroorganizmusok korróziós vegyületeinek növekedéséhez.
Erről a mikrobiálisan indukált korróziónak (MIC) ismert mechanizmusról ismert, hogy heteken belül tönkreteszi a rozsdamentes acél csöveket és más fémeket. Ha a hőcserélőt nem lehet leereszteni, komolyan meg kell fontolni a víz rendszeres keringetését a hőcserélőn, és a folyamat során biocid adagolását. Champaignben, IL. A 39. Electric Utility Chemistry Symposiumon bemutatták.)
A fent említett zord környezetekben, valamint zordabb környezetben, például brakkvízben vagy tengervízben, alternatív fémek használhatók a szennyeződések kivédésére. Három ötvözetcsoport bizonyult sikeresnek, kereskedelmileg tiszta titán, 6% molibdén ausztenites rozsdamentes acél és szuperferrites rozsdamentes acél. Ezek az ötvözetek nagyon ellenállóak az alumíniummal szemben. xagonális, szorosan záródó kristályszerkezete és rendkívül alacsony rugalmassági modulusa érzékenysé teszi a mechanikai sérülésekre.Ez az ötvözet a legalkalmasabb új, erős csőtartó szerkezetekkel rendelkező telepítésekhez.Kiváló alternatíva a szuperferrites rozsdamentes Sea-Cure® acél.Az anyag összetétele az alábbiakban látható.
Az acél magas krómtartalmú, de kevés nikkelt tartalmaz, ezért inkább ferrites rozsdamentes acél, mint ausztenites rozsdamentes acél. Alacsony nikkeltartalma miatt sokkal olcsóbb, mint más ötvözetek. A Sea-Cure nagy szilárdsága és rugalmassági modulusa vékonyabb falakat tesz lehetővé, mint más anyagok, ami jobb hőátadást eredményez.
Ezeknek a fémeknek a továbbfejlesztett tulajdonságait a „Pitting Resistance Equivalent Number” táblázat mutatja, amely, ahogy a neve is sugallja, egy olyan vizsgálati eljárás, amelyet a különböző fémek pontkorrózióval szembeni ellenállásának meghatározására használnak.
Az egyik leggyakoribb kérdés: „Mekkora az a maximális kloridtartalom, amelyet egy adott rozsdamentes acél tolerálhat?”A válaszok nagyon eltérőek. A tényezők közé tartozik a pH, a hőmérséklet, a törések jelenléte és típusa, valamint az aktív biológiai fajok lehetősége. Az 5. ábra jobb oldali tengelyéhez egy eszközt adtunk, amely segíti a döntést. Semleges pH-n, 35 °C-os folyó vízen alapszik, amely gyakran megtalálható számos BOP és kondenzációs alkalmazásban (a lerakódások és repedések kialakulásának megakadályozása érdekében). A megfelelő vegyszer összetételével meghatározható, majd egyszer minden esetben meghatározható a PR. perjel.Az ajánlott maximális kloridszint ezután úgy határozható meg, hogy vízszintes vonalat húz a jobb tengelyre.Általában, ha egy ötvözetet brakk- vagy tengervizes alkalmazásokhoz kell figyelembe venni, akkor annak 25 Celsius-fok feletti CCT-vel kell rendelkeznie a G 48 teszttel mérve.
Nyilvánvaló, hogy a Sea-Cure® által képviselt szuperferrites ötvözetek általában még tengervízben is használhatók. Van egy másik előnyük is ezeknek az anyagoknak, amelyet hangsúlyozni kell.A 304 és 316 SS esetében évek óta mangánkorróziós problémákat figyeltek meg, beleértve az Ohio folyó menti üzemeket is. A közelmúltban a Missourrossippi és a Missourrossippi és a Missourrosippi folyó menti üzemek hőcserélői is megtámadták. vízpótló rendszerek.A korróziós mechanizmust mangán-dioxidként (MnO2) azonosították, amely egy oxidáló biociddel reagálva sósav keletkezik a lerakódás alatt. A HCl az, ami igazán megtámadja a fémeket.[WH Dickinson és RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry";bemutatták a 2002-es NACE éves korróziós konferencián, Denver, CO.] A ferrites acélok ellenállnak ennek a korróziós mechanizmusnak.
A kondenzátor- és hőcserélőcsövek jobb minőségű anyagok kiválasztása továbbra sem helyettesítheti a megfelelő vízkezelési kémiai szabályozást. Amint Buecker egy korábbi energetikai cikkében felvázolta, megfelelően megtervezett és működtetett vegyi kezelési programra van szükség a vízkőképződés, korrózió és szennyeződés lehetőségének minimalizálása érdekében. hűtőtornyos rendszerekben. A mikrobiális szennyeződés visszaszorítása kritikus kérdés volt és továbbra is az lesz. Míg a klórral, fehérítőszerrel vagy hasonló vegyületekkel végzett oxidatív kémia a mikrobiális védekezés sarokköve, a kiegészítő kezelések gyakran javíthatják a kezelési programok hatékonyságát. Ilyen például a stabilizáló kémia, amely segít növelni a kibocsátási sebességet és a káros klórtartalmú víz oxidáló vegyületbe történő hozzáadásának hatékonyságát. A nem oxidáló gombaölő szereket tartalmazó takarmány nagyon hasznos lehet a mikrobiális fejlődés visszaszorításában. Az eredmény az, hogy az erőművi hőcserélők fenntarthatóságának és megbízhatóságának javítására számos módszer létezik, de minden rendszer más, ezért fontos a gondos tervezés és az iparági szakértőkkel való egyeztetés az anyagok és a vegyi eljárások kiválasztásánál. A cikk nagy része vízkezelési szempontból anyagi szempontból íródott, de az anyagi döntések meghozatalában már nem vagyunk érintettek. a kiválasztást az üzem személyzetének kell elvégeznie az egyes alkalmazásokhoz meghatározott számos tényező alapján.
A szerzőről: Brad Buecker a ChemTreat vezető műszaki publicistája. 36 éves tapasztalattal rendelkezik az energiaiparban vagy kapcsolatban áll az energiaiparral, ennek nagy része a gőzfejlesztő kémia, a vízkezelés, a levegőminőség-ellenőrzés, valamint a City Water, Light & Power (Springfield, IL) és a Kansaste City Power & Light Company két évet töltött a La Cygne-i vízi állomáson vagy Kansaswater vegyi üzemként. cker az Iowa Állami Egyetemen szerzett kémiából BS-fokozatot, valamint további tanfolyamokat végzett folyadékmechanika, energia- és anyagegyensúly, valamint haladó szervetlen kémia témakörben.
Dan Janikowski a Plymouth Tube műszaki vezetője. 35 éve foglalkozik fémek fejlesztésével, csőszerű termékek, köztük rézötvözetek, rozsdamentes acél, nikkelötvözetek, titán és szénacél gyártásával és tesztelésével. 2005 óta a Plymouth Metro munkatársa, Janikowski különböző vezető beosztásokat töltött be, mielőtt műszaki menedzser lett volna.