Höfundarnir hafa endurskoðað nýjar raforkuframkvæmdir aftur og aftur, þar sem hönnuðir verksmiðja velja venjulega 304 eða 316 ryðfríu stáli fyrir eimsvala og aukavarmaskiptaslöngur. Fyrir marga kallar hugtakið ryðfríu stáli fram ósigrandi tæringu, þegar í raun getur ryðfríu stáli stundum verið versta valið vegna þess að það er ekki tærandi í ferskvatni og minnkað tæringarvatn. farði, ásamt kæliturnum sem starfa í mikilli styrkleikalotum, eru hugsanlegar bilunaraðferðir úr ryðfríu stáli stækkaðar. Í sumum forritum mun 300 röð ryðfríu stáli aðeins lifa í marga mánuði, stundum aðeins vikur, áður en það bilar. Þessi grein fjallar að minnsta kosti um þau atriði sem ætti að hafa í huga þegar þú velur efni í eimsvalarrörum út frá vatnsmeðferðarsjónarmiði, en fjallar ekki um eiginleika pappírs viðnáms og flutningsstyrkleika, sem skipta ekki hlutverki við val á pappír og varmastyrk. hitakraftar, þar á meðal þreyta og veðrun tæringu.
Að bæta 12% eða meira krómi við stál veldur því að málmblönduna myndar samfellt oxíðlag sem verndar grunnmálminn undir. Þar af leiðandi er hugtakið ryðfríu stáli. Þar sem önnur málmblöndur eru ekki til (sérstaklega nikkel) er kolefnisstál hluti af ferríthópnum og einingafruma þess hefur líkamsmiðaða rúmbyggingu (BCC).
Þegar nikkel er bætt við álblönduna í styrk sem er 8% eða hærri, jafnvel við umhverfishita, mun fruman vera til í andlitsmiðjuðri kúbikbyggingu (FCC) sem kallast austenít.
Eins og sýnt er í töflu 1 hafa 300 röð ryðfríu stáli og önnur ryðfríu stáli nikkelinnihald sem framleiðir austenítíska uppbyggingu.
Austenítískt stál hefur reynst mjög dýrmætt í mörgum notkunum, þar á meðal sem efni fyrir háhita ofurhitara og endurhitunarrör í rafkatlum. Sérstaklega 300 röðin er oft notuð sem efni fyrir lághita varmaskiptarör, þar með talið gufuyfirborðsþéttara. Hins vegar er það í þessum forritum sem margir líta framhjá hugsanlegum bilunaraðferðum.
Helsti erfiðleikinn við ryðfríu stáli, sérstaklega vinsælu 304 og 316 efnin, er að hlífðaroxíðlagið er oft eytt vegna óhreininda í kælivatninu og af sprungum og útfellingum sem hjálpa til við að einbeita óhreinindum. Að auki, við lokunaraðstæður, getur standandi vatn leitt til örveruvaxtar, þar sem aukaafurðir efnaskipta geta verið mjög skaðlegar fyrir málma.
Algengt óhreinindi í kælivatni, og eitt það erfiðasta að fjarlægja á hagkvæman hátt, er klóríð. Þessi jón getur valdið mörgum vandamálum í gufuframleiðendum, en í þéttum og hjálparvarmaskiptum er aðalerfiðleikinn sá að klóríð í nægilegum styrk geta komist í gegn og eyðilagt hlífðaroxíðlagið á ryðfríu stáli, sem veldur staðbundinni tæringu.
Pitting er ein skaðlegasta form tæringar vegna þess að það getur valdið vegggengni og bilun í búnaði með litlum málmtapi.
Styrkur klóríðs þarf ekki að vera mjög hár til að valda gryfjutæringu í 304 og 316 ryðfríu stáli og fyrir hreint yfirborð án útfellinga eða rifa er ráðlagður hámarksstyrkur klóríðs nú talinn vera:
Nokkrir þættir geta auðveldlega valdið klóríðstyrk sem fer yfir þessar viðmiðunarreglur, bæði almennt og á staðbundnum stöðum. Það er orðið mjög sjaldgæft að fyrst íhuga kælingu í eitt skipti fyrir nýjar virkjanir. Flestar eru byggðar með kæliturnum, eða í sumum tilfellum, loftkældum eimsvalum (ACC). með fimm styrkslotum, og klóríðinnihald hringrásarvatnsins er 250 mg/l. Þetta eitt og sér ætti almennt að útiloka 304 SS. Að auki, í nýjum og núverandi verksmiðjum, er aukin þörf á að skipta út ferskvatni fyrir endurhleðslu verksmiðja. Algengur valkostur er frárennsli sveitarfélaga. Í töflu 2 er greining á fjórum ferskvatnsbirgðum borin saman við fjögur ferskvatnsbirgðir.
Passaðu þig á auknu klóríðmagni (og öðrum óhreinindum, svo sem köfnunarefni og fosfór, sem geta aukið örverumengun í kælikerfum til muna). Fyrir nánast allt grátt vatn mun öll hringrás í kæliturninum fara yfir klóríðmörkin sem mælt er með í 316 SS.
Fyrri umfjöllun byggir á tæringarmöguleikum algengra málmflata. Brot og setlög breyta sögunni verulega, þar sem bæði veita staði þar sem óhreinindi geta safnast saman. Dæmigerð staðsetning fyrir vélrænar sprungur í þéttum og áþekkum varmaskiptum er á mótum slöngunnar. Set í túpunni getur skapað sprungur á botnfallinu sjálft og þjónað sem botnfall fyrir botnfallið. meira, vegna þess að ryðfrítt stál byggir á samfelldu oxíðlagi til verndar, geta útfellingarnar myndað súrefnissnauða staði sem breyta stályfirborðinu sem eftir er í rafskaut.
Ofangreind umræða útlistar atriði sem hönnuðir verksmiðja hafa yfirleitt ekki í huga þegar þeir tilgreina efni í eimsvala og hjálparvarmaskiptarörum fyrir ný verkefni. Hugarfarið varðandi 304 og 316 SS virðist stundum vera „það er það sem við höfum alltaf gert“ án þess að huga að afleiðingum slíkra aðgerða. Önnur efni eru tiltæk til að takast á við erfiðari kæliskilyrði í vatni núna.
Áður en verið er að ræða aðra málma þarf að gera stuttlega grein fyrir öðru atriði. Í mörgum tilfellum gekk 316 SS eða jafnvel 304 SS vel við venjulega notkun, en mistókst við rafmagnsleysi. Í flestum tilfellum stafar bilunin af lélegu frárennsli eimsvalans eða varmaskipta sem veldur stöðnun vatns í rörunum. Þetta umhverfi veitir kjöraðstæður fyrir vöxt örverurótarefna sem beint er til örverurótarefna. málmi.
Vitað er að þessi vélbúnaður, þekktur sem microbially induced corrosion (MIC), eyðileggur ryðfríu stálrörum og öðrum málmum innan nokkurra vikna. Ef ekki er hægt að tæma varmaskiptinn, ætti að íhuga alvarlega að dreifa vatni reglulega í gegnum varmaskiptinn og bæta sæfiefni við á meðan á ferlinu stendur.(Nánari upplýsingar um rétta uppsetningaraðferðir, sjá D. Janiky Exchanger, Consider Up Exchange, Consider og BOP. 6, 2019 í Champaign, IL kynnt á 39th Electric Utility Chemistry Symposium.)
Fyrir erfiða umhverfið sem lýst er hér að ofan, sem og erfiðara umhverfi eins og brak eða sjó, er hægt að nota aðra málma til að verjast óhreinindum. Þrír málmblöndur hafa reynst vel, hreint títan í atvinnuskyni, 6% mólýbden austenítískt ryðfrítt stál og ofurferrítískt ryðfrítt stál. Þessar málmblöndur eru einnig álitnar kórónógóþolnar, títan-hexóþolnar. alþétt kristalbygging og afar lítill teygjustuðull gera það næmt fyrir vélrænum skemmdum. Þessi málmblöndu hentar best fyrir nýjar uppsetningar með sterkum rörstoðbyggingum. Frábær valkostur er ofurferritískt ryðfrítt stál Sea-Cure®. Samsetning þessa efnis er sýnd hér að neðan.
Stálið er mikið í króm en lítið af nikkel, þannig að það er ferrítískt ryðfrítt stál frekar en austenitískt ryðfrítt stál. Vegna lágs nikkelinnihalds kostar það mun minna en aðrar málmblöndur. Hár styrkur og teygjustuðull Sea-Cure gerir ráð fyrir þynnri veggjum en önnur efni, sem leiðir til betri hitaflutnings.
Auknir eiginleikar þessara málma eru sýndir á „Pitting Resistance Equivalent Number“ töflunni, sem, eins og nafnið gefur til kynna, er prófunaraðferð sem notuð er til að ákvarða viðnám ýmissa málma gegn tæringu í holum.
Ein algengasta spurningin er "Hver er hámarks klóríðinnihald sem ákveðin tegund af ryðfríu stáli þolir?"Svörin eru mjög mismunandi.Þættir eru sýrustig, hitastig, nærvera og tegund brota, og möguleika á virkum líffræðilegum tegundum.Tæki hefur verið bætt við á hægri ás myndar 5 til að hjálpa við þessa ákvörðun. Það er byggt á hlutlausu pH, 35°C rennandi vatni sem almennt er að finna í mörgum BOP og þéttingarforritum (til að koma í veg fyrir útfellingar og sprungumyndun hefur verið valið með PR og síðan er hægt að velja ákveðna efnasamsetningu með PR). viðeigandi skástrik. Ráðlagður hámarksgildi klóríðs er síðan hægt að ákvarða með því að draga lárétta línu á hægri ás. Almennt séð, ef álfelgur á að koma til greina fyrir brak eða sjó, þarf það að hafa CCT yfir 25 gráður á Celsíus eins og mælt er með G 48 prófinu.
Það er ljóst að ofurjárnblendiefnin sem Sea-Cure® táknar eru almennt hentug fyrir jafnvel sjónotkun. Það er annar ávinningur við þessi efni sem verður að leggja áherslu á. Mangan tæringarvandamál hafa komið fram fyrir 304 og 316 SS í mörg ár, þar á meðal í verksmiðjum meðfram Ohio ánni. Nýlega hafa varmaskipti við plöntur meðfram ánni Mississi verið algengt vandamál með vatnsárás í Missouri og Mangan er einnig algengt vandamál með tæringu. upp kerfi.Tæringarbúnaðurinn hefur verið auðkenndur sem mangandíoxíð (MnO2) sem hvarfast við oxandi sæfiefni til að mynda saltsýru undir útfellingunni.HCl er það sem raunverulega ræðst á málma.[WH Dickinson og RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry";kynnt á árlegri tæringarráðstefnu NACE 2002, Denver, CO.] Ferrític stál eru ónæm fyrir þessum tæringarbúnaði.
Að velja hágæða efni fyrir eimsvala og varmaskiptarör kemur samt ekki í staðinn fyrir rétta efnafræðilega stjórnun vatnsmeðferðar. Eins og höfundur Buecker hefur lýst í fyrri grein um orkuverkfræði er rétt hannað og starfrækt efnameðferðaráætlun nauðsynlegt til að lágmarka möguleika á flögnun, tæringu og gróðursetningu. Pólýmerefnafræði er að koma fram sem öflugur valkostur við gömul/fórófóefnafræði Stýring á örverumengun hefur verið og mun halda áfram að vera mikilvægt mál. Þó að oxandi efnafræði með klór, bleiki eða svipuðum efnasamböndum sé hornsteinn örverueftirlits, geta viðbótarmeðferðir oft bætt skilvirkni meðferðaráætlana. Eitt slíkt dæmi er stöðugleikaefnafræði, sem hjálpar til við að auka losunarhraða og skilvirkni lífrænna efnasambanda í lífrænu efnasambandinu án harðoxandi vatns. Auk þess getur fóður með óoxandi sveppum verið mjög gagnlegt til að stjórna þróun örvera. Niðurstaðan er sú að það eru margar leiðir til að bæta sjálfbærni og áreiðanleika varmaskipta raforkuvera, en hvert kerfi er öðruvísi, svo vandlega skipulag og samráð við sérfræðinga í iðnaði er mikilvægt fyrir efnisval og efnafræðilegar aðferðir. Mikið af þessari grein er skrifað út frá sjónarhorni vatnshreinsunar, en við erum ekki beðnir um að taka ákvörðun um efnið, en við erum að hjálpa til við ákvörðunina, í gangi. Endanleg ákvörðun um efnisval verður að vera tekin af starfsmönnum verksmiðjunnar á grundvelli fjölda þátta sem tilgreindir eru fyrir hverja umsókn.
Um höfundinn: Brad Buecker er háttsettur tæknifræðingur hjá ChemTreat. Hann hefur 36 ára reynslu í eða tengdur við orkuiðnaðinn, mikið af því í gufuframleiðslu efnafræði, vatnsmeðferð, loftgæðaeftirliti og hjá City Water, Light & Power (Springfield, IL) og Kansas City Power & Light Company er staðsett í La Cygne Water Station, Kansas City Power & Light Company, sem starfaði einnig í efnaverksmiðjunni í Kansas í tvö/Bustewa. er með BS í efnafræði frá Iowa State University með viðbótarnámskeiðum í vökvafræði, orku- og efnajafnvægi og háþróaðri ólífrænni efnafræði.
Dan Janikowski er tæknistjóri hjá Plymouth Tube. Í 35 ár hefur hann tekið þátt í þróun málma, framleiðslu og prófun á pípulaga vörum, þar á meðal koparblendi, ryðfríu stáli, nikkelblendi, títan og kolefnisstáli. Eftir að hafa verið hjá Plymouth Metro síðan 2005, gegndi Janikowski ýmsum æðstu stöðum áður en hann varð 2010 tæknistjóri.