Autori atkal un atkal ir pārskatījuši jaunas jaudas projektu specifikācijas, kurās iekārtu projektētāji parasti izvēlas 304 vai 316 nerūsējošo tēraudu kondensatora un papildu siltummaiņa caurulēm. Daudziem termins nerūsējošais tērauds uzbur neuzvaramas korozijas auru, lai gan patiesībā nerūsējošais tērauds var tikt samazināts, jo dažkārt to pieejamība ir mazāka, jo to pieejamība ir sliktāka. saldūdens dzesēšanas ūdens sagatavošanai, apvienojumā ar dzesēšanas torņiem, kas darbojas augstās koncentrācijas ciklos, tiek palielināti iespējamie nerūsējošā tērauda bojājumu mehānismi. Dažos lietojumos 300. sērijas nerūsējošais tērauds izturēs tikai mēnešus, dažreiz tikai nedēļas, līdz tas sabojājas. Šajā rakstā ir apskatīti vismaz jautājumi, kas jāņem vērā, izvēloties kondensatora cauruļu materiālus no ūdens apstrādes perspektīvas, materiāla izvēles siltuma pretestība, bet arī citi faktori, kuriem nav nozīmes šī materiāla izturībai un materiāla izturībai. , ieskaitot nogurumu un erozijas koroziju.
Tēraudam pievienojot 12% vai vairāk hroma, sakausējums veido nepārtrauktu oksīda slāni, kas aizsargā zem tā esošo parasto metālu. Līdz ar to termins nerūsējošais tērauds. Ja nav citu leģējošu materiālu (īpaši niķeļa), oglekļa tērauds ir daļa no ferīta grupas, un tā vienības šūnai ir uz korpusu centrēta kubiskā (BCC) struktūra.
Ja sakausējuma maisījumam pievieno niķeli 8% vai vairāk koncentrācijā pat apkārtējās vides temperatūrā, šūna pastāvēs uz seju centrētā kubiskā (FCC) struktūrā, ko sauc par austenītu.
Kā parādīts 1. tabulā, 300. sērijas nerūsējošajos tēraudos un citos nerūsējošajos tēraudos ir niķeļa saturs, kas rada austenīta struktūru.
Austenīta tērauds ir izrādījies ļoti vērtīgs daudzos lietojumos, tostarp kā materiāls augstas temperatūras pārkarsētāja un atkārtotas sildīšanas caurulēm jaudas katlos. 300. sēriju jo īpaši bieži izmanto kā materiālu zemas temperatūras siltummaiņa caurulēm, tostarp tvaika virsmas kondensatoriem. Tomēr tieši šajos lietojumos daudzi aizmirst iespējamos atteices mehānismus.
Galvenās grūtības ar nerūsējošo tēraudu, jo īpaši populārajiem 304 un 316 materiāliem, ir tas, ka aizsargājošo oksīda slāni bieži iznīcina piemaisījumi dzesēšanas ūdenī un plaisas un nogulsnes, kas palīdz koncentrēt piemaisījumus. Turklāt slēgšanas apstākļos stāvošs ūdens var izraisīt mikrobu augšanu, kuru vielmaiņas blakusprodukti var ļoti kaitēt metāliem.
Izplatīts dzesēšanas ūdens piemaisījums un viens no visgrūtāk ekonomiski noņemamajiem ir hlorīds. Šis jons var radīt daudzas problēmas tvaika ģeneratoros, bet kondensatoros un papildu siltummaiņos galvenās grūtības rada tas, ka hlorīdi pietiekamā koncentrācijā var iekļūt un iznīcināt aizsargājošo oksīda slāni uz nerūsējošā tērauda, ​​izraisot lokālu koroziju, ti, punktveida veidošanos.
Punktu veidošanās ir viens no mānīgākajiem korozijas veidiem, jo ​​tas var izraisīt sienu iespiešanos un iekārtu bojājumus ar nelielu metāla zudumu.
Hlorīda koncentrācijai nav jābūt ļoti augstai, lai izraisītu punktveida koroziju 304 un 316 nerūsējošajā tēraudā, un tīrām virsmām bez nogulsnēm vai plaisām ieteicamā maksimālā hlorīda koncentrācija tagad tiek uzskatīta par:
Vairāki faktori var viegli radīt hlorīda koncentrāciju, kas pārsniedz šīs vadlīnijas gan kopumā, gan atsevišķās vietās. Ir kļuvis ļoti reti, ka vispirms tiek apsvērta vienreizēja dzesēšana jaunām spēkstacijām. Lielākā daļa ir būvēti ar dzesēšanas torņiem vai dažos gadījumos ar gaisa dzesēšanas kondensatoriem (ACC). Tiem, kam ir dzesēšanas torņi, piemaisījumu koncentrācija kosmētikas līdzekļos var radīt ūdens kolonnu ar 0 mg/piemēram. pieci koncentrācijas cikli, un hlorīda saturs cirkulējošā ūdenī ir 250 mg/l. Tam vien vajadzētu izslēgt 304 SS. Turklāt jaunajās un esošajās iekārtās arvien vairāk ir jāaizstāj saldūdens, lai atjaunotu iekārtas. Izplatīta alternatīva ir sadzīves notekūdeņi. 2. tabulā ir salīdzināta četru saldūdens krājumu analīze ar četrām notekūdeņu padevēm.
Uzmanieties no paaugstināta hlorīda līmeņa (un citiem piemaisījumiem, piemēram, slāpekļa un fosfora, kas var ievērojami palielināt mikrobu piesārņojumu dzesēšanas sistēmās). Būtībā visam pelēkajam ūdenim jebkura cirkulācija dzesēšanas tornī pārsniegs 316 SS ieteikto hlorīda ierobežojumu.
Iepriekšējā diskusija ir balstīta uz parasto metāla virsmu korozijas potenciālu.Lūzumi un nogulsnes dramatiski maina situāciju, jo abi nodrošina vietas, kur var koncentrēties piemaisījumi.Tipiska mehānisko plaisu vieta kondensatoros un līdzīgos siltummaiņos ir cauruļu lokšņu savienojumos. Caurules iekšpusē esošie nosēdumi var radīt plaisas pie nogulumu robežas, jo nogulsnes var kalpot pašai nogulumu robežai. tērauds balstās uz nepārtrauktu oksīda slāni, lai aizsargātu, nogulsnes var veidot vietas ar nabadzību ar skābekli, kas pārvērš atlikušo tērauda virsmu par anodu.
Iepriekš minētajā diskusijā ir izklāstīti jautājumi, kurus iekārtu dizaineri parasti neņem vērā, precizējot kondensatora un papildu siltummaiņa cauruļu materiālus jauniem projektiem. Mentalitāte attiecībā uz 304 un 316 SS dažkārt joprojām šķiet “tā mēs vienmēr esam darījuši”, neņemot vērā šādu darbību sekas. Ir pieejami alternatīvi materiāli, lai risinātu bargākus dzesēšanas ūdens apstākļus, ar kuriem tagad saskaras daudzas iekārtas.
Pirms apspriest alternatīvos metālus, īsi jānorāda vēl viens punkts.Daudzos gadījumos 316 SS vai pat 304 SS darbojās labi normālas darbības laikā, bet neizdevās strāvas padeves pārtraukuma laikā. Vairumā gadījumu kļūme ir saistīta ar sliktu kondensatora vai siltummaiņa drenāžu, kas izraisa ūdens stagnāciju caurulēs. Šī vide nodrošina ideālus apstākļus mikroorganismu augšanai, kas rada korozijas mikroorganismus.
Ir zināms, ka šis mehānisms, kas pazīstams kā mikrobu izraisīta korozija (MIC), dažu nedēļu laikā iznīcina nerūsējošā tērauda caurules un citus metālus. Ja siltummaini nevar iztukšot, nopietni jāapsver iespēja periodiski cirkulēt ūdeni caur siltummaini un procesa laikā pievienot biocīdu. (Sīkāku informāciju par pareizām izkārtojuma procedūrām skatiet D. Janikowski, Conchandenser – “Layering Up40; B-6OPrs, Layering Up Šampānā, IL, prezentēts 39. elektrotīklu ķīmijas simpozijā.)
Iepriekš izceltajā skarbajā vidē, kā arī skarbākā vidē, piemēram, iesāļā ūdenī vai jūras ūdenī, piemaisījumu atvairīšanai var izmantot alternatīvus metālus. Trīs sakausējumu grupas ir izrādījušās veiksmīgas, komerciāli tīrs titāns, 6% molibdēna austenīta nerūsējošais tērauds un superferīta nerūsējošais tērauds. Šie sakausējumi arī tiek uzskatīti par ļoti izturīgiem pret tā sakausējumiem. xagonāla cieši iesaiņota kristāla struktūra un ārkārtīgi zems elastības modulis padara to jutīgu pret mehāniskiem bojājumiem. Šis sakausējums ir vislabāk piemērots jaunām instalācijām ar spēcīgām cauruļu atbalsta konstrukcijām. Lieliska alternatīva ir superferīta nerūsējošais tērauds Sea-Cure®. Šī materiāla sastāvs ir parādīts zemāk.
Tēraudā ir daudz hroma, bet maz niķeļa, tāpēc tas drīzāk ir ferīta nerūsējošais tērauds, nevis austenīta nerūsējošais tērauds. Tā zemā niķeļa satura dēļ tas maksā daudz mazāk nekā citi sakausējumi. Sea-Cure augstā izturība un elastības modulis nodrošina plānākas sienas nekā citiem materiāliem, kā rezultātā uzlabojas siltuma pārnese.
Šo metālu uzlabotās īpašības ir parādītas diagrammā “Punktu pretestības ekvivalenta numurs”, kas, kā norāda nosaukums, ir testēšanas procedūra, ko izmanto, lai noteiktu dažādu metālu izturību pret punktveida koroziju.
Viens no visbiežāk uzdotajiem jautājumiem ir "Kāds ir maksimālais hlorīda saturs, ko var izturēt noteiktas kategorijas nerūsējošais tērauds?"Atbildes ir ļoti dažādas. Faktori ietver pH, temperatūru, lūzumu esamību un veidu, kā arī aktīvu bioloģisko sugu iespējamību. Lai palīdzētu pieņemt lēmumu, 5. attēla labajā asī ir pievienots rīks. Tas ir balstīts uz neitrālu pH, 35°C plūstošu ūdeni, kas bieži sastopams daudzos BOP un kondensācijas lietojumos (lai novērstu nogulšņu veidošanos un plaisu veidošanos). slīpsvītra.Ieteicamo maksimālo hlorīda līmeni pēc tam var noteikt, uz labās ass novelkot horizontālu līniju. Parasti, ja sakausējums ir paredzēts izmantošanai iesāļā ūdenī vai jūras ūdenī, tā CCT ir jābūt virs 25 grādiem pēc Celsija, ko mēra ar G 48 testu.
Ir skaidrs, ka Sea-Cure® pārstāvētie superferīta sakausējumi parasti ir piemēroti lietošanai pat jūras ūdenī. Šiem materiāliem ir vēl viens ieguvums, kas jāuzsver. Mangāna korozijas problēmas ir novērotas 304 un 316 SS jau daudzus gadus, tostarp rūpnīcās pie Ohaio upes. Nesen siltummaiņi rūpnīcās gar Misisipi un Misisipi ir arī plaši izplatīta problēma. ūdens papildināšanas sistēmas.Korozijas mehānisms ir identificēts kā mangāna dioksīds (MnO2), kas reaģē ar oksidējošu biocīdu, lai zem nogulsnes radītu sālsskābi.HCl ir tas, kas patiešām uzbrūk metāliem.[WH Dickinson and RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry";prezentēts 2002. gada NACE ikgadējā korozijas konferencē Denverā, CO.] Ferīta tēraudi ir izturīgi pret šo korozijas mehānismu.
Augstākas kvalitātes materiālu izvēle kondensatora un siltummaiņa caurulēm joprojām nevar aizstāt pareizu ūdens attīrīšanas ķīmijas kontroli. Kā autors Buecker ir norādījis iepriekšējā enerģētikas rakstā, ir nepieciešama pareizi izstrādāta un darbināma ķīmiskās apstrādes programma, lai samazinātu zvīņošanās, korozijas un piesārņojuma iespējamību. Polimēru ķīmija kļūst par spēcīgu alternatīvu vecākām korozijas un fosfofosfātu kontroles metodēm. dzesēšanas torņu sistēmās.Mikrobu piesārņojuma kontrole ir bijusi un joprojām būs kritiska problēma.Lai gan oksidatīvā ķīmija ar hloru, balinātājiem vai līdzīgiem savienojumiem ir mikrobu kontroles stūrakmens, papildu apstrāde bieži vien var uzlabot apstrādes programmu efektivitāti. Viens no šādiem piemēriem ir stabilizācijas ķīmija, kas palīdz palielināt izdalīšanās ātrumu un hlorīdus saturošu savienojumu, nepievienojot ūdeni kaitīgajam ūdenim. Barība ar neoksidējošiem fungicīdiem var būt ļoti noderīga mikrobu attīstības kontrolē. Rezultātā ir daudz veidu, kā uzlabot spēkstaciju siltummaiņu ilgtspējību un uzticamību, taču katra sistēma ir atšķirīga, tāpēc materiālu un ķīmisko procedūru izvēlei svarīga ir rūpīga plānošana un konsultācijas ar nozares ekspertiem. Liela daļa šī raksta ir rakstīta no ūdens attīrīšanas perspektīvas, mēs neesam iesaistīti materiālu lēmumu pieņemšanā, bet mēs neesam iesaistīti materiālu lēmumu pieņemšanā. izvēle jāveic rūpnīcas personālam, pamatojoties uz vairākiem faktoriem, kas norādīti katram lietojumam.
Par autoru: Breds Būkers ir vecākais tehniskais publicists uzņēmumā ChemTreat. Viņam ir 36 gadu pieredze enerģētikas nozarē vai ar to saistīts, liela daļa no tā tvaika ģenerēšanas ķīmijā, ūdens attīrīšanā, gaisa kvalitātes kontrolē un City Water, Light & Power (Springfīlda, IL) un Kanzassitijas Power & Light Company atrodas La Heinga ūdens stacijā vai Kanzasūdens ķīmiskajā rūpnīcā. Keram ir bakalaura grāds ķīmijā no Aiovas štata universitātes ar papildu kursa darbu šķidrumu mehānikā, enerģētikas un materiālu līdzsvarā un progresīvā neorganiskajā ķīmijā.
Dens Janikovskis ir uzņēmuma Plymouth Tube tehniskais vadītājs. 35 gadus viņš ir bijis iesaistīts metālu izstrādē, cauruļveida izstrādājumu, tostarp vara sakausējumu, nerūsējošā tērauda, ​​niķeļa sakausējumu, titāna un oglekļa tērauda, ​​ražošanā un testēšanā. Kopš 2005. gada Janikovskis strādāja Plymouth Metro, pirms kļuva par tehnisko vadītāju0 — 201 gadus.