Авторите постојано ги прегледуваа спецификациите на новите енергетски проекти, во кои дизајнерите на постројките обично избираат 304 или 316 нерѓосувачки челик за кондензатор и цевки за помошни разменувачи на топлина. за шминка за вода за ладење, заедно со кули за ладење кои работат со циклуси на висока концентрација, се зголемуваат потенцијалните механизми за дефект од нерѓосувачки челик. Во некои апликации, нерѓосувачкиот челик од серијата 300 ќе опстане само со месеци, понекогаш само со недели, пред да пропадне. механички сили, вклучувајќи замор и ерозиска корозија.
Додавањето 12% или повеќе хром во челик предизвикува легурата да формира континуиран оксиден слој кој го штити основниот метал одоздола. Оттука произлегува терминот нерѓосувачки челик. Во отсуство на други материјали за легирање (особено никел), јаглеродниот челик е дел од групата ферити, а неговата единица ќелија има кубна (BCC) структура насочена кон телото.
Кога никелот се додава во смесата од легура во концентрација од 8% или повисока, ќелијата ќе постои во структура во центарот на лицето кубни (FCC) наречена аустенит, дури и на амбиентална температура.
Како што е прикажано во Табела 1, нерѓосувачките челици од серијата 300 и другите нерѓосувачки челици имаат содржина на никел што создава аустенитна структура.
Аустенитните челици се покажаа како многу вредни во многу апликации, вклучително и како материјал за прегревачи со висока температура и цевки за грејачи во енергетските котли. Серијата 300 особено често се користи како материјал за цевки за разменувачи на топлина со ниска температура, вклучително и кондензатори на површината на пареа. Меѓутоа, во овие апликации многумина ги занемаруваат потенцијалните механизми за дефект.
Главната тешкотија со не'рѓосувачкиот челик, особено популарните материјали 304 и 316, е тоа што заштитниот оксиден слој често се уништува со нечистотии во водата за ладење и со пукнатини и наслаги кои помагаат да се концентрираат нечистотиите. Дополнително, во услови на исклучување, стоечката вода може да доведе до раст на микроорганизми, чии метаболички нуспроизводи може да бидат високо ниво на метални нуспроизводи.
Вообичаена нечистотија на водата за ладење и една од најтешките за економично отстранување е хлоридот. Овој јон може да предизвика многу проблеми кај генераторите на пареа, но кај кондензаторите и помошните разменувачи на топлина, главната тешкотија е што хлоридите во доволни концентрации можат да навлезат и да го уништат заштитниот оксиден слој на не'рѓосувачки челик, предизвикувајќи локализирана корозија.
Дупчењето е една од најподмолните форми на корозија бидејќи може да предизвика пенетрација на ѕидот и дефект на опремата со мала загуба на метал.
Концентрациите на хлорид не мора да бидат многу високи за да предизвикаат корозија со дупчиња во нерѓосувачки челик 304 и 316, а за чисти површини без никакви наслаги или пукнатини, препорачаните максимални концентрации на хлорид сега се сметаат за:
Неколку фактори лесно можат да произведат концентрации на хлориди кои ги надминуваат овие упатства, и генерално и на локализирани локации. Стана многу ретко да се земе предвид еднократно ладење за нови електрани. Повеќето се изградени со кули за ладење или во некои случаи, кондензатори со воздушно ладење (ACC). 50 mg/l работи со пет концентрациони циклуси, а содржината на хлорид во циркулирачката вода е 250 mg/l. Само ова генерално би требало да ја исклучи можноста за 304 SS. Покрај тоа, во новите и постоечките постројки, постои зголемена потреба за замена на свежа вода за полнење на постројките. Вообичаена алтернатива е комуналната отпадна вода. Табела 2 ја споредува слатката вода со подоцнежната анализа на тековната вода.
Внимавајте на зголемените нивоа на хлориди (и други нечистотии, како што се азот и фосфор, кои во голема мера може да ја зголемат микробиолошката контаминација во системите за ладење). Во суштина, за целата сива вода, секоја циркулација во разладната кула ќе ја надмине границата на хлорид препорачана од 316 SS.
Претходната дискусија се заснова на потенцијалот за корозија на обичните метални површини. Фрактурите и седиментите драматично ја менуваат приказната, бидејќи и двете обезбедуваат места каде што може да се концентрираат нечистотиите. Типична локација за механички пукнатини во кондензаторите и слични разменувачи на топлина е на спојниците од цевка до цевка. Понатаму, бидејќи не'рѓосувачкиот челик се потпира на континуиран оксиден слој за заштита, наслагите можат да формираат места сиромашни со кислород што ја претвораат преостанатата челична површина во анода.
Горенаведената дискусија ги истакнува прашањата што дизајнерите на постројките вообичаено не ги земаат во предвид кога ги специфицираат материјалите за цевките за кондензатор и помошни разменувачи на топлина за нови проекти. Менталитетот во врска со 304 и 316 SS понекогаш сè уште се чини дека е „тоа секогаш сме правеле“ без да ги земат предвид последиците од таквите дејства. Достапни се алтернативни материјали за да се справи со многу услови за ладење на растенијата што сега се соочуваат со тешки услови.
Пред да се дискутира за алтернативните метали, мора накратко да се наведе уште една точка. Во многу случаи, 316 SS или дури и 304 SS се покажаа добро при нормална работа, но не успеаја при прекин на електричната енергија. Во повеќето случаи, дефектот се должи на лошата дренажа на кондензаторот или разменувачот на топлина што предизвикува стагнација на вода во цевките. цевчестиот метал.
Овој механизам, познат како микробиолошки индуцирана корозија (MIC), е познат по тоа што ги уништува цевките од нерѓосувачки челик и другите метали во рок од неколку недели. Ако разменувачот на топлина не може да се исцеди, сериозно треба да се размисли за периодично циркулирање на вода низ разменувачот на топлина и додавање биоцид во текот на процесот. 6, 2019 година во Шампајн, ИЛ презентиран на 39-тиот симпозиум за хемија за електрични комунални услуги.)
За суровите средини нагласени погоре, како и поострите средини како што се соленкава вода или морска вода, може да се користат алтернативни метали за да се заштитат нечистотиите. Три групи легура се покажаа како успешни, комерцијално чист титаниум, 6% молибден аустенитен нерѓосувачки челик и суперферитен нерѓосувачки челик. , неговата хексагонална блиска кристална структура и екстремно нискиот модул на еластичност го прават подложен на механички оштетувања. Оваа легура најдобро одговара за нови инсталации со силни структури за поддршка на цевките. Одлична алтернатива е супер феритичниот нерѓосувачки челик Sea-Cure®. Составот на овој материјал е прикажан подолу.
Челикот е со висока содржина на хром, но низок никел, па затоа е феритен нерѓосувачки челик наместо аустенитен нерѓосувачки челик. Поради неговата ниска содржина на никел, чини многу помалку од другите легури. Високата цврстина и модулот на еластичност на Sea-Cure овозможуваат потенки ѕидови од другите материјали, што резултира со подобрен пренос на топлина.
Подобрените својства на овие метали се прикажани на табелата „Еквивалентен број на отпорност на дупчење“, која, како што сугерира името, е процедура за тестирање што се користи за одредување на отпорноста на различни метали на корозија со дупчиња.
Едно од најчестите прашања е „Која е максималната содржина на хлорид што може да ја толерира одредена класа на нерѓосувачки челик?Одговорите варираат во голема мера. Факторите вклучуваат pH, температура, присуство и тип на фрактури и потенцијал за активни биолошки видови. Алатката е додадена на десната оска на Слика 5 за да помогне во оваа одлука. Се заснова на неутрална pH вредност, 35°C проточна вода која вообичаено се среќава во многу апликации за BOP и кондензација (за да се спречи специфичен состав на таложење на PRE и да се спречи формирање на специфичен хемиски состав O). може да се определи и потоа да се пресече со соодветна коса црта. Препорачаното максимално ниво на хлорид потоа може да се одреди со цртање хоризонтална линија на десната оска. Општо земено, ако легура треба да се земе предвид за примена на соленка или морска вода, таа треба да има CCT над 25 степени Целзиусови како што се мери со тестот G 48.
Јасно е дека супер феритните легури претставени со Sea-Cure® генерално се погодни за апликации дури и со морска вода. Има уште една придобивка од овие материјали што мора да се нагласи. Проблемите со корозија со манган се забележани за 304 и 316 SS многу години, вклучително и во постројките покрај реката Охајо. заеднички проблем во системите за составување вода од бунари. Механизмот на корозија е идентификуван како манган диоксид (MnO2) кој реагира со оксидирачки биоцид за да генерира хлороводородна киселина под депозитот. HCl е она што навистина ги напаѓа металите.презентирани на годишната конференција за корозија на NACE во 2002 година, Денвер, СО.] Феритните челици се отпорни на овој механизам за корозија.
Изборот на материјали од повисок степен за цевките за кондензатор и разменувач на топлина сè уште не е замена за соодветна хемиска контрола за третман на вода. Како што наведе авторот Букер во претходната статија за енергетско инженерство, неопходна е правилно дизајнирана и управувана програма за хемиски третман за да се минимизира потенцијалот за скалирање, корозија и валкање. сија и скалирање во системите на кули за ладење. Контролата на микробната контаминација била и ќе продолжи да биде критично прашање. Додека оксидативната хемија со хлор, белило или слични соединенија е камен-темелник на микробиолошката контрола, дополнителните третмани честопати можат да ја подобрат ефикасноста на програмите за третман. Еден таков пример е што ја зголемува стапката на оксидација и ја зголемува ефикасноста на хемијата. без внесување на какви било штетни соединенија во водата.Покрај тоа, дополнителната храна со неоксидирачки фунгициди може да биде многу корисна во контролирањето на развојот на микроорганизми. Резултатот е дека постојат многу начини за подобрување на одржливоста и доверливоста на разменувачите на топлина на електраните, но секој систем е различен, така што внимателното планирање и консултациите со експерти од индустријата се важни за изборот на материјали и хемиски процедури. за да помогне во управувањето со влијанието на тие одлуки откако опремата ќе биде ставена во функција и ќе работи.
За авторот: Бред Букер е виш технички публицист во ChemTreat. Тој има 36-годишно искуство во или поврзано со електроенергетската индустрија, а голем дел од тоа во хемијата за производство на пареа, третман на вода, контрола на квалитетот на воздухот и во City Water, Light & Power (Springfield, IL) и Kansas City Power & Light Company се наоѓа исто така во La Cyssagne. во хемиска фабрика. Букер има диплома по хемија од Државниот универзитет во Ајова со дополнителна работа на курсеви по Механика на флуиди, рамнотежа на енергија и материјали и напредна неорганска хемија.
Ден Јаниковски е технички менаџер во Plymouth Tube. Веќе 35 години, тој е вклучен во развојот на метали, производство и тестирање на тубуларни производи, вклучувајќи бакарни легури, нерѓосувачки челик, легури на никел, титаниум и јаглероден челик.