Thirrja ndërkombëtare e POWERGEN për përmbajtje është tani e hapur! Ne po kërkojmë folës nga shërbimet komunale dhe industritë e prodhimit të energjisë. Temat përfshijnë prodhimin e energjisë konvencionale dhe të rinovueshme, transformimin dixhital të termocentraleve, ruajtjen e energjisë, mikrorrjetet, optimizimin e centraleve, energjinë në vend dhe më shumë.
Autorët kanë shqyrtuar herë pas here specifikimet e reja të projektit të energjisë, në të cilat projektuesit e impianteve zakonisht zgjedhin çelik inoks 304 ose 316 për kondensatorin dhe tubin ndihmës të shkëmbyesit të nxehtësisë. Për shumë, termi çelik inoks sjell një atmosferë korrozioni të pathyeshëm, kur në fakt, çeliqet inox ndonjëherë mund të jenë zgjidhja më e keqe e gërryerjes së ujit të freskët. për përbërjen e ujit ftohës, së bashku me kullat ftohëse që funksionojnë në cikle të përqendrimit të lartë, mekanizmat e mundshëm të dështimit të çelikut inoks zmadhohen. Në disa aplikacione, çeliku inoks i serisë 300 do të mbijetojë vetëm për muaj, ndonjëherë vetëm javë, përpara se të dështojë. Ky artikull përqendrohet në të paktën çështjet që duhen marrë parasysh kur zgjedh materialet e tubit të kondensatorit nga këndvështrimi i materialit që nuk luan rolin e trajtimit të nxehtësisë dhe faktorë të tjerë që luajnë rolin e trajtimit të ujit. forcat mekanike, duke përfshirë lodhjen dhe korrozionin e erozionit.
Shtimi i 12% ose më shumë krom çelikut bën që aliazhi të formojë një shtresë të vazhdueshme oksidi që mbron metalin bazë poshtë. Prandaj termi çelik inox. Në mungesë të materialeve të tjera aliazhuese (veçanërisht nikelit), çeliku i karbonit është pjesë e grupit të ferritit dhe qeliza e tij njësi ka një strukturë kubike (BCC) të përqendruar te trupi.
Kur nikeli i shtohet përzierjes së aliazhit në një përqendrim prej 8% ose më të lartë, madje edhe në temperaturën e ambientit, qeliza do të ekzistojë në një strukturë kubike të përqendruar në fytyrë (FCC) të quajtur austenit.
Siç tregohet në tabelën 1, çeliqet inox të serisë 300 dhe çeliqet e tjerë inox kanë një përmbajtje nikeli që prodhon një strukturë austenitike.
Çeliqet austenitikë janë vërtetuar të jenë shumë të vlefshëm në shumë aplikime, duke përfshirë si material për mbinxehësit me temperaturë të lartë dhe tubat rinxehës në kaldaja me energji elektrike. Seria 300 në veçanti përdoret shpesh si material për tubat e shkëmbyesve të nxehtësisë me temperaturë të ulët, duke përfshirë kondensatorët e sipërfaqes së avullit. Megjithatë, është në këto aplikacione që shumë anashkalojnë mekanizmat e mundshëm të dështimit.
Vështirësia kryesore me çelik inox, veçanërisht me materialet e njohura 304 dhe 316, është se shtresa mbrojtëse e oksidit shpesh shkatërrohet nga papastërtitë në ujin ftohës dhe nga të çarat dhe depozitat që ndihmojnë në përqendrimin e papastërtive. Për më tepër, në kushte mbylljeje, uji i qëndrueshëm mund të çojë në rritje mikrobike, nënproduktet metabolike të të cilave mund të jenë të larta në dëmtimin e metaleve.
Një papastërti e zakonshme e ujit ftohës dhe një nga më të vështirat për t'u hequr ekonomikisht është kloruri. Ky jon mund të shkaktojë shumë probleme në gjeneratorët e avullit, por te kondensatorët dhe shkëmbyesit ndihmës të nxehtësisë, vështirësia kryesore është se kloruret në përqendrime të mjaftueshme mund të depërtojnë dhe të shkatërrojnë shtresën mbrojtëse të oksidit në çelik inox, duke shkaktuar gërryerje të lokalizuara.
Gropat janë një nga format më të fshehta të korrozionit, sepse mund të shkaktojnë depërtime në mur dhe dështim të pajisjeve me pak humbje metalike.
Përqendrimet e klorurit nuk duhet të jenë shumë të larta për të shkaktuar korrozion me gropa në çelik inox 304 dhe 316, dhe për sipërfaqet e pastra pa asnjë depozitë ose çarje, përqendrimet maksimale të rekomanduara të klorurit tani konsiderohen të jenë:
Disa faktorë mund të prodhojnë lehtësisht përqendrime kloridi që i tejkalojnë këto udhëzime, si në përgjithësi ashtu edhe në vendndodhje të lokalizuara. Është bërë shumë e rrallë të merret në konsideratë fillimisht ftohja një herë përmes termocentraleve të reja. Shumica janë ndërtuar me kulla ftohëse, ose në disa raste, kondensatorë me ftohje (ACC). Për ata me kulla ftohëse, përqendrimi i papastërtive të një kolone mund të "përbëjë një shembull të papastërtive të një kolone". 50 mg/l funksionon me pesë cikle përqendrimi dhe përmbajtja e klorurit në ujin qarkullues është 250 mg/l. Vetëm kjo duhet të përjashtojë përgjithësisht 304 SS. Përveç kësaj, në impiantet e reja dhe ekzistuese, ka një nevojë në rritje për të zëvendësuar ujin e freskët për rimbushjen e impianteve. Një alternativë e zakonshme janë ujërat e zeza komunale. Tabela 2 krahason analizën e ujit të freskët të katërt.
Kujdes nga nivelet e rritura të klorurit (dhe papastërtitë e tjera, si azoti dhe fosfori, të cilat mund të rrisin shumë ndotjen mikrobiale në sistemet e ftohjes). Në thelb, për të gjithë ujin gri, çdo qarkullim në kullën ftohëse do të tejkalojë kufirin e klorurit të rekomanduar nga 316 SS.
Diskutimi i mëparshëm bazohet në potencialin e korrozionit të sipërfaqeve të zakonshme metalike. Thyerjet dhe sedimentet ndryshojnë në mënyrë dramatike historinë, pasi që të dyja ofrojnë vende ku mund të përqendrohen papastërtitë. Një vendndodhje tipike për çarjet mekanike në kondensatorë dhe shkëmbyes të ngjashëm nxehtësie është në kryqëzimet tub-tubi fletë. Sedimenti brenda tubit mund të krijojë çarje në tub dhe mund të krijojë çarje si akumulim në vend Për më tepër, për shkak se çeliku inox mbështetet në një shtresë të vazhdueshme oksidi për mbrojtje, depozitat mund të formojnë vende të varfëra me oksigjen që e kthejnë sipërfaqen e mbetur të çelikut në një anodë.
Diskutimi i mësipërm përshkruan çështje që dizajnerët e impianteve zakonisht nuk i marrin parasysh kur specifikojnë materialet e tubit të kondensatorit dhe shkëmbyesit të nxehtësisë ndihmëse për projekte të reja. Mentaliteti në lidhje me 304 dhe 316 SS ndonjëherë duket se është "kjo është ajo që ne kemi bërë gjithmonë" pa marrë parasysh pasojat e veprimeve të tilla. Materialet alternative janë të disponueshme për të përballuar shumë kushtet e vështira të ujit të saj tani.
Para se të diskutojmë për metalet alternative, duhet të theksohet shkurtimisht një pikë tjetër. Në shumë raste, një 316 SS apo edhe një 304 SS performoi mirë gjatë funksionimit normal, por dështoi gjatë një ndërprerjeje të energjisë. Në shumicën e rasteve, dështimi është për shkak të kullimit të dobët të kondensatorit ose shkëmbyesit të nxehtësisë që shkakton ujë të ndenjur në tuba. Ky mjedis ofron kushte ideale për rritjen e komponimeve mikroorganizmash. metali tubular.
Ky mekanizëm, i njohur si korrozioni i shkaktuar nga mikrobi (MIC), është i njohur për shkatërrimin e tubave prej çeliku të pandryshkshëm dhe metaleve të tjera brenda javësh. Nëse shkëmbyesi i nxehtësisë nuk mund të kullohet, duhet t'i kushtohet vëmendje serioze qarkullimit periodik të ujit përmes shkëmbyesit të nxehtësisë dhe shtimit të biocidit gjatë procesit. 6, 2019 në Champaign, IL Prezantuar në Simpoziumin e 39-të të Kimisë për Shërbimet Elektrike.)
Për mjediset e ashpra të theksuara më sipër, si dhe mjediset më të ashpra si uji i njelmët ose uji i detit, mund të përdoren metale alternative për të larguar papastërtitë. Tre grupe aliazhesh kanë rezultuar të suksesshme, titani i pastër komercialisht, çelik inox austenitik 6% dhe çelik inox superferrit. Këto aliazhe rezolucionare konsiderohen gjithashtu si një aliazh shumë rezistent rezistent. , struktura e tij kristalore gjashtëkëndore e mbushur ngushtë dhe moduli elastik jashtëzakonisht i ulët e bëjnë atë të ndjeshëm ndaj dëmtimeve mekanike.Kjo aliazh është më i përshtatshmi për instalime të reja me struktura të forta mbështetëse tubash.Një alternativë e shkëlqyer është çeliku inox super ferrit Sea-Cure®. Përbërja e këtij materiali tregohet më poshtë.
Çeliku është i lartë në krom, por i ulët në nikel, kështu që është një çelik inox ferrit dhe jo një çelik inox austenitik. Për shkak të përmbajtjes së tij të ulët të nikelit, kushton shumë më pak se lidhjet e tjera. Forca e lartë dhe moduli elastik i Sea-Cure mundësojnë mure më të hollë se materialet e tjera, duke rezultuar në transferim të përmirësuar të nxehtësisë.
Vetitë e përmirësuara të këtyre metaleve tregohen në grafikun "Numri ekuivalent i rezistencës ndaj gropave", i cili, siç sugjeron emri, është një procedurë testimi që përdoret për të përcaktuar rezistencën e metaleve të ndryshme ndaj korrozionit me gropa.
Një nga pyetjet më të zakonshme është "Cila është përmbajtja maksimale e klorurit që mund të tolerojë një klasë e veçantë çeliku inox?"Përgjigjet ndryshojnë shumë. Faktorët përfshijnë pH, temperaturën, praninë dhe llojin e frakturave, dhe potencialin për specie aktive biologjike. Një mjet është shtuar në boshtin e djathtë të Figurës 5 për të ndihmuar me këtë vendim. Ai bazohet në pH neutral, ujë të rrjedhshëm 35°C që zakonisht gjendet në shumë aplikacione BOP dhe kondensimi (për të parandaluar formimin specifik të PRE, me përbërjen kimike të zgjedhur nga një përbërje kimike). mund të përcaktohet dhe më pas të ndërpritet me vijën e duhur të pjerrët. Niveli maksimal i rekomanduar i klorurit mund të përcaktohet më pas duke vizatuar një vijë horizontale në boshtin e djathtë. Në përgjithësi, nëse një aliazh duhet të merret në konsideratë për aplikime të njelmëta ose të ujit të detit, duhet të ketë një CCT mbi 25 gradë Celsius, siç matet me testin G 48.
Është e qartë se lidhjet super ferritike të përfaqësuara nga Sea-Cure® janë përgjithësisht të përshtatshme për aplikime madje edhe për ujë deti. Ekziston një përfitim tjetër i këtyre materialeve që duhet theksuar. Problemet e korrozionit të manganit janë vërejtur për shumë vite me radhë, duke përfshirë në impiantet përgjatë lumit Ohio. Kohët e fundit, shkëmbyesit e nxehtësisë janë bërë edhe më keq në impiante. Problemi i zakonshëm në sistemet e përbërjes së ujit të puseve. Mekanizmi i korrozionit është identifikuar si dioksid mangani (MnO2) që reagon me një biocid oksidues për të gjeneruar acid klorhidrik nën depozitë. HCl është ajo që sulmon me të vërtetë metalet.paraqitur në Konferencën Vjetore të Korrosionit NACE 2002, Denver, CO.] Çeliqet ferritike janë rezistente ndaj këtij mekanizmi korrozioni.
Përzgjedhja e materialeve të klasës më të lartë për tubat e kondensatorit dhe shkëmbyesit të nxehtësisë nuk është ende një zëvendësim për kontrollin e duhur kimik të trajtimit të ujit. Siç ka theksuar autori Buecker në një artikull të mëparshëm të inxhinierisë energjetike, një program trajtimi kimik i projektuar dhe i operuar siç duhet është i nevojshëm për të minimizuar potencialin për shkallëzim, korrozion dhe ndotje. Kimia polimerike është e fuqishme për kontrollin e vjetër. sionin dhe shkallëzimin në sistemet e kullave ftohëse. Kontrolli i ndotjes mikrobike ka qenë dhe do të vazhdojë të jetë një çështje kritike. Ndërsa kimia oksidative me klor, zbardhues ose komponime të ngjashme është gurthemeli i kontrollit mikrobik, trajtimet suplementare shpesh mund të përmirësojnë efikasitetin e programeve të trajtimit. Një shembull i tillë është kimisti i stabilizimit dhe çlirimit të bazës së efikasitetit. pa futur asnjë përbërës të dëmshëm në ujë.Përveç kësaj, ushqimi plotësues me fungicide jo oksiduese mund të jetë shumë i dobishëm në kontrollin e zhvillimit mikrobik. Rezultati është se ka shumë mënyra për të përmirësuar qëndrueshmërinë dhe besueshmërinë e shkëmbyesve të nxehtësisë së termocentraleve, por çdo sistem është i ndryshëm, kështu që planifikimi i kujdesshëm dhe konsultimi me ekspertët e industrisë është i rëndësishëm për zgjedhjen e materialeve dhe procedurave kimike të këtij artikulli nuk janë të shkruara. për të ndihmuar në menaxhimin e ndikimit të këtyre vendimeve pasi pajisja të jetë në funksion. Vendimi përfundimtar për përzgjedhjen e materialit duhet të merret nga personeli i fabrikës bazuar në një numër faktorësh të specifikuar për çdo aplikim.
Rreth autorit: Brad Buecker është një publicist i lartë teknik në ChemTreat. Ai ka 36 vjet përvojë në ose i lidhur me industrinë e energjisë, pjesa më e madhe e saj në kiminë e gjenerimit të avullit, trajtimin e ujit, kontrollin e cilësisë së ajrit dhe në City Water, Light & Power (Springfield, IL) dhe Kansas City Power & Light Company ndodhet gjithashtu në La Cybersagne. në një fabrikë kimike. Buecker mban një diplomë BS në Kimi nga Universiteti Shtetëror i Iowa-s me punë shtesë në kurs në Mekanikën e Fluideve, Ekuilibrin e Energjisë dhe Materialeve dhe Kimi Inorganike të Avancuar.
Dan Janikowski është Menaxher Teknik në Plymouth Tube. Për 35 vjet, ai ka qenë i përfshirë në zhvillimin e metaleve, prodhimin dhe testimin e produkteve tubulare duke përfshirë lidhjet e bakrit, çelik inox, lidhjet e nikelit, titani dhe çeliku karboni. Duke qenë me Plymouth Metro që nga viti 2005, Janikorchnical 10 mbante poste të ndryshme në sekuencë.