Аутори су стално изнова прегледавали спецификације нових енергетских пројеката, у којима дизајнери постројења обично бирају нерђајући челик 304 или 316 за кондензаторске и помоћне цеви измењивача топлоте. За многе, термин нерђајући челик изазива ауру непобедиве корозије, док у ствари, нерђајући челици понекад могу бити најгори избор у односу на локалну доступност свеже воде. Допуна расхладне воде, заједно са расхладним торњевима који раде у циклусима високе концентрације, потенцијални механизми квара од нерђајућег челика су увећани. У неким применама, нерђајући челик серије 300 ће преживети само месецима, понекад само недељама, пре него што поквари. Овај чланак се фокусира барем на питања која треба узети у обзир при одабиру материјала кондензаторске цеви са аспекта третмана воде, али не и фактора преноса топлоте у перспективи материјала који се разматрају у односу на отпорност материјала и разматрају својства отпорности. механичке силе, укључујући замор и ерозиону корозију.
Додавање 12% или више хрома челику узрокује да легура формира непрекидни слој оксида који штити основни метал испод. Отуда и термин нерђајући челик. У недостатку других легирајућих материјала (нарочито никла), угљенични челик је део феритне групе, а његова јединична ћелија има кубичну структуру усредсређену на тело (БЦЦ).
Када се никл дода мешавини легуре у концентрацији од 8% или више, ћелија ће постојати у кубичној (ФЦЦ) структури која се зове аустенит, чак и на температури околине.
Као што је приказано у табели 1, нерђајући челици серије 300 и други нерђајући челици имају садржај никла који ствара аустенитну структуру.
Аустенитни челици су се показали веома вредним у многим применама, укључујући и као материјал за високотемпературне цеви за прегрејаче и прегрејаче у енергетским котловима. Нарочито серија 300 се често користи као материјал за нискотемпературне цеви размењивача топлоте, укључујући кондензаторе на површини паре. Међутим, у овим апликацијама многи занемарују потенцијалне механизме квара.
Главна потешкоћа са нерђајућим челиком, посебно популарним материјалима 304 и 316, је то што је заштитни слој оксида често уништен нечистоћама у води за хлађење и пукотинама и наслагама који помажу у концентрацији нечистоћа. Поред тога, у условима искључења, стајаћа вода може довести до раста микроба, чији метаболички нуспродукти метала могу бити веома штетни.
Уобичајена нечистоћа воде за хлађење, и једна од економски најтежих за уклањање, је хлорид. Овај јон може да изазове многе проблеме у генераторима паре, али у кондензаторима и помоћним измењивачима топлоте, главна потешкоћа је што хлориди у довољним концентрацијама могу да продру и униште заштитни слој оксида на нерђајућем челику, узрокујући локализовану питтинг корозију., и.
Питтинг је један од најподмуклијих облика корозије јер може изазвати продоре у зид и квар опреме уз мали губитак метала.
Концентрације хлорида не морају бити веома високе да би изазвале корозију у облику рупица код нерђајућег челика 304 и 316, а за чисте површине без икаквих наслага или пукотина, препоручене максималне концентрације хлорида се сада сматрају:
Неколико фактора може лако да произведе концентрације хлорида које премашују ове смернице, како генерално тако и на локализованим локацијама. Постало је веома ретко да се прво узме у обзир једнократно хлађење за нове електране. Већина је изграђена са расхладним торњевима, или у неким случајевима, кондензаторима са ваздушним хлађењем (АЦЦ). За оне са расхладним торњевима, концентрација нечистоћа у концентрацији хлорида у колони 5 чини концентрацију хлорида. мг/л ради са пет циклуса концентрације, а садржај хлорида у циркулишућој води је 250 мг/л. Само ово би генерално требало да искључи 304 СС. Поред тога, у новим и постојећим постројењима постоји све већа потреба да се замени слатка вода за допуну постројења. Уобичајена алтернатива је комунална отпадна вода. Табела 2 упоређује анализу са четири слатководне воде са четири суппли васппли.
Пазите на повећане нивое хлорида (и других нечистоћа, као што су азот и фосфор, које могу у великој мери повећати микробну контаминацију у системима за хлађење). За у суштини сву сиву воду, било која циркулација у расхладном торњу ће премашити границу хлорида коју препоручује 316 СС.
Претходна дискусија се заснива на потенцијалу корозије уобичајених металних површина. Фрактуре и седименти драматично мењају причу, јер обе обезбеђују места где се нечистоће могу концентрисати. Типична локација за механичке пукотине у кондензаторима и сличним измењивачима топлоте је на спојевима цев-цеви. више, пошто се нерђајући челик ослања на континуирани слој оксида за заштиту, наслаге могу да формирају места сиромашна кисеоником која претварају преосталу површину челика у аноду.
Горња дискусија оцртава проблеме које дизајнери постројења обично не узимају у обзир при одређивању материјала за цеви кондензатора и помоћног измењивача топлоте за нове пројекте. Менталитет у вези са 304 и 316 СС понекад се чини да је „то је оно што смо увек радили“ без разматрања последица таквих радњи. Доступни су алтернативни материјали за руковање оштријим условима хлађења многих постројења са којима се сада суочавају.
Пре него што разговарамо о алтернативним металима, мора се укратко изнети још једна ствар. У многим случајевима, 316 СС или чак 304 СС су се добро понашали током нормалног рада, али нису успели током нестанка струје. У већини случајева, квар је последица лошег одводњавања кондензатора или измењивача топлоте који узрокује стагнирајућу воду у цевима. Ово окружење микроорганизма обезбеђује идеалне услове за корозиони раст микроорганизама који директно стварају корозију. е цевастог метала.
Познато је да овај механизам, познат као микробно индукована корозија (МИЦ), уништава цеви од нерђајућег челика и друге метале у року од неколико недеља. Ако измењивач топлоте не може да се испразни, треба озбиљно размотрити периодично циркулацију воде кроз измењивач топлоте и додавање биоцида током процеса. (За више детаља о правилним процедурама полагања, погледајте Цонден Б. Лаиеринг Упсиде Екцхангес; -6, 2019. у Шампењу, ИЛ, представљено на 39. хемијском симпозијуму за електрична предузећа.)
За оштра окружења која су наглашена изнад, као и оштрија окружења као што су слана вода или морска вода, алтернативни метали се могу користити за одбијање нечистоћа. Три групе легура су се показале успешним, комерцијално чист титанијум, 6% молибден аустенитни нерђајући челик и суперферитни нерђајући челик. Ови се такође сматрају веома отпорним на корозију. , његова хексагонална чврсто збијена кристална структура и изузетно низак модул еластичности чине га подложним механичким оштећењима.Ова легура је најпогоднија за нове инсталације са јаким структурама носача цеви.Одлична алтернатива је супер феритни нерђајући челик Сеа-Цуре®. Састав овог материјала је приказан испод.
Челик има висок садржај хрома, али мало никла, тако да је то феритни нерђајући челик, а не аустенитни нерђајући челик. Због ниског садржаја никла, кошта много мање од других легура. Висока чврстоћа и модул еластичности Сеа-Цуре-а омогућавају тање зидове од других материјала, што резултира побољшаним преносом топлоте.
Побољшане особине ових метала су приказане на табели „Еквивалентни број отпорности на удубљење“, што је, као што име сугерише, поступак испитивања који се користи за одређивање отпорности различитих метала на корозију.
Једно од најчешћих питања је „Који је максимални садржај хлорида који одређена врста нерђајућег челика може толерисати?“Одговори се веома разликују. Фактори обухватају пХ, температуру, присуство и врсту прелома, као и потенцијал за активне биолошке врсте. Алат је додат на десну осу слике 5 да би помогао у овој одлуци. Заснива се на неутралном пХ, 35°Ц текућој води која се обично налази у многим БОП и кондензационим апликацијама (да би се спречило формирање депозита и формирање пукотине, може се одредити специфичан састав и формирање пукотине, а затим је одабрана ПРЕСЕК). Препоручени максимални ниво хлорида се тада може одредити повлачењем хоризонталне линије на десној оси. Уопштено говорећи, ако се легура разматра за примену у бочастој или морској води, она мора да има ЦЦТ изнад 25 степени Целзијуса измерено Г 48 тестом.
Јасно је да су супер феритне легуре које представља Сеа-Цуре® генерално погодне чак и за примену у морској води. Постоји још једна предност ових материјала која се мора нагласити. Проблеми корозије мангана су примећени за 304 и 316 СС дуги низ година, укључујући и постројења дуж реке Охајо. Недавно су размењивачи топлоте Миссурииссиппи и на постројењима дуж реке Охајо нападнули. чест проблем у системима за допуну воде у бунарима. Механизам корозије је идентификован као манган диоксид (МнО2) који реагује са оксидирајућим биоцидом да би створио хлороводоничну киселину испод наслага. ХЦл је оно што заиста напада метале.[ВХ Дицкинсон и РВ Пицк, "Корозија зависна од мангана у електроенергетској индустрији";представљен на НАЦЕ Годишњој конференцији о корозији 2002, Денвер, ЦО.] Феритни челици су отпорни на овај механизам корозије.
Одабир материјала вишег квалитета за цеви кондензатора и измењивача топлоте још увек није замена за правилну контролу хемије третмана воде. Као што је аутор Буецкер истакао у претходном чланку о електроенергетици, неопходан је правилно дизајниран и вођен програм хемијског третмана да би се минимизирао потенцијал стварања каменца, корозије и прљања. и скалирање у системима расхладних торњева. Контрола микробне контаминације је била и наставиће да буде критично питање. Док је оксидативна хемија са хлором, избељивачем или сличним једињењима камен темељац микробне контроле, додатни третмани често могу да побољшају ефикасност програма третмана. Један од таквих примера је хемија стабилизације, која помаже у повећању ефикасности ослобађања штетног биооксида у биооксиду. Поред тога, допунска храна са неоксидирајућим фунгицидима може бити веома корисна у контроли развоја микроба. Резултат је да постоји много начина да се побољша одрживост и поузданост измењивача топлоте у електранама, али сваки систем је другачији, тако да је пажљиво планирање и консултација са стручњацима из индустрије важни за избор материјала и хемијских процедура. тих одлука када опрема почне и ради. Коначну одлуку о избору материјала мора да донесе особље фабрике на основу бројних фактора наведених за сваку примену.
О аутору: Бред Буекер је виши технички публициста у ЦхемТреат-у. Има 36 година искуства у или повезан са електроенергетском индустријом, углавном у хемији производње паре, третману воде, контроли квалитета ваздуха и у Цити Ватер, Лигхт & Повер (Спрингфиелд, ИЛ) и Кансас Цити Повер & Лигхт Цомпани, која је такође лоцирана у Канса/Ла Цигневатер. цхемицал плант. Буецкер је дипломирао хемију на Државном универзитету Ајове са додатним радом на предметима из механике флуида, енергије и равнотеже материјала и напредне неорганске хемије.
Дан Јаниковски је технички менаџер у Плимоутх Тубе-у. Већ 35 година је укључен у развој метала, производњу и тестирање цевастих производа укључујући легуре бакра, нерђајући челик, легуре никла, титанијума и угљеничног челика. У Плимоутх Метро-у је од 2005. године, а Јаниковски је пре него што је био на вишим позицијама 02 Тецх, био на разним позицијама.