La Internacia Voko por Enhavo POWERGEN nun estas malfermita! Ni serĉas parolantojn el la servaĵaj kaj elektroproduktaj industrioj. Temoj inkluzivas konvencian kaj renovigeblan elektroproduktadon, ciferecan transformon de elektrocentraloj, energistokadon, mikroretojn, plantoptimigon, surlokan elektron, kaj pli.
La aŭtoroj multfoje reviziis novajn specifojn por energiprojektoj, en kiuj plantdezajnistoj tipe elektas rustorezistan ŝtalon 304 aŭ 316 por kondensiloj kaj helpaj varmointerŝanĝiloj. Por multaj, la termino rustorezista ŝtalo elvokas aŭron de nevenkebla korodo, kiam fakte, rustorezistaj ŝtaloj foje povas esti la plej malbona elekto ĉar ili estas sentemaj al lokigita korodo. Kaj, en ĉi tiu epoko de reduktita havebleco de dolĉa akvo por malvarmigakva aldono, kunligita kun malvarmigturoj funkciantaj je altaj koncentriĝaj cikloj, eblaj difektaj mekanismoj de rustorezista ŝtalo estas pligrandigitaj. En iuj aplikoj, rustorezista ŝtalo de la serio 300 nur postvivos monatojn, foje nur semajnojn, antaŭ ol difektiĝi. Ĉi tiu artikolo fokusiĝas almenaŭ al la aferoj, kiujn oni devus konsideri dum elektado de kondensiltubaj materialoj el la perspektivo de akvopurigado. Aliaj faktoroj ne diskutitaj en ĉi tiu artikolo sed kiuj ludas rolon en la elekto de materialoj inkluzivas materialan forton, varmotransigajn ecojn kaj reziston al mekanikaj fortoj, inkluzive de laceco kaj erozia korodo.
Aldonante 12% aŭ pli da kromo al ŝtalo, la alojo formas kontinuan oksidan tavolon, kiu protektas la bazan metalon sube. Tial la termino rustorezista ŝtalo. En la foresto de aliaj alojaj materialoj (precipe nikelo), karbonŝtalo estas parto de la feritgrupo, kaj ĝia unuobla ĉelo havas korp-centritan kuban (BCC) strukturon.
Kiam nikelo estas aldonita al la alojmiksaĵo je koncentriĝo de 8% aŭ pli alta, eĉ je ĉirkaŭa temperaturo, la ĉelo ekzistos en fac-centrita kuba (FCC) strukturo nomata aŭstenito.
Kiel montrite en Tabelo 1, neoksideblaj ŝtaloj de la serio 300 kaj aliaj neoksideblaj ŝtaloj havas nikelan enhavon, kiu produktas aŭstenitan strukturon.
Aŭstenitaj ŝtaloj pruviĝis tre valoraj en multaj aplikoj, inkluzive de kiel materialo por alttemperaturaj supervarmigiloj kaj revarmigiloj en potencaj kaldronoj. La serio 300 aparte ofte estas uzata kiel materialo por malalttemperaturaj varmointerŝanĝilaj tuboj, inkluzive de vaporsurfacaj kondensiloj. Tamen, ĝuste en ĉi tiuj aplikoj multaj preteratentas eblajn fiaskomekanismojn.
La ĉefa malfacilaĵo kun rustorezista ŝtalo, precipe la popularaj materialoj 304 kaj 316, estas ke la protekta oksida tavolo ofte estas detruita de malpuraĵoj en la malvarmiga akvo kaj de fendetoj kaj deponejoj kiuj helpas koncentri malpuraĵojn. Krome, sub haltaj kondiĉoj, staranta akvo povas konduki al mikroba kresko, kies metabolaj kromproduktoj povas esti tre damaĝaj al metaloj.
Ofta malpuraĵo de malvarmiga akvo, kaj unu el la plej malfacile ekonomie forigeblaj, estas klorido. Ĉi tiu jono povas kaŭzi multajn problemojn en vaporgeneratoroj, sed en kondensiloj kaj helpaj varmointerŝanĝiloj, la ĉefa malfacilaĵo estas, ke kloridoj en sufiĉaj koncentriĝoj povas penetri kaj detrui la protektan oksidan tavolon sur rustorezista ŝtalo, kaŭzante lokalizitan korodon, t.e., kaviĝon.
Kaviĝo estas unu el la plej insidaj formoj de korodo ĉar ĝi povas kaŭzi murpenetrojn kaj ekipaĵpaneon kun malmulta metalperdo.
Kloridaj koncentriĝoj ne devas esti tre altaj por kaŭzi kaviĝan korodon en rustorezista ŝtalo 304 kaj 316, kaj por puraj surfacoj sen iuj ajn deponaĵoj aŭ fendetoj, la rekomenditaj maksimumaj kloridaj koncentriĝoj nun estas konsiderataj kiel:
Pluraj faktoroj povas facile produkti kloridajn koncentriĝojn, kiuj superas ĉi tiujn gvidliniojn, kaj ĝenerale kaj en lokaj lokoj. Fariĝis tre malofte unue konsideri unufojan malvarmigon por novaj elektrocentraloj. Plej multaj estas konstruitaj kun malvarmigturoj, aŭ en iuj kazoj, aermalvarmigitaj kondensiloj (ACC). Por tiuj kun malvarmigturoj, la koncentriĝo de malpuraĵoj en kosmetikaĵoj povas "cikli supren". Ekzemple, kolono kun klorida koncentriĝo en ŝminkta akvo de 50 mg/l funkcias kun kvin koncentriĝaj cikloj, kaj la klorida enhavo de la cirkulanta akvo estas 250 mg/l. Ĉi tio sole ĝenerale devus ekskludi 304 SS. Krome, en novaj kaj ekzistantaj instalaĵoj, ekzistas kreskanta bezono anstataŭigi dolĉan akvon por plantreŝargo. Ofta alternativo estas municipa kloakaĵo. Tabelo 2 komparas la analizon de la kvar dolĉakvaj provizoj kun la kvar kloakaĵaj provizoj.
Atentu pri pliigitaj kloridaj niveloj (kaj aliaj malpuraĵoj, kiel nitrogeno kaj fosforo, kiuj povas multe pliigi mikroban poluadon en malvarmigaj sistemoj). Por preskaŭ ĉiu griza akvo, ajna cirkulado en la malvarmiga turo superos la kloridan limon rekomenditan de 316 SS.
La antaŭa diskuto baziĝas sur la koroda potencialo de komunaj metalaj surfacoj. Frakturoj kaj sedimentoj draste ŝanĝas la historion, ĉar ambaŭ provizas lokojn kie malpuraĵoj povas koncentriĝi. Tipa loko por mekanikaj fendetoj en kondensiloj kaj similaj varmointerŝanĝiloj estas ĉe tubo-al-tubaj platkrucoj. Sedimento ene de la tubo povas krei fendetojn ĉe la sedimenta limo, kaj la sedimento mem povas servi kiel loko por poluado. Krome, ĉar rustorezista ŝtalo dependas de kontinua oksida tavolo por protekto, la deponaĵoj povas formi oksigen-malriĉajn lokojn kiuj transformas la restantan ŝtalsurfacon en anodon.
La supra diskuto skizas aferojn, kiujn plantdezajnistoj tipe ne konsideras kiam ili specifas materialojn por kondensiloj kaj helpaj varmointerŝanĝilaj tuboj por novaj projektoj. La pensmaniero rilate al la ŝtalo 304 kaj 316 foje ŝajnas esti "tion ni ĉiam faris" sen konsideri la sekvojn de tiaj agoj. Alternativaj materialoj haveblas por pritrakti la pli severajn malvarmigajn akvokondiĉojn, kiujn multaj plantoj nun alfrontas.
Antaŭ ol diskuti alternativajn metalojn, alia punkto devas esti koncize menciita. En multaj kazoj, ŝtalo el 316 aŭ eĉ ŝtalo el 304 bone funkciis dum normala funkciado, sed paneis dum elektropaneo. Plejofte, la paneo ŝuldiĝas al malbona drenado de la kondensilo aŭ varmointerŝanĝilo, kaŭzante stagnan akvon en la tuboj. Ĉi tiu medio provizas idealajn kondiĉojn por la kresko de mikroorganismoj. Mikrobaj kolonioj siavice produktas korodajn komponaĵojn, kiuj rekte korodas la tuban metalon.
Ĉi tiu mekanismo, konata kiel mikrobe induktita korodo (MIC), estas konata pro detruo de rustorezistŝtalaj tuboj kaj aliaj metaloj ene de semajnoj. Se la varmointerŝanĝilo ne povas esti malplenigita, oni devas serioze konsideri periode cirkuli akvon tra la varmointerŝanĝilo kaj aldoni biocidon dum la procezo. (Por pliaj detaloj pri ĝustaj tavolproceduroj, vidu D. Janikowski, "Tavoligado de Kondensilo kaj BOP-Interŝanĝiloj - Konsideroj"; okazinta de la 4a ĝis la 6a de junio 2019 en Champaign, Ilinojso. Prezentita ĉe la 39a Simpozio pri Elektra Kemio.)
Por la severaj medioj elstarigitaj supre, same kiel pli severaj medioj kiel saleta akvo aŭ marakvo, alternativaj metaloj povas esti uzataj por forpuŝi malpuraĵojn. Tri alojgrupoj pruviĝis sukcesaj, komerce pura titanio, 6%-molibdena aŭstenita rustorezista ŝtalo kaj superferita rustorezista ŝtalo. Ĉi tiuj alojoj ankaŭ estas MIC-rezistemaj. Kvankam titanio estas konsiderata tre rezistema al korodo, ĝia seslatera dense pakita kristala strukturo kaj ekstreme malalta elasta modulo igas ĝin sentema al mekanika difekto. Ĉi tiu alojo plej bone taŭgas por novaj instalaĵoj kun fortaj tubaj subtenaj strukturoj. Bonega alternativo estas la superferita rustorezista ŝtalo Sea-Cure®. La konsisto de ĉi tiu materialo estas montrita sube.
La ŝtalo estas riĉa je kromo sed malriĉa je nikelo, do ĝi estas ferita rustorezista ŝtalo anstataŭ aŭstenita rustorezista ŝtalo. Pro sia malalta nikelenhavo, ĝi kostas multe malpli ol aliaj alojoj. La alta forto kaj elasta modulo de Sea-Cure permesas pli maldikajn murojn ol aliaj materialoj, rezultante en plibonigita varmotransigo.
La plibonigitaj ecoj de ĉi tiuj metaloj estas montritaj en la diagramo "Pitting Resistance Equivalent Number" (Ekvivalenta Nombro de Kaviĝa Rezisto), kiu, kiel la nomo sugestas, estas testa proceduro uzata por determini la reziston de diversaj metaloj al kaviĝa korodo.
Unu el la plej oftaj demandoj estas "Kio estas la maksimuma klorida enhavo, kiun specifa grado de rustorezista ŝtalo povas toleri?" La respondoj varias multe. Faktoroj inkluzivas pH, temperaturon, ĉeeston kaj tipon de frakturoj, kaj la potencialon por aktivaj biologiaj specioj. Ilo estis aldonita sur la dekstra akso de Figuro 5 por helpi kun ĉi tiu decido. Ĝi baziĝas sur neŭtrala pH, 35 °C fluanta akvo ofte trovebla en multaj BOP kaj kondensadaj aplikoj (por malhelpi deponejan formadon kaj fendetan formadon). Post kiam alojo kun specifa kemia konsisto estas elektita, PREn povas esti determinita kaj poste intersekcita per la taŭga oblikvo. La rekomendita maksimuma klorida nivelo povas esti determinita per desegnado de horizontala linio sur la dekstra akso. Ĝenerale, se alojo estas konsiderota por saletaj aŭ marakvaj aplikoj, ĝi devas havi CCT super 25 celsiusgradoj kiel mezurita per la G 48-testo.
Estas klare, ke la superferitaj alojoj reprezentitaj de Sea-Cure® ĝenerale taŭgas eĉ por marakvaj aplikoj. Ekzistas alia avantaĝo de ĉi tiuj materialoj, kiun oni devas emfazi. Problemoj pri mangana korodo estis observitaj por 304 kaj 316 ŝtalo dum multaj jaroj, inkluzive ĉe plantoj laŭlonge de la rivero Ohio. Lastatempe, varmointerŝanĝiloj ĉe plantoj laŭlonge de la riveroj Misisipo kaj Misurio estis atakitaj. Mangana korodo ankaŭ estas ofta problemo en puto-akvaj ŝminksistemoj. La koroda mekanismo estis identigita kiel mangana dioksido (MnO2) reaganta kun oksidiga biocido por generi kloridan acidon sub la deponaĵo. HCl estas tio, kio vere atakas metalojn. [WH Dickinson kaj RW Pick, "Mangan-Dependa Korodo en la Elektra Energio-Industrio"; prezentita ĉe la NACE Ĉiujara Koroda Konferenco de 2002, Denver, CO.] Feritaj ŝtaloj estas rezistemaj al ĉi tiu koroda mekanismo.
Selekti pli altkvalitajn materialojn por kondensiloj kaj varmointerŝanĝiloj ankoraŭ ne anstataŭas taŭgan kontrolon de akvopuriga kemio. Kiel la aŭtoro Buecker skizis en antaŭa artikolo pri elektrotekniko, ĝuste desegnita kaj funkciigita kemia traktadprogramo estas necesa por minimumigi la eblon de skvamiĝado, korodo kaj malpuriĝo. Polimera kemio aperas kiel potenca alternativo al pli malnova fosfato/fosfonata kemio por kontroli korodon kaj skvamiĝadon en malvarmigturaj sistemoj. Kontroli mikroban poluadon estis kaj daŭre estos kritika problemo. Dum oksidativa kemio kun kloro, blankigilo aŭ similaj kombinaĵoj estas la bazŝtono de mikroba kontrolo, suplementaj traktadoj ofte povas plibonigi la efikecon de traktadprogramoj. Unu tia ekzemplo estas stabiliga kemio, kiu helpas pliigi la liberigan rapidecon kaj efikecon de klor-bazitaj oksidigaj biocidoj sen enkonduki iujn ajn damaĝajn kombinaĵojn en la akvon. Krome, suplementa nutrado kun ne-oksidigaj fungicidoj povas esti tre utila por kontroli mikroban disvolviĝon. La rezulto estas, ke ekzistas multaj manieroj plibonigi la daŭripovon kaj fidindecon de varmointerŝanĝiloj de elektrocentraloj, sed ĉiu sistemo estas malsama, do zorgema planado kaj konsultado kun industriaj spertuloj estas gravaj por la elekto de materialoj kaj kemiaj proceduroj. Granda parto de ĉi tiu artikolo estas verkita el... El la perspektivo de akvopurigado, ni ne partoprenas en materialaj decidoj, sed oni petas nin helpi administri la efikon de tiuj decidoj post kiam la ekipaĵo funkcios. La fina decido pri materiala elekto devas esti farita de la dungitaro de la fabriko surbaze de kelkaj faktoroj specifitaj por ĉiu apliko.
Pri la Aŭtoro: Brad Buecker estas Ĉefa Teknika Publicisto ĉe ChemTreat. Li havas 36 jarojn da sperto en aŭ aligita kun la elektroindustrio, multe el ĝi en vaporgenerada kemio, akvopurigado, aerkvalito-kontrolo kaj ĉe City Water, Light & Power (Springfield, IL) kaj Kansas City Power & Light Company situas ĉe La Cygne Station, Kansas. Li ankaŭ pasigis du jarojn kiel portempa akvo/kloakakva kontrolisto ĉe kemia fabriko. Buecker havas bakalaŭron pri Kemio de Iowa State University kun aldona kurslaboraĵo pri Fluida Mekaniko, Energio kaj Materiala Ekvilibro, kaj Altnivela Neorganika Kemio.
Dan Janikowski estas Teknika Direktoro ĉe Plymouth Tube. Dum 35 jaroj, li okupiĝis pri la disvolviĝo de metaloj, la fabrikado kaj testado de tubaj produktoj, inkluzive de kupraj alojoj, rustorezista ŝtalo, nikelaj alojoj, titanio kaj karbonŝtalo. Ĉe Plymouth Metro ekde 2005, Janikowski okupis diversajn altrangajn postenojn antaŭ ol iĝi Teknika Direktoro en 2010.