POWERGEN Nazioarteko Eduki Deialdia zabalik dago! Zerbitzu publikoen eta energia sortzeko industrietako hizlariak bilatzen ari gara. Gaien artean daude energia sortzeko ohiko eta berriztagarriak, zentral elektrikoen eraldaketa digitala, energia biltegiratzea, mikrosareak, instalazioen optimizazioa, tokiko energia eta gehiago.
Egileek behin eta berriz berrikusi dituzte energia-proiektuen zehaztapen berriak, eta horietan, planta-diseinatzaileek normalean 304 edo 316 altzairu herdoilgaitza aukeratzen dute kondentsadorearen eta bero-trukagailuaren hodien laguntzaileetarako. Askorentzat, altzairu herdoilgaitz terminoak korrosio garaiezinaren itxura ekartzen du gogora, baina, egia esan, altzairu herdoilgaitzak batzuetan aukerarik txarrena izan daitezke, korrosio lokalizatuarekiko sentikorrak direlako. Eta, hozteko ura osatzeko ur geza gutxiago dagoen garai honetan, kontzentrazio-ziklo altuetan funtzionatzen duten hozte-dorreekin batera, altzairu herdoilgaitzaren akats-mekanismo potentzialak areagotu egiten dira. Aplikazio batzuetan, 300 serieko altzairu herdoilgaitzak hilabeteak baino ez ditu iraungo, batzuetan asteak bakarrik, huts egin aurretik. Artikulu honek kondentsadore-hodien materialak uraren tratamenduaren ikuspegitik aukeratzerakoan kontuan hartu beharreko gaietan jartzen du arreta. Artikulu honetan eztabaidatzen ez diren baina materialen aukeraketan eragina duten beste faktore batzuk hauek dira: materialaren erresistentzia, bero-transferentziaren propietateak eta indar mekanikoekiko erresistentzia, nekea eta higadura-korrosioa barne.
Altzairuari % 12 kromo edo gehiago gehitzeak aleazioak azpiko oinarrizko metala babesten duen oxido geruza jarraitu bat sortzen du. Hortik dator altzairu herdoilgaitz terminoa. Beste aleazio-materialik (batez ere nikela) ezean, karbono-altzairua ferrita taldeko kidea da, eta bere unitate-zelulak gorputzean zentratutako egitura kubikoa (BCC) du.
Nikela aleazio nahasketari % 8ko edo handiagoa den kontzentrazioan gehitzen zaionean, giro-tenperaturan ere, zelula austenita izeneko aurpegi-zentratutako egitura kubiko (FCC) batean existituko da.
1. taulan erakusten den bezala, 300 serieko altzairu herdoilgaitzek eta beste altzairu herdoilgaitz batzuek nikel edukia dute, eta horrek egitura austenitikoa sortzen du.
Altzairu austenitikoak oso baliotsuak direla frogatu da aplikazio askotan, besteak beste, potentzia-galdaretan tenperatura altuko gainberogailu eta berberogailu hodien material gisa. Bereziki, 300 seriea tenperatura baxuko bero-trukagailu hodien material gisa erabiltzen da, lurrun-gainazaleko kondentsadoreak barne. Hala ere, aplikazio hauetan da askok hutsegite-mekanismo potentzialak alde batera uzten dituztenak.
Altzairu herdoilgaitzaren zailtasun nagusia, batez ere 304 eta 316 material ezagunen kasuan, da babes-oxido geruza askotan hozte-uraren ezpurutasunek eta ezpurutasunak kontzentratzen laguntzen duten arraildura eta gordailuek suntsitzen dutela. Gainera, itzaltze-baldintzetan, ur geldiak mikrobioen hazkuntza eragin dezake, eta horien azpiproduktu metabolikoak oso kaltegarriak izan daitezke metalentzat.
Hozte-uraren ezpurutasun ohikoa, eta ekonomikoki kentzeko zailenetakoa, kloruroa da. Ioi honek arazo asko sor ditzake lurrun-sorgailuetan, baina kondentsadoreetan eta bero-trukagailu laguntzaileetan, zailtasun nagusia da kontzentrazio nahikoetan dauden kloruroek altzairu herdoilgaitzezko oxido geruza babeslea zeharkatu eta suntsitu dezaketela, korrosio lokalizatua eraginez, hau da, zuloak sortuz.
Korrosioaren forma maltzurrenetako bat da zuloak, hormak zeharkatu eta ekipamenduen matxurak eragin ditzakeelako metal-galera gutxirekin.
Kloruro-kontzentrazioak ez dira oso altuak izan behar 304 eta 316 altzairu herdoilgaitzean zulo-korrosioa eragiteko, eta gordailurik edo pitzadurarik gabeko gainazal garbietarako, gomendatutako kloruro-kontzentrazio maximoak hauek dira orain:
Hainbat faktorek erraz sor ditzakete jarraibide hauek gainditzen dituzten kloruro-kontzentrazioak, bai orokorrean, bai kokapen lokalizatuetan. Oso arraroa bihurtu da zentral elektriko berrietan behin bakarrik hoztea kontuan hartzea. Gehienak hozte-dorreekin eraikitzen dira, edo kasu batzuetan, airez hoztutako kondentsadoreekin (ACC). Hozte-dorreak dituztenen kasuan, kosmetikoetako ezpurutasunen kontzentrazioa "ziklo gora egin dezake". Adibidez, 50 mg/l-ko osatze-uraren kloruro-kontzentrazioa duen zutabe batek bost kontzentrazio-ziklorekin funtzionatzen du, eta zirkulazio-uraren kloruro-edukia 250 mg/l da. Honek bakarrik baztertu beharko luke, oro har, 304 SS. Gainera, planta berrietan eta lehendik daudenetan, gero eta behar handiagoa dago ur geza ordezkatzeko plantak kargatzeko. Alternatiba ohikoa udal-hondakin-urak dira. 2. taulan lau ur gezako horniduren analisia lau hondakin-uren hornidurekin alderatzen da.
Kontuz kloruro maila handiekin (eta beste ezpurutasun batzuekin, hala nola nitrogenoarekin eta fosforoarekin, hozte sistemetako kutsadura mikrobianoa asko handitu baitezakete). Ia ur gris guztientzat, hozte dorreko edozein zirkulazioak 316 SS-k gomendatutako kloruro muga gaindituko du.
Aurreko eztabaida metalezko gainazal arrunten korrosio-potentzialean oinarritzen da. Hausturak eta sedimentuak izugarri aldatzen dute istorioa, biek ezpurutasunak kontzentratu daitezkeen lekuak baitira. Kondentsadoreetan eta antzeko bero-trukagailuetan pitzadura mekanikoen kokapen tipikoa hodi-hodi xaflaren lotuneetan dago. Hodiaren barruko sedimentuak pitzadurak sor ditzake sedimentuen mugan, eta sedimentua bera kutsadura-gune gisa balio dezake. Gainera, altzairu herdoilgaitzak oxido-geruza jarraitu baten menpe dagoenez babesteko, gordailuek oxigeno gutxiko guneak sor ditzakete, eta horiek altzairuaren gainazala anodo bihurtzen dute.
Goiko eztabaidak landare-diseinatzaileek normalean kontuan hartzen ez dituzten gaiak azaltzen ditu kondentsadorearen eta bero-trukagailuaren hodi osagarrien materialak proiektu berrietarako zehaztean. 304 eta 316 altzairu herdoilgaitzei buruzko mentalitatea batzuetan oraindik ere "horixe egin dugu beti" dela dirudi, ekintza horien ondorioak kontuan hartu gabe. Landare askok gaur egun dituzten hozte-uraren baldintza gogorragoak kudeatzeko material alternatiboak daude eskuragarri.
Metal alternatiboak eztabaidatu aurretik, beste puntu bat aipatu behar da laburki. Kasu askotan, 316 SS edo baita 304 SS batek ere ondo funtzionatu zuten ohiko funtzionamenduan, baina elektrizitate-eten batean huts egin zuten. Kasu gehienetan, hutsegitea kondentsadorearen edo bero-trukagailuaren drainatze eskasaren ondorioz gertatzen da, eta horrek hodietan ura gelditzen du. Ingurune honek mikroorganismoen hazkuntzarako baldintza idealak eskaintzen ditu. Kolonia mikrobianoek, aldi berean, konposatu korrosiboak sortzen dituzte, eta horiek zuzenean korroditzen dute metal tubularra.
Mekanismo honek, mikrobioek eragindako korrosioa (MIC) bezala ezagutzen denak, altzairu herdoilgaitzezko hodiak eta beste metal batzuk aste gutxiren buruan suntsitzen dituela ezagutzen da. Bero-trukagailua ezin bada hustu, arreta handia jarri behar da aldian-aldian ura bero-trukagailuan zehar zirkulatzeari eta biozida gehitzeari prozesuan zehar. (Prozedura egokiei buruzko xehetasun gehiago lortzeko, ikus D. Janikowski, “Layering Up Condenser and BOP Exchangers – Considerations”; 2019ko ekainaren 4tik 6ra Champaign-en (Illinois) egin zen 39. Zerbitzu Elektrikoen Kimika Sinposioan aurkeztua.)
Goian aipatutako ingurune gogorretarako, baita ur gazikara edo itsasoko ura bezalako ingurune gogorragoetarako ere, metal alternatiboak erabil daitezke ezpurutasunak uxatzeko. Hiru aleazio taldek frogatu dute arrakasta dutela: titanio puru komertziala, % 6ko molibdenozko altzairu herdoilgaitz austenitikoa eta altzairu herdoilgaitz superferritikoa. Aleazio hauek MICarekiko erresistenteak ere badira. Titanioa korrosioarekiko oso erresistentea dela uste den arren, bere kristal-egitura hexagonal trinkoa eta elastikotasun-modulu oso baxuak kalte mekanikoekiko sentikorragoa egiten dute. Aleazio hau hodi-euskarri-egitura sendoak dituzten instalazio berrietarako egokiena da. Alternatiba bikaina Sea-Cure® altzairu herdoilgaitz superferritikoa da. Material honen osaera behean ageri da.
Altzairuak kromo asko du baina nikel gutxi, beraz, altzairu herdoilgaitz ferritikoa da, altzairu herdoilgaitz austenitikoa baino. Nikel gutxi duenez, beste aleazio batzuk baino askoz merkeagoa da. Sea-Cure-ren erresistentzia eta elastikotasun moduluak beste material batzuek baino horma meheagoak ahalbidetzen dituzte, eta horrek bero-transferentzia hobetzen du.
Metal hauen propietate hobetuak "Pitting Resistance Equivalent Number" taulan ageri dira, eta izenak dioen bezala, hainbat metalek zulo-korrosioarekiko duten erresistentzia zehazteko erabiltzen den proba-prozedura da.
Galdera ohikoenetako bat hauxe da: "Zein da altzairu herdoilgaitz mota jakin batek jasan dezakeen kloruro eduki maximoa?". Erantzunak oso desberdinak dira. Faktoreen artean daude pHa, tenperatura, hausturen presentzia eta mota, eta espezie biologiko aktiboen potentziala. Erabaki horretan laguntzeko tresna bat gehitu da 5. irudiaren eskuineko ardatzean. pH neutroan, 35 °C-ko ur korrontean oinarritzen da, BOP eta kondentsazio aplikazio askotan ohikoa dena (gordailuen eraketa eta pitzadurak eratzea saihesteko). Konposizio kimiko espezifikoa duen aleazio bat hautatu ondoren, PREn zehaztu daiteke eta gero barra egokiarekin gurutzatu. Gomendatutako kloruro maila maximoa zehaztu daiteke eskuineko ardatzean lerro horizontal bat marraztuz. Oro har, aleazio bat ur gaziko edo itsasoko uraren aplikazioetarako kontuan hartu behar bada, 25 gradu Celsius-etik gorako CCT bat izan behar du, G 48 probaren bidez neurtuta.
Argi dago Sea-Cure®-k ordezkatzen dituen superferritiko aleazioak, oro har, itsasoko uraren aplikazioetarako ere egokiak direla. Material hauek azpimarratu beharreko beste abantaila bat ere badute. Manganesoaren korrosio arazoak 304 eta 316 altzairu herdoilgaitzetan ikusi dira urte askotan zehar, Ohio ibaiaren ondoko lantegietan barne. Duela gutxi, Mississippi eta Missouri ibaien ondoko lantegietako bero-trukagailuak erasotu dituzte. Manganesoaren korrosioa ere arazo ohikoa da putzuetako uraren osatze sistemetan. Korrosio mekanismoa manganeso dioxidoa (MnO2) biozida oxidatzaile batekin erreakzionatzen duen gisa identifikatu da, gordailuaren azpian azido klorhidrikoa sortzeko. HCl da metalak benetan erasotzen dituena. [WH Dickinson eta RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry"; 2002ko NACE Urteko Korrosio Konferentzian aurkeztua, Denver, CO.] Altzairu ferritikoak erresistenteak dira korrosio mekanismo honen aurrean.
Kondentsadore eta bero-trukagailu hodietarako kalitate handiko materialak hautatzea ez da oraindik uraren tratamendu kimikoaren kontrol egokia ordezkatzeko. Buecker egileak aurreko energia-ingeniaritzako artikulu batean azaldu zuen bezala, behar bezala diseinatu eta erabilitako tratamendu kimikoen programa bat beharrezkoa da eskalatzeko, korrosioa eta zikinkeria sortzeko arriskua minimizatzeko. Polimeroen kimika fosfato/fosfonato kimika zaharraren alternatiba indartsu gisa agertzen ari da hozte-dorreen sistemetan korrosioa eta eskalatzea kontrolatzeko. Kutsadura mikrobianoa kontrolatzea arazo kritikoa izan da eta izaten jarraituko du. Kloroarekin, lixibarekin edo antzeko konposatuekin egindako kimika oxidatiboa kontrol mikrobianoaren oinarrizko zutabea den arren, tratamendu osagarriek askotan tratamendu-programen eraginkortasuna hobetu dezakete. Adibide bat egonkortze-kimika da, kloroan oinarritutako biozida oxidatzaileen askapen-tasa eta eraginkortasuna handitzen laguntzen duena, uretan konposatu kaltegarririk sartu gabe. Gainera, fungizida ez-oxidatzaileekin egindako elikadura osagarria oso onuragarria izan daiteke garapen mikrobianoa kontrolatzeko. Ondorioz, zentral elektrikoen bero-trukagailuen iraunkortasuna eta fidagarritasuna hobetzeko modu asko daude, baina sistema bakoitza desberdina da, beraz, plangintza zaindua eta industriako adituekin kontsultatzea garrantzitsua da materialak eta prozedura kimikoak aukeratzeko. Artikulu honen zati handi bat idatzi da... Uraren tratamenduaren ikuspegitik, ez gaude materialen erabakietan parte hartzen, baina ekipamendua martxan dagoenean erabaki horien eragina kudeatzen laguntzeko eskatzen digute. Materialen aukeraketari buruzko azken erabakia plantako langileek hartu behar dute, aplikazio bakoitzerako zehaztutako hainbat faktoreren arabera.
Egileari buruz: Brad Buecker ChemTreat-eko publizista tekniko seniorra da. 36 urteko esperientzia du energia-industrian edo harekin lotuta, gehiena lurrun-sorkuntzako kimikan, uraren tratamenduan, airearen kalitatearen kontrolean eta City Water, Light & Power-en (Springfield, IL) eta Kansas City Power & Light Company La Cygne Station-en dago, Kansasen. Bi urtez ere eman zuen ur/hondakin-uren gainbegirale gisa lan produktu kimikoen planta batean. Bueckerrek Kimikako lizentziatura du Iowa State Unibertsitatean, eta Fluidoen Mekanika, Energia eta Materialen Oreka eta Kimika Ez-organiko Aurreratua ere egin ditu.
Dan Janikowski Plymouth Tube-ko zuzendari teknikoa da. 35 urtez, metalen garapenean, hodi-produktuen fabrikazioan eta probak egiten aritu da, besteak beste, kobrezko aleazioak, altzairu herdoilgaitza, nikel aleazioak, titanioa eta karbono altzairua. 2005etik Plymouth Metro-n lanean, Janikowskik hainbat kargu bete zituen 2010ean zuzendari tekniko bihurtu aurretik.