De auteurs hawwe hieltyd wer nije spesifikaasjes foar enerzjyprojekten besjoen, wêrby't ûntwerpers fan planten typysk 304 of 316 roestfrij stiel kieze foar kondensor- en helpwaarmtewikselbuizen. Foar in protte ropt de term roestfrij stiel in aura fan ûnoerwinlike korrosje op, wylst roestfrij stiel eins soms de minste kar kin wêze, om't se gefoelich binne foar lokale korrosje. En yn dit tiidrek fan fermindere beskikberens fan swiet wetter foar it oanfoljen fan koelwetter, keppele oan koeltuorren dy't wurkje mei hege konsintraasjesyklusen, wurde potinsjele falmeganismen fan roestfrij stiel fergrutte. Yn guon tapassingen sil 300-searje roestfrij stiel mar moannen, soms mar wiken, oerlibje foardat it mislearret. Dit artikel rjochtet him teminsten op 'e problemen dy't moatte wurde beskôge by it kiezen fan kondensorbuismaterialen út in wettersuveringsperspektyf. Oare faktoaren dy't net yn dit artikel besprutsen wurde, mar dy't in rol spylje by materiaalseleksje, omfetsje materiaalsterkte, waarmte-oerdrachteigenskippen en wjerstân tsjin meganyske krêften, ynklusyf wurgens- en eroazjekorrosje.
It tafoegjen fan 12% of mear chromium oan stiel feroarsaket dat de legearing in trochgeande oksidelaach foarmet dy't it basismetaal derûnder beskermet. Dêrfandinne de term roestfrij stiel. Yn 'e ôfwêzigens fan oare legearingsmaterialen (benammen nikkel) makket koalstofstiel diel út fan 'e ferrytgroep, en syn ienheidssel hat in lichemssintraal kubike (BCC) struktuer.
As nikkel tafoege wurdt oan it legearingsmingsel yn in konsintraasje fan 8% of heger, sels by keamertemperatuer, sil de sel bestean yn in flak-sintraal kubike (FCC) struktuer neamd austenyt.
Lykas te sjen is yn tabel 1, hawwe roestfrij stiel fan 'e 300-searje en oare roestfrij stiel in nikkelgehalte dat in austenityske struktuer produseart.
Austenityske stielen hawwe har weardefol bewiisd yn in protte tapassingen, ynklusyf as materiaal foar hege-temperatuer oerferhitter en opnij ferwaarmingsbuizen yn krêftketels. Benammen de 300-searje wurdt faak brûkt as materiaal foar lege-temperatuer waarmtewikselbuizen, ynklusyf stoom-oerflakkondensors. It is lykwols yn dizze tapassingen dat in protte potinsjele falingsmeganismen oersjogge.
De grutste swierrichheid mei roestfrij stiel, benammen de populêre materialen 304 en 316, is dat de beskermjende oksidelaach faak ferneatige wurdt troch ûnreinheden yn it koelwetter en troch spleten en ôfsettings dy't helpe om ûnreinheden te konsintrearjen. Derneist kin stilsteand wetter ûnder útskeakelingsomstannichheden liede ta mikrobiële groei, wêrfan de metabolike byprodukten tige skealik kinne wêze foar metalen.
In gewoane ûnreinheid yn koelwetter, en ien fan 'e meast lestich te ferwiderjen ekonomysk, is chloride. Dit ion kin in protte problemen feroarsaakje yn stoomgenerators, mar yn kondensors en helpwaarmtewikselers is de grutste swierrichheid dat chloriden yn foldwaande konsintraasjes de beskermjende oksidelaach op roestfrij stiel kinne penetrearje en ferneatigje, wêrtroch lokale korrosje, oftewol pitting, ûntstiet.
Putfoarming is ien fan 'e meast ferrifeljende foarmen fan korrosje, om't it muorrepenetraasjes en apparatuerfalen feroarsaakje kin mei in bytsje metaalferlies.
Kloridekonsintraasjes hoege net tige heech te wêzen om putkorrosje te feroarsaakjen yn 304 en 316 roestfrij stiel, en foar skjinne oerflakken sûnder ôfsettings of spleten wurde de oanrikkemandearre maksimale kloridekonsintraasjes no beskôge as:
Ferskate faktoaren kinne maklik chloridekonsintraasjes produsearje dy't dizze rjochtlinen oerskriuwe, sawol yn 't algemien as op lokale lokaasjes. It is tige seldsum wurden om earst ienmalige koeling te beskôgjen foar nije enerzjysintrales. De measte binne boud mei koeltuorren, of yn guon gefallen loftkuolle kondensors (ACC). Foar dyjingen mei koeltuorren kin de konsintraasje fan ûnreinheden yn kosmetyske produkten "omheech gean". Bygelyks, in kolom mei in chloridekonsintraasje fan 50 mg/l foar oanfolling fan wetter wurket mei fiif konsintraasjesyklusen, en it chloridegehalte fan it sirkulearjende wetter is 250 mg/l. Allinnich dit soe oer it algemien 304 SS útslute moatte. Derneist is der yn nije en besteande fabriken in tanimmende needsaak om swiet wetter te ferfangen foar it opnij oanfoljen fan planten. In gewoan alternatyf is gemeentlik ôffalwetter. Tabel 2 fergeliket de analyze fan 'e fjouwer swietwetterfoarsjennings mei de fjouwer ôffalwetterfoarsjennings.
Pas op foar ferhege chloridenivo's (en oare ûnreinheden, lykas stikstof en fosfor, dy't mikrobiële fersmoarging yn koelsystemen sterk kinne ferheegje). Foar hast alle griis wetter sil elke sirkulaasje yn 'e koeltoer de chloridelimyt oanrikkemandearre troch 316 SS oerskriuwe.
De foargeande diskusje is basearre op it korrosjepotinsjeel fan gewoane metalen oerflakken. Fraktueren en sediminten feroarje it ferhaal dramatysk, om't beide plakken leverje wêr't ûnreinheden har konsintrearje kinne. In typyske lokaasje foar meganyske skuorren yn kondensors en ferlykbere waarmtewikselers is by buis-oan-buis plaatferbiningen. Sedimint yn 'e buis kin skuorren oanmeitsje oan' e sedimintgrins, en it sedimint sels kin tsjinje as in plak foar fersmoarging. Fierder, om't roestfrij stiel fertrout op in trochgeande oksidelaach foar beskerming, kinne de ôfsettings soerstofearme plakken foarmje dy't it oerbleaune stielen oerflak yn in anode feroarje.
De boppesteande diskusje sketst problemen dy't ûntwerpers fan planten typysk net beskôgje by it spesifisearjen fan materialen foar kondensor- en helpwaarmtewikselbuizen foar nije projekten. De mentaliteit oangeande de 304 en 316 SS liket soms noch te wêzen "dat is wat wy altyd dien hawwe" sûnder de gefolgen fan sokke aksjes te beskôgjen. Alternative materialen binne beskikber om de hurdere koelwetteromstannichheden oan te kinnen dêr't in protte planten no mei te krijen hawwe.
Foardat wy alternative metalen besprekke, moat noch in oar punt koart neamd wurde. Yn in protte gefallen prestearre in 316 SS of sels in 304 SS goed tidens normale operaasje, mar foel it út tidens in stroomûnderbrekking. Yn 'e measte gefallen is it falen te tankjen oan minne ôfwettering fan 'e kondensor of waarmtewikseler, wêrtroch stilsteand wetter yn 'e buizen ûntstiet. Dizze omjouwing biedt ideale omstannichheden foar de groei fan mikroorganismen. Mikrobielle koloanjes produsearje op har beurt korrosive ferbiningen dy't direkt it buisfoarmige metaal korrodearje.
Dit meganisme, bekend as mikrobieel feroarsake korrosje (MIC), is bekend om roestfrij stielen pipen en oare metalen binnen wiken te ferneatigjen. As de waarmtewikseler net leechmakke wurde kin, moat serieus oerwage wurde om periodyk wetter troch de waarmtewikseler te sirkulearjen en biocide ta te foegjen tidens it proses. (Foar mear details oer juste layup-prosedueres, sjoch D. Janikowski, "Layering Up Condenser and BOP Exchangers - Considerations"; hâlden 4-6 juny 2019 yn Champaign, IL Presintearre op it 39e Electric Utility Chemistry Symposium.)
Foar de hjirboppe neamde rûge omjouwings, lykas rûgere omjouwings lykas brak wetter of seewetter, kinne alternative metalen brûkt wurde om ûnreinheden ôf te kearen. Trije legearingsgroepen hawwe har suksesfol bewiisd: kommersjeel suver titanium, 6% molybdeen austenitysk roestfrij stiel en superferritysk roestfrij stiel. Dizze legearingen binne ek MIC-bestindich. Hoewol titanium as tige resistint foar korrosje beskôge wurdt, meitsje syn hexagonale ticht ynpakte kristalstruktuer en ekstreem lege elastyske modulus it gefoelich foar meganyske skea. Dizze legearing is it bêste geskikt foar nije ynstallaasjes mei sterke buisstipe-strukturen. In poerbêst alternatyf is it superferritysk roestfrij stiel Sea-Cure®. De gearstalling fan dit materiaal wurdt hjirûnder werjûn.
It stiel is heech yn chromium mar leech yn nikkel, dus it is in ferritysk roestfrij stiel ynstee fan in austenitysk roestfrij stiel. Fanwegen syn lege nikkelynhâld kostet it folle minder as oare legeringen. De hege sterkte en elastyske modulus fan Sea-Cure meitsje tinner muorren mooglik as oare materialen, wat resulteart yn ferbettere waarmte-oerdracht.
De ferbettere eigenskippen fan dizze metalen wurde werjûn op 'e tabel "Pitting Resistance Equivalent Number", dy't, lykas de namme al seit, in testproseduere is dy't brûkt wurdt om de wjerstân fan ferskate metalen tsjin putkorrosje te bepalen.
Ien fan 'e meast foarkommende fragen is "Wat is it maksimale chloridegehalte dat in bepaalde klasse roestfrij stiel tolerearje kin?" De antwurden ferskille sterk. Faktoaren omfetsje pH, temperatuer, oanwêzigens en type brekken, en de mooglikheid foar aktive biologyske soarten. In ark is tafoege oan 'e rjochteras fan figuer 5 om te helpen mei dizze beslút. It is basearre op neutrale pH, 35 °C streamend wetter dat gewoanlik fûn wurdt yn in protte BOP- en kondensaasjetapassingen (om ôfsettingsfoarming en barstfoarming te foarkommen). Sadree't in legearing mei in spesifike gemyske gearstalling is selektearre, kin PREn bepaald wurde en dan trochsnien wurde mei de passende slash. It oanrikkemandearre maksimale chloridenivo kin dan bepaald wurde troch in horizontale line te tekenjen op 'e rjochteras. Yn 't algemien, as in legearing beskôge wurde moat foar brakke of seewettertapassingen, moat it in CCT hawwe boppe 25 graden Celsius lykas mjitten troch de G 48-test.
It is dúdlik dat de superferrityske legeringen dy't Sea-Cure® fertsjintwurdiget oer it algemien geskikt binne, sels foar seewettertapassingen. Der is noch in oar foardiel fan dizze materialen dat beklamme wurde moat. Problemen mei mangaankorrosje binne al jierren waarnommen foar 304 en 316 SS, ynklusyf by planten lâns de Ohio-rivier. Koartlyn binne waarmtewikselers by planten lâns de Mississippi- en Missouri-rivieren oanfallen. Mangaankorrosje is ek in faak probleem yn systemen foar it oanmeitsjen fan putwetter. It korrosjemeganisme is identifisearre as mangaandiokside (MnO2) dy't reagearret mei in oksidearjend biosiid om sâltsoer ûnder de ôfsetting te generearjen. HCl is wat metalen echt oanfalt. [WH Dickinson en RW Pick, "Mangaan-ôfhinklike korrosje yn 'e elektryske enerzjysektor"; presintearre op 'e NACE Annual Corrosion Conference fan 2002, Denver, CO.] Ferrityske stielen binne resistint tsjin dit korrosjemeganisme.
It selektearjen fan materialen fan hegere kwaliteit foar kondensor- en waarmtewikselbuizen is noch altyd gjin ferfanging foar juste kontrôle fan wettersuveringskemy. Lykas auteur Buecker yn in earder artikel oer enerzjytechnyk hat sketst, is in goed ûntworpen en eksploitearre gemysk behannelingsprogramma needsaaklik om de mooglikheid fan skalering, korrosje en fersmoarging te minimalisearjen. Polymeerskemy ûntstiet as in krêftich alternatyf foar âldere fosfaat/fosfonaatskemy om korrosje en skalering yn koeltoersystemen te kontrolearjen. It kontrolearjen fan mikrobiële fersmoarging is in kritysk probleem west en sil dat bliuwe. Wylst oksidative skiekunde mei chloor, bleekmiddel of ferlykbere ferbiningen de hoekstien is fan mikrobiële kontrôle, kinne oanfoljende behannelingen faak de effisjinsje fan behannelingsprogramma's ferbetterje. Ien sa'n foarbyld is stabilisaasjeskemy, dy't helpt om de frijlittingssnelheid en effisjinsje fan chloor-basearre oksidearjende biociden te ferheegjen sûnder skealike ferbiningen yn it wetter yn te fieren. Derneist kin oanfoljende feed mei net-oksidearjende fungiciden tige foardielich wêze by it kontrolearjen fan mikrobiële ûntwikkeling. It resultaat is dat d'r in protte manieren binne om de duorsumens en betrouberens fan waarmtewikselers fan enerzjysintrales te ferbetterjen, mar elk systeem is oars, dus soarchfâldige planning en oerlis mei yndustryeksperts is wichtich foar de kar fan materialen en gemyske prosedueres. In protte fan Dit artikel is skreaun út in wettersuveringsperspektyf, wy binne net belutsen by materiaalbeslissingen, mar wy wurde frege om te helpen by it behearen fan 'e ynfloed fan dy besluten as de apparatuer ienris yn gebrûk is. De definitive beslissing oer materiaalseleksje moat wurde makke troch it personiel fan 'e plant op basis fan in oantal faktoaren dy't foar elke tapassing spesifisearre binne.
Oer de auteur: Brad Buecker is in Senior Technical Publicist by ChemTreat. Hy hat 36 jier ûnderfining yn of ferbûn mei de enerzjysektor, in grut part dêrfan yn stoomgeneraasje-skiekunde, wettersuvering, loftkwaliteitskontrôle en by City Water, Light & Power (Springfield, IL) en Kansas City Power & Light Company is fêstige yn La Cygne Station, Kansas. Hy hat ek twa jier as waarnimmend wetter-/ôffalwettersupervisor by in gemyske fabryk wurke. Buecker hat in BS yn skiekunde fan 'e Iowa State University mei ekstra kursuswurk yn floeistofmeganika, enerzjy- en materiaallykwicht, en avansearre anorganyske skiekunde.
Dan Janikowski is technysk manager by Plymouth Tube. Hy is al 35 jier belutsen by de ûntwikkeling fan metalen, de fabrikaazje en it testen fan buisfoarmige produkten, ynklusyf koperlegeringen, roestfrij stiel, nikkellegeringen, titanium en koalstofstiel. Janikowski wurket sûnt 2005 by Plymouth Metro en hat ferskate seniorposysjes hân foardat hy yn 2010 technysk manager waard.