Undangan Konten Internasional POWERGEN saiki wis dibuka! Kita nggoleki pamicara saka industri utilitas lan pembangkit listrik. Topik-topik sing dibahas kalebu pembangkit listrik konvensional lan terbarukan, transformasi digital pembangkit listrik, panyimpenan energi, jaringan mikro, optimasi pembangkit listrik, daya ing lokasi, lan liya-liyane.
Para penulis wis bola-bali nliti spesifikasi proyek listrik anyar, ing ngendi para desainer pabrik biasane milih baja tahan karat 304 utawa 316 kanggo kondensor lan tabung penukar panas tambahan. Kanggo akeh wong, istilah baja tahan karat nggambarake aura korosi sing ora bisa dikalahake, nalika nyatane, baja tahan karat kadhangkala bisa dadi pilihan sing paling ala amarga rentan marang korosi lokal. Lan, ing jaman iki kanthi kasedhiyan banyu tawar sing suda kanggo nggawe banyu pendingin, ditambah karo menara pendingin sing beroperasi ing siklus konsentrasi dhuwur, mekanisme kegagalan baja tahan karat potensial saya tambah gedhe. Ing sawetara aplikasi, baja tahan karat seri 300 mung bakal tahan nganti pirang-pirang wulan, kadhangkala mung pirang-pirang minggu, sadurunge gagal. Artikel iki fokus ing paling ora masalah sing kudu ditimbang nalika milih bahan tabung kondensor saka perspektif pangolahan banyu. Faktor liyane sing ora dibahas ing makalah iki nanging sing nduweni peran ing pemilihan bahan kalebu kekuatan bahan, sifat transfer panas, lan resistensi marang gaya mekanik, kalebu korosi fatigue lan erosi.
Nambahake kromium 12% utawa luwih menyang baja nyebabake paduan kasebut mbentuk lapisan oksida terus-terusan sing nglindhungi logam dasar ing ngisore. Mula saka iku ana istilah baja tahan karat. Tanpa bahan paduan liyane (utamane nikel), baja karbon minangka bagean saka klompok ferit, lan sel unit kasebut duwe struktur kubik sing berpusat ing awak (BCC).
Nalika nikel ditambahake menyang campuran paduan kanthi konsentrasi 8% utawa luwih dhuwur, sanajan ing suhu sekitar, sel kasebut bakal ana ing struktur kubik pusat-muka (FCC) sing diarani austenit.
Kaya sing dituduhake ing Tabel 1, baja tahan karat seri 300 lan baja tahan karat liyane duwe kandungan nikel sing ngasilake struktur austenitik.
Baja austenitik wis kabukten migunani banget ing pirang-pirang aplikasi, kalebu minangka bahan kanggo superheater suhu dhuwur lan tabung reheater ing boiler daya. Seri 300 utamane asring digunakake minangka bahan kanggo tabung penukar panas suhu endhek, kalebu kondensor permukaan uap. Nanging, ing aplikasi kasebut akeh sing nglirwakake mekanisme kegagalan potensial.
Kesulitan utama karo baja tahan karat, utamane bahan 304 lan 316 sing populer, yaiku lapisan oksida pelindung asring dirusak dening rereged ing banyu pendingin lan dening celah lan endapan sing mbantu ngonsentrasi rereged. Kajaba iku, ing kahanan mati, banyu sing nggenang bisa nyebabake tuwuhing mikroba, sing produk sampingan metabolisme bisa ngrusak banget logam.
Salah sawijining rereged banyu pendingin sing umum, lan salah sawijining sing paling angel diilangi kanthi ekonomis, yaiku klorida. Ion iki bisa nyebabake akeh masalah ing generator uap, nanging ing kondensor lan penukar panas tambahan, kangelan utama yaiku klorida kanthi konsentrasi sing cukup bisa nembus lan ngrusak lapisan oksida pelindung ing baja tahan karat, nyebabake korosi lokal, yaiku pitting.
Pitting minangka salah sawijining bentuk korosi sing paling mbebayani amarga bisa nyebabake penetrasi tembok lan kegagalan peralatan kanthi kerugian logam sing sithik.
Konsentrasi klorida ora kudu dhuwur banget kanggo nyebabake korosi pitting ing baja tahan karat 304 lan 316, lan kanggo permukaan sing resik tanpa endapan utawa celah, konsentrasi klorida maksimum sing disaranake saiki dianggep minangka:
Ana sawetara faktor sing bisa kanthi gampang ngasilake konsentrasi klorida sing ngluwihi pedoman kasebut, sacara umum lan ing lokasi lokal. Wis arang banget nimbang pendinginan sapisan kanggo pembangkit listrik anyar. Umume dibangun nganggo menara pendingin, utawa ing sawetara kasus, kondensor sing didinginkan udara (ACC). Kanggo sing duwe menara pendingin, konsentrasi rereged ing kosmetik bisa "siklus munggah." Contone, kolom kanthi konsentrasi klorida banyu make-up 50 mg/l beroperasi kanthi limang siklus konsentrasi, lan kandungan klorida banyu sing sirkulasi yaiku 250 mg/l. Iki wae umume kudu ngilangi 304 SS. Kajaba iku, ing pabrik anyar lan sing wis ana, ana kebutuhan sing saya tambah kanggo ngganti banyu tawar kanggo ngisi ulang pabrik. Alternatif umum yaiku banyu limbah kotamadya. Tabel 2 mbandhingake analisis papat pasokan banyu tawar karo papat pasokan banyu limbah.
Ati-ati karo tingkat klorida sing tambah (lan rereged liyane, kayata nitrogen lan fosfor, sing bisa nambah kontaminasi mikroba ing sistem pendingin). Kanggo meh kabeh banyu abu-abu, sirkulasi ing menara pendingin bakal ngluwihi watesan klorida sing disaranake dening 316 SS.
Diskusi sadurunge adhedhasar potensial korosi saka permukaan logam umum. Retakan lan sedimen ngowahi crita kanthi dramatis, amarga loro-lorone nyedhiyakake papan ing ngendi rereged bisa ngumpul. Lokasi khas kanggo retakan mekanik ing kondensor lan penukar panas sing padha yaiku ing sambungan lembaran tabung-ke-tabung. Sedimen ing njero tabung bisa nggawe retakan ing wates sedimen, lan sedimen kasebut dhewe bisa dadi situs kanggo kontaminasi. Salajengipun, amarga baja tahan karat gumantung ing lapisan oksida sing terus-terusan kanggo perlindungan, endapan kasebut bisa mbentuk situs sing kurang oksigen sing ngowahi permukaan baja sing isih ana dadi anoda.
Diskusi ing ndhuwur nggambarake masalah sing biasane ora digatekake dening para desainer pabrik nalika nemtokake bahan tabung kondensor lan penukar panas tambahan kanggo proyek anyar. Mentalitas babagan 304 lan 316 SS kadhangkala isih katon "iku sing wis tansah ditindakake" tanpa nimbang akibat saka tumindak kasebut. Bahan alternatif kasedhiya kanggo nangani kondisi banyu pendingin sing luwih atos sing diadhepi akeh pabrik saiki.
Sadurunge ngrembug logam alternatif, ana poin liyane sing kudu dijlentrehake kanthi ringkes. Ing pirang-pirang kasus, 316 SS utawa malah 304 SS bisa mlaku kanthi apik sajrone operasi normal, nanging gagal nalika listrik mati. Ing pirang-pirang kasus, kegagalan kasebut disebabake dening drainase kondensor utawa penukar panas sing kurang apik sing nyebabake banyu mampet ing tabung. Lingkungan iki nyedhiyakake kahanan sing ideal kanggo tuwuhing mikroorganisme. Koloni mikroba banjur ngasilake senyawa korosif sing langsung ngrusak logam tubular.
Mekanisme iki, sing dikenal minangka korosi sing diinduksi mikroba (MIC), dikenal bisa ngrusak pipa baja tahan karat lan logam liyane sajrone sawetara minggu. Yen penukar panas ora bisa dikeringake, pertimbangan serius kudu diwenehake kanggo sirkulasi banyu kanthi periodik liwat penukar panas lan nambah biosida sajrone proses kasebut. (Kanggo rincian luwih lengkap babagan prosedur layup sing tepat, deleng D. Janikowski, "Layering Up Condenser and BOP Exchangers - Considerations"; dianakake tanggal 4-6 Juni 2019 ing Champaign, IL Dipresentasikan ing Simposium Kimia Utilitas Listrik kaping 39.)
Kanggo lingkungan atos sing disoroti ing ndhuwur, uga lingkungan sing luwih atos kayata banyu payau utawa banyu segara, logam alternatif bisa digunakake kanggo nyegah rereged. Telung klompok paduan wis kabukten sukses, titanium murni komersial, baja tahan karat austenitik molibdenum 6% lan baja tahan karat superferritik. Paduan iki uga tahan MIC. Sanajan titanium dianggep tahan banget marang korosi, struktur kristal heksagonal sing rapet lan modulus elastis sing sithik banget ndadekake rentan marang kerusakan mekanik. Paduan iki paling cocog kanggo instalasi anyar kanthi struktur dhukungan tabung sing kuwat. Alternatif sing apik yaiku baja tahan karat super feritik Sea-Cure®. Komposisi bahan iki dituduhake ing ngisor iki.
Baja iki ngandhut kromium sing dhuwur nanging nikel sing sithik, mula iki kalebu baja tahan karat feritik tinimbang baja tahan karat austenitik. Amarga kandungan nikel sing sithik, regane luwih murah tinimbang paduan liyane. Kekuatan lan modulus elastisitas Sea-Cure sing dhuwur ngidini tembok sing luwih tipis tinimbang bahan liyane, sing nyebabake transfer panas sing luwih apik.
Sifat-sifat logam-logam iki sing luwih apik dituduhake ing grafik "Pitting Resistance Equivalent Number", sing, kaya jenenge, minangka prosedur pengujian sing digunakake kanggo nemtokake resistensi macem-macem logam marang korosi pitting.
Salah sawijining pitakonan sing paling umum yaiku "Apa kandungan klorida maksimal sing bisa ditoleransi dening baja tahan karat kelas tartamtu?" Jawabane beda-beda. Faktor-faktor kasebut kalebu pH, suhu, anané lan jinis retakan, lan potensial kanggo spesies biologis aktif. Piranti wis ditambahake ing sumbu tengen Gambar 5 kanggo mbantu keputusan iki. Iki adhedhasar pH netral, banyu mili 35°C sing umum ditemokake ing akeh aplikasi BOP lan kondensasi (kanggo nyegah pembentukan deposit lan pembentukan retakan). Sawise paduan kanthi komposisi kimia tartamtu wis dipilih, PREn bisa ditemtokake banjur dipotong karo garis miring sing cocog. Tingkat klorida maksimal sing disaranake banjur bisa ditemtokake kanthi nggambar garis horisontal ing sumbu tengen. Umumé, yen paduan kudu dianggep kanggo aplikasi payau utawa banyu segara, kudu duwe CCT ing ndhuwur 25 derajat Celsius sing diukur dening tes G 48.
Cetha yen paduan super feritik sing diwakili dening Sea-Cure® umume cocok kanggo aplikasi banyu segara. Ana keuntungan liyane kanggo bahan kasebut sing kudu ditekanake. Masalah korosi mangan wis diamati kanggo 304 lan 316 SS sajrone pirang-pirang taun, kalebu ing pabrik ing sadawane Kali Ohio. Bubar, penukar panas ing pabrik ing sadawane Kali Mississippi lan Missouri wis diserang. Korosi mangan uga minangka masalah umum ing sistem penyusunan banyu sumur. Mekanisme korosi wis diidentifikasi minangka mangan dioksida (MnO2) sing reaksi karo biosida pengoksidasi kanggo ngasilake asam klorida ing sangisore deposit. HCl yaiku sing sejatine nyerang logam. [WH Dickinson lan RW Pick, "Korosi sing Gumantung Mangan ing Industri Tenaga Listrik"; ditampilake ing Konferensi Korosi Tahunan NACE 2002, Denver, CO.] Baja feritik tahan marang mekanisme korosi iki.
Milih bahan sing luwih dhuwur kanggo tabung kondensor lan penukar panas isih dudu pengganti kontrol kimia pangolahan banyu sing tepat. Kaya sing wis dijlentrehake dening penulis Buecker ing artikel teknik daya sadurunge, program pangolahan kimia sing dirancang lan dioperasikake kanthi bener dibutuhake kanggo nyuda potensi penskalaan, korosi, lan fouling. Kimia polimer muncul minangka alternatif sing kuat kanggo kimia fosfat/fosfonat lawas kanggo ngontrol korosi lan penskalaan ing sistem menara pendingin. Ngontrol kontaminasi mikroba wis lan bakal terus dadi masalah kritis. Nalika kimia oksidatif karo klorin, pemutih, utawa senyawa sing padha minangka landasan kontrol mikroba, perawatan tambahan asring bisa nambah efisiensi program pangolahan. Salah sawijining conto yaiku kimia stabilisasi, sing mbantu nambah tingkat pelepasan lan efisiensi biosida oksidasi berbasis klorin tanpa ngenalake senyawa sing mbebayani menyang banyu. Kajaba iku, pakan tambahan karo fungisida non-oksidasi bisa uga migunani banget kanggo ngontrol perkembangan mikroba. Asilé yaiku ana akeh cara kanggo nambah keberlanjutan lan keandalan penukar panas pembangkit listrik, nanging saben sistem beda, mula perencanaan lan konsultasi sing ati-ati karo para ahli industri penting kanggo pilihan bahan lan prosedur kimia. Sebagéan gedhé artikel iki ditulis saka Saka perspektif pangolahan banyu, kita ora melu ing keputusan materi, nanging kita dijaluk mbantu ngatur dampak saka keputusan kasebut sawise peralatan wis mlaku. Keputusan pungkasan babagan pilihan materi kudu digawe dening personel pabrik adhedhasar sawetara faktor sing ditemtokake kanggo saben aplikasi.
Babagan Penulis: Brad Buecker minangka Publis Teknis Senior ing ChemTreat. Dheweke duwe pengalaman 36 taun ing utawa berafiliasi karo industri listrik, umume ing kimia pembangkit uap, pangolahan banyu, kontrol kualitas udara lan ing City Water, Light & Power (Springfield, IL) lan Kansas City Power & Light Company dumunung ing La Cygne Station, Kansas. Dheweke uga ngentekake rong taun minangka pengawas banyu/limbah ing pabrik kimia. Buecker nduweni gelar BS ing Kimia saka Iowa State University kanthi kursus tambahan ing Mekanika Fluida, Keseimbangan Energi lan Bahan, lan Kimia Anorganik Lanjutan.
Dan Janikowski iku Manajer Teknis ing Plymouth Tube. Sajrone 35 taun, dheweke wis melu pangembangan logam, manufaktur lan pengujian produk tubular kalebu paduan tembaga, baja tahan karat, paduan nikel, titanium lan baja karbon. Sawise kerja ing Plymouth Metro wiwit taun 2005, Janikowski njabat macem-macem posisi senior sadurunge dadi Manajer Teknis ing taun 2010.