Den POWERGEN International Call for Content ass elo op! Mir sichen Spriecher aus der Energieversuergungs- a Stroumproduktiounsindustrie. D'Themen ëmfaassen konventionell an erneierbar Energieproduktioun, digital Transformatioun vu Kraaftwierker, Energiespeicherung, Mikronetzer, Anlagenoptimiséierung, Stroumversuergung op der Plaz a méi.
D'Auteuren hunn ëmmer erëm nei Spezifikatioune fir Energieprojeten iwwerpréift, bei deenen d'Anlagendesigner typescherweis Edelstol 304 oder 316 fir Kondensator- an Hëllefswärmetauscher-Réier wielen. Fir vill beschwéiert de Begrëff Edelstol eng Aura vun onbesiegbarer Korrosioun, während Edelstoler tatsächlech heiansdo déi schlechtst Wiel kënne sinn, well se ufälleg fir lokal Korrosioun sinn. An an dëser Ära vun der reduzéierter Disponibilitéit vu Séisswaasser fir d'Kühlwaasserzufuhr, gekoppelt mat Killtierm, déi mat héije Konzentratiounszyklen operéieren, gi potenziell Ausfallmechanismen vun Edelstol verstäerkt. A verschiddenen Uwendungen iwwerlieft Edelstol aus der Serie 300 nëmme Méint, heiansdo nëmme Wochen, ier en ausfällt. Dësen Artikel konzentréiert sech op d'mannst op d'Froen, déi berécksiichtegt solle ginn, wann d'Material fir Kondensatorréier aus enger Waasserbehandlungsperspektiv gewielt gëtt. Aner Faktoren, déi net an dësem Pabeier diskutéiert ginn, awer eng Roll bei der Materialauswiel spillen, sinn d'Materialstäerkt, d'Hëtzttransfereigenschaften an d'Resistenz géint mechanesch Kräften, dorënner Middegkeets- a Erosiounskorrosioun.
Wann 12% oder méi Chrom zu Stol bäigefüügt gëtt, bildt d'Legierung eng kontinuéierlech Oxidschicht, déi de Basismetall drënner schützt. Dofir den Term Edelstol. Wann et keng aner Legierungsmaterialien (besonnesch Néckel) gëtt, gehéiert Kuelestol zu der Ferritgrupp, a seng Eenheetszell huet eng raumzentriert kubesch (BCC) Struktur.
Wann Néckel an enger Konzentratioun vun 8% oder méi héich an d'Legierungsmëschung bäigefüügt gëtt, och bei Raumtemperatur, wäert d'Zell an enger flächenzentréierter kubescher (FCC) Struktur, déi Austenit genannt gëtt, existéieren.
Wéi an der Tabell 1 gewisen, hunn Edelstahl aus der Serie 300 an aner Edelstahl en Nickelgehalt, deen eng austenitesch Struktur produzéiert.
Austenitesch Stol hunn sech a ville Uwendungen als ganz wäertvoll erwisen, dorënner als Material fir Héichtemperatur-Iwwerhëtzer- a Wiederhëtzerréier a Kraaftkesselen. D'300er Serie gëtt besonnesch dacks als Material fir Niddregtemperatur-Wärmetauscherréier, dorënner Dampfkondensatoren, benotzt. Wéi och ëmmer, et ass an dësen Uwendungen, datt vill potenziell Feelermechanismen iwwersinn.
Déi Haaptschwieregkeet mat Edelstol, besonnesch de populäre Materialien 304 an 316, ass datt d'Schutzoxidschicht dacks duerch Ongereinheeten am Killwaasser a Spalten an Oflagerungen zerstéiert gëtt, déi hëllefen, Ongereinheeten ze konzentréieren. Zousätzlech kann ënner Ausfallbedingungen stoend Waasser zu mikrobiellen Wuesstum féieren, deenen hir metabolesch Nieweprodukter fir Metaller ganz schiedlech kënne sinn.
Eng heefeg Killwaasserverunreinheet, an eng vun de schwéiersten ze entfernen wirtschaftlech, ass Chlorid. Dëst Ion kann a Dampgeneratoren vill Problemer verursaachen, awer a Kondensatoren an Hëllefswärmetauscher ass déi Haaptschwieregkeet, datt Chloriden a genuch Konzentratioune kënnen andréngen an d'Schutzoxidschicht um Edelstol zerstéieren, wouduerch lokal Korrosioun, also Pitting, zur Folleg vun der Korrosioun kënnt.
Groubkorrosioun ass eng vun de geféierlechste Forme vu Korrosioun, well se Wandduerchdringungen a Ausrüstungsausfäll mat wéineg Metallverloscht verursaache kann.
Chloridkonzentratioune mussen net ganz héich sinn, fir Grübchenkorrosioun am Edelstol 304 an 316 ze verursaachen, a fir propper Uewerflächen ouni Oflagerungen oder Splécken ginn déi recommandéiert maximal Chloridkonzentratioune elo als folgend ugesinn:
Verschidde Faktoren kënnen einfach Chloridkonzentratioune produzéieren, déi dës Richtlinne iwwerschreiden, souwuel am Allgemengen wéi och op lokalen Plazen. Et ass ganz rar ginn, fir d'éischt eng Kéier-duerch-Ofkillung fir nei Kraaftwierker ze berücksichtegen. Déi meescht si mat Killtierm oder a verschiddene Fäll mat loftgekillte Kondensatoren (ACC) gebaut. Fir déi mat Killtierm kann d'Konzentratioun vun Ongereinheeten an de Kosmetikprodukter "opstiegen". Zum Beispill funktionéiert eng Kolonn mat enger Chloridkonzentratioun vu 50 mg/l fir d'Nahrwasser mat fënnef Konzentratiounszyklen, an de Chloridgehalt vum zirkulierenden Waasser ass 250 mg/l. Dëst eleng sollt am Allgemengen 304 SS ausschléissen. Zousätzlech gëtt et an neien an existente Kraaftwierker ëmmer méi e Besoin, Séisswaasser fir d'Opluedung vun den Anlagen z'ersetzen. Eng üblech Alternativ ass kommunalt Ofwaasser. Tabelle 2 vergläicht d'Analyse vun de véier Séisswaasserversuergungen mat de véier Ofwaasserversuergungen.
Passt op erhéicht Chloridniveauen op (an aner Ongereimtheeten, wéi Stéckstoff a Phosphor, déi d'mikrobiell Kontaminatioun a Killsystemer staark erhéije kënnen). Fir bal all Grauwaasser wäert all Zirkulatioun am Killtuerm d'Chloridgrenz iwwerschreiden, déi vum 316 SS recommandéiert gëtt.
Déi virdru Diskussioun baséiert op dem Korrosiounspotenzial vu gemeinsame Metalloberflächen. Frakturen a Sedimenter änneren d'Geschicht dramatesch, well béid Plazen ubidden, wou Ongereinheete sech konzentréiere kënnen. Eng typesch Plaz fir mechanesch Rëss a Kondensatoren an ähnlechen Wärmetauscher sinn op Verbindungen tëscht Réier a Réierblech. Sediment am Réier kann Rëss op der Sedimentgrenz verursaachen, an de Sediment selwer kann als Plaz fir Kontaminatioun déngen. Ausserdeem, well Edelstol op eng kontinuéierlech Oxidschicht fir de Schutz ugewisen ass, kënnen d'Oflagerungen sauerstoffaarm Plazen bilden, déi déi verbleiwen Stahloberfläch an eng Anode verwandelen.
Déi uewe genannte Diskussioun beschreift Themen, déi Anlagendesigner typescherweis net berücksichtegen, wa se d'Material fir Kondensator- an Hëllefswärmetauscherréier fir nei Projeten spezifizéieren. D'Mentalitéit wat d'304 an 316 SS ugeet, schéngt heiansdo nach ëmmer ze sinn "dat ass wat mir ëmmer gemaach hunn", ouni d'Konsequenze vun esou Aktiounen ze berücksichtegen. Alternativ Materialien sinn verfügbar fir déi méi haart Killwaasserbedingungen ze bewältegen, mat deenen vill Anlagen elo konfrontéiert sinn.
Ier mer iwwer alternativ Metaller schwätzen, muss nach e Punkt kuerz erwähnt ginn. A ville Fäll huet en 316 SS oder souguer en 304 SS am normale Betrib gutt funktionéiert, awer bei engem Stroumausfall ausgefall. An de meeschte Fäll ass de Feeler op eng schlecht Drainage vum Kondensator oder Wärmetauscher zeréckzeféieren, wat stagnéierend Waasser an de Réier verursaacht. Dës Ëmwelt bitt ideal Konditioune fir de Wuesstum vu Mikroorganismen. Mikrobiell Kolonien produzéieren dann korrosiv Verbindungen, déi direkt de réierfërmegen Metall korrodéieren.
Dëse Mechanismus, bekannt als mikrobiell induzéiert Korrosioun (MIC), ass bekannt dofir, datt en Edelstahlleitungen an aner Metaller bannent Wochen zerstéiert. Wann den Wärmetauscher net drainéiert ka ginn, sollt eescht iwwerluecht ginn, periodesch Waasser duerch den Wärmetauscher ze zirkuléieren an Biozid während dem Prozess bäizefügen. (Fir méi Detailer iwwer déi richteg Layup-Prozeduren, kuckt D. Janikowski, "Layering Up Condenser and BOP Exchangers – Considerations"; vum 4. bis de 6. Juni 2019 zu Champaign, IL, presentéiert um 39. Electric Utility Chemistry Symposium.)
Fir déi uewe genannten haart Ëmfeld, souwéi fir méi haart Ëmfeld wéi Brackwaasser oder Mierwaasser, kënnen alternativ Metaller benotzt ginn, fir Ongereimtheeten ofzewieren. Dräi Legierungsgruppen hunn sech als erfollegräich erwisen: kommerziell rengt Titan, 6% Molybdän-austenitescht Edelstol a superferritescht Edelstol. Dës Legierunge si och MIC-beständeg. Och wann Titan als ganz korrosiounsbeständeg ugesi gëtt, maachen seng hexagonal, dicht gepackte Kristallstruktur an den extrem niddrege Elastizitéitsmodul et ufälleg fir mechanesch Schued. Dës Legierung ass am beschte geegent fir nei Installatiounen mat staarke Réierträgerstrukturen. Eng exzellent Alternativ ass de superferritesche Edelstol Sea-Cure®. D'Zesummesetzung vun dësem Material gëtt hei ënnendrënner gewisen.
De Stol ass räich u Chrom, awer aarm u Nickel, dofir ass et e ferritesche Stol amplaz vun engem austenitesche Stol. Wéinst sengem niddrege Nickelgehalt kascht en däitlech manner wéi aner Legierungen. Déi héich Festigkeit an den Elastizitéitsmodul vu Sea-Cure erlaben méi dënn Wänn wéi aner Materialien, wat zu enger verbesserter Wärmeübertragung féiert.
Déi verbessert Eegeschafte vun dëse Metaller ginn an der Tabelle "Pitting Resistance Equivalent Number" gewisen, déi, wéi den Numm et scho seet, eng Testprozedur ass, déi benotzt gëtt fir d'Resistenz vu verschiddene Metaller géint Pittingkorrosioun ze bestëmmen.
Eng vun den heefegsten Froen ass: "Wat ass de maximalen Chloridgehalt, deen eng bestëmmte Qualitéit vun Edelstol toleréiere kann?" D'Äntwerten variéiere staark. Faktoren enthalen de pH-Wäert, d'Temperatur, d'Präsenz an d'Aart vu Rëss, an de Potenzial fir aktiv biologesch Spezies. En Tool gouf op der rietser Achs vun der Figur 5 bäigefüügt fir bei dëser Entscheedung ze hëllefen. Et baséiert op engem neutralen pH-Wäert, 35°C fléissendem Waasser, dat a ville BOP- an Kondensatiounsapplikatioune fonnt gëtt (fir Oflagerungsbildung a Rëssbildung ze vermeiden). Soubal eng Legierung mat enger spezifescher chemescher Zesummesetzung ausgewielt gouf, kann de PREn bestëmmt ginn an dann mat dem entspriechende Schrägschnëtt duerchgeschnidden ginn. De recommandéierte maximale Chloridniveau kann dann bestëmmt ginn andeems eng horizontal Linn op der rietser Achs gezeechent gëtt. Am Allgemengen, wann eng Legierung fir Brackwaasser- oder Mierwaasserapplikatioune berécksiichtegt soll ginn, muss se eng CCT iwwer 25 Grad Celsius hunn, gemooss mam G 48-Test.
Et ass kloer, datt déi superferritesch Legierungen, déi vu Sea-Cure® representéiert ginn, allgemeng och fir Mierwaasserapplikatioune gëeegent sinn. Et gëtt en anere Virdeel vun dëse Materialien, deen ervirgehuewe muss ginn. Mangankorrosiounsproblemer goufen zënter ville Jore fir 304 an 316 SS observéiert, och a Wierker laanscht den Ohio River. Viru kuerzem goufen Hëtzetauscher a Wierker laanscht de Mississippi a Missouri Flëss attackéiert. Mangankorrosioun ass och e gemeinsamt Problem a Buerwaasser-Nahrungssystemer. De Korrosiounsmechanismus gouf als Mangandioxid (MnO2) identifizéiert, dat mat engem oxidéierende Biocid reagéiert fir Salzsäure ënner der Oflagerung ze generéieren. HCl ass dat, wat Metaller wierklech attackéiert. [WH Dickinson a RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry"; presentéiert op der 2002 NACE Annual Corrosion Conference, Denver, CO.] Ferritesch Stähle si resistent géint dëse Korrosiounsmechanismus.
D'Auswiel vu méi héichwäertege Materialien fir Kondensator- a Wärmetauscherréier ass nach ëmmer keen Ersatz fir eng korrekt Kontroll vun der Waasserbehandlungschemie. Wéi den Auteur Buecker an engem fréiere Artikel iwwer Energietechnik beschriwwen huet, ass e richteg entworfent a bedriwwe chemescht Behandlungsprogramm néideg fir de Potenzial fir Skalierung, Korrosioun a Verschmotzung ze minimiséieren. Polymerchemie entsteet als eng mächteg Alternativ zu der eelerer Phosphat-/Phosphonatchemie fir Korrosioun a Skalierung a Killtuermsystemer ze kontrolléieren. D'Kontroll vun der mikrobieller Kontaminatioun war a bleift e kritescht Thema. Wärend oxidativ Chimie mat Chlor, Bleechmëttel oder ähnleche Verbindungen de Grondstee vun der mikrobieller Kontroll ass, kënnen zousätzlech Behandlungen dacks d'Effizienz vun de Behandlungsprogrammer verbesseren. Ee Beispill dofir ass d'Stabiliséierungschemie, déi hëlleft d'Fräisetzungsquote an d'Effizienz vu Chlor-baséierten oxidéierende Bioziden ze erhéijen, ouni schiedlech Verbindungen an d'Waasser anzeféieren. Zousätzlech kann eng zousätzlech Fudderung mat net-oxidéierende Fungiziden ganz nëtzlech sinn fir d'mikrobiell Entwécklung ze kontrolléieren. D'Resultat ass, datt et vill Méiglechkeeten gëtt fir d'Nohaltegkeet an d'Zouverlässegkeet vun den Hëtzttauscher vu Kraaftwierker ze verbesseren, awer all System ass anescht, dofir ass eng virsiichteg Planung a Consultatioun mat Industrieexperten wichteg fir d'Wiel vu Materialien a chemesche Prozeduren. Vill vun Dësen Artikel ass aus der Perspektiv vun der Waasserbehandlung geschriwwen. Mir sinn net un de Materialentscheedungen bedeelegt, awer mir gi gefrot, d'Auswierkunge vun dësen Entscheedungen ze verwalten, soubal d'Ausrüstung a Betrib ass. Déi lescht Entscheedung iwwer d'Materialauswiel muss vum Personal vun der Anlag op Basis vun enger Rei vu Faktoren getraff ginn, déi fir all Uwendung spezifizéiert sinn.
Iwwer den Auteur: De Brad Buecker ass Senior Technical Publicist bei ChemTreat. Hie huet 36 Joer Erfahrung an der Energieindustrie oder ass domat verbonnen, haaptsächlech an der Dampgeneréierungschemie, der Waasserbehandlung, der Loftqualitéitskontroll bei City Water, Light & Power (Springfield, IL) an der Kansas City Power & Light Company ass an der La Cygne Station, Kansas, baséiert. Hie war och zwee Joer laang amtéierend Waasser-/Ofwaassersupervisor an enger chemescher Fabréck. De Buecker huet e Bachelor of Science a Chimie vun der Iowa State University mat zousätzleche Coursen a Flëssegkeetsmechanik, Energie- a Materialgläichgewiicht, an fortgeschratt anorganescher Chimie.
Den Dan Janikowski ass technesche Manager bei Plymouth Tube. Zënter 35 Joer ass hie mat der Entwécklung vu Metaller, der Fabrikatioun an dem Testen vu Réierprodukter, dorënner Kofferlegierungen, Edelstol, Nickellegierungen, Titan a Kuelestol, beschäftegt. De Janikowski schafft zënter 2005 bei Plymouth Metro a war a verschiddenen héije Positiounen aktiv, ier hien 2010 zum technesche Manager ernannt gouf.