Panggilan Antarabangsa POWERGEN untuk Kandungan kini dibuka! Kami sedang mencari penceramah daripada industri utiliti dan penjanaan kuasa. Topik termasuk penjanaan kuasa konvensional dan boleh diperbaharui, transformasi digital loji kuasa, storan tenaga, mikrogrid, pengoptimuman loji, kuasa di tapak dan banyak lagi.
Pengarang telah menyemak spesifikasi projek kuasa baharu berulang kali, di mana pereka loji lazimnya memilih keluli tahan karat 304 atau 316 untuk tiub penukar haba pemeluwap dan tambahan. Bagi kebanyakan orang, istilah keluli tahan karat menimbulkan aura kakisan yang tidak dapat dikalahkan, sedangkan pada hakikatnya, keluli tahan karat kadang-kadang boleh menjadi pilihan yang paling teruk kerana ia mudah terhakis bagi air segar yang terhakis ini. solekan air penyejuk, ditambah pula dengan menara penyejuk yang beroperasi pada kitaran kepekatan tinggi, mekanisme kegagalan keluli tahan karat yang berpotensi diperbesarkan.Dalam sesetengah aplikasi, keluli tahan karat siri 300 hanya akan bertahan selama berbulan-bulan, kadangkala hanya beberapa minggu, sebelum gagal.Artikel ini memfokuskan pada sekurang-kurangnya isu yang harus dipertimbangkan semasa memilih bahan tiub pemeluwap dari perspektif rawatan air.Faktor lain yang tidak dibincangkan dalam pemilihan bahan, kekuatan bahan dan pemindahan haba dalam hal ini, tetapi sifat rintangan kertas tidak dibincangkan. daya, termasuk keletihan dan hakisan hakisan.
Menambah 12% atau lebih kromium pada keluli menyebabkan aloi membentuk lapisan oksida berterusan yang melindungi logam asas di bawahnya. Oleh itu istilah keluli tahan karat. Dengan ketiadaan bahan pengaloian lain (terutamanya nikel), keluli karbon adalah sebahagian daripada kumpulan ferit, dan sel unitnya mempunyai struktur padu (BCC) berpusat badan.
Apabila nikel ditambah kepada campuran aloi pada kepekatan 8% atau lebih tinggi, walaupun pada suhu ambien, sel akan wujud dalam struktur kubik berpusat muka (FCC) yang dipanggil austenit.
Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, keluli tahan karat siri 300 dan keluli tahan karat lain mempunyai kandungan nikel yang menghasilkan struktur austenit.
Keluli austenit telah terbukti sangat berharga dalam banyak aplikasi, termasuk sebagai bahan untuk pemanas lampau suhu tinggi dan tiub pemanas semula dalam dandang kuasa. Siri 300 khususnya sering digunakan sebagai bahan untuk tiub penukar haba suhu rendah, termasuk pemeluwap permukaan stim. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi ini ramai yang terlepas pandang kemungkinan mekanisme kegagalan.
Kesukaran utama dengan keluli tahan karat, terutamanya bahan 304 dan 316 yang popular, ialah lapisan oksida pelindung sering dimusnahkan oleh kekotoran dalam air penyejuk dan oleh celah dan mendapan yang membantu menumpukan kekotoran.Selain itu, dalam keadaan penutupan, air bertakung boleh membawa kepada pertumbuhan mikrob, yang hasil sampingan metaboliknya boleh merosakkan logam dengan sangat.
Kekotoran air penyejuk yang biasa, dan salah satu yang paling sukar untuk dikeluarkan dari segi ekonomi, adalah klorida.Ion ini boleh menyebabkan banyak masalah dalam penjana stim, tetapi dalam pemeluwap dan penukar haba tambahan, kesukaran utama ialah klorida dalam kepekatan yang mencukupi boleh menembusi dan memusnahkan lapisan oksida pelindung pada keluli tahan karat, menyebabkan kakisan setempat, iaitu pitting.
Pitting adalah salah satu bentuk kakisan yang paling berbahaya kerana ia boleh menyebabkan penembusan dinding dan kegagalan peralatan dengan kehilangan logam yang sedikit.
Kepekatan klorida tidak perlu terlalu tinggi untuk menyebabkan kakisan pitting dalam keluli tahan karat 304 dan 316, dan untuk permukaan bersih tanpa sebarang deposit atau celah, kepekatan klorida maksimum yang disyorkan kini dianggap sebagai:
Beberapa faktor boleh dengan mudah menghasilkan kepekatan klorida yang melebihi garis panduan ini, secara am dan di lokasi setempat. Ia menjadi sangat jarang untuk mula-mula mempertimbangkan penyejukan sekali-melalui untuk loji janakuasa baharu. Kebanyakannya dibina dengan menara penyejuk, atau dalam beberapa kes, kondenser sejukan udara (ACC). Bagi mereka yang mempunyai menara penyejuk, kepekatan kekotoran dalam kolum."Untuk contoh pembuatan tiang kosmetik boleh "menghasilkan tiang klorida." 50 mg/l beroperasi dengan lima kitaran kepekatan, dan kandungan klorida air yang beredar ialah 250 mg/l. Ini sahaja secara amnya sepatutnya menolak 304 SS. Di samping itu, dalam loji baharu dan sedia ada, terdapat keperluan yang semakin meningkat untuk menggantikan air tawar untuk cas semula loji. Alternatif biasa ialah air sisa perbandaran. Jadual 2 membandingkan analisis empat bekalan air tawar.
Berhati-hati terhadap peningkatan paras klorida (dan kekotoran lain, seperti nitrogen dan fosforus, yang boleh meningkatkan pencemaran mikrob dalam sistem penyejukan). Pada dasarnya semua air kelabu, sebarang peredaran dalam menara penyejuk akan melebihi had klorida yang disyorkan oleh 316 SS.
Perbincangan sebelum ini adalah berdasarkan potensi kakisan permukaan logam biasa. Patah dan sedimen mengubah cerita secara dramatik, kerana kedua-duanya menyediakan tempat di mana bendasing boleh tertumpu. Lokasi tipikal untuk keretakan mekanikal dalam kondenser dan penukar haba yang serupa adalah di persimpangan kepingan tiub-ke-tiub. Sedimen dalam tiub boleh mencipta rekahan di tapak sedimen untuk dirinya sendiri dan sempadan sedimen. pencemaran.Tambahan pula, kerana keluli tahan karat bergantung pada lapisan oksida berterusan untuk perlindungan, mendapan boleh membentuk tapak miskin oksigen yang menjadikan permukaan keluli yang tinggal menjadi anod.
Perbincangan di atas menggariskan isu yang biasanya tidak dipertimbangkan oleh pereka loji apabila menentukan bahan tiub pemeluwap dan penukar haba tambahan untuk projek baharu. Mentaliti mengenai 304 dan 316 SS kadangkala masih kelihatan seperti "itulah yang selalu kami lakukan" tanpa mengambil kira akibat daripada tindakan sedemikian. Bahan alternatif tersedia untuk mengendalikan keadaan air penyejuk yang lebih keras yang dihadapi oleh loji penyejuk yang lebih keras.
Sebelum membincangkan logam alternatif, perkara lain mesti dinyatakan secara ringkas.Dalam banyak kes, 316 SS atau bahkan 304 SS berfungsi dengan baik semasa operasi biasa, tetapi gagal semasa gangguan bekalan elektrik.Dalam kebanyakan kes, kegagalan adalah disebabkan oleh pengaliran pemeluwap atau penukar haba yang lemah menyebabkan air bertakung di dalam tiub.Persekitaran ini menyediakan keadaan yang ideal untuk pertumbuhan koloni korosif secara langsung dalam kompaun mikrobicrobi. logam tiub.
Mekanisme ini, yang dikenali sebagai kakisan teraruh mikrob (MIC), diketahui boleh memusnahkan paip keluli tahan karat dan logam lain dalam masa beberapa minggu. Jika penukar haba tidak dapat disalirkan, pertimbangan serius harus diberikan kepada mengedarkan air secara berkala melalui penukar haba dan menambah biosid semasa proses. (Untuk butiran lanjut tentang prosedur susun atur yang betul, lihat D. Janikowski, "Penukar Penukar Lapisan dan Penukar Jun4"; 2019 dalam Champaign, IL Dibentangkan di Simposium Kimia Utiliti Elektrik ke-39.)
Untuk persekitaran keras yang diserlahkan di atas, serta persekitaran yang lebih keras seperti air payau atau air laut, logam alternatif boleh digunakan untuk menangkis kekotoran. Tiga kumpulan aloi telah terbukti berjaya, titanium tulen secara komersial, keluli tahan karat austenit 6% molibdenum dan keluli tahan karat superferitik. Aloi ini juga sangat tahan terhadap titanium MIC. struktur kristal padat rapat dan modulus keanjalan yang sangat rendah menjadikannya mudah terdedah kepada kerosakan mekanikal. Aloi ini paling sesuai untuk pemasangan baharu dengan struktur sokongan tiub yang kuat. Alternatif terbaik ialah keluli tahan karat super ferit Sea-Cure®. Komposisi bahan ini ditunjukkan di bawah.
Keluli ini mempunyai kromium yang tinggi tetapi rendah dalam nikel, jadi ia adalah keluli tahan karat ferit dan bukannya keluli tahan karat austenit. Disebabkan kandungan nikelnya yang rendah, kosnya jauh lebih murah daripada aloi lain. Kekuatan tinggi dan modulus elastik Sea-Cure membolehkan dinding yang lebih nipis daripada bahan lain, menghasilkan pemindahan haba yang lebih baik.
Ciri-ciri dipertingkatkan logam ini ditunjukkan pada carta "Nombor Bersamaan Rintangan Pitting", yang, seperti namanya, adalah prosedur ujian yang digunakan untuk menentukan rintangan pelbagai logam terhadap kakisan pitting.
Salah satu soalan yang paling biasa ialah "Apakah kandungan klorida maksimum yang boleh diterima oleh gred keluli tahan karat tertentu?" Jawapannya berbeza-beza. Faktor-faktor termasuk pH, suhu, kehadiran dan jenis patah tulang, dan potensi untuk spesies biologi aktif. Alat telah ditambah pada paksi kanan Rajah 5 untuk membantu dengan keputusan ini. Ia adalah berdasarkan pH neutral, 35°C air yang mengalir yang biasa ditemui dalam banyak BOP dan aplikasi pemeluwapan (untuk mengelakkan pembentukan mendapan dan pembentukan retakan). Setelah komposisi kimia P dan pembentukan retakan ditentukan). bersilang dengan slash yang sesuai.Tahap klorida maksimum yang disyorkan kemudiannya boleh ditentukan dengan melukis garisan mendatar pada paksi kanan.Secara amnya, jika aloi perlu dipertimbangkan untuk aplikasi payau atau air laut, ia perlu mempunyai CCT melebihi 25 darjah Celsius seperti yang diukur oleh ujian G 48.
Jelaslah bahawa aloi super ferit yang diwakili oleh Sea-Cure® secara amnya sesuai untuk penggunaan air laut walaupun.Terdapat satu lagi faedah kepada bahan-bahan ini yang mesti dititikberatkan.Masalah kakisan mangan telah diperhatikan selama 304 dan 316 SS selama bertahun-tahun, termasuk di loji di sepanjang Sungai Ohio. Baru-baru ini, penukar haba di loji telah mengalami masalah biasa di sepanjang Sungai Mississippi dan Sungai Missouri. sistem solekan.Mekanisme kakisan telah dikenal pasti sebagai mangan dioksida (MnO2) bertindak balas dengan biosid pengoksidaan untuk menghasilkan asid hidroklorik di bawah deposit. HCl adalah apa yang benar-benar menyerang logam.[WH Dickinson dan RW Pick, "Kakisan Bergantung Mangan dalam Industri Tenaga Elektrik"; dibentangkan pada Persidangan Kakisan Tahunan NACE 2002, Denver, CO.] Keluli ferit adalah tahan terhadap mekanisme kakisan ini.
Memilih bahan gred yang lebih tinggi untuk tiub pemeluwap dan penukar haba masih tiada pengganti bagi kawalan kimia rawatan air yang betul.Seperti yang telah digariskan oleh pengarang Buecker dalam artikel kejuruteraan kuasa sebelum ini, program rawatan kimia yang direka bentuk dan dikendalikan dengan betul adalah perlu untuk meminimumkan potensi penskalaan, kakisan dan kekotoran. Kimia polimer muncul sebagai alternatif yang berkuasa kepada kimia fosfat/fosfosfat yang lebih lama kepada pengawalan keskalaan fosfat/korronatesi. sistem.Mengawal pencemaran mikrob telah dan akan terus menjadi isu kritikal.Walaupun kimia oksidatif dengan klorin, peluntur atau sebatian yang serupa adalah asas kawalan mikrob, rawatan tambahan selalunya boleh meningkatkan kecekapan program rawatan.Salah satu contoh tersebut ialah kimia penstabilan, yang membantu meningkatkan kadar pelepasan dan kecekapan bahan tambahan berasaskan klorin tanpa pengoksidaan bahan tambahan yang berbahaya. racun kulat bukan pengoksidaan mungkin sangat bermanfaat dalam mengawal pembangunan mikrob. Hasilnya ialah terdapat banyak cara untuk meningkatkan kemampanan dan kebolehpercayaan penukar haba loji janakuasa, tetapi setiap sistem adalah berbeza, jadi perancangan dan perundingan yang teliti dengan pakar industri adalah penting untuk pemilihan bahan dan prosedur kimia. Kebanyakan artikel ini ditulis dari perspektif rawatan air, tetapi kami tidak akan membantu dalam membuat keputusan mengenai peralatan tersebut, tetapi kami tidak terlibat dalam keputusan material tersebut, tetapi kami tidak terlibat dalam keputusan material, tetapi kami tidak terlibat dalam keputusan material tersebut. sedang berjalan.Keputusan muktamad mengenai pemilihan bahan mesti dibuat oleh kakitangan loji berdasarkan beberapa faktor yang ditetapkan bagi setiap permohonan.
Mengenai Pengarang: Brad Buecker ialah Publicist Teknikal Kanan di ChemTreat.Beliau mempunyai pengalaman selama 36 tahun dalam atau bergabung dengan industri kuasa, kebanyakannya dalam kimia penjanaan wap, rawatan air, kawalan kualiti udara dan di City Water, Light & Power (Springfield, IL) dan Kansas City Power & Light Company terletak di La Cygne Station, Kansas.Beliau juga menghabiskan dua tahun sebagai penyelia loji kimia air dan wastewater. BS dalam Kimia dari Iowa State University dengan kerja kursus tambahan dalam Mekanik Bendalir, Tenaga dan Keseimbangan Bahan, dan Kimia Bukan Organik Lanjutan.
Dan Janikowski ialah Pengurus Teknikal di Plymouth Tube. Selama 35 tahun, beliau telah terlibat dalam pembangunan logam, pembuatan dan ujian produk tiub termasuk aloi tembaga, keluli tahan karat, aloi nikel, titanium dan keluli karbon. Setelah berkhidmat dengan Plymouth Metro sejak 2005, Janikowski memegang pelbagai jawatan kanan sebelum menjadi Pengurus Teknikal pada tahun 2010.