Is-Sejħa Internazzjonali għall-Kontenut POWERGEN issa hija miftuħa! Qed infittxu kelliema mill-industriji tal-utilitajiet u tal-ġenerazzjoni tal-enerġija. Is-suġġetti jinkludu l-ġenerazzjoni tal-enerġija konvenzjonali u rinnovabbli, it-trasformazzjoni diġitali tal-impjanti tal-enerġija, il-ħażna tal-enerġija, il-mikrogrids, l-ottimizzazzjoni tal-impjanti, l-enerġija fuq il-post, u aktar.
L-awturi rrevedew l-ispeċifikazzjonijiet ġodda ta' proġetti tal-enerġija darba wara l-oħra, fejn id-disinjaturi tal-impjanti tipikament jagħżlu l-istainless steel 304 jew 316 għat-tubi tal-kondensatur u tal-iskambjatur tas-sħana awżiljarju. Għal ħafna, it-terminu stainless steel iqajjem awra ta' korrużjoni invinċibbli, meta fil-fatt, l-istainless steel xi kultant jista' jkun l-agħar għażla għaliex huwa suxxettibbli għal korrużjoni lokalizzata. U, f'din l-era ta' disponibbiltà mnaqqsa ta' ilma ħelu għall-kompożizzjoni tal-ilma tat-tkessiħ, flimkien ma' torrijiet tat-tkessiħ li joperaw f'ċikli ta' konċentrazzjoni għolja, il-mekkaniżmi potenzjali ta' falliment tal-istainless steel huma amplifikati. F'xi applikazzjonijiet, l-istainless steel tas-serje 300 jibqa' ħaj biss għal xhur sħaħ, xi kultant biss ġimgħat, qabel ma jfalli. Dan l-artikolu jiffoka fuq mill-inqas il-kwistjonijiet li għandhom jiġu kkunsidrati meta jintgħażlu materjali tat-tubi tal-kondensatur minn perspettiva tat-trattament tal-ilma. Fatturi oħra mhux diskussi f'dan id-dokument iżda li għandhom rwol fl-għażla tal-materjal jinkludu s-saħħa tal-materjal, il-proprjetajiet tat-trasferiment tas-sħana, u r-reżistenza għall-forzi mekkaniċi, inklużi l-għeja u l-korrużjoni tal-erożjoni.
Iż-żieda ta' 12% jew aktar kromju mal-azzar tikkawża li l-liga tifforma saff kontinwu ta' ossidu li jipproteġi l-metall bażi taħtha. Għalhekk it-terminu azzar inossidabbli. Fin-nuqqas ta' materjali oħra ta' liga (speċjalment nikil), l-azzar tal-karbonju huwa parti mill-grupp tal-ferrite, u ċ-ċellula unitarja tiegħu għandha struttura kubika ċċentrata fuq il-ġisem (BCC).
Meta n-nikil jiżdied mat-taħlita tal-liga f'konċentrazzjoni ta' 8% jew ogħla, anke f'temperatura ambjentali, iċ-ċellula teżisti fi struttura kubika ċċentrata fuq il-wiċċ (FCC) imsejħa awstenita.
Kif muri fit-Tabella 1, l-azzar inossidabbli tas-serje 300 u azzar inossidabbli ieħor għandhom kontenut ta' nikil li jipproduċi struttura awstenitika.
L-azzar awstenitiku wera li huwa ta’ valur kbir f’ħafna applikazzjonijiet, inkluż bħala materjal għal superheaters f’temperatura għolja u tubi ta’ reheaters f’bojlers tal-enerġija. Is-serje 300 b’mod partikolari ħafna drabi tintuża bħala materjal għal tubi ta’ skambjatur tas-sħana f’temperatura baxxa, inklużi kondensaturi tal-wiċċ tal-fwar. Madankollu, huwa f’dawn l-applikazzjonijiet li ħafna jinjoraw mekkaniżmi potenzjali ta’ falliment.
Id-diffikultà ewlenija bl-istainless steel, speċjalment il-materjali popolari 304 u 316, hija li s-saff protettiv tal-ossidu ħafna drabi jinqered minn impuritajiet fl-ilma tat-tkessiħ u minn xquq u depożiti li jgħinu biex jikkonċentraw l-impuritajiet. Barra minn hekk, taħt kundizzjonijiet ta' għeluq, l-ilma wieqaf jista' jwassal għal tkabbir mikrobjali, li l-prodotti sekondarji metaboliċi tiegħu jistgħu jkunu ta' ħsara kbira għall-metalli.
Impurità komuni tal-ilma tat-tkessiħ, u waħda mill-aktar diffiċli biex titneħħa ekonomikament, hija l-klorur. Dan il-jone jista' jikkawża ħafna problemi fil-ġeneraturi tal-fwar, iżda fil-kondensaturi u l-iskambjaturi tas-sħana awżiljarji, id-diffikultà ewlenija hija li l-kloridi f'konċentrazzjonijiet suffiċjenti jistgħu jippenetraw u jeqirdu s-saff protettiv tal-ossidu fuq l-istainless steel, u jikkawżaw korrużjoni lokalizzata, jiġifieri t-tħaffir.
Il-pitting huwa wieħed mill-aktar forom insidjużi ta' korrużjoni għaliex jista' jikkawża penetrazzjonijiet fil-ħitan u ħsara fit-tagħmir bi ftit telf ta' metall.
Il-konċentrazzjonijiet tal-klorur m'għandhomx għalfejn ikunu għoljin ħafna biex jikkawżaw korrużjoni bil-pitting fl-azzar inossidabbli 304 u 316, u għal uċuħ nodfa mingħajr depożiti jew xquq, il-konċentrazzjonijiet massimi tal-klorur rakkomandati issa huma kkunsidrati li huma:
Diversi fatturi jistgħu faċilment jipproduċu konċentrazzjonijiet ta' klorur li jaqbżu dawn il-linji gwida, kemm b'mod ġenerali kif ukoll f'postijiet lokalizzati. Sar rari ħafna li l-ewwel tikkunsidra t-tkessiħ ta' darba għal impjanti tal-enerġija ġodda. Ħafna minnhom huma mibnija b'torrijiet tat-tkessiħ, jew f'xi każijiet, kondensaturi mkessħin bl-arja (ACC). Għal dawk b'torrijiet tat-tkessiħ, il-konċentrazzjoni ta' impuritajiet fil-kożmetiċi tista' "tiċċikla 'l fuq." Pereżempju, kolonna b'konċentrazzjoni ta' klorur fl-ilma tal-għamla ta' 50 mg/l topera b'ħames ċikli ta' konċentrazzjoni, u l-kontenut ta' klorur fl-ilma li jiċċirkola huwa ta' 250 mg/l. Dan waħdu ġeneralment għandu jeskludi 304 SS. Barra minn hekk, f'impjanti ġodda u eżistenti, hemm ħtieġa dejjem tikber li l-ilma ħelu jiġi sostitwit għar-rikarigu tal-impjant. Alternattiva komuni hija l-ilma tad-drenaġġ muniċipali. It-Tabella 2 tqabbel l-analiżi tal-erba' provvisti ta' ilma ħelu mal-erba' provvisti ta' ilma tad-drenaġġ.
Oqgħod attent għal livelli ogħla ta' klorur (u impuritajiet oħra, bħan-nitroġenu u l-fosfru, li jistgħu jżidu ħafna l-kontaminazzjoni mikrobjali fis-sistemi tat-tkessiħ). Għall-ilma griż kollu essenzjalment, kwalunkwe ċirkolazzjoni fit-torri tat-tkessiħ se taqbeż il-limitu tal-klorur rakkomandat minn 316 SS.
Id-diskussjoni preċedenti hija bbażata fuq il-potenzjal ta' korrużjoni ta' uċuħ komuni tal-metall. Il-fratturi u s-sedimenti jibdlu l-istorja b'mod drammatiku, peress li t-tnejn jipprovdu postijiet fejn l-impuritajiet jistgħu jikkonċentraw. Post tipiku għal xquq mekkaniċi fil-kondensaturi u skambjaturi tas-sħana simili huwa fil-ġonot bejn folji ta' tubu u tubu. Is-sediment fit-tubu jista' joħloq xquq fil-konfini tas-sediment, u s-sediment innifsu jista' jservi bħala sit għall-kontaminazzjoni. Barra minn hekk, minħabba li l-istainless steel jiddependi fuq saff kontinwu ta' ossidu għall-protezzjoni, id-depożiti jistgħu jiffurmaw siti fqar fl-ossiġnu li jibdlu l-wiċċ tal-azzar li jifdal f'anodu.
Id-diskussjoni ta' hawn fuq tiddeskrivi kwistjonijiet li d-disinjaturi tal-impjanti tipikament ma jikkunsidrawx meta jispeċifikaw materjali tat-tubi tal-kondensatur u tal-iskambjatur tas-sħana awżiljarju għal proġetti ġodda. Il-mentalità rigward l-SS 304 u 316 xi kultant għadha tidher li hija "dak li dejjem għamilna" mingħajr ma jiġu kkunsidrati l-konsegwenzi ta' azzjonijiet bħal dawn. Hemm materjali alternattivi disponibbli biex jimmaniġġjaw il-kundizzjonijiet aktar ħorox tal-ilma tat-tkessiħ li ħafna impjanti issa qed jiffaċċjaw.
Qabel ma niddiskutu metalli alternattivi, irridu nsemmi fil-qosor punt ieħor. F'ħafna każijiet, azzar inossidabbli 316 jew saħansitra azzar inossidabbli 304 ħadem tajjeb waqt tħaddim normali, iżda falla waqt qtugħ tad-dawl. Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, il-ħsara tkun dovuta għal drenaġġ ħażin tal-kondensatur jew tal-iskambjatur tas-sħana li jikkawża ilma staġnat fit-tubi. Dan l-ambjent jipprovdi kundizzjonijiet ideali għat-tkabbir ta' mikro-organiżmi. Il-kolonji mikrobjali min-naħa tagħhom jipproduċu komposti korrużivi li jikkorrodu direttament il-metall tubulari.
Dan il-mekkaniżmu, magħruf bħala korrużjoni indotta minn mikrobji (MIC), huwa magħruf li jeqred il-pajpijiet tal-istainless steel u metalli oħra fi ftit ġimgħat. Jekk l-iskambjatur tas-sħana ma jistax jiġi mbattal, għandha tingħata kunsiderazzjoni serja li l-ilma jiġi ċċirkolat perjodikament mill-iskambjatur tas-sħana u li jiżdied il-bijoċida matul il-proċess. (Għal aktar dettalji dwar proċeduri xierqa ta' tqassim, ara D. Janikowski, "Layering Up Condenser and BOP Exchangers – Considerations"; li sar bejn l-4 u s-6 ta' Ġunju 2019 f'Champaign, IL Ippreżentat fit-39 Simpożju tal-Kimika tal-Utilità Elettrika.)
Għall-ambjenti ħorox enfasizzati hawn fuq, kif ukoll ambjenti aktar ħorox bħal ilma salmastru jew ilma baħar, jistgħu jintużaw metalli alternattivi biex jitwarrbu l-impuritajiet. Tliet gruppi ta' ligi wrew li huma ta' suċċess, titanju kummerċjalment pur, azzar inossidabbli awstenitiku ta' 6% molibdenu u azzar inossidabbli superferritiku. Dawn il-ligi huma wkoll reżistenti għall-MIC. Għalkemm it-titanju huwa kkunsidrat reżistenti ħafna għall-korrużjoni, l-istruttura kristallina eżagonali tiegħu u l-modulu elastiku estremament baxx jagħmluh suxxettibbli għal ħsara mekkanika. Din il-liga hija l-aktar adattata għal installazzjonijiet ġodda bi strutturi ta' appoġġ ta' tubi b'saħħithom. Alternattiva eċċellenti hija l-azzar inossidabbli super ferritiku Sea-Cure®. Il-kompożizzjoni ta' dan il-materjal hija murija hawn taħt.
L-azzar fih ħafna kromju iżda ftit nikil, għalhekk huwa azzar inossidabbli ferritiku aktar milli azzar inossidabbli awstenitiku. Minħabba l-kontenut baxx ta' nikil tiegħu, jiswa ħafna inqas minn ligi oħra. Is-saħħa għolja u l-modulu elastiku ta' Sea-Cure jippermettu ħitan irqaq minn materjali oħra, li jirriżultaw f'trasferiment tas-sħana mtejjeb.
Il-proprjetajiet imtejba ta’ dawn il-metalli huma murija fuq it-tabella “Pitting Resistance Equivalent Number”, li, kif jissuġġerixxi l-isem, hija proċedura ta’ ttestjar użata biex tiddetermina r-reżistenza ta’ diversi metalli għall-korrużjoni bil-pitting.
Waħda mill-aktar mistoqsijiet komuni hija "X'inhu l-kontenut massimu ta' klorur li grad partikolari ta' azzar inossidabbli jista' jittollera?" It-tweġibiet ivarjaw ħafna. Il-fatturi jinkludu l-pH, it-temperatura, il-preżenza u t-tip ta' ksur, u l-potenzjal għal speċi bijoloġiċi attivi. Ġiet miżjuda għodda fuq l-assi tal-lemin tal-Figura 5 biex tgħin f'din id-deċiżjoni. Hija bbażata fuq pH newtrali, ilma jiċċirkola ta' 35°C li jinstab komunement f'ħafna applikazzjonijiet BOP u kondensazzjoni (biex tipprevjeni l-formazzjoni ta' depożiti u l-formazzjoni ta' xquq). Ladarba tkun intgħażlet liga b'kompożizzjoni kimika speċifika, il-PRen jista' jiġi determinat u mbagħad intersekat bil-linja xierqa. Il-livell massimu ta' klorur rakkomandat jista' mbagħad jiġi determinat billi tinġibed linja orizzontali fuq l-assi tal-lemin. B'mod ġenerali, jekk liga għandha tiġi kkunsidrata għal applikazzjonijiet ta' ilma salmastru jew ilma baħar, jeħtieġ li jkollha CCT 'il fuq minn 25 grad Celsius kif imkejjel mit-test G 48.
Huwa ċar li l-ligi super ferritiċi rappreżentati minn Sea-Cure® huma ġeneralment adattati anke għal applikazzjonijiet ta' ilma baħar. Hemm benefiċċju ieħor għal dawn il-materjali li jrid jiġi enfasizzat. Problemi ta' korrużjoni tal-manganiż ġew osservati għal 304 u 316 SS għal ħafna snin, inkluż f'impjanti tul ix-Xmara Ohio. Riċentement, skambjaturi tas-sħana f'impjanti tul ix-Xmajjar Mississippi u Missouri ġew attakkati. Il-korrużjoni tal-manganiż hija wkoll problema komuni fis-sistemi ta' għamla tal-ilma tal-bjar. Il-mekkaniżmu ta' korrużjoni ġie identifikat bħala dijossidu tal-manganiż (MnO2) li jirreaġixxi ma' bijoċida ossidanti biex jiġġenera aċidu idrokloriku taħt id-depożitu. HCl huwa dak li verament jattakka l-metalli. [WH Dickinson u RW Pick, "Korrużjoni Dipendenti mill-Manganiż fl-Industrija tal-Enerġija Elettrika"; ippreżentat fil-Konferenza Annwali dwar il-Korrużjoni tan-NACE tal-2002, Denver, CO.] L-azzar ferritiku huwa reżistenti għal dan il-mekkaniżmu ta' korrużjoni.
L-għażla ta' materjali ta' grad ogħla għat-tubi tal-kondensatur u tal-iskambjatur tas-sħana għadha mhijiex sostitut għall-kontroll xieraq tal-kimika tat-trattament tal-ilma. Kif iddeskriva l-awtur Buecker f'artiklu preċedenti dwar l-inġinerija tal-enerġija, programm ta' trattament kimiku ddisinjat u mħaddem sew huwa meħtieġ biex jitnaqqas il-potenzjal għall-iskalar, il-korrużjoni u l-ħmieġ. Il-kimika tal-polimeri qed toħroġ bħala alternattiva qawwija għall-kimika eqdem tal-fosfat/fosfonat biex tikkontrolla l-korrużjoni u l-iskalar fis-sistemi tat-torrijiet tat-tkessiħ. Il-kontroll tal-kontaminazzjoni mikrobjali kien u se jibqa' kwistjoni kritika. Filwaqt li l-kimika ossidattiva bil-kloru, il-bliċ jew komposti simili hija l-pedament tal-kontroll mikrobjali, trattamenti supplimentari spiss jistgħu jtejbu l-effiċjenza tal-programmi ta' trattament. Eżempju wieħed bħal dan huwa l-kimika ta' stabbilizzazzjoni, li tgħin biex iżżid ir-rata ta' rilaxx u l-effiċjenza tal-bijoċidi ossidanti bbażati fuq il-kloru mingħajr ma tintroduċi xi komposti ta' ħsara fl-ilma. Barra minn hekk, għalf supplimentari b'funġiċidi mhux ossidanti jista' jkun ta' benefiċċju kbir fil-kontroll tal-iżvilupp mikrobjali. Ir-riżultat huwa li hemm ħafna modi kif tittejjeb is-sostenibbiltà u l-affidabbiltà tal-iskambjaturi tas-sħana tal-impjanti tal-enerġija, iżda kull sistema hija differenti, għalhekk ippjanar bir-reqqa u konsultazzjoni ma' esperti tal-industrija huma importanti għall-għażla tal-materjali u l-proċeduri kimiċi. Ħafna minn dan l-artiklu huwa miktub minn Mill-perspettiva tat-trattament tal-ilma, m'aħniex involuti f'deċiżjonijiet dwar il-materjali, iżda aħna mitluba ngħinu fil-ġestjoni tal-impatt ta' dawk id-deċiżjonijiet ladarba t-tagħmir ikun lest biex jaħdem. Id-deċiżjoni finali dwar l-għażla tal-materjali trid tittieħed mill-persunal tal-impjant abbażi ta' numru ta' fatturi speċifikati għal kull applikazzjoni.
Dwar l-Awtur: Brad Buecker huwa Pubbliċista Tekniku Anzjan f’ChemTreat. Għandu 36 sena esperjenza fl-industrija tal-enerġija jew affiljat magħha, ħafna minnha fil-kimika tal-ġenerazzjoni tal-fwar, it-trattament tal-ilma, il-kontroll tal-kwalità tal-arja u f’City Water, Light & Power (Springfield, IL) u Kansas City Power & Light Company tinsab fl-Istazzjon ta’ La Cygne, Kansas. Huwa qatta’ wkoll sentejn bħala superviżur tal-ilma/ilma tad-drenaġġ f’impjant kimiku. Buecker għandu BS fil-Kimika mill-Università Statali ta’ Iowa b’xogħol ta’ kors addizzjonali fil-Mekkanika tal-Fluwidi, l-Enerġija u l-Ekwilibriju tal-Materjali, u l-Kimika Inorganika Avvanzata.
Dan Janikowski huwa l-Maniġer Tekniku f'Plymouth Tube. Għal 35 sena, kien involut fl-iżvilupp tal-metalli, il-manifattura u l-ittestjar ta' prodotti tubulari inklużi ligi tar-ram, azzar inossidabbli, ligi tan-nikil, titanju u azzar tal-karbonju. Billi ilu ma' Plymouth Metro mill-2005, Janikowski kellu diversi karigi għolja qabel ma sar Maniġer Tekniku fl-2010.