Para panulis parantos marios spésifikasi proyék kakuatan anyar sababaraha kali, dimana désainer pabrik biasana milih stainless steel 304 atanapi 316 pikeun kondensor sareng tabung penukar panas tambahan. Pikeun seueur jalmi, istilah stainless steel ngagambarkeun aura korosi anu teu tiasa diéléhkeun, padahal kanyataanna, stainless steel kadang tiasa janten pilihan anu paling awon sabab rentan ka korosi lokal. Sareng, dina jaman ieu anu ngirangan kasadiaan cai tawar pikeun ngadamel cai pendingin, digabungkeun sareng menara pendingin anu beroperasi dina siklus konsentrasi anu luhur, mékanisme kagagalan stainless steel poténsial digedekeun. Dina sababaraha aplikasi, stainless steel séri 300 ngan ukur bakal salamet salami sababaraha bulan, kadang ngan ukur sababaraha minggu, sateuacan gagal. Artikel ieu sahenteuna museur kana masalah anu kedah dipertimbangkeun nalika milih bahan tabung kondensor tina sudut pandang pangolahan cai. Faktor sanés anu henteu dibahas dina tulisan ieu tapi anu maénkeun peran dina pilihan bahan kalebet kakuatan bahan, sipat transfer panas, sareng résistansi kana gaya mékanis, kalebet kacapean sareng korosi erosi.
Nambahkeun 12% atawa leuwih kromium kana baja nyababkeun logam campuran ngabentuk lapisan oksida kontinyu anu ngajaga logam dasar di handapeunna. Ku kituna aya istilah baja tahan karat. Upami teu aya bahan campuran anu sanés (utamina nikel), baja karbon mangrupikeun bagian tina gugus ferit, sareng sél unitna ngagaduhan struktur kubik anu dipusatkeun ku awak (BCC).
Nalika nikel ditambahkeun kana campuran logam campuran dina konsentrasi 8% atanapi langkung luhur, bahkan dina suhu sekitar, sél éta bakal aya dina struktur kubik anu puseurna raray (FCC) anu disebut austenit.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 1, baja tahan karat séri 300 sareng baja tahan karat sanésna ngagaduhan kandungan nikel anu ngahasilkeun struktur austenitik.
Baja austenitik parantos kabuktian berharga pisan dina seueur aplikasi, kalebet salaku bahan pikeun superheater suhu luhur sareng tabung reheater dina boiler listrik. Seri 300 khususna sering dianggo salaku bahan pikeun tabung penukar panas suhu handap, kalebet kondensor permukaan uap. Nanging, dina aplikasi ieu seueur anu ngalalaworakeun mékanisme kagagalan poténsial.
Kasusah utama dina stainless steel, khususna bahan 304 sareng 316 anu populér, nyaéta lapisan oksida pelindung sering ancur ku pangotor dina cai pendingin sareng ku celah sareng deposit anu ngabantosan konsentrasi pangotor. Salaku tambahan, dina kaayaan pareum, cai anu ngeuyeumbeu tiasa nyababkeun kamekaran mikroba, anu produk sampingan métabolikna tiasa ngaruksak logam.
Salah sahiji pangotor cai pendingin anu umum, sareng salah sahiji anu paling hésé dipiceun sacara ekonomis, nyaéta klorida. Ion ieu tiasa nyababkeun seueur masalah dina generator uap, tapi dina kondensor sareng penukar panas tambahan, kasusah utama nyaéta klorida dina konsentrasi anu cekap tiasa nembus sareng ngancurkeun lapisan oksida pelindung dina baja tahan karat, nyababkeun korosi lokal, nyaéta pitting.
Pitting mangrupikeun salah sahiji bentuk korosi anu paling bahaya sabab tiasa nyababkeun penetrasi témbok sareng kagagalan peralatan kalayan karugian logam anu sakedik.
Konsentrasi klorida teu kudu luhur teuing pikeun nyababkeun korosi liang dina baja tahan karat 304 sareng 316, sareng pikeun permukaan anu bersih tanpa aya deposit atanapi celah, konsentrasi klorida maksimum anu disarankeun ayeuna dianggap:
Sababaraha faktor tiasa kalayan gampang ngahasilkeun konsentrasi klorida anu ngaleuwihan pedoman ieu, boh sacara umum boh di lokasi lokal. Jarang pisan pikeun mimiti mertimbangkeun pendinginan sakali pikeun pembangkit listrik anyar. Kaseueuran diwangun ku menara pendingin, atanapi dina sababaraha kasus, kondensor anu didinginkan ku hawa (ACC). Pikeun anu gaduh menara pendingin, konsentrasi pangotor dina kosmétik tiasa "naék siklus". Salaku conto, kolom kalayan konsentrasi klorida cai make-up 50 mg/l beroperasi kalayan lima siklus konsentrasi, sareng eusi klorida tina cai anu sirkulasi nyaéta 250 mg/l. Ieu nyalira sacara umum kedah ngaluarkeun 304 SS. Salaku tambahan, dina pabrik anyar sareng anu tos aya, aya kabutuhan anu ningkat pikeun ngagentos cai tawar pikeun ngecas pabrik. Alternatif umum nyaéta cai limbah kota. Tabel 2 ngabandingkeun analisis opat suplai cai tawar sareng opat suplai cai limbah.
Ati-ati kana paningkatan kadar klorida (sareng pangotor sanésna, sapertos nitrogén sareng fosfor, anu tiasa ningkatkeun kontaminasi mikroba dina sistem pendingin). Pikeun ampir sadaya cai abu-abu, sirkulasi naon waé dina menara pendingin bakal ngaleuwihan wates klorida anu disarankeun ku 316 SS.
Diskusi sateuacanna dumasar kana poténsi korosi permukaan logam umum. Retakan sareng sedimen ngarobih carita sacara dramatis, sabab duanana nyayogikeun tempat dimana pangotor tiasa ngumpul. Lokasi khas pikeun retakan mékanis dina kondensor sareng penukar panas anu sami nyaéta dina sambungan lambaran tabung-ka-tabung. Sedimen dina tabung tiasa nyiptakeun retakan dina wates sedimen, sareng sedimen éta sorangan tiasa janten tempat pikeun kontaminasi. Salajengna, kusabab baja tahan karat ngandelkeun lapisan oksida anu kontinyu pikeun panyalindungan, deposit tiasa ngabentuk tempat anu miskin oksigén anu ngarobih permukaan baja anu sésana janten anoda.
Diskusi di luhur ngajelaskeun masalah anu biasana henteu dipertimbangkeun ku désainer pabrik nalika nangtukeun bahan tabung kondensor sareng penukar panas tambahan pikeun proyék énggal. Mentalitas ngeunaan 304 sareng 316 SS sakapeung masih sigana "éta anu salawasna urang laksanakeun" tanpa merhatikeun akibat tina tindakan sapertos kitu. Bahan alternatif sayogi pikeun nanganan kaayaan cai pendingin anu langkung keras anu ayeuna disanghareupan ku seueur pabrik.
Sateuacan ngabahas logam alternatif, aya hal séjén anu kedah diungkabkeun sacara singget. Dina seueur kasus, 316 SS atanapi bahkan 304 SS tiasa dianggo kalayan saé nalika operasi normal, tapi gagal nalika listrik pareum. Dina kalolobaan kasus, kagagalan éta disababkeun ku drainase kondensor atanapi penukar panas anu goréng anu nyababkeun cai ngeuyeumbeu dina tabung. Lingkungan ieu nyayogikeun kaayaan anu idéal pikeun tumuhna mikroorganisme. Koloni mikroba dina gilirannana ngahasilkeun sanyawa korosif anu langsung ngaruksak logam tubular.
Mékanisme ieu, katelah korosi anu diinduksi ku mikroba (MIC), dipikanyaho ngancurkeun pipa stainless steel sareng logam sanésna dina sababaraha minggu. Upami penukar panas henteu tiasa dikeringkeun, pertimbangan anu serius kedah dipasihkeun pikeun sirkulasi cai sacara périodik ngalangkungan penukar panas sareng nambihan biosida salami prosésna. (Kanggo langkung rinci ngeunaan prosedur layup anu leres, tingali D. Janikowski, "Layering Up Condenser and BOP Exchangers – Considerations"; diayakeun 4-6 Juni 2019 di Champaign, IL Dipresentasikeun di Simposium Kimia Utilitas Listrik ka-39.)
Pikeun lingkungan anu kasar anu disorot di luhur, ogé lingkungan anu langkung kasar sapertos cai payau atanapi cai laut, logam alternatif tiasa dianggo pikeun nyegah kokotor. Tilu kelompok paduan parantos kabuktosan suksés, titanium murni sacara komersil, baja tahan karat austenitik molibdenum 6% sareng baja tahan karat superferritik. Paduan ieu ogé tahan MIC. Sanaos titanium dianggap tahan pisan kana korosi, struktur kristal heksagonal anu rapet sareng modulus élastis anu handap pisan ngajantenkeun rentan ka karusakan mékanis. Paduan ieu paling cocog pikeun pamasangan énggal kalayan struktur pangrojong tabung anu kuat. Alternatif anu saé nyaéta baja tahan karat super feritik Sea-Cure®. Komposisi bahan ieu dipidangkeun di handap.
Baja ieu ngandung kromium anu luhur tapi nikelna handap, janten éta mangrupikeun baja tahan karat feritik tinimbang baja tahan karat austenitik. Kusabab kandungan nikelna anu handap, hargana langkung mirah tibatan paduan anu sanés. Kakuatan sareng modulus élastis Sea-Cure anu luhur ngamungkinkeun témbok anu langkung ipis tibatan bahan sanés, anu ngahasilkeun transfer panas anu langkung saé.
Sipat-sipat logam anu ningkat dipidangkeun dina bagan "Pitting Resistance Equivalent Number", anu, sapertos namina, mangrupikeun prosedur uji anu dianggo pikeun nangtukeun résistansi rupa-rupa logam kana korosi pitting.
Salah sahiji patarosan anu paling umum nyaéta "Sabaraha eusi klorida maksimum anu tiasa ditolerir ku stainless steel tingkat khusus?" Jawabanana rupa-rupa pisan. Faktor-faktor kalebet pH, suhu, ayana sareng jinis retakan, sareng poténsi spésiés biologis aktif. Alat parantos ditambahkeun dina sumbu katuhu Gambar 5 pikeun ngabantosan kaputusan ieu. Éta dumasar kana pH nétral, cai anu ngalir 35°C anu umumna aya dina seueur aplikasi BOP sareng kondensasi (pikeun nyegah formasi deposit sareng formasi retakan). Sakali paduan kalayan komposisi kimia khusus parantos dipilih, PREn tiasa ditangtukeun teras dipotong ku garis miring anu pas. Tingkat klorida maksimum anu disarankeun teras tiasa ditangtukeun ku cara ngagambar garis horizontal dina sumbu katuhu. Sacara umum, upami paduan kedah dipertimbangkeun pikeun aplikasi payau atanapi cai laut, éta kedah gaduh CCT di luhur 25 derajat Celsius sakumaha diukur ku tés G 48.
Jelas yén paduan super feritik anu diwakilan ku Sea-Cure® umumna cocog pikeun aplikasi cai laut. Aya kauntungan sanés pikeun bahan-bahan ieu anu kedah ditekenkeun. Masalah korosi mangan parantos dititénan pikeun 304 sareng 316 SS salami mangtaun-taun, kalebet di pabrik di sapanjang Walungan Ohio. Anyar-anyar ieu, penukar panas di pabrik di sapanjang Walungan Mississippi sareng Missouri parantos diserang. Korosi mangan ogé mangrupikeun masalah umum dina sistem susunan cai sumur. Mékanisme korosi parantos diidentifikasi salaku mangan dioksida (MnO2) anu ngaréaksikeun sareng biosida pangoksidasi pikeun ngahasilkeun asam hidroklorida di handapeun deposit. HCl nyaéta anu leres-leres nyerang logam. [WH Dickinson sareng RW Pick, "Korosi Gumantung Mangan dina Industri Tenaga Listrik"; dipidangkeun dina Konferensi Korosi Taunan NACE 2002, Denver, CO.] Baja feritik tahan kana mékanisme korosi ieu.
Milih bahan kualitas luhur pikeun tabung kondensor sareng penukar panas masih teu tiasa ngagentos kontrol kimia pangolahan cai anu leres. Sakumaha anu dijelaskeun ku panulis Buecker dina tulisan rékayasa kakuatan sateuacana, program pangolahan kimia anu dirancang sareng dioperasikeun kalayan leres diperyogikeun pikeun ngaminimalkeun poténsi penskalaan, korosi, sareng pangotoran. Kimia polimér muncul salaku alternatif anu kuat pikeun kimia fosfat / fosfonat anu langkung lami pikeun ngontrol korosi sareng penskalaan dina sistem menara pendingin. Ngontrol kontaminasi mikroba parantos sareng bakal teras janten masalah kritis. Sanaos kimia oksidatif sareng klorin, pemutih, atanapi sanyawa anu sami mangrupikeun landasan kontrol mikroba, pangobatan tambahan sering tiasa ningkatkeun efisiensi program pangolahan. Salah sahiji conto sapertos kitu nyaéta kimia stabilisasi, anu ngabantosan ningkatkeun laju pelepasan sareng efisiensi biosida oksidasi berbasis klorin tanpa ngenalkeun sanyawa ngabahayakeun kana cai. Salaku tambahan, pakan tambahan sareng fungisida non-oksidasi tiasa mangpaat pisan dina ngontrol kamekaran mikroba. Hasilna nyaéta aya seueur cara pikeun ningkatkeun keberlanjutan sareng reliabilitas penukar panas pembangkit listrik, tapi unggal sistem béda, janten perencanaan sareng konsultasi anu ati-ati sareng ahli industri penting pikeun pilihan bahan sareng prosedur kimia. Seueur tulisan ieu ditulis tina Tina sudut pandang pangolahan cai, urang teu kalibet dina kaputusan matéri, tapi urang dipenta pikeun ngabantosan ngatur dampak tina kaputusan éta nalika alat-alatna parantos jalan. Kaputusan ahir ngeunaan pilihan bahan kedah dilakukeun ku tanaga pabrik dumasar kana sababaraha faktor anu ditangtukeun pikeun unggal aplikasi.
Ngeunaan Pangarang: Brad Buecker nyaéta Publis Téknis Senior di ChemTreat. Anjeunna gaduh pangalaman 36 taun dina atanapi aya hubunganana sareng industri listrik, seueurna dina kimia pembangkit uap, pangolahan cai, kontrol kualitas hawa sareng di City Water, Light & Power (Springfield, IL) sareng Kansas City Power & Light Company ayana di La Cygne Station, Kansas. Anjeunna ogé nyéépkeun dua taun salaku pengawas cai/limbah di pabrik kimia. Buecker nyepeng gelar BS dina Kimia ti Iowa State University kalayan padamelan kursus tambahan dina Mékanika Fluida, Kasatimbangan Énergi sareng Bahan, sareng Kimia Anorganik Lanjutan.
Dan Janikowski nyaéta Manajer Téknis di Plymouth Tube. Salila 35 taun, anjeunna parantos kalibet dina pamekaran logam, manufaktur sareng uji coba produk tubular kalebet paduan tambaga, baja tahan karat, paduan nikel, titanium sareng baja karbon. Saatos damel di Plymouth Metro ti saprak 2005, Janikowski nyepeng sababaraha posisi senior sateuacan janten Manajer Téknis dina taun 2010.