Bukas na ang POWERGEN International Call for Content! Naghahanap kami ng mga tagapagsalita mula sa mga industriya ng utility at power generation. Kabilang sa mga paksa ang conventional at renewable power generation, digital transformation ng mga power plant, energy storage, microgrids, plant optimization, on-site power, at marami pang iba.
Paulit-ulit na nirepaso ng mga may-akda ang mga bagong detalye ng proyekto sa kuryente, kung saan karaniwang pinipili ng mga taga-disenyo ng planta ang 304 o 316 na hindi kinakalawang na asero para sa condenser at auxiliary heat exchanger tubing. Para sa marami, ang terminong hindi kinakalawang na asero ay nagdudulot ng aura ng hindi magagapi na kalawang, ngunit sa katunayan, ang mga hindi kinakalawang na asero ay maaaring maging pinakamasamang pagpipilian dahil madali silang maapektuhan ng lokal na kalawang. At, sa panahong ito ng nabawasang pagkakaroon ng sariwang tubig para sa pagpapalamig ng tubig, kasama ang mga cooling tower na tumatakbo sa mga high concentration cycle, ang mga potensyal na mekanismo ng pagkabigo ng hindi kinakalawang na asero ay pinalalaki. Sa ilang mga aplikasyon, ang 300 series stainless steel ay mabubuhay lamang nang ilang buwan, minsan ay ilang linggo lamang, bago mabigo. Ang artikulong ito ay nakatuon sa kahit man lang mga isyu na dapat isaalang-alang kapag pumipili ng mga materyales ng condenser tube mula sa pananaw ng paggamot ng tubig. Ang iba pang mga salik na hindi tinalakay sa papel na ito ngunit may papel sa pagpili ng materyal ay kinabibilangan ng lakas ng materyal, mga katangian ng paglipat ng init, at paglaban sa mga puwersang mekanikal, kabilang ang pagkapagod at kalawang ng erosyon.
Ang pagdaragdag ng 12% o higit pang chromium sa bakal ay nagiging sanhi ng pagbuo ng haluang metal ng isang tuluy-tuloy na patong ng oksido na nagpoprotekta sa base metal sa ilalim. Kaya naman nagmula ang terminong hindi kinakalawang na asero. Dahil sa kawalan ng iba pang mga materyales sa haluang metal (lalo na ang nickel), ang carbon steel ay bahagi ng ferrite group, at ang unit cell nito ay may istrukturang body-centered cubic (BCC).
Kapag ang nickel ay idinagdag sa pinaghalong haluang metal sa konsentrasyon na 8% o mas mataas pa, kahit na sa temperaturang nakapaligid, ang selula ay iiral sa isang istrukturang face-centered cubic (FCC) na tinatawag na austenite.
Gaya ng ipinapakita sa Table 1, ang 300 series na mga stainless steel at iba pang stainless steel ay may nilalamang nickel na lumilikha ng austenitic na istruktura.
Napatunayang napakahalaga ng mga austenitic steel sa maraming aplikasyon, kabilang ang bilang materyal para sa mga high temperature superheater at reheater tube sa mga power boiler. Ang 300 series sa partikular ay kadalasang ginagamit bilang materyal para sa mga low temperature heat exchanger tube, kabilang ang mga steam surface condenser. Gayunpaman, sa mga aplikasyong ito napapabayaan ng marami ang mga potensyal na mekanismo ng pagkabigo.
Ang pangunahing problema sa hindi kinakalawang na asero, lalo na ang mga sikat na materyales na 304 at 316, ay ang proteksiyon na patong ng oksido ay kadalasang nasisira ng mga dumi sa tubig na nagpapalamig at ng mga siwang at deposito na tumutulong sa pag-concentrate ng mga dumi. Bukod pa rito, sa ilalim ng mga kondisyon ng pagsara, ang nananatiling tubig ay maaaring humantong sa paglaki ng mikrobyo, na ang mga metabolic byproduct ay maaaring lubhang makapinsala sa mga metal.
Ang chloride ay isang karaniwang dumi sa tubig na pampalamig, at isa sa pinakamahirap tanggalin nang matipid. Ang ion na ito ay maaaring magdulot ng maraming problema sa mga steam generator, ngunit sa mga condenser at auxiliary heat exchanger, ang pangunahing problema ay ang mga chloride na may sapat na konsentrasyon ay maaaring tumagos at sumira sa proteksiyon na layer ng oxide sa hindi kinakalawang na asero, na nagiging sanhi ng lokal na kalawang, i.e. pitting.
Ang pitting ay isa sa mga pinaka-mapanlinlang na uri ng kalawang dahil maaari itong magdulot ng pagtagos sa mga dingding at pagkasira ng kagamitan na may kaunting pagkawala ng metal.
Hindi kailangang maging napakataas ng konsentrasyon ng chloride para magdulot ng pitting corrosion sa 304 at 316 stainless steel, at para sa malilinis na ibabaw na walang anumang deposito o siwang, ang inirerekomendang pinakamataas na konsentrasyon ng chloride ay itinuturing na ngayon bilang:
Maraming salik ang madaling makagawa ng mga konsentrasyon ng chloride na lumalagpas sa mga alituntuning ito, kapwa sa pangkalahatan at sa mga lokal na lokasyon. Naging napakabihirang isaalang-alang muna ang once-through cooling para sa mga bagong planta ng kuryente. Karamihan ay gawa sa mga cooling tower, o sa ilang mga kaso, mga air-cooled condenser (ACC). Para sa mga may cooling tower, ang konsentrasyon ng mga dumi sa mga kosmetiko ay maaaring "umikot." Halimbawa, ang isang haligi na may make-up water chloride concentration na 50 mg/l ay gumagana sa limang cycle ng konsentrasyon, at ang chloride content ng umiikot na tubig ay 250 mg/l. Ito lamang ay dapat na pangkalahatang alisin ang 304 SS. Bilang karagdagan, sa mga bago at umiiral na planta, mayroong pagtaas ng pangangailangan na palitan ang sariwang tubig para sa muling pag-recharge ng planta. Ang isang karaniwang alternatibo ay ang municipal wastewater. Inihahambing ng Talahanayan 2 ang pagsusuri ng apat na suplay ng tubig-tabang sa apat na suplay ng wastewater.
Mag-ingat sa pagtaas ng antas ng chloride (at iba pang mga dumi, tulad ng nitrogen at phosphorus, na maaaring lubos na magpataas ng kontaminasyon ng microbial sa mga cooling system). Para sa halos lahat ng grey water, ang anumang sirkulasyon sa cooling tower ay lalampas sa limitasyon ng chloride na inirerekomenda ng 316 SS.
Ang naunang talakayan ay batay sa potensyal ng kalawang ng mga karaniwang ibabaw ng metal. Ang mga bali at sediment ay lubhang nagbabago sa kwento, dahil parehong nagbibigay ng mga lugar kung saan maaaring mag-ipon ang mga dumi. Ang isang karaniwang lokasyon para sa mga mekanikal na bitak sa mga condenser at mga katulad na heat exchanger ay sa mga tube-to-tube sheet junction. Ang sediment sa loob ng tubo ay maaaring lumikha ng mga bitak sa hangganan ng sediment, at ang sediment mismo ay maaaring magsilbing lugar para sa kontaminasyon. Bukod pa rito, dahil ang stainless steel ay umaasa sa isang patuloy na layer ng oxide para sa proteksyon, ang mga deposito ay maaaring bumuo ng mga lugar na kulang sa oxygen na ginagawang anode ang natitirang ibabaw ng bakal.
Binabalangkas ng talakayan sa itaas ang mga isyung karaniwang hindi isinasaalang-alang ng mga taga-disenyo ng planta kapag tumutukoy sa mga materyales ng condenser at auxiliary heat exchanger tube para sa mga bagong proyekto. Ang mentalidad tungkol sa 304 at 316 SS ay minsan ay tila "iyon ang lagi naming ginagawa" nang hindi isinasaalang-alang ang mga kahihinatnan ng mga naturang aksyon. May mga alternatibong materyales na magagamit upang harapin ang mas malupit na mga kondisyon ng tubig na panglamig na kinakaharap ngayon ng maraming planta.
Bago talakayin ang mga alternatibong metal, may isa pang puntong kailangang banggitin nang maikli. Sa maraming pagkakataon, ang isang 316 SS o kahit ang isang 304 SS ay mahusay na gumana sa normal na operasyon, ngunit nabigo kapag may pagkawala ng kuryente. Sa karamihan ng mga kaso, ang pagkabigo ay dahil sa mahinang drainage ng condenser o heat exchanger na nagdudulot ng stagnant na tubig sa mga tubo. Ang kapaligirang ito ay nagbibigay ng mga ideal na kondisyon para sa paglaki ng mga mikroorganismo. Ang mga kolonya ng mikrobyo naman ay gumagawa ng mga corrosive compound na direktang sumisira sa tubular metal.
Ang mekanismong ito, na kilala bilang microbially induced corrosion (MIC), ay kilalang sumisira sa mga tubo ng hindi kinakalawang na asero at iba pang mga metal sa loob ng ilang linggo. Kung hindi maalis ang tubig sa heat exchanger, dapat bigyan ng seryosong konsiderasyon ang pana-panahong pagpapaikot ng tubig sa pamamagitan ng heat exchanger at pagdaragdag ng biocide habang isinasagawa ang proseso. (Para sa higit pang detalye sa wastong mga pamamaraan ng layup, tingnan ang D. Janikowski, “Layering Up Condenser and BOP Exchangers – Considerations”; ginanap noong Hunyo 4-6, 2019 sa Champaign, IL. Iniharap sa ika-39 na Electric Utility Chemistry Symposium.)
Para sa malupit na kapaligirang naka-highlight sa itaas, pati na rin sa mas malupit na kapaligiran tulad ng maalat-alat na tubig o tubig-dagat, maaaring gamitin ang mga alternatibong metal upang maiwasan ang mga dumi. Tatlong grupo ng haluang metal ang napatunayang matagumpay, ang komersyal na purong titanium, 6% molybdenum austenitic stainless steel at superferritic stainless steel. Ang mga haluang metal na ito ay MIC resistant din. Bagama't ang titanium ay itinuturing na napakalakas na lumalaban sa kalawang, ang hexagonal close-packed crystal structure nito at napakababang elastic modulus ay ginagawa itong madaling kapitan ng mekanikal na pinsala. Ang haluang metal na ito ay pinakaangkop para sa mga bagong instalasyon na may matibay na istruktura ng suporta sa tubo. Ang isang mahusay na alternatibo ay ang super ferritic stainless steel na Sea-Cure®. Ang komposisyon ng materyal na ito ay ipinapakita sa ibaba.
Ang bakal ay mataas sa chromium ngunit mababa sa nickel, kaya ito ay isang ferritic stainless steel sa halip na isang austenitic stainless steel. Dahil sa mababang nilalaman ng nickel, mas mura ito kaysa sa ibang mga haluang metal. Ang mataas na lakas at elastic modulus ng Sea-Cure ay nagbibigay-daan para sa mas manipis na mga dingding kaysa sa ibang mga materyales, na nagreresulta sa pinahusay na paglipat ng init.
Ang mga pinahusay na katangian ng mga metal na ito ay ipinapakita sa tsart na "Pitting Resistance Equivalent Number," na, gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ay isang pamamaraan ng pagsubok na ginagamit upang matukoy ang resistensya ng iba't ibang metal sa pitting corrosion.
Isa sa mga pinakakaraniwang tanong ay "Ano ang pinakamataas na nilalaman ng chloride na kayang tiisin ng isang partikular na grado ng stainless steel?" Iba-iba ang mga sagot. Kabilang sa mga salik ang pH, temperatura, presensya at uri ng mga bali, at ang potensyal para sa mga aktibong biological species. Isang tool ang idinagdag sa kanang axis ng Figure 5 upang makatulong sa desisyong ito. Ito ay batay sa neutral na pH, 35°C na umaagos na tubig na karaniwang matatagpuan sa maraming aplikasyon ng BOP at condensation (upang maiwasan ang pagbuo ng deposito at pagbuo ng bitak). Kapag napili na ang isang haluang metal na may partikular na kemikal na komposisyon, maaaring matukoy ang PREn at pagkatapos ay i-intersect sa naaangkop na slash. Ang inirerekomendang pinakamataas na antas ng chloride ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagguhit ng pahalang na linya sa kanang axis. Sa pangkalahatan, kung ang isang haluang metal ay isasaalang-alang para sa mga aplikasyon ng maalat-alat o tubig-dagat, kailangan itong magkaroon ng CCT na higit sa 25 degrees Celsius gaya ng sinusukat ng G 48 test.
Malinaw na ang mga super ferritic alloy na kinakatawan ng Sea-Cure® ay karaniwang angkop para sa mga aplikasyon sa tubig-dagat. May isa pang benepisyo sa mga materyales na ito na dapat bigyang-diin. Ang mga problema sa manganese corrosion ay naobserbahan para sa 304 at 316 SS sa loob ng maraming taon, kabilang ang sa mga planta sa kahabaan ng Ilog Ohio. Kamakailan lamang, ang mga heat exchanger sa mga planta sa kahabaan ng Ilog Mississippi at Missouri ay inatake. Ang manganese corrosion ay isa ring karaniwang problema sa mga sistema ng pagbubuo ng tubig sa balon. Ang mekanismo ng corrosion ay natukoy bilang ang manganese dioxide (MnO2) na tumutugon sa isang oxidizing biocide upang makabuo ng hydrochloric acid sa ilalim ng deposito. Ang HCl ang talagang umaatake sa mga metal. [WH Dickinson at RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry"; iniharap sa 2002 NACE Annual Corrosion Conference, Denver, CO.] Ang mga ferritic steel ay lumalaban sa mekanismo ng corrosion na ito.
Ang pagpili ng mga materyales na mas mataas ang kalidad para sa mga tubo ng condenser at heat exchanger ay hindi pa rin kapalit ng wastong pagkontrol sa kimika ng paggamot ng tubig. Gaya ng binalangkas ng awtor na si Buecker sa isang nakaraang artikulo sa power engineering, kinakailangan ang isang maayos na dinisenyo at pinapatakbong programa sa paggamot ng kemikal upang mabawasan ang potensyal para sa scaling, corrosion, at fouling. Ang kimika ng polimer ay umuusbong bilang isang makapangyarihang alternatibo sa mas lumang kimika ng phosphate/phosphonate upang makontrol ang corrosion at scaling sa mga sistema ng cooling tower. Ang pagkontrol sa kontaminasyon ng microbial ay naging at patuloy na magiging isang kritikal na isyu. Bagama't ang oxidative chemistry na may chlorine, bleach, o katulad na mga compound ang pundasyon ng microbial control, ang mga supplemental treatment ay kadalasang maaaring mapabuti ang kahusayan ng mga programa sa paggamot. Ang isang halimbawa ay ang stabilization chemistry, na nakakatulong na mapataas ang release rate at kahusayan ng mga chlorine-based oxidizing biocides nang hindi nagpapakilala ng anumang mapaminsalang compound sa tubig. Bilang karagdagan, ang supplemental feed na may mga non-oxidizing fungicide ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa pagkontrol sa pag-unlad ng microbial. Ang resulta ay maraming paraan upang mapabuti ang pagpapanatili at pagiging maaasahan ng mga power plant heat exchanger, ngunit ang bawat sistema ay iba, kaya ang maingat na pagpaplano at konsultasyon sa mga eksperto sa industriya ay mahalaga para sa pagpili ng mga materyales at mga pamamaraan ng kemikal. Karamihan sa artikulong ito ay isinulat mula sa Sa perspektibo ng paggamot ng tubig, hindi kami kasali sa mga desisyon sa materyal, ngunit hinihiling sa amin na tumulong sa pamamahala ng epekto ng mga desisyong iyon kapag ang kagamitan ay gumagana na. Ang pangwakas na desisyon sa pagpili ng materyal ay dapat gawin ng mga tauhan ng planta batay sa ilang salik na tinukoy para sa bawat aplikasyon.
Tungkol sa Awtor: Si Brad Buecker ay isang Senior Technical Publicist sa ChemTreat. Siya ay may 36 na taon ng karanasan sa o kaakibat ng industriya ng kuryente, karamihan dito ay sa kemistri ng paglikha ng singaw, paggamot ng tubig, pagkontrol ng kalidad ng hangin at sa City Water, Light & Power (Springfield, IL) at ang Kansas City Power & Light Company ay matatagpuan sa La Cygne Station, Kansas. Gumugol din siya ng dalawang taon bilang acting water/wastewater supervisor sa isang planta ng kemikal. Si Buecker ay may hawak na BS sa Chemistry mula sa Iowa State University na may karagdagang kurso sa Fluid Mechanics, Energy and Materials Equilibrium, at Advanced Inorganic Chemistry.
Si Dan Janikowski ay Technical Manager sa Plymouth Tube. Sa loob ng 35 taon, siya ay kasangkot sa pagbuo ng mga metal, paggawa at pagsubok ng mga produktong tubular kabilang ang mga copper alloy, stainless steel, nickel alloy, titanium at carbon steel. Dahil nagtrabaho sa Plymouth Metro simula noong 2005, si Janikowski ay humawak ng iba't ibang matataas na posisyon bago naging Technical Manager noong 2010.