Hastelloy C276 pri razžveplanju dimnih plinov: obloge in obloge za absorberske posode FGD

Razžveplanje dimnih plinov (FGD) je tehnologija, ki izloči žveplov dioksid (SO2) iz izpušnega toka elektrarn na premog- in olje-in industrijskih kotlov. Znotraj absorberske posode FGD -, imenovane tudi mokri pralnik -, se vroč dimni plin sreča z apnenčasto brozgo, ki zajame SO2 in ga pretvori v sadro. Postopek je odličen za kakovost zraka, vendar ustvarja eno najbolj korozivnih procesnih okolij v vsej težki industriji.

Za najbolj agresivna območja absorberja so inženirji že dolgo določali Hastelloy C276 (UNS N10276) - nikelj-krom-molibden-volframovo zlitino - kot tanko korozijsko-odporno oblogo ali oblogo, namesto da bi celotno posodo zgradili iz trdne, drage kovine. Ta članek na preprost način pojasnjuje, zakaj C276 deluje pri FGD, kako se obloga razlikuje od obloge, kakšna je primerjava s C22 in zlitino 625 ter kako izbrati, zvariti in strošek prave rešitve za vaš absorber.

Zakaj je Hastelloy C276 primeren za storitve razžveplanja dimnih plinov?

Hastelloy C276je primeren za FGD, ker je njegova uravnotežena kemija niklja-kroma-molibdena-volframa odporna na kombinirano oksidacijsko, redukcijsko in kloridno-korozijo, ki uniči običajna nerjavna jekla v absorberski posodi.

Gnojnica FGD napada kovino na tri načine hkrati: oksidanti (raztopljeni kisik, železovi ioni, sulfat), redukcijske kisline (žveplova in klorovodikova) in kloridi (običajno 10.000–80.000 ppm v reciklirani brozgi). Zelo malo zlitin preživi vse tri mehanizme skupaj. C276 deluje, razlog pa je njegova kemija:

• Nikelj ~57% (ravnovesje):tvori duktilno matriko in daje skoraj-odpornost na kloridno stresno korozijsko razpokanje (SCC).
• Krom 14,5-16,5%:gradi pasivni oksidni film, ki je odporen proti oksidacijskim vrstam.
• molibden 15-17%:primarna zaščita pred reducirajočimi kislinami, luknjičasto in razpokano korozijo.
• Volfram 3-4,5 %:krepi odpornost proti lokaliziranim napadom (z luknjicami/razpokami).
• Ultra{0}}nizka vsebnost ogljika<=0.010% and Silicon <=0.08%: preprečite zrnato-mejno izločanje karbida v toplotno-prizadetem območju zvara (HAZ).

Njegovo ekvivalentno število odpornosti proti luknjanju - PREN=%Cr + 3.3 x %Mo - je približno 68, kar je daleč nad ~35-45 nerjavečega jekla 316L ali 904L in udobno nad pragom, ki je potreben za gnojevko FGD z visoko-kloridom. Ker je raven ogljika tako nizka, lahko C276 začnete uporabljati v -zvarjenem stanju brez -toplotne obdelave po varjenju (PWHT) -, kar je odločilna prednost za absorberje, postavljene na terenu, ki so zvarjeni na mestu.

Kateri korozijski mehanizmi napadajo absorberske posode FGD?

Absorber FGD napade približno deset korozijskih dejavnikov, ki delujejo hkrati - nizek pH, kloridi, žveplova kislina, fluorovodikova kislina v sledovih, raztopljeni kisik, temperaturna nihanja, abrazija-letečega pepela, kondenzacija-rosišča-točke kisline, mokro/suho kroženje in napetost-korozija-pokanje tveganje.

Posamezen absorpcijski stolp lahko izkusi vse spodnje dejavnike hkrati. Tabela primerja, kaj se zgodi z običajnim nerjavnim jeklom, kot je 316L, in zakaj C276 preživi:

Praktični zaključek: noben posamezen mehanizem ne premaga C276; zaradi vsote vseh desetih je FGD tako kaznovajoč, C276 pa je ena redkih zlitin, ocenjenih za celotno kombinacijo.

Zakaj so absorberske posode FGD razvrščene glede na resnost korozije?

Inženirji razdelijo absorber na območja z naraščajočo resnostjo in za vsako - določijo drugačno zlitino-za-namen, ker uporaba trdnega C276 povsod zapravlja denar, medtem ko premalo-določanje katerega koli območja povzroči zgodnjo odpoved.

Po modelu-območja korozije, ki se uporablja v uporabniških priročnikih za načrtovanje FGD (npr. priročnik za načrtovanje FGD New Brunswick Power), je tipičen mokri absorber opredeljen od zgoraj-do-spodaj kot:

C276 je torej koncentriran tam, kjer zasluži svoje stroške - vstop in spodnje-območja pršenja -, medtem ko cenejše zlitine ščitijo blažje zgornje dele. Ta razdelitev na cone je temelj odločitve o oblogi proti oblogi, ki sledi.

Kakšna je razlika med podlogo in oblogo za FGD posode?

Podloga je tanka korozijsko-odporna plošča, ki je mehansko pritrjena (čep- ali točkovno-varjena, prekrivajoča se) znotraj posode in jo je mogoče zamenjati na mestu; obloga je metalurško vezana korozijsko-odporna plast (2-3 mm), zlita z osnovno ploščo iz ogljikovega jekla in postane del stene posode. Prekrivanje z varjenjem je tretja metoda, pri kateri se zlitina nanaša neposredno z varjenjem.

V skladu z oddelkom VIII, razdelkom 1, dodatkom 3 in UG-26 ASME BPVC se oba obravnavata različno: obloga se šteje za neodvisno zaščitno plast, ki na splošno NE prispeva k mejni trdnosti tlaka, medtem ko je oplaščena plošča del strukturne stene. Operativne posledice:

Kakšno je zvarno prekrivanje v primerjavi z oblogo in oblogo?

Prekrivanje z varjenjem (avtomatski trak ali oplaščenje TIG) spoji proti koroziji -odporno kovino naravnost na podlago, zaradi česar je idealno za popravila, cevne plošče in zapletene geometrije -, vendar je počasnejše na velikih površinah in tvega razredčenje zlitine, če je nadzor postopka šibek.

Popravilo in nadgradnja:prekrivanje je mogoče uporabiti za obstoječo žilo, ne da bi naročili vezano ploščo - najhitrejša pot za obnovitev okvarjenega območja.

Cevne plošče in šobe:prekrivni premaz daje trdno,-prodirajočo korozijsko pregrado na zapletenih oblikah, kjer je težko oblikovati vezano ploščo.

Tveganje redčenja:če je vnos toplote ali tehnika napačna, se ogljik iz osnovnega jekla vmeša v prekrivni sloj, kar zmanjša odpornost proti koroziji; kvalifikacija postopka je obvezna.

Hitrost glede na območje:za zelo velike ploščate lupine je vezana obložena plošča običajno hitrejša in bolj enakomerna kot prekrivanje; za majhne ali nepravilne dele zmaga prekrivanje.

Ali je Hastelloy C276 obloga ali obloga boljša izbira za vaš FGD absorber?

Za nove, velike absorberske lupine je običajno najboljša eksplozivno- ali-obložena plošča (2-3 mm C276 na ogljikovem jeklu) - zmanjša stroške materiala za 50-60 % v primerjavi s trdno ploščo, hkrati pa ohranja popolno odpornost proti koroziji. Za naknadno vgradnjo, hitre razporede ali kjer je pomembna zamenjava na mestu in odkrivanje puščanja, zmaga ohlapna obloga (tapeta).

Reprezentativna merila stroškov materiala za 10 mm-enakovredno steno (US$/m2 namočene površine):

Dve osnovni pravili ščitita naložbo: (1) obloga ali prevleka mora biti vedno obrnjena proti gnojevki - nikoli ne obrnite plošče ali pa podlaga iz ogljikovega-jekla pride v stik z jedko tekočino; in (2) robovi in ​​preboji šob morajo biti zavarjeni s prekrivnim-kompatibilnim polnilom, da se prepreči galvanski napad na vmesniku platirano/ogljikovo-jeklo.

Kako se Hastelloy C276 primerja s C22 in 625 pri FGD storitvah?

V sodobnih absorberskih oblogah FGD ima Hastelloy C22 (UNS N06022) na splošno prednost pred C276, ker mokro{3}} okolje pralnika oksidira (oksidacijski zrak, železovi ioni), kjer C22 višji krom (20-22,5 %) drži bolj stabilen pasivni film. C276 ostaja boljša izbira le pri močno redukcijskih storitvah, kot je vroča klorovodikova kislina. Alloy 625 je pogosta, cenejša možnost Zone-4.

Glavna razlika je med -kromom in-molibdenom-:

Podatki s terena iz delujočih obratov kažejo, da so obloge C276 odpovedale v 5-8 letih pri nekaterih obremenitvah z oksidacijo FGD, medtem ko so obloge C22 v enakovredni uporabi presegle 20 let. Dodatni vnaprejšnji stroški C22 se običajno povrnejo v prvem inšpekcijskem ciklu z izognjenimi zaustavitvami. Upoštevajte nianso: glede na preprosto formulo PREN ima C276 nekoliko višje rezultate (več molibdena), vendar FGD dovolj oksidira, da krom prevladuje nad stabilnostjo pasivne-folije – ravno zato je C22 zdaj vodilni pri novih specifikacijah absorberja.

Kateri premisleki pri varjenju veljajo za podloge in obloge C276?

Zvarite C276 z ustreznim polnilom ERNiCrMo-4 (AWS A5.14), nadzirajte dovod toplote, da se izognete padavinam v-prizadetem območju, uporabite prehodni spoj z "maslenjem", kjer se obloga sreča z ogljikovim jeklom, in preverite vez z ultrazvočnim testiranjem.

1. Dodatna kovina:ERNiCrMo-4 (AWS A5.14) ohranja kemijo zvara, ki se ujema z osnovo - nikoli ne uporabljajte polnila C22 na C276, saj bi zvar izgubil molibden.
2. Vnos toplote:nizko{0}}ogljični C276 preprečuje preobčutljivost, vendar je še vedno pomemben nadzor vnosa toplote; sodobni prenos površinske napetosti (STT) deluje ~7000 J/in v primerjavi s 25.000–30.000 J/in pri starejših impulznih GMAW, kar zmanjšuje popačenje in učinke HAZ.
3. Prehodni spoji:na obloženo ploščo "namažite" stran iz ogljikovega-jekla (npr. 309L), nato pokrijte z ustreznim polnilom iz niklja, tako da je vsa korozivna površina C276.
4. Zvari obloge:tanke plošče debeline 1,6-3,2 mm so zavarjene-naprej, nato pa šivi/robovi-zvarjeni s prekrivajočimi se spoji; pregorevanje in zvijanje sta stalni grožnji.
5. Pregled:preverite celovitost oplaščene vezi z UT po ASTM A578; preglejte vse zvare po PT in RT/UT v skladu s specifikacijo izdelave.

Kakšni so stroški življenjskega cikla in smernice za debelino oblog C276 FGD?

Običajne obloge C276 FGD so debele 1,6–3,2 mm (1/16–1/8 in) in zagotavljajo 7-15+ let delovanja; prevleke debeline 2-3 mm so standardne. Glavni dejavnik stroškov ni zlitina sama, temveč vsebnost klorida v premogu, ki določa prag PREN, ki ga mora izpolnjevati obloga.

Debelina je izbrana glede na resnost območja in razpored zamenjave:

1,6 mm (1/16 in):uporablja se na dnu gnojevke-in v blažjih območjih, kjer so stroški in 7-10-letni načrt zamenjave uravnoteženi.

3,2 mm (1/8 in):navedeno v bližini razpršilnih šob in območja-dovoda plina, kjer je korozija najhujša.

2-3 mm obložena prevleka:standardna debelina vezane-plošče, ki se ujema z življenjsko dobo-trdne zlitine proti koroziji za delček cene.

Najpomembnejša spremenljivka pri izbiri zlitine je vsebnost premogovega klorida. Klor vstopi s premogom, se koncentrira v krožeči brozgi na 10.000-50,000+ ppm in povzroča luknjičasto in razpokano korozijo na vsaki namočeni površini. Kot hitra referenca: pri ~60.000 ppm gnojevke klorida je minimalni zahtevani PREN približno 69, kar postavlja C276 na "robni" rob in zlitine z višjim PREN (npr. zlitina 686) v "varno" območje. Premogov klorid je treba testirati posebej (ASTM D4208 ali ISO 587), ker ga standardne analize premoga izpuščajo.

Kateri standardi urejajo gradnjo Hastelloy C276 FGD?

Material urejajo ASTM B575 / ASME SB-575 (plošča) in specifikacije spremljajočih izdelkov; konstrukcija posode po ASME BPVC oddelek VIII Div 1 (Dodatek 3 za obloge/obloge, UG-26 za obloge); varilno polnilo AWS A5.14 (ERNiCrMo-4); kvalifikacija sour-service po NACE MR0175 / ISO 15156; in celovitost prevlečene vezi z ultrazvočnim testiranjem ASTM A578.

Pogosto zastavljena vprašanja

Hastelloy C276 (UNS N10276, W.Nr. 2.4819) je zlitina niklja-kroma-molibdena-volframa, odporna na korozijo-z ultra-nizko vsebnostjo ogljika. Odporen je na oksidacijske in redukcijske kisline, kloride, luknjičasto korozijo, razpokano korozijo in razpoke zaradi napetostne korozije ter se uporablja za -varjenje brez-toplotne obdelave po varjenju.

Zakaj je okolje FGD tako jedko?

Absorber združuje gnojevko z nizkim pH, 10.000-80.000 ppm kloridov, 5-30 % žveplove kisline, sledi fluorovodikove kisline, raztopljenega kisika, abrazivnega letečega pepela in temperaturnih nihanj – približno deset korozijskih mehanizmov, ki delujejo hkrati.

Pri kateri stopnji klorida je Hastelloy C276 potreben v FGD?

C276 je običajno naveden, ko kloridi v gnojevki presežejo približno 20.000-40.000 ppm v težkih območjih. Nad ~60.000 ppm celo C276 postane obroben in prednostne so zlitine z višjim PREN (npr. C22, zlitina 686).

Ali je obloga ali obloga cenejša za absorber FGD?

Podloga ima najnižje vnaprejšnje stroške in najkrajši dobavni rok; prevlečena plošča stane vnaprej, vendar 50-60 % manj kot trdna C276 in je cenejša v celotnem življenjskem ciklu novih plovil. Izbira je odvisna od tega, ali je bolj pomembna zamenljivost ali strukturna integracija.

Ali se lahko Hastelloy C276 uporablja za-varjenje brez PWHT?

ja Vsebnost ogljika je omejena na 0,010 % (in silicija na 0,08 %), zato ne povzroča občutljivosti v HAZ zvara in se lahko začne uporabljati v -zvarjenem stanju brez -toplotne obdelave po varjenju.

Katero dodajno kovino se uporablja za varjenje C276?

ERNiCrMo-4 po AWS A5.14. Uporabite samo ujemajoče se polnilo C276; ne nadomeščajte polnila C22, ki bi zmanjšalo vsebnost molibdena v zvaru in ustvarilo korozijsko šibko točko.

Kako dolgo traja obloga C276 FGD?

Izkušnje na terenu se gibljejo od približno 7–10 let za nerjaveče tapete do 8-15+ let za podloge in obloge C276 v območjih s hudimi FGD, odvisno od ravni klorida in motenj v procesu.

Je Hastelloy C22 boljši od C276 za FGD?

Pri mokrih absorberskih oblogah FGD je da, v večini primerov - okolje oksidacijskega pralnika daje prednost C22 z višjo vsebnostjo kroma (20–22,5 %), kar daje 18–25 let življenjske dobe v primerjavi z 8–12 leti za C276. C276 ostane boljši samo v močno redukcijskih kislinah, kot je vroča HCl.

Kakšna debelina obloge C276 je tipična pri FGD?

Obloge so običajno 1,6 mm (1/16 in) v blažjih območjih in 3,2 mm (1/8 in) v bližini šob in plin-dovodnega območja. Vezani prevleki so običajno debeline 2-3 mm.

Kaj pomeni "tapetiranje" v FGD?

Lepljenje tapet je terenska praksa pritrjevanja tankih (1,6-3,2 mm) plošč iz nerjavečega jekla ali nikljeve zlitine na notranjo stran absorberja s čepnim varjenjem in prekrivajočimi se spoji, ki tvorijo zamenljivo protikorozijsko oblogo.

Ali je mogoče obloženo ploščo namestiti obrnjeno?

Ne. Prevleka,-odporna proti koroziji, mora biti vedno obrnjena proti gnojevki. Obrnitev plošče bi izpostavila ogljikovo-jekleno podlago jedki tekočini in povzročila hitro okvaro.

Zakaj je vsebnost premogovega klorida tako pomembna?

Klor iz premoga se koncentrira v krožeči brozgi in povzroča luknjičasto in razpokano korozijo na vsaki mokri površini. Ni ga mogoče odstraniti s prilagoditvijo postopka, zato nastavi najmanjši PREN, ki ga mora obloga izpolnjevati - glavno spremenljivko pri izbiri zlitine.

Ali je C276 odporen na fluorovodikovo kislino pri FGD?

Sledi fluorovodikove kisline iz premogovih silikatov ne napadajo bistveno C276, medtem ko raztopi zaščitni film na osnovi silicijevega dioksida na nekaterih materialih. Vendar pa storitev HF s polno{3}} trdnostjo zahteva različne zlitine (npr. Monel 400).

Kateri standardi veljajo za FGD obložena plovila?

ASTM B575 (material), ASME BPVC, oddelek VIII, razdelek 1, dodatek 3 in UG-26 (platirane/podloge), AWS A5.14 (polnilo), NACE MR0175 / ISO 15156 (kisla storitev) in ASTM A578 (platirana vez UT).

Ali je mogoče oblogo C276 popraviti na mestu?

ja Ohlapne obloge so zasnovane za zamenjavo-in situ, prekrivanje z varjenjem pa lahko obnovi poškodovano območje na obstoječi posodi, ne da bi morali naročiti vezano ploščo. Spremljanje-vodnih lukenj pomaga zgodaj odkriti puščanje.

Kaj je PREN in zakaj je pomemben za FGD?

PREN (Ekvivalentno število odpornosti proti luknjicam)=%Cr + 3.3 x %Mo ocenjuje odpornost proti luknjicam. Gnojnice FGD z visoko vsebnostjo kloridov zahtevajo visok PREN (približno 65-69+); C276 in C22 izpolnjujeta pogoje, zato prevladujeta v območjih hude FGD.

Katero temperaturno območje prenaša C276 v FGD?

Pri FGD gnojevki C276 deluje dobro od okolja do približno 200C na mokri površini. Območje dovoda-plina (120-180C) je v območju; trajna strukturna obremenitev je omejena na približno 538C (1000F) po ASME.