Hastelloy C276 u odsumporavanju dimnih plinova: obloga i obloga za FGD apsorberske posude

Odsumporavanje dimnih plinova (FGD) je tehnologija koja uklanja sumpor dioksid (SO2) iz ispušnog toka iz elektrana na ugalj- i naftu-i industrijskih kotlova. Unutar FGD apsorberske posude - koja se također naziva mokri skruber - vrući dimni plin se susreće sa krečnjačkom kašom koja hvata SO2 i pretvara ga u gips. Proces je odličan za kvalitet zraka, ali stvara jedno od najkorozivnijih procesnih okruženja u cijeloj teškoj industriji.

Za najagresivnije zone apsorbera, inženjeri su odavno specificirali Hastelloy C276 (UNS N10276) - nikl-hrom-molibden-volframovu leguru - kao tanku koroziju- kao tanku koroziju- kao tanku koroziju-obojenu oblogu od čvrstog metala ili skupe obloge od čvrstog metala. Ovaj članak objašnjava, na jednostavan način, zašto C276 radi u FGD-u, po čemu se obloga razlikuje od obloge, kako se poredi sa C22 i legurom 625 i kako odabrati, zavariti i koštati pravo rješenje za vaš apsorber.

Šta čini Hastelloy C276 pogodnim za uslugu odsumporavanja dimnih gasova?

Hastelloy C276je pogodan za FGD jer je njegova uravnotežena hemija nikla-hroma-molibdena-volframa otporna na kombinovanu oksidirajuću, redukujuću i hloridnu-koroziju koja uništava obične nehrđajuće čelike unutar apsorberske posude.

FGD suspenzija napada metal na tri načina u isto vrijeme: oksidansi (otopljeni kisik, željezni ioni, sulfat), redukcijske kiseline (sumporna i hlorovodonična) i hloridi (obično 10.000-80.000 ppm u recikliranoj suspenziji). Vrlo malo legura preživi sva tri mehanizma zajedno. C276 ima, a razlog je njegova hemija:

• Nikl ~57% (bilans):formira duktilnu matricu i daje skoro-imunitet na pucanje od korozije pod naponom kloridom (SCC).
• Krom 14,5-16,5%:stvara pasivni oksidni film koji je otporan na oksidirajuće vrste.
• molibden 15-17%:primarna obrana od smanjenja kiselina, pitinga i korozije u pukotinama.
• Volfram 3-4,5%:pojačava otpornost na lokalizirani napad (pitting/pukotine).
• Ultra{0}}nisko ugljični<=0.010% and Silicon <=0.08%: spriječiti taloženje karbida na granici zrna u zoni -zahvaćenom toplinom (HAZ).

Njegov ekvivalentni broj otpornosti na pitting - PREN=%Cr + 3.3 x %Mo - je otprilike 68, daleko iznad ~35-45 od 316L ili 904L nerđajućeg čelika i udobno iznad praga potrebnog za visoko{{11} FGD mulj. Budući da je nivo ugljika tako nizak, C276 se može staviti u upotrebu u -zavarenom stanju bez termičke obrade nakon-zavarivanja (PWHT) - što je odlučujuća prednost za apsorbere postavljene na terenu koji se zavaruju na licu mjesta.

Koji mehanizmi korozije napadaju FGD apsorberske posude?

FGD apsorber je napadnut od strane otprilike deset faktora korozije koji djeluju odjednom - nizak pH, hloridi, sumporna kiselina, tragovi fluorovodonične kiseline, rastvoreni kiseonik, promjene temperature, abrazija od letećeg pepela, kisela{2}}tačka rose{3}}kondenzacija, mokro/suvo{4} kruženje{4} rizika od korozije{4} i{5} rizik od korozije.

Jedan apsorberski toranj može istovremeno iskusiti svaki faktor ispod. Tabela je u suprotnosti šta se dešava sa uobičajenim nerđajućim materijalom kao što je 316L u odnosu na razlog zašto C276 preživi:

Praktičan zaključak: nijedan mehanizam ne pobjeđuje C276; to je zbir svih deset ono što čini FGD tako kažnjivim, a C276 je jedna od rijetkih legura ocijenjenih za punu kombinaciju.

Zašto su FGD apsorberske posude zonirane zbog ozbiljnosti korozije?

Inženjeri dijele apsorber u zone rastuće ozbiljnosti i specificiraju različitu-leguru koja odgovara-namjeni za svaki - jer korištenje čvrstog C276 svugdje troši novac, dok nedovoljno-navođenje bilo koje zone uzrokuje rani kvar.

Slijedeći model zone korozije{0}}koji se koristi u korisnim priručnicima za dizajn FGD (npr. New Brunswick Power FGD priručnik za dizajn), tipični mokri apsorber je specificiran od vrha-do-odozdo kao:

C276 je stoga koncentrisan tamo gdje zarađuje svoj trošak - ulazne i donje- zone prskanja -, dok jeftinije legure štite blaže gornje dijelove. Ovo zoniranje je temelj odluke obloge i obloge koja slijedi.

Koja je razlika između obloge i obloge za FGD posude?

Obloga je tanak lim otporan na koroziju- mehanički pričvršćen (čepom- ili tačkasto-zavaren, preklapajući) unutar posude i zamjenjiv je na mjestu; obloga je metalurški vezani sloj otporan na koroziju (2-3 mm) spojen na osnovnu ploču od ugljičnog čelika i postaje dio zida posude. Zavarivanje je treća metoda kojom se legura nanosi direktno zavarivanjem.

Prema ASME BPVC odjeljak VIII, odjeljak 1, dodatak 3 i UG-26, ova dva se tretiraju različito: obloga se smatra nezavisnim zaštitnim slojem koji općenito NE doprinosi graničnoj čvrstoći pritiska, dok je obložena ploča dio strukturalnog zida. Operativne posledice:

Kako se preklapanje zavara u poređenju sa oblogom i oblogom?

Zavareni sloj (automatska traka ili TIG obloga) spaja metal otporan na koroziju-ravno na bazu, što ga čini idealnim za popravke, cijevi i složene geometrije -, ali je sporiji na velikim površinama i rizikuje razrjeđivanje legure ako je kontrola postupka slaba.

Popravak i rekonstrukcija:prekrivanje se može primijeniti na postojeću posudu bez naručivanja spojene ploče - najbrži put za obnavljanje neuspjele zone.

Cijevi i mlaznice:prekrivanje daje čvrstu, punu-probojnu barijeru od korozije na složenim oblicima gdje je teško formirati spojenu ploču.

Rizik od razrjeđivanja:ako je unos topline ili tehnika pogrešna, ugljik iz osnovnog čelika se miješa u sloj, smanjujući otpornost na koroziju; kvalifikacija postupka je obavezna.

Brzina u odnosu na područje:za vrlo velike ravne školjke, vezana obložena ploča je obično brža i ujednačenija od preklapanja; za male ili nepravilne dijelove, preklapanje pobjeđuje.

Je li Hastelloy C276 obloga ili obloga bolji izbor za vaš FGD apsorber?

Za nove, velike apsorberske školjke, obično je najbolja ploča- ili kotrljajući-obložena ploča (2-3 mm C276 na ugljičnom čeliku) - smanjuje cijenu materijala za 50-60% u odnosu na čvrstu ploču, zadržavajući punu otpornost na koroziju. Za naknadnu ugradnju, brze rasporede ili gdje su zamjena na mjestu i otkrivanje curenja važni, labava obloga (tapeta) pobjeđuje.

Reprezentativni referentni troškovi materijala za 10 mm-ekvivalentni zid (US$/m2 vlažne površine):

Dva osnovna pravila štite investiciju: (1) obloga ili sloj uvijek moraju biti okrenuti prema suspenziji - nikada ne preokrenuti ploču, ili podloga od ugljičnog-čelika u kontaktu sa korozivnim tekućinom; i (2) ivice i prodori mlaznica moraju biti zavareni preklopnim-kompatibilnim punilom kako bi se izbjegao galvanski napad na sučelju obloženi/ugljenični-čelik.

Kako se Hastelloy C276 poredi sa C22 i 625 u FGD servisu?

U modernim FGD apsorberskim oblogama, Hastelloy C22 (UNS N06022) se općenito preferira u odnosu na C276 jer je mokro- okruženje za čišćenje oksidirajuće (oksidacijski zrak, feri joni), gdje C22 viši krom (20-22,5%) drži stabilniji pasivni film. C276 ostaje bolji izbor samo u uslugama koje se jako smanjuju kao što je vruća hlorovodonična kiselina. Alloy 625 je uobičajena, jeftinija opcija Zone-4.

Osnovna razlika je razlika između hroma-u odnosu na-molibden-:

Podaci na terenu iz operativnih postrojenja pokazuju da su C276 košuljice otkazale za 5-8 godina u nekim oksidirajućim FGD dužnostima, dok su C22 košuljice u ekvivalentnoj službi premašile 20 godina. Dodatni početni trošak za C22 se obično nadoknađuje unutar prvog ciklusa inspekcije kroz izbjegnute gašenja. Obratite pažnju na nijansu: prema jednostavnoj PREN formuli C276 ima nešto veći rezultat (više molibdena), ali FGD dovoljno oksidira da hrom dominira pasivnom-stabilnošću filma - upravo je to razlog zašto C22 sada vodi nove specifikacije apsorbera.

Koja se razmatranja vezana za zavarivanje primjenjuju na C276 obloge i obloge?

Zavarite C276 s odgovarajućim ERNiCrMo-4 punilom (AWS A5.14), kontrolirajte unos topline kako biste izbjegli taloženje u zonama zahvaćenim toplinom, koristite prelazni spoj za "masanje" gdje se plašt susreće sa ugljičnim čelikom i provjerite vezu ultrazvučnim ispitivanjem.

1. Dodatni metal:ERNiCrMo-4 (AWS A5.14) održava hemiju vara koja odgovara bazi - nikada ne koristite punilo C22 na C276, koje bi izgladnjilo zavar od molibdena.
2. Unos topline:nisko{0}}ugljični C276 izbjegava senzibilizaciju, ali je kontrola unosa topline i dalje važna; moderni prijenos površinskog napona (STT) radi ~7.000 J/in naspram 25.000-30.000 J/in za stariji pulsni GMAW, minimizirajući izobličenje i efekte HAZ.
3. Prijelazni spojevi:na obloženoj ploči "namazati" stranu od ugljičnog-čelika (npr. 309L), a zatim zatvoriti odgovarajućim niklovim punilom tako da korozivna površina bude C276.
4. zavarivanje obloge:tanki limovi od 1,6-3,2 mm se -zavaruju čepom, a zatim šavom/ivicom-zavaruju sa preklopnim spojevima; izgaranje i iskrivljenje su stalne prijetnje.
5. inspekcija:provjeriti integritet spoja prema UT prema ASTM A578; pregledajte sve zavarene šavove PT i RT/UT prema specifikaciji proizvodnje.

Koje su smjernice za cijenu i debljinu životnog ciklusa za C276 FGD obloge?

Tipične C276 FGD obloge su debljine 1,6-3,2 mm (1/16-1/8 in) i pružaju 7-15+ godina rada; obloženi slojevi od 2-3 mm su standardni. Dominantni pokretač troškova nije sama legura, već sadržaj hlorida u uglju, koji postavlja prag PREN koji obloga mora zadovoljiti.

Debljina se bira prema težini zone i rasporedu zamjene:

1,6 mm (1/16 in):koristi se na-dnom i blažim zonama gdje su troškovi i plan zamjene 7-10 godina.

3,2 mm (1/8 in):navedeno u blizini mlaznica za prskanje i zone{0}}ulaska plina gdje je korozija najozbiljnija.

2-3 mm presvučeni sloj:standardna vezana{0}}debljina ploče koja odgovara vijeku trajanja korozije čvrste-legure uz djelić cijene.

Najvažnija varijabla u odabiru legure je sadržaj hlorida uglja. Hlor ulazi sa ugljem, koncentriše se u recirkulirajućoj kaši do 10.000-50,000+ ppm, i pokreće koroziju i koroziju u obliku pukotina na svakoj vlažnoj površini. Kao kratka referenca: na ~60,000 ppm kašastog hlorida minimalni potreban PREN je oko 69, što stavlja C276 na "marginalnu" ivicu, a legure višeg PREN (npr. legura 686) u "sigurni" opseg. Hlorid uglja treba posebno ispitati (ASTM D4208 ili ISO 587), jer ga standardne analize uglja izostavljaju.

Koji standardi regulišu konstrukciju Hastelloy C276 FGD?

Materijal je regulisan ASTM B575 / ASME SB-575 (ploča) i pratećim specifikacijama proizvoda; konstrukciju plovila ASME BPVC Odjeljak VIII Div 1 (Dodatak 3 za obloge/obloge, UG-26 za obloge); punilo za zavarivanje AWS A5.14 (ERNiCrMo-4); kvalifikacija za kisele usluge prema NACE MR0175 / ISO 15156; i integritet spoja prema ASTM A578 ultrazvučnim ispitivanjem.

Često postavljana pitanja

Hastelloy C276 (UNS N10276, W.Nr. 2.4819) je nikl-hrom-molibden-volfram otporna na koroziju-legura sa ultra-niskim sadržajem ugljenika. Otporan je na oksidirajuće i redukcijske kiseline, hloride, pitting, koroziju u pukotinama i pucanje od korozije pod naponom, te se koristi kao-zavaren bez termičke obrade nakon{11}}varenja.

Zašto je FGD okruženje tako korozivno?

Apsorber kombinuje kašu niske pH vrednosti, 10.000-80.000 ppm hlorida, 5-30% sumpornu kiselinu, fluorovodoničnu kiselinu u tragovima, rastvoreni kiseonik, abrazivni leteći pepeo i temperaturne promene – otprilike deset mehanizama korozije koji deluju istovremeno.

Na kojem nivou hlorida je Hastelloy C276 potreban u FGD?

C276 je tipično specificiran kada kloridi kaše prelaze oko 20.000-40.000 ppm u teškim zonama. Iznad ~60,000 ppm, čak i C276 postaje marginalan i poželjnije su legure s višim PREN (npr. C22, legura 686).

Je li obloga ili obloga jeftinija za FGD apsorber?

Podstava ima najniže troškove unaprijed i najkraće vrijeme isporuke; Plasirana ploča košta više unaprijed, ali 50-60% manje od čvrstog C276 i jeftinija je tijekom cijelog životnog ciklusa za nova plovila. Izbor ovisi o tome da li su zamjenjivost ili strukturna integracija važniji.

Može li se Hastelloy C276 koristiti kao-zavaren bez PWHT-a?

Da. Njegov ugljenik je ograničen na 0,010% (i silicijum na 0,08%), tako da ne stvara osjetljivost u HAZ zavara i može se staviti u rad u -zavarenom stanju bez termičke obrade nakon-zavarivanja.

Koji dodatni metal se koristi za zavarivanje C276?

ERNiCrMo-4 po AWS A5.14. Koristite samo odgovarajući C276 punilo; nemojte zamijeniti punilo C22, što bi smanjilo sadržaj molibdena u zavaru i stvorilo slabu tačku korozije.

Koliko dugo C276 FGD obloga traje?

Iskustvo na terenu se kreće od oko 7-10 godina za nerđajuće tapete do 8-15+ godina za C276 obloge i obloge u teškim FGD zonama, u zavisnosti od nivoa hlorida i poremećaja procesa.

Da li je Hastelloy C22 bolji od C276 za FGD?

Za vlažne FGD apsorberske obloge, da, u većini slučajeva - oksidirajuća sredina za čišćenje favorizira C22 viši hrom (20-22,5%), dajući životni vijek od 18-25 godina u odnosu na 8-12 godina za C276. C276 ostaje superioran samo u jako reducirajućim kiselinama kao što je vrući HCl.

Koja je debljina obloge C276 tipična za FGD?

Obloge su obično 1,6 mm (1/16 in) u blažim zonama i 3,2 mm (1/8 in) u blizini mlaznica i zone{6}}ulaska gasa. Obloženi slojevi su obično 2-3 mm.

Šta znači "tapetiranje" u FGD?

Postavljanje tapeta je terenska praksa pričvršćivanja tankih (1,6-3,2 mm) listova od nehrđajućeg čelika ili legura nikla na unutrašnju stranu apsorbera pomoću zavarivanja utikača i preklapanja preklopnih spojeva, formirajući zamjenjivu oblogu od korozije.

Može li se obložena ploča instalirati obrnuto?

Ne. Prekrivni sloj-otporan na koroziju uvijek mora biti okrenut prema kaši. Preokretanje ploče bi izložilo podlogu od ugljičnog{3}}čelika korozivnoj tečnosti i izazvalo brzi kvar.

Zašto je sadržaj hlorida uglja toliko važan?

Klor iz uglja se koncentrira u recirkulirajućoj suspenziji i pokreće koroziju u obliku rupica i pukotina na svakoj vlažnoj površini. Ne može se ukloniti podešavanjem procesa, tako da postavlja minimalni PREN koji obloga mora zadovoljiti - glavna varijabla u odabiru legure.

Da li je C276 otporan na fluorovodoničnu kiselinu u FGD?

Fluorovodonična kiselina u tragovima iz silikata uglja ne napada značajno C276, dok na nekim materijalima otapa zaštitni film na bazi silicijum-dioksida{1}}. Međutim, HF usluga pune snage zahtijeva različite legure (npr. Monel 400).

Koji se standardi primjenjuju na plovila obložena FGD?

ASTM B575 (materijal), ASME BPVC Odjeljak VIII Divizija 1, Dodatak 3 i UG-26 (obloga/obloge), AWS A5.14 (punilo), NACE MR0175 / ISO 15156 (kisela usluga) i ASTM A578 (plastična veza UT).

Može li se obloga C276 popraviti na mjestu?

Da. Labave obloge su dizajnirane za zamjenu na licu mjesta, a zavareni sloj može vratiti oštećenu zonu na postojećem sudu bez naručivanja spojene ploče. Praćenje otvora{3}}pomaže rano otkrivanje curenja.

Šta je PREN i zašto je važno za FGD?

PREN (Ekvivalentni broj otpornosti na udubljenje)=%Cr + 3.3 x %Mo procjenjuje otpornost na pitting. FGD mulj sa visokim sadržajem hlorida zahteva visok PREN (otprilike 65-69+); C276 i C22 se kvalificiraju, zbog čega dominiraju u teškim FGD zonama.

Koji temperaturni raspon podnosi C276 u FGD?

U FGD servisu stajnjaka C276 radi dobro od ambijentalne temperature do oko 200C na vlažnoj površini. Zona -ulaska gasa (120-180C) je u dometu; trajno opterećenje konstrukcije je ograničeno na otprilike 538C (1000F) po ASME.