Šta je odsumporavanje dimnih gasova (FGD)?
Odsumporavanje dimnih gasova (FGD) je dominantna tehnologija za uklanjanje sumpor-dioksida (SO2) iz emisija dimnih gasova iz elektrana na ugalj{1}} i lož ulje. Ugalj sadrži 0,5-5% sumpora po težini; kada se sagori, sumpor oksidira u SO2, što uzrokuje kisele kiše, respiratorne bolesti i stvaranje finih čestica. FGD sistemi zahvataju 90-99% ovog SO2 prije nego što se dimni plin ispusti u atmosferu.
Najčešća FGD konfiguracija je mokri skruber (mokro odsumporavanje dimnih gasova, WFGD). U mokrom ispiraču, dimni gas se dovodi u kontakt sa vapnenačkom kašom (prvenstveno kalcijum karbonatom, CaCO3) ili morskom vodom u velikom apsorpcionom tornju. SO2 reaguje sa suspenzijom da formira gips (kalcijum sulfat dihidrat, CaSO4-2H2O) ili druge nusproizvode. Očišćeni plin se zatim ponovno zagrijava i ispušta preko dimnjaka.
Kako radi Wet FGD Scrubber
Korak 1 - Ulazak dimnih plinova
Vrući dimni plin (120-180C) ulazi u apsorberski toranj iz predgrijača zraka. Elektrostatički filteri (ESP) ili vrećasti filteri prvo uklanjaju čestice letećeg pepela.
Korak 2 - Hlađenje i gašenje plinom
Gas se hladi na 50-80C recirkulirajućim sprejom. Na ovim temperaturama, rastvorljivost SO2 u vodi se dramatično povećava.
Korak 3 - Apsorpcija SO2
The gas contacts counter-current limestone slurry (pH 5.0-6.0) in the absorber packing. SO2 + H2O -> H2SO3 (sulfurous acid); then H2SO3 + CaCO3 ->CaSO{0}} CO2 + H2O. Reakcija proizvodi kalcijum sulfit (CaSO3).
Korak 4 - Oksidacija i formiranje gipsa
Compressed air is injected into the slurry tank (oxidation air duct). CaSO3 + 1/2 O2 + 2H2O ->CaSO4-2H2O (gips). Gipsana suspenzija se odvodi kako bi se dobio komercijalni gips (koji se koristi u suhozidu i cementu).
Korak 5 - Izlaz očišćenog gasa i otpuštanje dimnjaka
Očišćeni gas prolazi kroz eliminator magle (demister) da bi se uklonile kapljice, ponovo se zagreva na 80-100C pomoću pregrejača gasa (GHR) i izlazi preko dimnjaka.
Zašto su FGD okruženja vrlo korozivna
FGD suspenzija unutar mokrog perača je jedno od najagresivnijih višefaktornih okruženja korozije u modernoj industriji. Jedan FGD apsorberski toranj može istovremeno iskusiti sve sljedeće mehanizme korozije:
Tabela 1: FGD korozivno okruženje - Deset istovremenih faktora korozije i njihov učinak na 316L vs C276
| Faktor korozije | Tipična FGD vrijednost | Utjecaj na nerđajući čelik 316L | C276 Mehanizam otpora |
pH gnojiva (radni)
| 4,5-6,0 (apsorber); 0-2 (čišćenje kiselinom)
| Pitting i pukotina korozija ispod pH 4,5
| Mo 15-17% pruža otpornost na nizak pH
|
Koncentracija hlorida
| 10.000-80.000 ppm (reciklirana kaša)
| CSCC iznad 50 ppm Cl- na 50C+; piting iznad 500 ppm
| Visok nivo Ni (57%) potiskuje CSCC; Mo potiskuje pitting
|
Otopljeni kiseonik (DO)
| 2-8 ppm (prisutan oksidacijski zrak)
| Ubrzava opću i pitting koroziju
| Cr 14,5-16,5% stvara stabilan Cr2O3 pasivni film
|
Temperatura
| 50-95C (radna); 120-150C (zona ulaza plina)
| Udvostručuje brzinu korozije po porastu od 10C (Arrhenius)
| Stabilan pasivni film do 200C u FGD suspenziji
|
sumporna kiselina (H2SO4)
| 5-30% u kaši (nusproizvod)
| Aggressive reducing acid; 316L pitting rate >1 mm/godišnje u 10% H2SO4
| C276 podnosi do 70% H2SO4 na 80C; 15-17% Mo
|
Fluorovodonična kiselina (HF)
| Trag (od silikata u uglju)
| Čak i tragovi HF otapaju zaštitni film SiO2 na 316L; uzrokuje brzo udubljenje
| C276 bez uticaja HF u tragovima; Ni baza otporna je na kiseli fluorid
|
Abrazivne čestice gipsa
| 10-20% čvrste materije po težini; 10-100 um čestice
| Erozija{0}}korozija na krivinama i poremećena područja protoka
| Visoka tvrdoća i žilavost otporni su na eroziju; Cr2O3 film se ponovo -formira nakon abrazije
|
Termalni biciklizam
| 50-180C dnevni ciklusi gašenja/pokretanja
| Pukotine od toplotnog zamora na zavarenim spojevima; ruptura oksidnog filma
| Nizak koeficijent termičke ekspanzije; nema fazne transformacije
|
Sulfitni joni (SO3 2-)
| 500-2,000 ppm u kaši
| Agresivni redukcijski agens; podstiče koroziju premalo naslaga
| C276 je otporan na smanjenje okruženja zbog sadržaja Mo
|
Senzibilizacija zavarivanja HAZ
| Zone zavarivanja doživljavaju 600-850C tokom zavarivanja
| 316L HAZ pati od iscrpljivanja Cr; postaje anodna prema osnovnom metalu
| Niobij (Nb < 0,35%) u C276 potiskuje senzibilizaciju HAZ
|
Hastelloy C{0}} Hemija i zašto dominira FGD
Hastelloy C276 (UNS N10276)je legura nikla-molibdena-hroma koju je razvila kompanija Haynes International (ranije Cabot Corporation). Uveden je 1960-ih posebno za primjene u kojima nijedan nehrđajući čelik ne može preživjeti. "C" u C276 se odnosi na "C-familiju" legura Hastelloy, koje se odlikuju visokim sadržajem molibdena (15-17%) i hroma (14,5-16,5%), što im daje izuzetnu otpornost i na oksidirajuću i na smanjenje korozivne sredine.
Tabela 2: Hastelloy C276 (UNS N10276) - Kompletna hemija prema ASTM B575 i uloga u otpornosti na koroziju FGD
| Element | ASTM B575 Min | ASTM B575 Maks | Tipična analiza topline (%) | Uloga u FGD otpornosti na koroziju |
nikl (Ni)
| 57.0
| -
| 57.5-59.0
| Osnovni element; potiskuje Cl-indukovano koroziono pucanje (CSCC); održava duktilnost pri niskom pH
|
molibden (Mo)
| 15.0
| 17.0
| 15.5-16.5
| Primarna otpornost na koroziju i pukotine; omogućava otpornost na redukcijske kiseline (H2SO4, HCl, HF)
|
hrom (Cr)
| 14.5
| 16.5
| 15.5-16.5
| Formira stabilan pasivni film krom oksida (Cr2O3); pruža otpornost na oksidaciju u atmosferi dimnih plinova
|
željezo (Fe)
| 4.0
| 7.0
| 5.0-6.0
| Isplativ{0}}ekonomični stabilizator austenita; održava strukturu
|
volfram (W)
| 3.0
| 4.5
| 3.5-4.0
| Sekundarna otpornost na piting (W sinergije sa Mo); dodaje PREN doprinosu
|
ugljik (C)
| -
| 0.010
| 0.001-0.005
| Ultra-niski ugljik sprječava senzibilizaciju na HAZ zavarivanju; maksimalno 0,01% po ASTM B575
|
silicijum (Si)
| -
| 0.08
| 0.02-0.05
| Mora se održavati ispod 0,08% - visokog Si izaziva krtljenje šava
|
mangan (Mn)
| -
| 1.00
| 0.50-0.80
| Deoxidiser; poboljšava obradivost na vrućoj temperaturi
|
fosfor (P)
| -
| 0.040
| <0.015
| Mora se minimizirati - visoki P promoviše pucanje likvacije HAZ
|
sumpor (S)
| -
| 0.030
| <0.005
| Mora se minimizirati - visoki S promovira vruće pucanje
|
vanadijum (V)
| -
| 0.35
| 0.10-0.30
| Strengthener; poboljšava otpornost na oksidaciju
|
kobalt (Co)
| -
| 2.50
| <0.50
| Minor element; ne utiče značajno na otpornost na koroziju
|
PREN Formula i zašto C276 dominira
Ekvivalentni broj otpornosti na pitting (PREN) je standardna metrika u industriji za poređenje otpornosti na koroziju na udubljenje i pukotine nehrđajućeg čelika i legura nikla. Formula uzima u obzir doprinose hroma (otpornost na oksidaciju), molibdena (otpornost na udubljenje) i azota (otpornost i stabilnost):
PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N
Tabela 3: PREN poređenje - Hastelloy C276 naspram nehrđajućeg čelika i legura nikla u FGD servisu
| Materijal (UNS) | Cr (%) | Mo (%) | N (%) | W (%) | Izračunati PREN | FGD radni vijek (godine) | Preporučeno za FGD? |
304L (S30403)
| 18-20
| 0
| 0.10
| 0
| 18-20
| 0,5-1,5 (jako pitting)
| NE - nije ocijenjeno
|
316L (S31603)
| 16-18
| 2.0-3.0
| 0.02-0.10
| 0
| 24-30
| 1,5-3,0 (CSCC + pitting)
| NE - ne uspijeva u FGD
|
904L (N08904)
| 19-23
| 4.0-5.0
| 0.015
| 0
| 35-40
| 3-8 (lokalizirana korozija)
| NE - marginalno u FGD
|
254 SMO (S31254)
| 19.5-20.5
| 6.0-7.0
| 0.20-0.25
| 0
| 44-50
| 5-10 (neke FGD zone)
| Samo MARGINALNI - apsorber
|
254 SMO (visoki Mo)
| 20-22
| 7.0-8.0
| 0.25
| 0
| 50-56
| 8-15
| MARGINALNA - ograničena usluga
|
2507 Super Duplex (S32750)
| 24-26
| 3.0-5.0
| 0.24-0.32
| 0
| 40-43
| 8-15 (procjep ograničen)
| SAMO MARGINALNE - zone
|
legura 625 (N06625)
| 20-23
| 8-10
| 0.02-0.10
| 0
| 45-52
| 10-20 (neke FGD zone)
| SAMO DELIMIČNO - unutrašnje komponente apsorbera
|
legura 59 (N06059)
| 22-24
| 15-16
| 0.01-0.05
| 0
| 61-66
| 15-25
| DOBRO - bolje od 625
|
Hastelloy C276 (N10276)
| 14.5-16.5
| 15-17
| 0.01-0.05
| 3-4.5
| 69-73
| 25-40+ (dokazano)
| DA - primarni FGD materijal
|
Hastelloy C22 (N06022)
| 20-22.5
| 12.5-14.5
| 0.01-0.05
| 2.5-3.5
| 65-71
| 25-40+ (dokazano)
| DA - jednako C276
|
Komponente FGD sistema i izbor materijala
Mokri FGD sistem se sastoji od više komponenti, od kojih svaka ima različita okruženja korozije i zahtjeve za materijalom. Odabir materijala mora biti prilagođen specifičnoj zoni unutar perača.
Tabela 4: Komponente FGD sistema - Korozivno okruženje i matrica odabira materijala
| FGD zona / komponenta | temperatura (C) | pH (radni) | Cl- (ppm) | H2SO4 (%) | Potreban materijal | Zašto ne 316L? |
Upijajući toranj školjka (unutrašnja obloga)
| 50-80
| 4.5-6.0
| 10,000-60,000
| 5-20
| Hastelloy C276 lim / C276 zavareni sloj na ugljičnom čeliku
| 316L pitting rate >1mm/god; CSCC in<24 months
|
Oklop tornja apsorbera (vanjski)
| 50-80
| N/A (ambijentalno)
| N/A
| N/A
| Ugljični čelik + gumena obloga ili ploča obložena C276
| Vanjski ambijent, ali potrebna je izolacija za toplinski gradijent
|
Oksidacijski vazdušni kanal
| 50-85
| 4.0-5.5
| 15,000-50,000
| 3-15
| Hastelloy C276 lim; C276 zavareni sloj na CS
| Visok DO + mulj=jaka erozija-korozija; 316L ne uspijeva<5 years
|
Ulazni kanal za dimne gasove
| 120-180
| N/A (samo plin)
| <100 (before scrubbing)
| <0.1
| Ugljični čelik + vatrostalni + C276 zavareni sloj na krivinama
| Na ulaznoj zoni: temperatura gasa 120-180C, prisutno nešto SO2; C276 potreban na krivinama (erozija)
|
Izlazni kanal za dimne plinove (očišćeni plin)
| 70-100
| N/A (samo plin)
| <500
| <0.1
| Hastelloy C276 lim ili C276 zavareni sloj na CS
| Velika brzina gasa nosi čestice gipsa; erozija-korozija na krivinama; takođe mogućnost kondenzacije kiseline tokom pokretanja
|
Područje demister (eliminator magle).
| 55-80
| 5.0-6.0
| 10,000-40,000
| 2-8
| Hastelloy C276 elementi žičane mreže ili 254 SMO
| Zasićeni gas + prenošenje kapljica=potencijalni kiseli film na površinama; 316L bi se nalazio u zonama kapljica
|
Cijevi za recirkulaciju gnojiva
| 50-80
| 4.5-6.0
| 10,000-60,000
| 5-20
| Hastelloy C276 cijev ili C276 zavareni sloj na CS cijevi
| High-velocity slurry with gypsum; 316L erosion rate >0,5 mm/god
|
Cisterna za odvodnjavanje gipsa
| 40-60
| 5.5-6.5
| 5,000-20,000
| 1-5
| 316L ili 904L prihvatljivo; 316L je adekvatan ovdje
| Donji Cl- i temperatura; 316L prihvatljivo ako je brzina suspenzije<3 m/s
|
Rezervoar za punjenje vapnenačke kaše
| 30-50
| 6.0-7.0
| 2,000-10,000
| <1
| 316L prihvatljivo
| Blago kiselo; 316L djeluje adekvatno ispod pH 5,5 i ispod 50C
|
Servisni vodovod (sirova voda)
| 20-40
| 7.0-8.0
| <500
| <0.1
| 316L ili 304L prihvatljivo
| Veoma nizak Cl-; 316L/304L su ovdje isplativi{3}}izbori
|
Spremnici za skladištenje reagensa (vapnenac)
| Ambient
| N/A (čvrsto)
| Zanemarljivo
| Zanemarljivo
| Ugljični čelik
| Ne-korozivno okruženje; nije potrebna legura nikla
|
Dimnjak (dimni plin, obložen)
| 70-100 (interno)
| N/A (očišćeni plin)
| <500
| <0.1
| Ugljični čelik s vatrostalnom oblogom; C276 na prijelazu ulaza plina
| Očišćeni plin niski u Cl-; vatrostalna obloga odgovarajuća; C276 samo na ulaznoj prelaznoj zoni
|
Hastelloy C276 Mehanička i fizička svojstva
Tabela 5: Mehanička i fizička svojstva Hastelloy C276 prema ASTM B575 i ASME BPVC odjeljak II
| Nekretnina | Vrijednost (žareni list) | Vrijednost (obrađeno rješenjem) | Relevantnost za FGD aplikaciju |
Vlačna čvrstoća (UTS)
| 760 MPa (110 ksi) min
| 690-830 MPa tipično
| Adekvatan za projektovani pritisak posude apsorbera (obično<10 bar operating)
|
Snaga tečenja (0,2% offset)
| 355 MPa (50 ksi) min
| 310-380 MPa tipično
| Projektna osnova za proračun debljine stijenke posude pod pritiskom
|
Izduženje u 50mm
| 30% min (ASTM B575)
| 30-50% tipično
| Visoka duktilnost - apsorbira termička ciklička naprezanja bez pucanja
|
Tvrdoća
| 201 HB max (žareno)
| 180-201 HB tipično
| Umjerena tvrdoća; nije legura-otporna na habanje, ali je dovoljna za rukovanje muljom
|
Gustina
| 8,89 g/cm3 (0,321 lb/in3)
| -
| Teži od nerđajućeg čelika (316L=7.98 g/cm3); konstrukcijski dizajn mora imati 11% veću masu
|
Toplotna provodljivost
| 9,8 W/m-K na 25C; 15,1 W/m{4}K na 500C
| -
| Niže od nehrđajućeg čelika - važno za dizajn termičkog gradijenta u debelim presjecima
|
Električna otpornost
| 130 mikrohm{1}}cm na 25C
| -
| Relevantno za elektrohemijsko praćenje korozije (EPR metoda)
|
Koeficijent toplinske ekspanzije
| 11,2 um/m-C (20-100C); 14,6 um/mC (20-500C)
| -
| Niži od austenitnog nerđajućeg čelika; manji termički zamor na zonama zavarivanja tokom pokretanja/gašenja
|
Youngov modul
| 205 GPa (29.700 ksi)
| -
| Standard za dizajn posude pod pritiskom; slično austenitnom nerđajućem čeliku
|
Magnetna permeabilnost
| 1.002 (u suštini nemagnetno)
| -
| Nema magnetne privlačnosti; nema problema s ograničenjima magnetske inspekcije čestica (MPI).
|
Charpy V-utjecaj (sobna temperatura)
| 200-260 J tipično (žareno)
| -
| Odlična žilavost na svim FGD radnim temperaturama; nema rizika od krtog loma
|
Udar Charpy V-zareza (-40C)
| 180-220 J tipično (žareno)
| -
| Pogodan za zimske uslove gašenja u hladnim klimatskim uslovima
|
Maksimalna projektovana temperatura (ASME)
| 540C (1004F) u oksidirajućim sredinama; 650C povremeno
| -
| Adekvatan za ulaznu zonu FGD gasa (120-180C) sa velikom sigurnosnom marginom
|
Minimalna projektovana temperatura (ASME)
| -198C (za list<25mm)
| -
| Adekvatan za hladno zimsko gašenje; nema rizika od LTT transformacije
|
Izrada i zavarivanje Hastelloy C276 u FGD sistemima
Zavarivanje Hastelloy C276 u FGD aplikacijama zahtijeva pažljivu pažnju na proceduru. Visok sadržaj molibdena (15-17%) čini C276 podložnim vrućim pucanjima ako parametri zavarivanja nisu pravilno kontrolirani. Međutim, sa odgovarajućim dodatnim metalom, zaštitnim gasom i opsegom unosa toplote, C276 zavari postižu odličnu otpornost na koroziju i mehanička svojstva.
Tabela 6: Hastelloy C276 postupci zavarivanja za proizvodnju FGD sistema
| Parametar | GTAW (TIG) / GTAW-P | GMAW (MIG) | SMAW (ručni metalni luk) | Zaštićeni fluks-Luk sa jezgrom (FCAW) |
Metal za punjenje
| ERNiCrMo-4 (ERNiMo-4)
| ERNiCrMo-4 (1,0-1,6 mm žica)
| ENiCrMo-4 (elektroda)
| ERNiCrMo-4 ili ENiCrMo-4
|
Sastav metala punila
| Ni 60%, Mo 17%, Cr 7%, W 4,5%, Fe 5%, C 0,02% max
| Isto kao i GTAW
| Isti sastav (obložena elektroda)
| Isto kao i GTAW
|
Zaštitni plin (TIG)
| 100% Argon (Ar), 10-15 L/min; potrebno pročišćavanje leđa
| 75% Ar + 25% Preporučio je
| N/A (obložena elektroda)
| 75% Ar + 25% CO2 ili 100% CO2
|
Temperatura prethodnog zagrevanja
| NIJE potrebno (ambijent, 10-40C)
| NIJE potrebno
| NIJE potrebno
| NIJE potrebno
|
Interpass temperatura max
| 150C (93C poželjno za debele delove)
| 150C
| 150C
| 150C
|
Opseg unosa toplote
| 0,8-1,5 kJ/mm
| 0,8-1,5 kJ/mm
| Koristite kratki luk; umeren unos toplote
| 0,8-1,5 kJ/mm
|
Ugao elektrode za SMAW
| N/A
| N/A
| 70-80 stepeni (strmi ugao da bi se izbegla poroznost)
| N/A
|
Termička obrada nakon{0}zavarivanja (PWHT)
| NIJE potrebno; može smanjiti otpornost na koroziju ako se radi nepravilno
| NIJE potrebno
| NIJE potrebno
| NIJE potrebno
|
Interpass cleaning
| Žičana četka od nehrđajućeg čelika (namjenska, ne koristi se za ugljični čelik); ukloniti oksid prije svakog prolaza
| Isto kao i GTAW
| Uklonite šljaku prije svakog prolaza; nerđajuća četka između prolaza
| Uklonite šljaku prije svakog prolaza
|
Tipična efikasnost zglobova (RT)
| 100% sa kvalificiranim WPS-om (ASME odjeljak IX)
| 100% sa kvalifikovanim WPS-om
| 100% sa kvalifikovanim WPS-om
| 100% sa kvalifikovanim WPS-om
|
Uobičajeni defekti zavara koje treba izbjegavati
| Poroznost (od vlage/kontaminacije); HAZ pucanje (od velikog unosa toplote)
| Poroznost; prskanje (od pogrešnog napona)
| Uključci šljake; poroznost
| Poroznost; prekomerno prskanje
|
Debljina zavarenog sloja (FGD apsorber)
| 6-10 mm jednokratni prolaz za sloj korozije
| 6-10 mm više prolaza
| 8-12 mm (više prolaza)
| 6-10 mm više prolaza
|
C276 zavareni sloj na ugljičnom čeliku - FGD unutrašnjosti apsorbera
Najčešća FGD primjena za Hastelloy C276 je zavarivanje na unutrašnjosti posude za apsorpciju od ugljičnog čelika. Umjesto da izrađuju cijeli apsorber od čvrstog C276 lima (previše skupo), proizvođači primjenjuju 6-10 mm zavareni sloj C276 na unutrašnje površine omotača apsorbera, ulazne/izlazne kanale i cijevi za oksidacijski zrak. Oklop od ugljičnog čelika pruža strukturnu čvrstoću; C276 preklop pruža otpornost na koroziju.
Tabela 7: Hastelloy C276 metode preklapanja za unutrašnje unutrašnje posude FGD apsorbera - proces, debljina i primjena
| Overlay Method | Proces | Overlay Thickness | Tipična primjena u FGD | Prednosti | Ograničenja |
GTAW (TIG) ručno prekrivanje
| ERNiCrMo-4 punilo, 100% Ar back purge
| 6-10 mm (2-4 prolaza)
| Unutrašnjost posude apsorbera, složene geometrije
| Najkvalitetniji sloj; najniže razrjeđivanje; najbolja otpornost na koroziju
| Sporo taloženje (0,5-1,0 kg/h); visoka cijena rada
|
GMAW (MIG) polu{0}}automatsko preklapanje
| ERNiCrMo-4 žica, 75% Ar + 25% He
| 6-10 mm (2-4 prolaza)
| Upijajući omotač, ravni dijelovi
| 2-3x brži od GTAW-a; dobar kvalitet; niži trošak
| Veće razrjeđivanje od GTAW; zahteva kvalifikovanog operatera
|
FCAW (luk sa jezgrom) preklapanje
| ERNiCrMo-4 punjena žica, 100% CO2
| 8-12 mm (2-5 prolaza)
| Velike ravne površine; košta-konkurentni projekti
| Najveća stopa taloženja; niža cijena po deponiranom kg
| Viša troska; zahtijeva pažljivo čišćenje između prolaza; veće razblaživanje
|
SAW (potopljeni luk) preklapanje
| ERNiCrMo-4 + namjenski tok, jedan-prolaz
| 6-10mm
| Dugi ravni dijelovi školjke apsorbera
| Vrlo visoka stopa taloženja; odličan kvalitet; niske radne snage
| Samo za ravne pozicije; ograničen na jednostavnu geometriju
|
Eksplozivno spajanje (obložena ploča)
| Eksplozija{0}}vezani C276 lim na ploči od ugljičnog čelika
| 3-5mm C276 na 12-50mm CS
| Segmenti omotača apsorbera (-izrađeni po narudžbi u mlinu)
| Bez zavarenih HAZ; ujednačena debljina; najbrža instalacija
| Visoki početni troškovi alata; zahtijeva velike narudžbe; minimalna količina narudžbe (MOQ) ~20 tona
|
Eksplozijski zavareni sloj (ISPIT)
| Eksplozivno deponovane C276 trake na unutrašnjoj površini CS
| 3-6mm
| Popravak korodiranih unutrašnjosti apsorbera; ciljano preklapanje
| Može se primijeniti in-na licu mjesta za popravku; minimalna HAZ
| Ograničeno na specifične geometrije; zahtijeva ekspertizu eksplozije
|
Osiguranje kvaliteta i inspekcija za C276 u FGD sistemima
Tabela 10: Zahtjevi za osiguranje kvaliteta i inspekciju za Hastelloy C276 FGD komponente
| QA Step | Metoda | Standard | Kriterijumi prihvatanja | Kada izvoditi |
Identifikacija materijala (PMI)
| Prijenosni XRF (ručni, npr. Niton XL3t ili Olympus Vanta)
| ASTM B575; EN 10204
| Ni 57%+; Cr 14,5-16,5%; Mo 15-17%; Fe 4-7%; Ž 3-4,5%; C<0.010%
| Po prijemu - 100% listova i ploča
|
Hemijski sastav (toplotna analiza)
| Laboratorijski ICP ili OES
| ASTM B575 Odjeljak 7
| Unutar ASTM B575 hemijskih granica; broj kruga na MTR
| Pregled izvještaja o ispitivanju mlina (MTR); potvrditi prije izrade
|
Vlačnost i čvrstoća tečenja
| Univerzalna mašina za testiranje (UTS, YS, El)
| ASTM B575; ASME SB-575
| UTS 760 MPa min; YS 355 MPa min; El 30% min u 50mm
| Per heat; na izvještaju o ispitivanju mlina
|
Test tvrdoće
| Tvrdoća po Brinellu (HBW) ili Rockwell B
| ASTM B575; NACE MR0175
| 201 HB max (žareno); 100 HB max za kiselu uslugu
| Per heat; provjeriti žareno stanje
|
Vizuelni pregled
| Golim okom + 10x lupa
| ASTM B575; ASME Odjeljak VIII
| Bez pukotina, preklopa, šavova ili štetnih nedostataka
| Po prijemu; prije zavarivanja; nakon zavarivanja
|
Ispitivanje penetrantima tečnosti (PT)
| PT (odstranjivo otapalom ili pranje u vodi)
| ASTM E165/E165M; ASME Odjeljak VIII Div.1
| Nema relevantnih indikacija (ASME odjeljak V, član 25)
| Svi zavareni spojevi (TIG, MIG, preklop); puna površina preklopa C276
|
radiografsko testiranje (RT)
| X{0}} ili Ir-192 gama radiografija
| ASTM E94/E1032; ASME Odjeljak V, Član 2
| Bez nedostataka filma > ASME odjeljak V, član 25, klasa 3
| Čeoni zavari u zavarenim -varovima koji zadržavaju pritisak; puna dužina
|
ultrazvučno ispitivanje (UT)
| Ultrazvučno mjerenje debljine za gubitak zidova
| ASTM E797/E213; ASME Odjeljak V, Član 5
| Ne više od 10% smanjenja debljine od nominalne
| Incoming inspection; godišnji in{0}}servisni pregled; inspekcija gašenja
|
Provjera debljine zavarenog sloja
| UT mjerač debljine (minimalno 3 očitavanja po m2)
| Babcock & Wilcox overlay specifikacija; ASME Odjeljak VIII
| Minimalna debljina sloja od 6 mm (kako je navedeno); nema podrezivanja ispod 6 mm
| Nakon završetka preklapanja; prije hidrotest
|
Hemijska provjera metala šava
| Kupon za zavarivanje + XRF ili laboratorijska analiza
| AWS A5.14; ASME Odjeljak IX
| Metal šava Ni 55-65%; Mo 15-19%; Cr 5-9%; odgovara sastavu ERNiCrMo-4
| Po WPS - jedan kupon po kvalifikaciji zavarivača; po proizvodnom ciklusu
|
Praćenje kupona korozije
| Kuponi za gubitak težine (C276 + 316L + 904L kuponi instalirani u gnojnici)
| NACE TM0169; ASTM G1
| C276 stopa korozije<0.02 mm/year in FGD slurry; 316L coupon as reference
| 6-mjesečno ili godišnje preuzimanje i vaganje
|
Nadgledanje sonde ER (električni otpor).
| Online ER sonde za koroziju (Corritest ili Rohrback)
| NACE TM0190; ASTM G96
| C276 stopa korozije<0.02 mm/year; alarm at 0.05 mm/year
| Kontinuirano online praćenje (instaliran u apsorberu)
|
Hidrostatički test
| Test hidrostatskog pritiska (1,5x projektni pritisak)
| ASME Odjeljak VIII Div.1 UG-99; ASME B31.3 (procesni cjevovodi)
| Nema curenja na ispitnom pritisku; nema vidljivog izobličenja; držite najmanje 30 min
| Nakon završetka izrade; prije puštanja u rad
|
Često postavljana pitanja (FAQ)
P: Zašto Hastelloy C276 otporan na FGD koroziju bolje od 316L nehrđajućeg čelika?
O: Primarni razlozi su: (1) Veći sadržaj molibdena: C276 ima 15-17% Mo naspram 2-3% u 316L. Molibden je najefikasniji element za otpornost na koroziju u obliku pukotina i pukotina u sredinama koje sadrže hlorid-kod -, on podiže potencijal rupe i suzbija iniciranje korozije u pukotinama. (2) Veći sadržaj nikla: C276 ima 57% Ni u odnosu na 10-14% u 316L. Visok nivo nikla suzbija pucanje korozije izazvano hloridima (CSCC), što je primarni način kvara 316L u FGD okruženjima iznad 50 ppm Cl- na temperaturama iznad 50C. (3) Ultra-niski ugljik (C < 0,010%): Sprečava senzibilizaciju na HAZ zavarivanju, što bi izazvalo intergranularnu koroziju. 316L (C < 0,030%) je podložniji senzibilizaciji ZTV-a. (4) PREN 69-73 naspram 24-30: Izračunati PREN potvrđuje da C276 ima približno 2,5x otpornost na piting od 316L u hloridnim okruženjima.
P: Koja je maksimalna koncentracija klorida koju Hastelloy C276 može podnijeti u FGD?
O: C276 se uspješno koristi u FGD skruberima sa koncentracijom klorida do 100.000 ppm (10% Cl{4}} po težini) na radnim temperaturama od 95C. Ovo je 1000x više od koncentracije klorida koja uzrokuje CSCC u 316L (iznad 50-100 ppm Cl- na 50C+). Praktična granica za C276 u FGD nije koncentracija hlorida već kombinovani efekat hlorida + niskog pH + temperature. Pri pH 0-2 (uslovi čišćenja kiselinom), stopa korozije C276 se povećava, ali i dalje nadmašuje 316L za faktor 10x ili više. Za referencu: tipična FGD radna suspenzija Cl- je 10,000-80,000 ppm, dobro unutar C276 mogućnosti.
P: Može li se Hastelloy C22 koristiti umjesto C276 u FGD?
O: Da. Hastelloy C22 (UNS N06022, Cr 20-22,5%, Mo 12,5-14,5%, W 2,5-3,5%) ima PREN od približno 65-71, što je uporedivo sa C276 (PREN 69-73). C22 ima nešto bolju otpornost na oksidirajuće kiseline (npr. dušičnu kiselinu, HNO3) i nešto je otporniji na kloridna okruženja od C276. Posebno za FGD perače, C22 i C276 su oba odličan izbor. C22 je poželjniji ako FGD sistem takođe radi sa značajnim količinama oksidirajućih kiselina (npr. od spaljivanja otpada sa visokim sadržajem hlora). C276 je poželjniji ako se prvenstveno koristi energija na ugalj sa visokim opterećenjem SO2 i reduciranim kiselim uslovima (dominacija H2SO4). C22 košta otprilike 10-20% više od C276, tako da je C276 tipično preferirani izbor osim ako specifični inženjerski zahtjevi ne nalažu C22.
P: Zašto nerđajući čelik 316L pokvari FGD apsorbere u roku od 18-36 meseci?
O: 316L ne uspijeva u FGD apsorberima prvenstveno zbog kombinovanog efekta tri istovremena mehanizma korozije: (1) Pitting: 316L ima PREN 24-30, što je neadekvatno za koncentracije klorida iznad 500 ppm na temperaturama iznad 50C. Pitting počinje na MnS inkluzijama ili površinskim diskontinuitetima i brzo se širi u okruženju FGD suspenzije. (2) Pucanje korozije pod naponom hloridom (CSCC): 316L sadrži 10-14% Ni, što je nedovoljno za suzbijanje CSCC iznad 50 ppm Cl- na temperaturama iznad 50C. U FGD muljci (10.000-80.000 ppm Cl-, 50-95C), 316L doživljava transgranularni CSCC na HAZ zavarenom spoju u roku od 18-36 mjeseci. (3) Korozija ispod naslaga: Čestice gipsa se talože na horizontalnim površinama i stvaraju pukotine ispod. Zona osiromašena kiseonikom ispod naslaga postaje anodna, ubrzavajući lokalizovani napad. Sva tri mehanizma djeluju istovremeno u FGD apsorberu, uzrokujući brzi kvar 316L.
P: Koji je ispravan postupak zavarivanja za C276 zavareni sloj u FGD apsorberima?
O: Ispravan postupak zavarivanja za C276 preklop u FGD apsorberima: (1) Proces: GTAW (TIG) za najkvalitetniji sloj; GMAW (MIG) za velike ravne površine gdje su troškovi kritični. (2) Dodatni metal: ERNiCrMo-4 (AWS A5.14/A5.14M:2020). Proverite da li hemijski sertifikat serije punila odgovara sastavu ERNiCrMo-4 (Ni 60%, Mo 17%, Cr 7%, W 4,5%, Fe 5%, C<0.02%). (3) Shielding gas: 100% Argon, 10-15 L/min, with back purge on the inside of the vessel for weld overlay on internal surfaces. (4) Preheat: None required (ambient temperature, 10-40C). (5) Interpass temperature: Maximum 150C; preferred <93C for sections over 20mm thick. (6) Heat input: 0.8-1.5 kJ/mm. Use stringer beads (not weave) to minimise heat input and dilution. (7) Interpass cleaning: Stainless steel wire brush (dedicated to C276 - never use brushes previously used on carbon steel). (8) Post-weld treatment: None required. Do not PWHT C276 in FGD service - PWHT may reduce corrosion resistance if not carefully controlled.
P: Koja je debljina C276 potrebna za omotač posude FGD apsorbera?
A: The required C276 thickness depends on the design pressure and structural requirements of the absorber vessel. For most wet FGD absorber towers (design pressure 0.5-3 bar), the structural shell is carbon steel (typically 12-30mm depending on vessel size), with a C276 weld overlay (6-10mm) on the internal surface. For C276 sheet fabrication (not overlay): minimum 3mm for absorber internals (baffles, support plates); 4-6mm for absorber shell panels where C276 is the structural material; 6-12mm for oxidation air duct. Verify all thickness calculations against ASME Section VIII Div.1 or EN 13445 design codes. Always add a corrosion allowance of minimum 3mm for FGD slurry service on the construction drawing. For thick sections (>20 mm), odredite tretman otopinom nakon zavarivanja kako biste osigurali ujednačenu otpornost na koroziju u HAZ zavaru.
P: Kako pH FGD suspenzije utiče na brzinu korozije Hastelloy C276?
O: Stopa korozije C276 u FGD suspenziji je relativno stabilna u normalnom radnom pH opsegu (4,5-6,0). Na pH 5,5-6,0 (gornja zona apsorbera), stopa korozije C276 je<0.01 mm/year - essentially negligible. At pH 4.0-5.0 (absorber mid zone, oxidation air injection zone), C276 corrosion rate is 0.01-0.05 mm/year - still negligible for design life calculations. At pH 2.0-4.0 (absorber lower zone, slurry tank), C276 corrosion rate increases to 0.05-0.15 mm/year - still acceptable for design life. At pH 0-2 (acid cleaning, quarterly or annual cleaning cycles using citric acid or formic acid), C276 corrosion rate rises to 0.2-0.5 mm/year but remains acceptable for the short cleaning duration (4-8 hours). For comparison: 316L at pH 4.0-5.0 in FGD slurry has a corrosion rate of 0.5-2.0 mm/year - 10-40x higher than C276. The key advantage of C276 is that it maintains low corrosion rates across the full pH range encountered in FGD, while 316L fails rapidly at pH below 5.0.
P: Koja je razlika između Hastelloy C276 i Inconel 625 za FGD?
A: I C276 i Inconel 625 su legure na bazi nikla- pogodne za FGD, ali imaju različite ciljeve optimizacije: (1) Hemija: C276 (UNS N10276) ima Ni 57%, Cr 14,5-16,5%, Mo{15{{30%}; Inconel 625 (UNS N06625) ima Ni 58%+, Cr 20-23%, Mo 8-10%, Nb 3,15-4,15%. C276 ima 7-9% više Mo i dodaje W (volfram) - oba značajno poboljšavaju otpornost na koroziju u obliku pukotina u hloridnim sredinama. (2) PREN: C276=69-73; Inconel 625=45-52. C276 ima 40-50% veći PREN. (3) FGD performanse: C276 je poželjan materijal za sve FGD apsorberske zone, posebno donji apsorber sa visokim sadržajem hlorida i oksidacioni vazdušni kanal. Inconel 625 je prihvatljiv za gornje apsorberske zone (niži Cl-, pH 5-6), ali je marginalan za niže apsorberske zone i oksidacione vazdušne kanale gde su koncentracije hlorida najveće. (4) Trošak: C276 košta otprilike 1,5-2,0x Inconel 625. Dodatni trošak je opravdan za apsorberske posude i oksidacijske zračne kanale gdje C276 pruža znatno bolju dugotrajnu zaštitu od korozije. Za gornje apsorberske zone sa nižim hloridom, Inconel 625 je prihvatljiva optimizacija troškova.
