Hastelloy C276 în desulfurarea gazelor arse: căptușeală și placare pentru vasele cu absorbție FGD

Desulfurarea gazelor de ardere (FGD) este tehnologia care elimină dioxidul de sulf (SO2) din fluxul de evacuare din centralele electrice pe cărbune- și petrol-și cazanele industriale. În interiorul unui vas absorbant FGD - numit și epurator umed - gazele de ardere fierbinți se întâlnesc cu o suspensie de calcar care captează SO2 și îl transformă în gips. Procesul este excelent pentru calitatea aerului, dar creează unul dintre cele mai corozive medii de proces din toată industria grea.

Pentru zonele cele mai agresive ale absorbantului, inginerii au specificat de multă vreme Hastelloy C276 (UNS N10276) - un aliaj de nichel-crom{-molibden-tungsten - ca un subțire rezistent la coroziune-mai degrabă de la căptușeala solidă sau din metalul întregului vas, de la clădirea sau placarea întregului vas. Acest articol explică, în termeni simpli, de ce C276 funcționează în FGD, cum diferă o căptușeală de o placare, cum se compară cu C22 și aliajul 625 și cum să selectați, să sudați și să costați soluția potrivită pentru absorbantul dvs.

Ce face ca Hastelloy C276 să fie potrivit pentru serviciul de desulfurare a gazelor arse?

Hastelloy C276este potrivit pentru FGD deoarece chimia sa echilibrată de nichel-crom-molibden-tungsten rezistă la coroziunea combinată de oxidare, reducere și clorură-care distruge oțelurile inoxidabile obișnuite din interiorul unui vas absorbant.

O suspensie FGD atacă metalul în trei moduri în același timp: oxidanți (oxigen dizolvat, ioni ferici, sulfat), acizi reducători (sulfuric și clorhidric) și cloruri (de obicei 10.000-80.000 ppm în suspensia reciclată). Foarte puține aliaje supraviețuiesc tuturor celor trei mecanisme împreună. C276 face, iar motivul este chimia sa:

• Nichel ~57% (sold):formează matricea ductilă și oferă aproape-imunitate la fisurarea prin coroziune sub tensiune (SCC).
• Crom 14,5-16,5%:formează filmul de oxid pasiv care rezistă speciilor oxidante.
• Molibden 15-17%:apărarea principală împotriva acizilor reducători, a zâmbițurilor și a coroziunii în crăpături.
• Tungsten 3-4,5%:întărește rezistența la atacul localizat (pitting/crevice).
• Ultra-carbon redus<=0.010% and Silicon <=0.08%: preveniți precipitarea-granulelor de carbură la limită în zona afectată-de căldură de sudare (HAZ).

Numărul său echivalent de rezistență la pitting - PREN=%Cr + 3.3 x %Mo - se află la aproximativ 68, cu mult peste ~35-45 din inoxidabil 316L sau 904L și confortabil peste pragul necesar pentru clorura -high FGD. Deoarece nivelul de carbon este atât de scăzut, C276 poate fi pus în funcțiune în stare-sudată, fără tratament termic post-sudare (PWHT) -, un avantaj decisiv pentru absorbantele montate pe teren care sunt sudate la fața locului.

Ce mecanisme de coroziune atacă vasele absorbante FGD?

Un absorbant FGD este atacat de aproximativ zece factori de coroziune care funcționează simultan - pH scăzut, cloruri, acid sulfuric, urme de acid fluorhidric, oxigen dizolvat, fluctuații de temperatură, abraziune-cenușă zburătoare, condensare în punct de-roua-acid, ciclu umed/uscat și risc de coroziune{4}}{4}}.

Un singur turn de absorbție poate experimenta fiecare factor de mai jos simultan. Tabelul contrastează ceea ce se întâmplă cu un inox obișnuit, cum ar fi 316L, față de motivul pentru care C276 supraviețuiește:

Aprecierea practică: niciun mecanism nu învinge C276; suma tuturor celor zece face ca FGD să fie atât de pedepsitor, iar C276 este unul dintre puținele aliaje evaluate pentru combinația completă.

De ce navele absorbante FGD sunt zonate în funcție de severitatea coroziunii?

Inginerii împart absorbantul în zone cu severitate în creștere și specifică un aliaj diferit, potrivit--pentru fiecare -, deoarece utilizarea C276 solidă peste tot risipă bani, în timp ce sub-specificarea oricărei zone cauzează defecțiuni timpurii.

După modelul de-zonă de coroziune utilizat în manualele de proiectare FGD pentru utilitate (de exemplu, manualul de proiectare New Brunswick Power FGD), un absorbant umed tipic este specificat de sus-în-de sus ca:

Prin urmare, C276 este concentrat acolo unde își câștigă costul - zonele de admisie și inferioare-zonele de pulverizare -, în timp ce aliajele mai ieftine protejează secțiunile superioare mai blânde. Această zonare este baza deciziei de căptușeală vs placare care urmează.

Care este diferența dintre căptușeală și placare pentru navele FGD?

O căptușeală este o foaie subțire rezistentă la coroziune-atașată mecanic (dopă- sau sudata-punctă, suprapusă) în interiorul vasului și poate fi înlocuită pe loc; o placare este un strat rezistent la coroziune lipit metalurgic-(2-3 mm) fuzionat pe o placă de bază din oțel carbon și devine parte a peretelui vasului. Suprapunerea sudurii este o a treia metodă care depune aliajul direct prin sudare.

Conform ASME BPVC Secțiunea VIII, Diviziunea 1, Apendicele 3 și UG-26, cele două sunt tratate diferit: o căptușeală este considerată un strat protector independent care, în general, NU contribuie la rezistența la limită de presiune, în timp ce o placă placată este parte a peretelui structural. Consecințele operaționale:

Cum se compară suprapunerea sudurii cu placarea și căptușeala?

Suprapunerea de sudură (bandă automată sau placare TIG) îmbină metalul rezistent la coroziune-direct pe bază, făcându-l ideal pentru reparații, foi de tub și geometrii complexe -, dar este mai lent pe suprafețe mari și riscă diluarea aliajului dacă controlul procedurii este slab.

Reparații și modernizare:suprapunerea poate fi aplicată pe o navă existentă fără a comanda placa lipită - cea mai rapidă cale pentru a restabili o zonă eșuată.

Foi tuburi și duze:suprapunerea oferă o barieră de coroziune solidă, cu penetrare completă-pentru forme complexe unde placa lipită este greu de format.

Risc de diluare:dacă aportul de căldură sau tehnica este greșită, carbonul din oțelul de bază se amestecă în suprapunere, scăzând rezistența la coroziune; calificarea procedurii este obligatorie.

Viteza vs zona:pentru cochilii plate foarte mari, placa placată cu lipire este de obicei mai rapidă și mai uniformă decât suprapunerea; pentru piese mici sau neregulate, suprapunerea câștigă.

Căptușeala sau placarea Hastelloy C276 este alegerea mai bună pentru absorbantul dvs. FGD?

Pentru carcasele absorbante noi, mari, placa placată cu explozie- sau ruliu-(2-3 mm C276 pe oțel carbon) este de obicei cea mai bună - reduce costul materialului cu 50-60% față de placa solidă, păstrând în același timp rezistența totală la coroziune. Pentru modernizare, programe accelerate sau în cazul în care înlocuirea pe loc și detectarea scurgerilor contează, căptușeala slăbită (tapetul) câștigă.

Valori de referință reprezentative ale costurilor materialelor pentru un perete echivalent de 10 mm-(US$/m2 de suprafață umedă):

Două reguli generale protejează investiția: (1) placarea sau stratul de acoperire trebuie să fie întotdeauna în fața nămolului - nu inversează niciodată placa, sau suportul din oțel carbon-intră în contact cu lichidul coroziv; și (2) marginile și pătrunderile duzei trebuie sudate cu material de umplutură compatibil-pentru a evita atacul galvanic la interfața placat/oțel-carbon.

Cum se compară Hastelloy C276 cu C22 și 625 în serviciul FGD?

În căptușelile moderne de absorbție FGD, Hastelloy C22 (UNS N06022) este în general preferat față de C276, deoarece mediul umed-scrubber este oxidant (aer de oxidare, ioni ferici), unde cromul C22 mai mare (20-22,5%) deține o peliculă pasivă mai stabilă. C276 rămâne alegerea mai bună doar în serviciile de reducere puternică, cum ar fi acidul clorhidric fierbinte. Aliajul 625 este opțiunea obișnuită, cu costuri reduse pentru Zona-4.

Diferența de bază este un schimb de crom-vs-molibden-:

Datele de teren de la instalațiile în exploatare arată că garniturile C276 s-au defectat în 5-8 ani în unele sarcini FGD oxidante, în timp ce garniturile C22 în serviciu echivalent au depășit 20 de ani. Costul inițial suplimentar al C22 este de obicei recuperat în primul ciclu de inspecție prin opriri evitate. Rețineți nuanța: prin simpla formulă PREN, C276 are scoruri puțin mai mari (mai mult molibden), dar FGD este suficient de oxidant încât cromul domină stabilitatea-pasivă a filmului - tocmai de aceea C22 conduce acum noi specificații de absorbție.

Ce considerații de sudură se aplică căptușelii și căptușelii C276?

Sudați C276 cu umplutură ERNiCrMo-4 potrivită (AWS A5.14), controlați aportul de căldură pentru a evita precipitarea-de căldură în zona afectată, utilizați o îmbinare de tranziție „unturată” acolo unde placarea se întâlnește cu oțelul carbon și verificați legătura prin testare cu ultrasunete.

1. Metal de umplutură:ERNiCrMo-4 (AWS A5.14) menține chimia sudurii potrivită cu baza - nu utilizați niciodată o umplutură C22 pe C276, care ar înfometarea sudurii de molibden.
2. Aport de căldură:C276 cu conținut scăzut de-carbon evită sensibilizarea, dar controlul aportului de căldură contează în continuare; Modern Surface Tension Transfer (STT) rulează ~7.000 J/in față de 25.000-30.000 J/in pentru GMAW pulsat mai vechi, minimizând distorsiunile și efectele HAZ.
3. Articulații de tranziție:pe placa placată, „ungeți” cu unt partea din oțel-carbon (de exemplu, 309L), apoi acoperiți cu umplutura de nichel potrivită, astfel încât suprafața corozivă să fie C276.
4. Suduri de căptușeală:foile subțiri de 1,6-3,2 mm sunt sudate cu muf-apoi cusături/margini-sudate cu îmbinări suprapuse; burn-through-ul și warpage sunt amenințările constante.
5. Inspecţie:verificați integritatea legăturii placate prin UT conform ASTM A578; inspectați toate sudurile prin PT și RT/UT conform specificațiilor de fabricație.

Care sunt liniile directoare privind costul și grosimea ciclului de viață pentru căptușelile C276 FGD?

Căptușelile tipice C276 FGD au o grosime de 1,6-3,2 mm (1/16-1/8 inchi) și oferă 7-15+ ani de funcționare; suprapunerile placate de 2-3 mm sunt standard. Factorul de cost dominant nu este aliajul în sine, ci conținutul de clorură al cărbunelui, care stabilește pragul PREN pe care trebuie să-l îndeplinească căptușeala.

Grosimea este aleasă în funcție de gravitatea zonei și programul de înlocuire:

1,6 mm (1/16 in):folosit în zonele de jos-slarry și mai blânde unde costă și un plan de înlocuire de 7-10 ani.

3,2 mm (1/8 inchi):specificat în apropierea duzelor de pulverizare și a zonei de intrare-gazului unde coroziunea este cea mai gravă.

Suprapunere placată de 2-3 mm:grosimea standard-plăcii lipite care se potrivește cu durata de viață la coroziune a aliajului solid-la o fracțiune din cost.

Cea mai importantă variabilă în selecția aliajului este conținutul de clorură de cărbune. Clorul intră împreună cu cărbunele, se concentrează în suspensia de recirculare până la 10.000-50,000+ ppm și provoacă atât coroziunea prin sâmburi, cât și coroziunea crevastă pe fiecare suprafață umedă. Ca referință rapidă: la ~60.000 ppm clorură de suspensie, PREN minim necesar este de aproximativ 69, ceea ce plasează C276 la marginea „marginală” și aliajele cu PREN mai înalt (de exemplu, aliajul 686) în intervalul „sigur”. Clorura de cărbune ar trebui testată în mod specific (ASTM D4208 sau ISO 587), deoarece analizele standard de cărbune o omit.

Ce standarde guvernează construcția Hastelloy C276 FGD?

Materialul este reglementat de ASTM B575 / ASME SB-575 (plăcuță) și specificațiile produsului însoțitor; construcția navei de către ASME BPVC Secțiunea VIII Div 1 (Anexa 3 pentru căptușeală/căptușeli, UG-26 pentru căptușeli); umplutură de sudură de AWS A5.14 (ERNiCrMo-4); calificare de serviciu acru conform NACE MR0175 / ISO 15156; și integritatea legăturii placate prin testarea cu ultrasunete ASTM A578.

Întrebări frecvente

Hastelloy C276 (UNS N10276, W.Nr. 2.4819) este un aliaj de nichel-crom-molibden-tungsten, rezistent la coroziune-, cu carbon ultra-scăzut. Rezistă acizilor oxidanți și reducători, clorurilor, zâmbițurilor, coroziunii în crăpături și coroziunii prin coroziune și este utilizat ca-sudat fără tratament termic post-sudare.

De ce este un mediu FGD atât de coroziv?

Absorbantul combină șlam cu pH scăzut, cloruri de 10.000-80.000 ppm, acid sulfuric 5-30%, urme de acid fluorhidric, oxigen dizolvat, cenușă zburătoare abrazivă și variații de temperatură - aproximativ zece mecanisme de coroziune care acționează simultan.

La ce nivel de clorură este necesar Hastelloy C276 în FGD?

C276 este specificat de obicei atunci când clorurile de suspensie depășesc aproximativ 20.000-40.000 ppm în zonele severe. Peste ~60.000 ppm, chiar și C276 devine marginal și sunt preferate aliajele cu PREN mai mare (de exemplu, C22, aliaj 686).

Căptușeala sau placarea sunt mai ieftine pentru un absorbant FGD?

Căptușeala are cel mai mic cost inițial și cel mai scurt timp de livrare; placa placată costă mai mult în avans, dar cu 50-60% mai puțin decât C276 solid și este mai ieftină pe parcursul întregului ciclu de viață pentru navele noi. Alegerea depinde de dacă înlocuirea sau integrarea structurală contează mai mult.

Hastelloy C276 poate fi utilizat ca-sudat fără PWHT?

Da. Carbonul său este limitat la 0,010% (și siliciu la 0,08%), așa că nu se sensibilizează în ZAZ de sudură și poate fi pus în funcțiune în stare-sudată fără tratament termic post-sudare.

Ce metal de umplutură este folosit pentru sudarea C276?

ERNiCrMo-4 conform AWS A5.14. Utilizați numai umplutură C276 potrivită; nu înlocuiți umplutura C22, care ar reduce conținutul de molibden al sudurii și ar crea un punct slab de coroziune.

Cât durează o căptușeală C276 FGD?

Experiența pe teren variază de la aproximativ 7-10 ani pentru tapetul inoxidabil până la 8-15+ ani pentru căptușeli și placari C276 în zonele cu FGD severe, în funcție de nivelul de clorură și de tulburările procesului.

Este Hastelloy C22 mai bun decât C276 pentru FGD?

Pentru căptușelile absorbante FGD umede, da, în majoritatea cazurilor - mediul de scruber oxidant favorizează cromul C22 mai mare (20-22,5%), oferind o viață de 18-25 ani față de 8-12 ani pentru C276. C276 rămâne superior numai în acizii puternic reducători, cum ar fi HCI fierbinte.

Ce grosime a căptușelii C276 este tipică în FGD?

Garniturile au de obicei 1,6 mm (1/16 inchi) în zonele mai blânde și 3,2 mm (1/8 inchi) în apropierea duzelor și a zonei de admisie a gazului. Suprapunerile placate cu lipire sunt de obicei de 2-3 mm.

Ce înseamnă „tapet” în FGD?

Tapetul este practica de teren de atașare a foilor subțiri de inox sau aliaj de nichel (1,6-3,2 mm) la interiorul unui absorbant prin sudură prin sudură și îmbinări suprapuse, formând o căptușeală de coroziune înlocuibilă.

Placa placată poate fi instalată invers?

Nu. Suprapunerea rezistentă la coroziune-trebuie să fie întotdeauna orientată spre suspensie. Inversarea plăcii ar expune suportul din oțel carbon-la lichidul coroziv și ar cauza defecțiuni rapide.

De ce contează atât de mult conținutul de clorură de cărbune?

Clorul din cărbune se concentrează în suspensia de recirculare și antrenează coroziunea prin gropi și crestătură pe fiecare suprafață umedă. Nu poate fi îndepărtat prin ajustarea procesului, așa că setează PREN minim pe care căptușeala trebuie să îndeplinească - variabila principală în selecția aliajului.

Este C276 rezistent la acidul fluorhidric în FGD?

Urmele de acid fluorhidric din silicații de cărbune nu atacă în mod semnificativ C276, în timp ce dizolvă filmul protector pe bază de silice-de pe unele materiale. Cu toate acestea, serviciul-de HF cu rezistență completă necesită diferite aliaje (de exemplu, Monel 400).

Ce standarde se aplică vaselor îmbrăcate cu FGD?

ASTM B575 (material), ASME BPVC Secțiunea VIII Div 1 Apendicele 3 și UG-26 (căptușeală/căptușeală), AWS A5.14 (umplutură), NACE MR0175 / ISO 15156 (serviciu acru) și ASTM A578 (imbracare UT).

Se poate repara o căptușeală C276 pe loc?

Da. Căptușelile libere sunt concepute pentru înlocuirea-in situ, iar suprapunerea de sudură poate restabili o zonă defectată pe un vas existent fără a comanda plăci lipite. Monitorizarea-găurilor de plâns ajută la detectarea precoce a scurgerilor.

Ce este PREN și de ce contează pentru FGD?

PREN (Numărul echivalent al rezistenței la pitting)=%Cr + 3.3 x %Mo estimează rezistența la pitting. Suspensiile FGD cu cloruri ridicate necesită un PREN ridicat (aproximativ 65-69+); C276 și C22 se califică ambele, motiv pentru care domină zonele FGD severe.

Ce interval de temperatură tolerează C276 în FGD?

În serviciul de nămol FGD, C276 funcționează bine de la mediu până la aproximativ 200C la suprafața umedă. Zona de intrare a gaz-(120-180C) este în interval; sarcina structurală susținută este limitată la aproximativ 538C (1000F) per ASME.