Hastelloy C276 у десульфурації димових газів: футерівка та оболонка для резервуарів абсорбера FGD

Десульфурація димових газів (FGD) – це технологія, яка видаляє діоксид сірки (SO2) із потоку вихлопних газів електростанцій і промислових котлів, що працюють на вугіллі- та нафті-. Усередині абсорбера ДДГ -, який також називають мокрим скрубером -, гарячий димовий газ зустрічається з вапняковою суспензією, яка захоплює SO2 і перетворює його на гіпс. Процес чудово впливає на якість повітря, але створює одне з найбільш корозійних середовищ у всій важкій промисловості.

Для найагресивніших зон поглинача інженери давно визначили Hastelloy C276 (UNS N10276) - нікель-хром-молібден-вольфрамовий сплав - як тонку корозійно-стійку-обшивку або оболонку, а не будували всю посудину з міцного дорогого металу. У цій статті зрозуміло пояснюється, чому C276 працює в FGD, чим футерівка відрізняється від облицювання, чим вона порівнюється з C22 і сплавом 625, а також як вибрати, зварити та оцінити правильне рішення для вашого абсорбера.

Що робить Hastelloy C276 придатним для служби десульфурації димових газів?

Hastelloy C276підходить для FGD, оскільки його збалансований хімічний склад нікель-хром-молібден-вольфрам протистоїть комбінованій окислювальній, відновній та хлоридній-корозії, яка руйнує звичайні нержавіючі сталі всередині абсорбера.

Суспензія FGD атакує метал трьома способами одночасно: окислювачі (розчинений кисень, іони заліза (III), сульфат), відновні кислоти (сірчана та соляна) і хлориди (зазвичай 10 000-80 000 частин на мільйон у переробленому шламі). Дуже небагато сплавів витримують всі три механізми разом. C276 так, і причина в його хімії:

• Нікель ~57% (залишок):утворює пластичну матрицю та майже -захищає від хлоридного корозійного розтріскування (SCC).
• Хром 14,5-16,5%:утворює пасивну оксидну плівку, яка протистоїть окислювачам.
• Молібден 15-17%:основний захист від відновлюючої кислоти, точкової та щілинної корозії.
• Вольфрам 3-4,5%:посилює стійкість до локалізованих (вибоїн/щілин) атак.
• Надз-низький вміст вуглецю<=0.010% and Silicon <=0.08%: запобігти випаданню карбіду-на межі зерна в зоні-термічного впливу зварювання (HAZ).

Його еквівалентне число стійкості до пітінгу - PREN=%Cr + 3.3 x %Mo - становить приблизно 68, що набагато вище ~35-45 для нержавіючої сталі 316L або 904L і значно вище порогового значення, необхідного для суспензії FGD з високим-хлоридом. Оскільки рівень вуглецю дуже низький, C276 можна використовувати в -звареному стані без-термічної обробки після зварювання (PWHT) -, що є вирішальною перевагою для поглиначів, що змонтовуються на місці, які зварюються на місці.

Які механізми корозії впливають на судини абсорбера FGD?

На абсорбер FGD одночасно впливають приблизно десять факторів корозії - низький pH, хлориди, сірчана кислота, сліди фтористоводневої кислоти, розчинений кисень, коливання температури, стирання-попелу, кислотна{2}}точка роси-конденсація, мокрий/сухий цикл і-корозія-під напругою ризик.

Одна поглинаюча вежа може відчувати всі фактори, наведені нижче, одночасно. Таблиця порівнює те, що відбувається зі звичайною нержавіючої сталлю, такою як 316L, і чому C276 виживає:

Практичний висновок: жоден механізм не переможе C276; це сума всіх десяти, що робить FGD таким каральним, і C276 є одним із небагатьох сплавів, оцінених для повної комбінації.

Чому ємності абсорбера ДДГ розподіляються за ступенем корозії?

Інженери поділяють абсорбер на зони підвищеної жорсткості та вказують інший,-для-цільового сплаву для кожного -, тому що використання твердого C276 скрізь витрачає гроші, тоді як-недостатнє визначення будь-якої однієї зони спричиняє передчасну поломку.

Згідно з моделлю-зони корозії, яка використовується в довідниках з проектування ДДГ у комунальному господарстві (наприклад, у посібнику з проектування ДДГ від New Brunswick Power), типовий мокрий абсорбер визначається зверху-до-низу як:

Таким чином, C276 зосереджується там, де він отримує свою вартість - у вході та нижній-зоні розбризкування -, тоді як дешевші сплави захищають більш м’які верхні секції. Таке зонування є основою наступного рішення щодо обшивки та облицювання.

Яка різниця між облицюванням і обшивкою для FGD судин?

Футеровка – це тонкий корозійно{0}}стійкий лист, механічно прикріплений (заглушкою- або точковим-зварюванням, внахлест) усередині посудини та замінний на місці; оболонка – це металургійно зв’язаний корозійно{3}}стійкий шар (2-3 мм), який сплавляється з базовою пластиною з вуглецевої сталі та стає частиною стінки посудини. Накладення зварного шва — це третій метод, який наносить сплав безпосередньо за допомогою зварювання.

Відповідно до ASME BPVC Розділ VIII, Розділ 1, Додаток 3 і UG-26, обидва трактуються по-різному: облицювання вважається незалежним захисним шаром, який, як правило, НЕ сприяє міцності на межі тиску, тоді як плакована плита є частиною структурної стіни. Операційні наслідки:

Як наплавлення зварного шва порівнюється з облицюванням і облицюванням?

Зварювальне покриття (автоматична смуга або TIG-плакування) з’єднує корозійно-{0}}стійкий метал безпосередньо з основою, що робить його ідеальним для ремонту, трубних решіток і складних геометрій -, але це повільніше на великих площах і створює ризик розрідження сплаву, якщо контроль процедури слабкий.

Ремонт і модернізація:накладення може бути застосоване до існуючої судини без замовлення прикріпленої пластини - найшвидший спосіб відновлення несправної зони.

Трубні пластини та насадки:накладка забезпечує міцний,-проникаючий корозійний бар’єр на складних формах, де склеєну пластину важко сформувати.

Ризик розведення:якщо введення тепла або техніка неправильні, вуглець з основної сталі змішується з накладкою, знижуючи стійкість до корозії; кваліфікація процедури є обов'язковою.

Швидкість відносно площі:для дуже великих плоских оболонок склеєна плакована пластина зазвичай швидше та більш однорідна, ніж накладка; для дрібних або нестандартних деталей накладення виграє.

Підкладка або оболонка Hastelloy C276 є кращим вибором для вашого абсорбера FGD?

Для нових великих оболонок поглинача зазвичай найкраще підходить вибухонебезпечна- або-плакована пластина (2-3 мм C276 на вуглецевій сталі) - вона зменшує витрати на матеріал на 50-60% порівняно з суцільною пластиною, зберігаючи повну стійкість до корозії. Для модернізації, прискорених графіків або там, де важлива заміна на місці та виявлення витоків, виграє нещільне покриття (шпалери).

Репрезентативні контрольні показники витрат на матеріал для еквівалентної стіни-10 мм (дол. США/м2 зволоженої поверхні):

Два емпіричні правила захищають інвестиції: (1) покриття або накладка завжди повинні бути спрямовані до суспензії - ніколи не перевертати пластину, інакше основа з вуглецевої-сталі контактує з корозійним розчином; і (2) краї та проходи сопел повинні бути зварені наповнювачем-сумісним з накладкою, щоб уникнути гальванічного впливу на межі плакованої/вуглецевої-сталі.

Як Hastelloy C276 порівнюється з C22 і 625 у FGD?

У сучасних футерах поглинача FGD Hastelloy C22 (UNS N06022) зазвичай надається перевага над C276, оскільки середовище мокрого-скруббера є окиснювальним (окислювальне повітря, іони заліза), де C22 з вищим вмістом хрому (20-22,5%) утримує більш стабільну пасивну плівку. C276 залишається кращим вибором лише для сильно відновлюючих послуг, таких як гаряча соляна кислота. Alloy 625 є звичайним, дешевшим варіантом Zone-4.

Основна відмінність полягає в обміні-хрому на-молібден-:

Польові дані з діючих заводів показують, що вкладиші C276 виходять з ладу через 5-8 років у деяких режимах окислювального ДДГ, тоді як вкладиші C22 при еквівалентній експлуатації перевищували 20 років. Додаткова початкова вартість C22 зазвичай відшкодовується протягом першого циклу перевірки шляхом уникнення зупинок. Зверніть увагу на нюанс: за простою формулою PREN C276 має трохи вищі показники (більше молібдену), але FGD достатньо окислюється, щоб хром домінував над стабільністю пасивної -плівки – саме тому C22 тепер лідирує в нових специфікаціях поглинача.

Які міркування щодо зварювання стосуються підкладки та обшивки C276?

Зварюйте C276 з відповідним наповнювачем ERNiCrMo-4 (AWS A5.14), контролюйте надходження тепла, щоб уникнути опадів у зоні впливу-нагрівання, використовуйте перехідне з’єднання з «масляним покриттям», де плаковане стикається з вуглецевою сталлю, і перевірте з’єднання за допомогою ультразвукового тестування.

1. Присадний метал:ERNiCrMo-4 (AWS A5.14) зберігає хімічний склад зварювального шва відповідним до основи - ніколи не використовуйте наповнювач C22 для C276, який позбавить зварний шов молібдену.
2. Теплова потужність:C276 з низьким-вуглецевим вмістом уникає сенсибілізації, але контроль надходження тепла все ще має значення; сучасна передача поверхневого натягу (STT) працює ~7 000 Дж/дюйм проти 25 000-30 000 Дж/дюйм для старішої імпульсної GMAW, мінімізуючи спотворення та ефекти HAZ.
3. Перехідні шви:на покритій пластині «змастіть» сторону з вуглецевої -сталі (наприклад, 309L), а потім накрийте відповідним нікелевим наповнювачем, щоб корозійна поверхня була повністю C276.
4. Зварні шви підкладки:тонкі листи товщиною 1,6-3,2 мм зварюються вставкою-, а потім швом/краєм-зварюванням із з’єднанням внахлест; прогорання та деформація є постійною загрозою.
5. Огляд:перевірити цілісність плакованого з’єднання за UT відповідно до ASTM A578; перевірте всі зварні шви за PT і RT/UT відповідно до специфікації виготовлення.

Які вказівки щодо вартості життєвого циклу та товщини футеровок C276 FGD?

Типові вкладиші C276 FGD мають товщину 1,6-3,2 мм (1/16-1/8 дюйма) і забезпечують 7-15+ років служби; Плаковані накладки 2-3 мм є стандартними. Домінуючим фактором витрат є не сам сплав, а вміст хлоридів у вугіллі, який встановлює поріг PREN, якому має відповідати футерівка.

Товщина вибирається залежно від тяжкості зони та графіка заміни:

1,6 мм (1/16 дюйма):використовується на дні-назволоження та в більш м’яких зонах, де балансують витрати та план заміни на 7–10 років.

3,2 мм (1/8 дюйма):вказується поблизу розпилювальних форсунок і зони-впуску газу, де найбільш інтенсивна корозія.

2-3 мм покриття:стандартна товщина склеєної-пластини, яка відповідає корозійному терміну-твердого сплаву за невелику частку вартості.

Найважливішою змінною при виборі сплаву є вміст хлориду вугілля. Хлор надходить разом із вугіллям, концентрується в рециркуляційній суспензії до 10 000-50,000+ ppm і викликає точкову та щілинну корозію на кожній зволоженій поверхні. Як коротка довідка: при ~60 000 ppm суспензії хлориду мінімальний необхідний PREN становить близько 69, що ставить C276 на «граничний» край, а сплави з вищим PREN (наприклад, Alloy 686) у «безпечний» діапазон. Хлорид вугілля слід перевіряти спеціально (ASTM D4208 або ISO 587), оскільки стандартні аналізи вугілля не містять його.

Які стандарти регулюють конструкцію Hastelloy C276 FGD?

Матеріал регулюється ASTM B575 / ASME SB-575 (пластина) і специфікаціями супутнього продукту; конструкція посудини згідно ASME BPVC Розділ VIII Розділ 1 (Додаток 3 для плакованих/обшивок, UG-26 для футерівок); зварювальний наповнювач AWS A5.14 (ERNiCrMo-4); сертифікація за NACE MR0175 / ISO 15156; і цілісність з’єднання за допомогою ультразвукового тестування ASTM A578.

Часті запитання

Hastelloy C276 (UNS N10276, W.Nr. 2.4819) – це нікель-хром-молібден-вольфрам, стійкий до корозії-сплав із над-низьким вмістом вуглецю. Він стійкий до окислювальних і відновних кислот, хлоридів, точкової корозії, щілинної корозії та корозійного розтріскування під напругою та використовується як -зварювання без-термічної обробки після зварювання.

Чому середовище ДДГ настільки корозійне?

Абсорбер поєднує суспензію з низьким рівнем рН, 10 000-80 000 часток на мільйон хлоридів, 5-30% сірчаної кислоти, сліди фтористоводневої кислоти, розчинений кисень, абразивну золу-винесення та коливання температури – приблизно десять механізмів корозії, що діють одночасно.

З яким рівнем хлориду Hastelloy C276 необхідний у FGD?

C276 зазвичай вказується, коли вміст хлоридів суспензії перевищує приблизно 20 000-40 000 частин на мільйон у важких зонах. Вище ~60 000 частин на мільйон навіть C276 стає маргінальним, і сплави з вищим PREN (наприклад, C22, Alloy 686) є кращими.

Футеровка чи обшивка дешевші для абсорбера ДДГ?

Підкладка має найнижчу початкову вартість і найкоротший термін виконання; плакована пластина коштує дорожче, але на 50-60% дешевше, ніж тверда C276, і дешевша протягом повного життєвого циклу для нових судин. Вибір залежить від того, що важливіше: замінність чи структурна інтеграція.

Чи можна використовувати Hastelloy C276 для-зварювання без PWHT?

так Вміст вуглецю в ньому обмежено 0,010% (а кремнію – 0,08%), тому він не викликає сенсибілізації в ЗТВ зварного шва та може використовуватися в -звареному стані без термічної обробки після-зварювання.

Який присадний метал використовується для зварювання C276?

ERNiCrMo-4 за AWS A5.14. Використовуйте тільки відповідний наповнювач C276; не замінюйте наповнювач C22, який може знизити вміст молібдену в зварному шві та створити слабке місце корозії.

Скільки служить вкладиш C276 FGD?

Польовий досвід коливається від приблизно 7-10 років для нержавіючих шпалер до 8-15+ років для футерів і облицювання C276 у важких зонах ДДГ, залежно від рівня хлориду та порушень процесу.

Чи Hastelloy C22 краще, ніж C276 для FGD?

Для мокрих вкладишів поглинача ДДГ так, у більшості випадків - окислювальне середовище скрубера сприяє вмісту C22 з більшим вмістом хрому (20-22,5%), що забезпечує термін служби 18-25 років проти 8-12 років для C276. C276 залишається кращим лише у сильно відновлюючих кислотах, таких як гаряча HCl.

Яка товщина футеровки C276 типова для FGD?

Гільзи зазвичай мають товщину 1,6 мм (1/16 дюйма) у більш м’яких зонах і 3,2 мм (1/8 дюйма) біля сопел і зони входу газу-. Склеєні накладки зазвичай мають 2-3 мм.

Що означає «поклейка шпалер» у FGD?

Обклеювання шпалерами — це польова практика прикріплення тонких (1,6-3,2 мм) листів з нержавіючої сталі або нікелевого сплаву до внутрішньої частини абсорбера за допомогою зварювання вставкою та з’єднання внахлест, утворюючи змінну антикорозійну обшивку.

Чи можна встановити плаковану пластину перевернутою?

Ні. Стійке-корозійне покриття має завжди бути спрямоване до суспензії. Перевертання пластини піддасть підкладку з вуглецевої-сталі впливу корозійного розчину та призведе до швидкої поломки.

Чому вміст хлориду вугілля так важливий?

Хлор з вугілля концентрується в рециркуляційній суспензії та викликає точкову та щілинну корозію на кожній зволоженій поверхні. Його не можна видалити за допомогою коригування процесу, тому він встановлює мінімальний PREN, якому футерівка має відповідати - головна змінна при виборі сплаву.

Чи C276 стійкий до фтористоводневої кислоти в FGD?

Сліди фтористоводневої кислоти з вугільних силікатів не впливають значно на C276, тоді як вона розчиняє захисну плівку на основі кремнію- на деяких матеріалах. Проте повна -сила HF потребує інших сплавів (наприклад, Monel 400).

Які стандарти застосовуються до плакованих судин FGD?

ASTM B575 (матеріал), ASME BPVC Розділ VIII Розділ 1 Додаток 3 і UG-26 (плакований/підкладка), AWS A5.14 (наповнювач), NACE MR0175 / ISO 15156 (кислий сервіс) і ASTM A578 (плакований клей UT).

Чи можна відремонтувати накладку C276 на місці?

так Нещільні футеровки призначені для-заміни на місці, а зварювальне покриття може відновити несправну зону на існуючій посудині, не замовляючи скріплену пластину. Моніторинг-отворів допомагає своєчасно виявляти витоки.

Що таке PREN і чому це важливо для FGD?

PREN (Число еквівалента стійкості до точкової корекції)=%Cr + 3.3 x %Mo оцінює стійкість до точкової корекції. Суспензії FGD з високим вмістом хлоридів вимагають високого PREN (приблизно 65-69+); C276 і C22 відповідають вимогам, тому вони домінують у важких зонах FGD.

Який температурний діапазон C276 витримує в FGD?

У FGD суспензії C276 добре працює від навколишнього середовища до приблизно 200C на зволоженій поверхні. Зона входу газу-(120-180C) знаходиться в межах діапазону; тривале структурне навантаження обмежене приблизно 538C (1000F) за ASME.