Охлаждане с морска вода в крайбрежни електроцентрали: избор на материали за стоманени тръби

За контурите за охлаждане с морска вода в крайбрежни електроцентрали обикновеният марок стомана 316L обикновено не е достатъчен; топлата, наситена с хлориди и подложена на биообрасяне морска вода изисква по-високо легирани материали като дуплекс 2205, свръхаустенитни марки с 6 % Mo, свръхдуплекс 2507 или титан – изборът се прави според температурата, скоростта на потока и режима на хлориране. Основните заплахи са питащата и цепнатинна корозия, предизвикана от хлориди, микробиологично обусловената корозия под биопленки и ерозионно-корозионното разрушение при високи скорости на потока; следователно правилният избор балансира устойчивостта към корозия, механичната якост и разходите спрямо конкретното предназначение на входните тръби, кондензаторните тръби и топлообменниците.

Предизвикателството при охлаждането с морска вода
Топлинните и ядрените електроцентрали по крайбрежието изхвърлят огромни количества топлина в морето, като засмукват големи обеми морска вода през входни конструкции, решетки, помпи, кондензатори и изходни тръби. Морската вода е почти толкова агресивна, колкото и промишлените течности. Тя съдържа около 19 000 ppm хлориди, е напълно наситена с кислород и биологично активна; често пъти абсорбира допълнителна топлина при преминаването си през кондензатора. Всеки от тези фактори оказва разрушително въздействие върху обикновената неръждаема стомана.
Доминират три механизма. Хлоридите разрушават пасивния филм и предизвикват точкови корозии, както и цепната корозия в зони с пролуки. Морските организми се усаждаха по повърхностите и образуват биофилми, които създават зони с диференциален кислороден потенциал и ускоряват микробиологично индуцираната корозия (MIC), която може бързо да пробие тръбите под отлаганията. Освен това, тъй като тези системи преместват вода с висока скорост, високата скорост отстранява защитните филми и води до ерозионно-корозионно разрушение на метала, докато застоялите зони по време на спирания позволяват натрупването на отлагания и развитието на MIC.

Защо 316L често не е достатъчно
316L, с около 2 % молибден и PREN, близък до 24, е отличен за много приложения с хлориди, но е на границата при топла морска вода. Критичната му температура за пукане в хлоридни разтвори, подобни на морската вода, е ниска; следователно при умерени и по-високи температури се образуват пукнатини, а той е особено подложен на корозия в процепи под уплътнения, в съединенията между тръби и тръбни решетки, както и под отлагания от биообрасяне. При протичаща морска вода 316L може да издържи при ниски температури и чисти условия, но комбинацията от топлина, застой по време на спирания и обрасяне редовно води до повреди.
Урокът от десетилетия работа по крайбрежните зони е, че за морската вода трябва да се изисква PREN и устойчивост към корозия в процепи, а не само общ опит с хлориди. Полезен ориентир: надеждната устойчивост към корозия в процепи в морска вода обикновено изисква PREN от около 40 или повече — далеч над това, което предлага 316L.

Опции с по-високо съдържание на сплав
Няколко семейства материали отговарят на предизвикателството, свързано с морска вода, като всяко от тях заема своята ниша, определена от температурата, якостта и бюджета. Дуплексната стомана 2205, с приблизително 3 % молибден, азот и PREN в средните 30-те, предлага около два пъти по-голяма якост от аустенитните марки и добре издържа в по-студена или хлорирана морска вода, макар да е гранична за употреба в топла морска вода при условия на цепнатини. Супераустенитните марки 6Mo, с приблизително 6 % молибден и 0,2 % азот, които осигуряват PREN над 40, са доказан стандарт за тръбопроводи и топлообменници, работещи с морска вода. Супердуплексната стомана 2507, с приблизително 4 % молибден, PREN над 40 и много висока якост, е подходяща за изискващи условия на работа с морска вода, включително тънкостенни и високонапрегнати тръбни линии. Титанът е практически имунен към питащата корозия от хлориди и остава традиционният избор за кондензаторни тръби, ограничаван главно от високата цена, както и от по-ниската якост и по-малката твърдост.

Кондензаторни тръби и скорост на потока
Кондензаторът е сърцето на охладителната верига, а тръбите му с тънки стени са най-чувствителните към корозия части. Титановите и високолегираните неръждаеми стоманени тръби исторически са заместили медните сплави там, където концентрацията на хлориди и замърсяващи вещества е висока, тъй като те понасят биологичното замърсяване, хлорирането и скоростта на потока, на които е изложен един кондензатор.
Скоростта на потока трябва да е в определен интервал. Твърде ниска скорост води до утаяване на отлагания, утайки и биоплёнки, което предизвиква корозия под отлаганията и микробиологично обусловена корозия; твърде висока скорост води до ерозионно-корозионно разрушаване, при което защитните филми се отстраняват от завоите, входовете и краищата на тръбите. Високолегирани неръждаеми стомани като 6Mo и супердуплексни стомани понасят по-високи скорости в сравнение с медните сплави — често няколко метра в секунда, — но проектирането все още избягва излишна турбулентност при входовете, използва плавни преходи и поддържа скоростта над минималната, необходима за предотвратяване на утаяване. Прекъснатата или непрекъснатата хлорация контролира биозареждането, но избраната сплав трябва да е устойчива към възникващите оксидиращи хлоридни условия, което отново сочи към материали с висок индекс PREN.

Проектиране и експлоатационна практика
Изборът на материал е само част от надеждността. Минимизирайте цепнатините чрез заварки с пълно проникване, добре поставени уплътнителни пръстени и правилно оформени или заварени връзки между тръби и тръбни решетки, тъй като дори най-добрите сплави имат ограничение по температура за образуване на цепнатини. Конструирайте системите така, че да се изцеждат и измиват с прясна вода по време на простои, за да не може застоялата морска вода да концентрира хлориди и да подхранва микробно индуцираната корозия (MIC). Катодната защита и разумният режим на хлориране удължават срока на експлоатация, а галваничните двойки от различни метали трябва да се избягват или управляват, тъй като свързването на компонент от високолегирана сплав с по-малко благороден метал в морска вода може бързо да корозира последния.
Wenqiang доставя дуплекс 2205 и супер дуплекс 2507/S32750 безшевни и заварени тръби, тръбички, фитинги и фланци според стандарти ASTM A312, A213, A269, A790 и A928, със сертификати за изпитване на материала EN 10204 3.1 или 3.2. Вътрешните изпитвания чрез PMI, химически и механични тестове, хидростатично изпитване и неразрушителен контрол потвърждават, че всеки артикул отговаря на изискванията към химичния състав и цялостността за експлоатация в морска вода.

Заключение
Охлаждането с морска вода наказва недостатъчно специфицирани материали. Топлата, наситена с кислород, биологично активна и бързо движеща се морска вода претоварва 316L, затова електроцентрали по крайбрежието трябва да избират сплави според PREN и устойчивостта им към корозия в процепи, като се стремят към дуплекс 2205, 6Mo супераустенитни, супердуплекс 2507 или титан в зависимост от температурата, скоростта и разходите. В комбинация с конструкция без процепи, контролиран поток, хлориране и измиване при спирания, правилният високоалоиран избор осигурява охладителни контури, които издържат на хлориди, биообрасяне и ерозия през дългия експлоатационен живот, който тези централи изискват.

Често задавани въпроси
Въпрос: Защо 316L не се препоръчва за охлаждане с морска вода?
Отговор: С около 2 % молибден и PREN около 24, 316L образува ями в топла морска вода и е изключително податлив на корозия в процепи под уплътнения, фланци на тръби и биообрасяне. Надеждната устойчивост към корозия в процепи при морска вода обикновено изисква PREN от около 40 или повече.
Въпрос: Каква скорост на потока е безопасна за неръждаеми стоманени тръби за морска вода?
A: Има прозорец: скоростта трябва да остане достатъчно висока, за да се предотвратят отлагания и биоплёнки, които причиняват корозия под отлаганията и микробиологична корозия, но достатъчно ниска, за да се избегне ерозионно-корозионно разрушаване. Високо легирани марки като 6Mo и супер дуплекс издържат няколко метра в секунда, но гладките преходи и контролираната турбулентност при входовете и завоите са задължителни.

Поръчайте тръби от дуплекс и супер дуплекс за морска вода чрез Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/