Acero inoxidable para sistemas de depuración de gases de combustión (FGD)

Los depuradores húmedos de gases de combustión (FGD) son algunos de los lugares más corrosivos en una central eléctrica, y la selección de materiales allí depende principalmente de los cloruros, el bajo pH, los ácidos condensados y la abrasión, y no únicamente de la temperatura. El acero inoxidable adecuado varía según la zona: el 316L puede ser suficiente en zonas suaves, pero el absorbedor, las interfaces húmedo-secas y las zonas con concentración de cloruros suelen requerir 317L, acero dúplex 2205 o grados súper austeníticos y súper dúplex con 6 % de molibdeno. Elegir una aleación demasiado poco resistente provoca picaduras y corrosión por grietas en poco tiempo; seleccionar correctamente la aleación permite un funcionamiento estable durante décadas. En Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. ayudamos a los operadores a asociar cada zona del entorno con la aleación más adecuada, zona por zona.

Entorno FGD húmedo
En un depurador húmedo de piedra caliza, los gases calientes de la chimenea entran en contacto con una lechada que absorbe el dióxido de azufre, dando como resultado una mezcla químicamente agresiva. Los cloruros, transportados desde el carbón y concentrados por evaporación y recirculación, son el principal factor causante de la corrosión por picaduras y por grietas, y pueden alcanzar miles o decenas de miles de partes por millón en el licor recirculante. El pH es bajo, normalmente entre 4 y 6 en la lechada general y mucho más bajo en las condensaciones locales; además, las especies residuales de azufre y el oxígeno disuelto aportan acidez oxidante.
Los ataques físicos se suman a los químicos. Los sólidos de piedra caliza y yeso desgastan las superficies, y la lechada que circula por los colectores de pulverización, las boquillas y las tuberías de recirculación erosiona las películas protectoras. Las zonas más afectadas son las interfaces húmedo-seco, como la entrada, donde los gases calientes entran en contacto por primera vez con el líquido y la evaporación concentra cloruros y ácidos en películas agresivas capaces de causar picaduras incluso en materiales bien aleados. Las fluctuaciones de temperatura —desde elevadas en la entrada hasta cercanas a la ambiente en las conducciones de salida— provocan un cambio del régimen de corrosión a lo largo del recorrido del flujo.

Por qué los grados estándar presentan dificultades
Se evalúa la resistencia a la picadura por cloruros de un acero austenítico o dúplex mediante el número equivalente de resistencia a la picadura (PREN), calculado aproximadamente como cromo más 3,3 veces molibdeno más 16 veces nitrógeno. Un PREN más alto indica que el acero tolera niveles superiores de cloruros y valores de pH más bajos antes de que comience la picadura.

316L, con un PREN cercano a 25, soporta únicamente niveles modestos de cloruro y se agujerea rápidamente en licor concentrado de FGD, por lo que se limita a las zonas más suaves. El 317L, con molibdeno adicional, amplía ligeramente este rango. El dúplex 2205 ofrece tanto un PREN más elevado como una resistencia a la fluencia aproximadamente el doble que la del 316L, lo que permite emplear secciones más delgadas y resistentes en las tuberías de lechada y los componentes internos del absorbedor. Cuando los cloruros alcanzan decenas de miles de ppm y el pH disminuye, únicamente los aceros súperausteníticos 6Mo o el dúplex súper 2507 resisten de forma fiable la corrosión por picaduras y por grietas.

Zonas de materiales a lo largo del sistema
Un sistema FGD se entiende mejor como una serie de entornos. La zona de entrada y enfriamiento (quench), una interfaz húmeda-seca con gas caliente, ácido en condensación y cloruros concentrados, es la más exigente y normalmente requiere construcción con acero inoxidable súper austenítico 6Mo o con revestimiento. El recipiente absorbedor y sus componentes internos, las tuberías de distribución de pulverización y las tuberías de recirculación soportan una suspensión abrasiva y rica en cloruros, a temperatura moderada; en este caso, suelen emplearse aceros dúplex 2205 o grados súper austeníticos. Las tuberías de recirculación y purga de suspensión, expuestas a corrosión por erosión, se benefician de la resistencia mecánica y del valor PREN del acero dúplex. El conducto de salida y la zona del eliminador de niebla, más fría y con menor concentración de cloruros (aunque húmeda y ácida), pueden utilizar acero 317L o dúplex, según las condiciones locales. Los conductos aguas abajo, rehechos o secos, presentan un entorno menos agresivo y admiten grados menos aleados.
Como cada zona es distinta, rara vez una aleación resulta adecuada para todo el sistema. Especificar en exceso en todas partes implica un gasto innecesario; especificar por debajo de lo necesario en la entrada o en el absorbedor conlleva un riesgo de fallo. Cartografiar la concentración de cloruros, el pH, la temperatura y la abrasión en cada ubicación es el método riguroso para seleccionar la aleación adecuada.

Hendiduras, soldaduras y fabricación
Incluso la aleación correcta falla prematuramente si se descuidan las hendiduras y las soldaduras. Juntas, solapamientos atornillados, depósitos y soldaduras con penetración incompleta generan hendiduras donde los cloruros se concentran y comienza la corrosión por picaduras a un nivel inferior al que soportaría el metal en masa. Diseñe de modo que se minimicen las hendiduras, prefiera soldaduras con penetración total y permita el drenaje para evitar la acumulación de sólidos.
La soldadura debe proteger la resistencia a la corrosión. Para los aceros inoxidables dúplex, una entrada de calor controlada y el material de aporte adecuado mantienen el equilibrio ferrita-austenita y evitan fases que causan fragilización; para los aceros superausteníticos, los materiales de aporte a base de níquel sobrealoiados compensan la segregación de molibdeno en la zona soldada. La coloración térmica debe eliminarse y las superficies deben repasivarse, ya que las zonas soldadas empobrecidas en cromo son precisamente donde penetra primero el licor de desulfurización de gases (FGD). La identificación positiva del material (PMI) en tuberías y accesorios entrantes evita el costoso error de instalar un grado bajo en una zona con alto contenido de cloruros.

Por qué suelen ser necesarias las actualizaciones
Muchos sistemas de desulfuración de gases de combustión (FGD) se construyeron originalmente con revestimientos o aceros inoxidables más económicos, y luego se actualizaron a medida que aumentaron los cloruros del combustible, los ciclos de carga generaron mayor condensación o los fallos de los revestimientos expusieron el sustrato. El uso de carbones con mayor contenido de cloruros, la reutilización de agua que concentra sales y los límites más estrictos de emisiones, que incorporan etapas húmedas, impulsan todos estos factores hacia entornos que requieren aleaciones con un índice PREN más elevado. La actualización a grados dúplex o súper austeníticos reduce el espesor de las paredes gracias a su mayor resistencia mecánica, disminuye las paradas para mantenimiento y prolonga la vida útil, lo cual suele justificar el mayor costo de la aleación durante los años restantes de operación de la planta.

Guía práctica
Seleccione los materiales FGD zona por zona según el nivel de cloruros, el pH, la temperatura y la abrasión, utilizando el PREN como guía preliminar: solo acero inoxidable 316L para zonas suaves, acero inoxidable 317L y dúplex 2205 para zonas con cloruros moderados a altos, y acero súper austenítico 6Mo o dúplex súper 2507 para la entrada, la torre de absorción y la solución concentrada. Minimice las juntas estancas, utilice los consumibles adecuados y elimine las tintas térmicas. Wenqiang suministra tuberías, tubos y accesorios de acero inoxidable 316L, 317L, dúplex 2205 y dúplex súper 2507/S32750, con certificación PMI, ensayos químicos, mecánicos y de corrosión, lo que permite a los operadores asignar cada zona del depurador a una aleación verificada y debidamente certificada.

Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué el 316L suele ser inadecuado para los depuradores FGD?
R: El 316L presenta un PREN cercano a 25 y solo resiste niveles modestos de cloruros. En los líquidos FGD, los cloruros se concentran hasta varios miles o decenas de miles de ppm a bajo pH, por lo que el 316L sufre picaduras y corrosión por grietas con rapidez, salvo en las zonas más suaves.
P: ¿Cómo se selecciona el acero inoxidable para las distintas zonas FGD?
A: Mapear la concentración de cloruros, el pH, la temperatura y la abrasión para cada ubicación, y luego seleccionar el PREN: 316L para zonas suaves, 317L y dúplex 2205 para zonas con cloruros moderados a altos, y superaustenítico 6Mo o dúplex súper 2507 para la entrada agresiva, el absorbedor y la solución concentrada.

Para tuberías, tubos y accesorios de acero inoxidable grado FGD en 316L, 317L, 2205 y 2507, con verificación completa mediante PMI y ensayos de corrosión, contacte a Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. al +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/