Merewateri jahutus rannikul asuvates elektrijaamades: roostevabaste torude materjali valik

Merewateri jahutusahelates rannikul asuvates elektrijaamades ei ole tavaliselt piisav standardne 316L roostevaba teras; soe, kloriididega ja mikroorganismidega (biofoulingu) koormatud merewater nõuab kõrgema legeeritusega materjale, näiteks dupleks 2205, 6Mo superausteniitseid sorti, superdupleks 2507 või tiitaniit, mille valik sõltub temperatuurist, voolukiirusest ja klorineerimisrežiimist. Peamised ohtud on kloriidide põhjustatud punktkorrosioon ja soondekorrosioon, mikrobioloogiliselt mõjutatud korrosioon biofilmide all ning erosioon-korrosioon kõrgel voolukiirusel, seega tuleb õige materjali valik tasakaalustada korrosioonikindluse, mehaanilise tugevuse ja maksumuse suhteid konkreetse kasutusala – sissevõtutorude, kondensaatoritorude ja soojusvahetite – järgi.

Merewateri jahutuse väljakutse
Rannikul asuvad soojus- ja tuumaelektrijaamad juhtivad suured soojustkoormad merele, tõmbades suured kogused merevett läbi sissevõtuseadmete, filtrite, pompide, kondensaatorite ja väljavoolutorude. Merevesi on umbes sama aggressiivne kui tööstuslikud vedelikud. Selles on umbes 19 000 ppm kloriidi, see on täielikult hapnikuga küllastunud ja bioloogiliselt elus ning sageli saab see lisasoojust, läbides kondensaatori. Iga neist teguritest mõjutab tugevalt tavapäraseid roostevabu teraseid.
Kolm mehhanismi domineerivad. Kloriidid lagundavad passiivset kilekihti, põhjustades augukorrosiooni ning lüngas – pinnakorrosiooni. Meresed organismid settivad pindadele ja moodustavad biofilme, mis loovad hapniku erinevust põhjustavaid lüngasid ning teevad mikrobioloogiliselt mõjutatud korrosiooni (MIC), mis võib torusid kiiresti läbi süüda setete all. Samuti liigub vesi sellistes süsteemides kiiresti, mistõttu kõrgkiirus eemaldab kaitsekihid ja põhjustab erosioon-korrosiooni, samas kui seiskumisperioodidel tekivad setted ja MIC stagneerunud tsooni tingimustes.

Miks 316L ei sobi sageli
316L, milles on umbes 2% molibdeen ja PREN väärtus ligikaudu 24, on väga hea paljude kloriididega keskkondades, kuid piirjuhtumislik soojas merevees. Selle kriitiline augumistemperatuur merevee-taolistes kloriidides on madal, seepärast augub see üle mõistliku temperatuuri ja see on eriti alt välja kantud pinnasevahelise korrosiooni suhtes tihendite, toru- ja toruplaadi ühenduste ning biokihistuste all.
Aastakümnete jooksul rannikualadel tehtud kogemused õpetavad, et merevee kasutamiseks tuleb spetsifitseerida materjali PREN-i ja pinnasevahelise korrosiooni vastupidavuse järgi, mitte üldise kloriididega kokkupuute järgi. Kasulik võrdlusväärtus: usaldusväärne vastupidavus merevee pinnasevahelisele korrosioonile nõuab tavaliselt PREN-i väärtust umbes 40 või kõrgemat, mis on palju kõrgem kui 316L pakkumine.

Kõrgema legeeritusaga valikud
Mitme materjaliperekonna saab kasutada merevees, igaüks neist sobib kindlaksmääratud temperatuuri-, tugevus- ja eelarvepiirangute korral. Duplex 2205, mille molübdeeni sisaldus on umbes 3 protsenti ning mis sisaldab lämmastikku ja mille PREN on keskmiselt 30ndates, pakub umbes kaks korda suuremat tugevust kui austeniitsed sortid ja talub hästi külmamat või klooritud merevett, kuigi see võib olla piiril soojas põhjustatud õõnsuses. 6Mo superausteniitsed sortid, mille molübdeeni sisaldus on umbes 6 protsenti ja lämmastikku 0,2 protsenti ning mille PREN on üle 40, on tõestatud töökindlad materjalid merevee torustuse ja soojusvahetite jaoks. Superduplex 2507, mille molübdeeni sisaldus on umbes 4 protsenti, PREN üle 40 ja väga kõrge tugevus, sobib nõudlikuks merevee kasutamiseks, sealhulgas õhukeste seintega ja kõrgsurveliste torude jaoks. Tiitaniumpõhised materjalid on praktiliselt immuunsed kloriidide põhjustatud augumise ja õõnsuste tekke vastu ning on traditsiooniliselt valitud kondensaatoritorude materjaliks, kuid nende kasutamist piirab peamiselt kõrge hind ning madalam tugevus ja jäikus.

Kondensaatoritorud ja voolukiirus
Kondensaator on jahutusahela süda ja selle õhukestest torudest valmistatud osad on kõige tundlikumad korrosioonile. Tiitani- ja kõrgsulamisega roostevabast terasest torud on ajaloos asendanud vasialliidid seal, kus kloriidi ja saaste koormus on kõrge, sest need taluvad kondensaatoris esinevat elusorganismide kuhjumist, klorineerimist ja kiirust.
Voolukiirus peab jääma kindlasse vahemikku. Liiga madal kiirus põhjustab setete, liiva ja biofilmide sadestumist, mis soodustab sadestuste all ja mikrobioloogiliselt mõjutatud korrosiooni; liiga kõrge kiirus aga põhjustab erosioonkorrosiooni, mille tõttu eemalduvad kaitsekihid pöördekohtades, sisendites ja torude otstes. Kõrgsulamituid roostevabu teraseid, näiteks 6Mo ja superduplex, taluvad kõrgemaid kiiruseid kui vasialliidid – sageli mitmeid meetreid sekundis –, kuid disainerid vältivad siiski liialt turbulentset voolu sisendites, kasutavad sujuvaid üleminekuid ja hoiavad kiiruse minimaalselt nii kõrge tasemel, et takistada sadestumist. Bioühendite kontrollimiseks kasutatakse ajuti või pidevalt kloorimist, kuid valitud sulam peab vastu pidama tekkinud oksüdatsioonilistele kloriiditingimustele, mis viitab uuesti kõrgemale PREN-väärtusega materjalidele.

Disain ja töörežiim
Materjali valik on ainult üks usaldusväärsuse tagamise osa. Minimeerige õõnsusi täieliku läbipõimimisega keevitustega, hästi paigaldatud tihenditega ning korralikult venitatud või keevitatud toru- ja toruplaadi ühendustega, sest isegi parimatel sulamitel on õõnsuste temperatuuripiir. Projekteerige süsteemid nii, et seiskumise ajal saaks neid tühjendada ja puhastada värskes vees, et liikumatu merevesi ei suudaks kloriide kontsentreerida ja mikrobioloogilist korrosiooni (MIC) soodustada. Katoodne kaitse ja mõistlik klorineerimisrežiim pikendavad eluiga, samuti tuleb vältida erinevate metallide galvaanilisi paare või neid hoolikalt hallata, sest kui kõrgsulamisest komponenti ühendatakse merevees vähem auväärse metalliga, võib see viia viimase kiirele korrosioonile.
Wenqiang tarnib duplex 2205 ja super duplex 2507/S32750 terasest õmbluseta ja õmblusga torusid, torusid, liitmikke ja flantse vastavalt standarditele ASTM A312, A213, A269, A790 ja A928 koos EN 10204 3.1 või 3.2 materjalitesti sertifikaatidega. Sisemised PMI-, keemilised ja mehaanilised testid, hüdrostaatilised testid ning mittesüstruivad testid kinnitavad, et iga toode vastab mereveekasutusele esitatavatele keemilistele ja terviklikkuse nõuetele.

Kohustuslik väljaandmine
Merewee külmumine koormab alaliialdatud materjale. Soe, hapnikurikas, bioloogiliselt aktiivne ja kiiresti liikuv merewater ülekoormab terase 316L, seega peaksid rannikul asuvad elektrijaamad valima materjali põhjal PREN-i ja kihistumiskindluse järgi, kasutades temperatuuri, voolukiiruse ja maksumuse põhjal dupleks-terast 2205, 6Mo superausteniitset terast, superdupleks-terast 2507 või tiitaniit. Paaris kihistumisvaba konstruktsiooniga, reguleeritud vooluga, klorineerimisega ja seiskumise ajal puhastusvooluga tagab õige kõrgsulamiseline valik jahutusahelad, mis vastavad klooridele, biofoulingule ja erosioonile pikaks kasutusajaks, mida need jaamad nõuavad.

Tavaliselt esinevad küsimused
K: Miks ei soovitata 316L-d merewee jahutuseks?
A: Ainult umbes 2% molübdeeni ja PREN väärtusega ligikaudu 24 ei suuda 316L vastu soojale mereweele ja on eriti tundlik kihistumiskorrosioonile tihendite, toruühenduste ja biofoulingu all. Usaldusväärse merewee kihistumiskindluse saavutamiseks on tavaliselt vajalik PREN väärtus umbes 40 või kõrgem.
K: Mis voolukiirus on ohutu merewee terasest torustiku jaoks?
A: On aken: kiirus peab olema piisavalt kõrge, et vältida settimist ja biofilmide teket, mis põhjustavad settimise-alust ja mikrobioloogilist korrosiooni, kuid piisavalt madal, et vältida erosioonkorrosiooni. Kõrgsulamitüübid, näiteks 6Mo ja superduplex, taluvad mitmeid meetreid sekundis, kuid siledad üleminekud ning kontrollitud turbulentsus sisendites ja pöörduvates osades on olulised.

Määrake merevee klassi duplex ja superduplex torustik Wenqiangilt: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/