Rostivaba teras CCUS-ile: materjalivalik CO2-püüdmiseks ja -transportimiseks

Süsinikdioksiidi püüdmise, kasutamise ja säilitamise (CCUS) materjalide valik sõltub ühest faktist: CO2 ise ei ole probleem, vaid vesi, happed ja sellest kaasas liituvad jäälisained. Aminopõhiste püüdmis- ja niiskes CO2-teenustes on 316L rostivaba teras töölooma. Tihedate või ülikriitiliste CO2 torujuhtmete puhul, kus liiguvad ka vesi, H2S ja hapnik, toimib dupleks 2205, ning kõige raskemates juhtudes pakub superdupleks 2507 vajalikku tugevust ja kloriidiresistentsust. Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. tarnib torusid, torusid ja ühendusdetaili kogu selle ulatuses täieliku materjali jälgitavusega.

CO2 süsteemide korrosioonikeemia
Kuiv, puhas CO2 puudutab roostevabalt teraselt vaid ülitõenäoliselt. Lisa vett ja pilt muutub. Lahustunud CO2 moodustab süsikhappe, pH langeb ning järgnevad nii üldine kui ka kohalik korrosioon. CO2-püügitehastes imenduvad CO2 soojad amiinlahused, näiteks MEA ja MDEA, ning muutuvad korrosiivseks mitmel viisil korraga: happelise gaasi laadimine, hapniku sissepääs ning soojakindlate soolade ja lagunemissaaduste kogunemine. Kõige halvemad kohad on reboiler, rikka ja vaese lahuse soojusvahetaja, destilleerimistorustiku ülemine osa ja taastusring, kus nii temperatuur kui ka happelise gaasi kontsentratsioon on kõrgeimad.
Transport on erinev loom. Torujuhtmed suruvad CO2-d tihedas või ülikriitilises faasis, et liigutada seda rohkem. Hoia voog tegelikult kuivana ja süsinikteras võib olla majanduslik valik peatorujuhtme jaoks, kuid impordid muudavad selle arvutuse. Vesi üle lahustuvuse piiri võib eralduda vabana vesifaasina ja seguneda H2S-, O2-, NOx- või SOx-ga, moodustades sügavhappe, väävelhappe või lämmastikhappe, mis kiiresti lagundavad terast. Seetõttu paigaldatakse roostevabaterasest komponendid sisenditesse, ventiilidele, mõõtesüsteemide torudele ja kõikidesse kohtadesse, kus faasikäitumine või häire võimaldab vaba vee ilmnemist.
Oluline on mitte ainult iga impordi kogus, vaid ka see, kuidas impordid omavahel interakteeruvad. Happes ja NOx võivad reageerida väävliühenditega, tekitades elemendaarset väävlit ja tugevaid happeid, mida üksikud saasteained eraldi ei tekita. Seepärast piiratakse spetsifikatsioonides üha enam kogu saastekott ühiselt, mitte iga saasteainet eraldi. Sellepärast projekteerib mõistlik projekt niiskesse metalli pinnale usutava kõige halvema olukorra, mitte keskmise toitumise põhjal.

Sordi valik: 316L vs dupleks
316L sisaldab molibdeenit, mis suurendab selle vastupanuvõimet pittingule; see sobib niiskete CO2-ga, amiiniringide ja mõõduka kloriidi keskkonnas. Seda on lihtne töödelda ja sellel on pikaajaline kasutuslugem gaasitöötlemisel. Selle piirangud ilmnevad siis, kui kloriidi tase, temperatuur või pinge tõusevad nii kõrgele, et tekib oht pittingule, pinnakorrapärase korrosioonile või kloriidi tingitud stressikorrosioonilisele purunemisele.
Dupleks 2205 lahendab need piirangud. Selle kahefaasiline austeniit-ferriitne struktuur annab umbes kaks korda suurema tõmbetugevuse kui 316L-le, mistõttu saab seinte teha õhemaks ja torujuhtmed kergemaks; lisaks on selle vastupidavus kloriidi pittingule ja stressikorrosioonilisele purunemisele palju parem. Kui impordid ja kloriidid muutuvad väga tugevaks, suurendab superdupleks 2507 veelgi pittingukindluse ekvivalentarvu kõige nõudlikumate injekteerimis- ja transporditeenuste jaoks.

Tihedate ja ülekriitilise CO2 torujuhtmete kaalutlused
Üle umbes 31 °C ja 74 bar puhul muutub CO2 ülekriitiliseks, millel on vedelikulaadne tihedus ja gaasilaadne vool. Seda on tõhus pumpada, kuid see ei talu impuriitseid aineid. Projekteerijad piiravad veesisaldust sageli alla 50 ppm, et vältida vaba vee teket ja seega korrosiooni. Siiski võivad ajutised olukorrad, nagu käivitus, rõhu langetamine ja torujuhtme tühjendamine, põhjustada Joule–Thomson’i jahutust ja kohalist kondenseerumist, mistõttu peab metall taluma ka ajutisi koormusi, mitte ainult püsivat olekut.
Rostivaba teras on oma koha saanud just sellistes häirepruuksetes kohtades ja väikese läbimõõduga torujuhtmetes, kus lisakulu on väike, kuid usaldusväärsuse kasu suur. Oluline on ka madala temperatuuri löögi- ja löökkindlus, sest kiire torujuhtme tühjendamine võib metalli jahutada oluliselt allapoole ümbritsevat temperatuuri; austeniitne 304L ja 316L säilitavad oma löögi- ja löökkindluse kriitiliste temperatuurideni, samas kui dupleksklasside puhul tuleb nende madalama temperatuuri piiride suhtes olla tähelepanelikum.
Vooluga seotud kulumine on teine tähelepanu nõudv element. Voolud, mis viivad tahked osakesed ülesvoolus asuvast kogumisest välja või mis lähevad kiiresti läbi ventiilide ja avade, kulutavad metalli ära ning erosioonkorrosioon toimub kiiresti igal pool, kus kaitsekiht pidevalt eemaldatakse.

Töötlemine, keevitamine ja testimine
Duplexsortimentide keevitamisel tuleb faasitasakaalu säilitamiseks järgida rangeid nõudeid. Liiga suur soojusenergia sisend või aeglane jahtumine muudab austeniiti-ferriti suhet ning võib tekitada intermetallilisi faase, mis vähendavad tugevust ja korrosioonikindlust; seepärast reguleeritakse ja kontrollitakse soojusenergia sisendit, vahekeevitus temperatuuri ja täitematerjali. 316L puhul takistab madal süsiniku sisaldus sensibiliseerumist, kui keevitatakse tavaliselt kogumisrajatistes esinevaid paksusid sektsioone.
Verifikatsioon on see, mis kaitseb süsteemi. Meie sisemises laboris tehakse positiivset materjalituvastust, et vältida materjali sortide segamist, keemilisi ja mehaanilisi teste, hüdrostaatilisi teste rõhukindluse kinnitamiseks ning mittesüstruutivaid uuringuid keevelduste terviklikkuse kontrollimiseks. Ferriitmõõtmine toetab kahefaaslisuse kvaliteedikontrolli.

CCUS standardid ja dokumentatsioon
CCUS asub torujuhtme, rõhupõhiste anumate ja protsessikoodide ristumiskohas, seega peab dokumentatsioon olema täiesti täpne. Wenqiang toodab ASTM A312 ja A790 standardite kohaselt austeniitset ja kahefaaslist toru, A213 ja A269 standardite kohaselt toruke, ning A928 standardi kohaselt keevitatud kahefaaslist toru ASME viidete ja ISO 9001 süsteemi raames. Iga saatmine võib sisaldada EN 10204 3.1 või 3.2 materjalitesti sertifikaate, mis seob iga toruosa tema sulatuse numbri, keemilise koostise ja mehaaniliste testitulemustega.
CCUS kasvab kiiresti ja pikaajalise ladustamise terviklikkus on tähelepanu all, nii et jälgitavus ei ole lihtsalt dokumentatsioon omaette eesmärgiga, vaid võimaldab operaatortel näidata teeninduskõlblikkust korduvate toimimisringide jooksul mitmeid aastakümneid. Kasutage 316L terast niiskete ja amiinidega koormatud kohtades, dupleks- või superdupleksterast kõrgtugevuse, kõrgkloriidi ja saasteainetega küllastunud transpordis, tagage see kinnitatud sertifikaadiga ning CCUS süsteemil on vajalik korrosioonikindlus. Sobitage materjali sortiment iga voogu tegeliku keemia järgi, mitte kasutage ühtset materjali vaikimisi, ja olete tegelenud tegelikult CCUS materjalivalikuga.

Tavaliselt esinevad küsimused
K: Kas süsinikterasest saab kasutada CO2 torujuhtmete valmistamiseks?
V: Jah, tegelikult kuivates ja kõrge puhtusastmega tihedas faasis olevates CO2 peatorujuhtmetes võib see olla majanduslik, kuid roostevabateras on määratletud seal, kus vesi ja saasteained nagu H2S või O2 võivad moodustada korrodeerivaid happeid, samuti ventiilides, instrumentide juhtmetes ja häireid põhjustavates punktides.
K: Miks valida transpordiks dupleks 2205 asemel 316L?
A: Duplex 2205 pakub umbes kaks korda suuremat tõmbetugevust õhematele ja kergematele torudele ning paremat vastupanu kloriidi sügavuskorrosioonile ja pinge-korrosioonilisele pragunemisele, mis on oluline, kui vool sisaldab kloriide ja imporditud saasteaineid.

Arutage CCUS-klassi roostevabast terasest Zhejiang Wenqiangiga: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/