Acciaio inossidabile per sistemi di lavaggio dei fumi (FGD) per la desolforazione

I depuratori umidi per la desolforazione dei fumi (FGD) sono tra gli ambienti più corrosivi all’interno di una centrale elettrica; la scelta del materiale in tali zone dipende dalla presenza di cloruri, da un basso pH, da acidi condensanti e dall’abrasione, non soltanto dalla temperatura. L’acciaio inossidabile idoneo varia a seconda della zona: l’316L può essere sufficiente in condizioni meno severe, ma l’assorbitore, le interfacce umido-secco e le zone con concentrazione di cloruri richiedono spesso l’317L, il duplex 2205 o acciai superaustenitici e superduplex con il 6% di molibdeno. Scegliere una lega troppo poco resistente comporta rapidamente corrosione da pitting e da crevice; selezionare invece la lega corretta consente un funzionamento affidabile per decenni. Presso Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. assistiamo gli operatori nel mappare l’ambiente specifico per ogni zona, abbinando il materiale più adatto.

Ambiente umido FGD
In un depuratore a umido con calcare, i fumi caldi entrano in contatto con una sospensione che assorbe il biossido di zolfo, generando così una miscela chimicamente aggressiva. I cloruri, trasportati dal carbone e concentrati per evaporazione e ricircolo, sono il principale fattore responsabile della corrosione localizzata (pitting) e della corrosione da fessura (crevice corrosion); possono raggiungere migliaia o decine di migliaia di parti per milione nel liquido ricircolante. Il pH è basso, spesso compreso tra 4 e 6 nella sospensione principale e molto più basso nelle condense locali; inoltre, le specie residue di zolfo e l’ossigeno disciolto conferiscono un’acidità ossidante.
L'attacco fisico si somma a quello chimico. I solidi di calcare e gesso abrasionano le superfici, mentre la sospensione in movimento attraverso i collettori di spruzzo, gli ugelli e le tubazioni di ricircolo erode i film protettivi. Le zone più critiche sono quelle di interfaccia umido-asciutto, come l'ingresso, dove i gas caldi entrano per la prima volta in contatto con il liquido e l'evaporazione concentra cloruri e acidi in film aggressivi capaci di causare corrosione localizzata anche su materiali ben legati. Le escursioni termiche vanno da temperature elevate all'ingresso fino a valori prossimi a quelli ambientali nella canalizzazione di uscita, pertanto il regime corrosivo varia lungo il percorso del flusso.

Perché le leghe standard faticano
Si valuta la resistenza alla corrosione da pitting in presenza di cloruri di un acciaio austenitico o duplex mediante il numero equivalente di resistenza al pitting (PREN), calcolato approssimativamente come cromo più 3,3 volte il molibdeno più 16 volte l'azoto. Un valore PREN più elevato indica che l'acciaio tollera livelli più alti di cloruri e pH più bassi prima che insorga il pitting.

316L, con un valore PREN prossimo a 25, resiste solo a modesti livelli di cloruro e si corrode rapidamente in presenza di soluzioni concentrate per FGD, pertanto viene utilizzato esclusivamente nelle zone meno severe. Il 317L, arricchito con molibdeno, estende leggermente tale intervallo. Il duplex 2205 offre sia un valore PREN più elevato sia una resistenza a snervamento circa doppia rispetto al 316L, consentendo l’impiego di sezioni più sottili ma più resistenti nelle tubazioni per sospensioni e negli interni dell’assorbitore. Quando la concentrazione di cloruri sale a decine di migliaia di ppm e il pH diminuisce, soltanto gli acciai superaustenitici 6Mo o i super duplex 2507 garantiscono una resistenza affidabile contro la corrosione da pitting e da fessurazione.

Zone dei materiali lungo l’intero impianto
Un sistema FGD va interpretato al meglio come una serie di ambienti. La zona di ingresso e di raffreddamento rapido, un’interfaccia umida-asciutta con gas caldo, acido in condensazione e cloruri in concentrazione, rappresenta la condizione più severa e richiede tipicamente acciai superaustenitici con 6% di molibdeno oppure costruzioni rivestite. Il vaso assorbitore e i suoi componenti interni, le tubazioni di distribuzione degli spruzzi e quelle del ricircolo sono esposti a una sospensione concentrata, abrasiva e ricca di cloruri a temperatura moderata, dove sono comuni gli acciai duplex 2205 o le leghe superaustenitiche. Le tubazioni per il ricircolo e lo spurgo della sospensione, soggette a erosione-corrosione, traggono vantaggio dalla resistenza meccanica e dal valore PREN degli acciai duplex. Il canale di uscita e la zona del separatore di nebbia, più fresche e spesso con contenuto inferiore di cloruri ma comunque umide e acide, possono impiegare acciai 317L o duplex, a seconda delle condizioni locali. I canali a valle riscaldati o asciutti presentano condizioni meno severe e consentono l’uso di acciai con composizione più semplice.
Poiché ogni zona è diversa, una lega raramente risulta adatta all’intero sistema. Specificare in eccesso ovunque comporta uno spreco di denaro; specificare in difetto all’ingresso o all’assorbitore espone al rischio di guasto. Mappare la concentrazione di cloruri, il pH, la temperatura e l’abrasione per ogni posizione è l’approccio rigoroso per effettuare la scelta.

Fessure, saldature e lavorazioni
Anche la lega corretta fallisce precocemente se si trascurano fessure e saldature. Guarnizioni, sovrapposizioni bullonate, depositi e saldature con penetrazione incompleta generano fessure nelle quali i cloruri si concentrano e la corrosione localizzata inizia a livelli inferiori rispetto a quelli che il metallo massiccio sopporterebbe normalmente. Progettare per ridurre al minimo le fessure, privilegiare saldature con penetrazione completa e consentire lo scarico, in modo che i solidi non si accumulino.
La saldatura deve proteggere la resistenza alla corrosione. Per le leghe duplex, un apporto di calore controllato e l’uso del materiale d’apporto corretto mantengono l’equilibrio ferrite-austenite ed evitano fasi che causano fragilità; per le leghe superaustenitiche, i materiali d’apporto a base di nichel sovrallegati compensano la segregazione del molibdeno nella zona saldata. La colorazione termica deve essere rimossa e le superfici devono essere ripassivate, poiché le zone saldate impoverite di cromo sono esattamente quelle in cui il liquido FGD penetra per prime. L’identificazione positiva del materiale (PMI) su tubi e raccordi in entrata previene l’errore costoso di installare una lega poco resistente in una zona ad alto contenuto di cloruri.

Perché gli aggiornamenti sono spesso necessari
Molti sistemi FGD sono stati inizialmente costruiti con rivestimenti o acciai inossidabili più economici, quindi potenziati a seguito dell’aumento dei cloruri nei combustibili, del maggiore fenomeno di condensazione causato dai cicli di carico e dei danni ai rivestimenti che hanno esposto il substrato. L’impiego di carbone con contenuto più elevato di cloruri, il riciclo dell’acqua — che concentra i sali — e limiti più stringenti sulle emissioni, che richiedono stadi umidi, spingono tutti l’ambiente operativo verso leghe con valore PREN più alto. Il passaggio a gradi duplex o superaustenitici consente di ridurre lo spessore delle pareti grazie alla maggiore resistenza meccanica, diminuisce le fermate per manutenzione e prolunga la vita utile, fattori che spesso giustificano il costo aggiuntivo delle leghe rispetto agli anni di esercizio residui dell’impianto.

Guida pratica
Selezionare i materiali per le zone dell’impianto FGD in base al livello di cloruri, al pH, alla temperatura e all’abrasione, utilizzando il valore PREN come guida preliminare: acciaio 316L solo per le zone più miti; acciaio 317L e duplex 2205 per le zone con cloruri moderati o elevati; acciaio superaustenitico 6Mo o super duplex 2507 per l’ingresso, l’assorbitore e la soluzione concentrata. Ridurre al minimo le zone di ristagno, utilizzare gli appositi materiali di apporto e rimuovere la colorazione termica. Wenqiang fornisce tubi, tubazioni e raccordi in acciaio 316L, 317L, duplex 2205 e super duplex 2507/S32750, accompagnati da analisi PMI, chimiche, meccaniche e di resistenza alla corrosione, consentendo agli operatori di abbinare ogni zona del depuratore a una lega verificata e correttamente certificata.

Domande frequenti
D: Perché l’acciaio 316L è spesso inadeguato per i depuratori FGD?
R: L’acciaio 316L presenta un valore PREN pari a circa 25 e resiste soltanto a concentrazioni modeste di cloruri. Nelle soluzioni FGD i cloruri si concentrano fino a migliaia o decine di migliaia di ppm a basso pH, pertanto l’acciaio 316L subisce rapidamente fenomeni di corrosione localizzata (pitting) e di corrosione interstiziale, eccetto nelle zone più miti.
D: Come si sceglie l’acciaio inossidabile adatto alle diverse zone dell’impianto FGD?
A: Mappare la concentrazione di cloruri, il pH, la temperatura e l’abrasione per ogni ubicazione, quindi abbinare il valore PREN: 316L per le zone miti, 317L e duplex 2205 per le zone con cloruri moderati o elevati, e 6Mo superaustenitico o super duplex 2507 per l’ingresso aggressivo, l’assorbitore e la soluzione concentrata.

Per tubi, tubazioni e raccordi in acciaio inossidabile di grado FGD nelle leghe 316L, 317L, 2205 e 2507, con controllo completo mediante PMI e prove di corrosione, contattare Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. al numero +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/