פלדת אל חלד ל-CCUS: בחירת חומר לכיבוש ותובלה של CO2

בחירת חומרים לכיבוש, יישום ואגירה של פחמן דו-חמצני (CCUS) מתבססת על עובדה אחת: CO2 כשלעצמו אינו הבעיה, אלא המים, החומצות והזוהמות הנסתרות שמתלווים אליו. עבור כיבוש מבוסס אמין ושירות CO2 לח, פלדת אל חלד 316L היא החומר הנפוץ ביותר. עבור צינורות CO2 בצפיפות גבוהה או במצב סופרקריטי שמעבירים זוהמות כגון מים, H2S וחמצן, פלדת אל חלד דו-פזית 2205 עונה על הדרישות, ובמקרים הקיצוניים ביותר פלדת אל חלד דו-פזית מתקדמת 2507 מספקת את העוצמה ואת התנגדות הכלורידים הדרושה למילוי המשימה. חברת Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. מספקת צינורות, צינורות דקים וחיבורים בכל הטווח הזה, עם אפשרות לעקוב אחר מקור החומר במלואו.

כימיה של תהליכי קורוזיה במערכות CO2
דוֹרְסָה יְבֵשָׁה וטְהוֹרָה מִתְקַשֶּׁרֶת בְּקֻלָּנוּת עִם פְּלַדָּה לֹא חוֹדֶרֶת. הִוסָפַת מַיִם מְשַׁנָּה אֶת הַתְּמוּנָה: דוֹרְסָה מֻמְסֶסֶת יוֹצְרֶת חֲמַץ כַּרְבוֹנִי, ה-pH יוֹרֵד, וּמִזְדַּלְגִים שְׁנֵי סוּגֵי נְגִיפָה – נְגִיפָה כְּלָלִית וּנְגִיפָה מְקוֹמִית. בְּמִצְבְּרֵי דוֹרְסָה, מַחֲלָבִים חַמִּים מִסּוּג ה-MEA ו-h-MDEA סוֹפְגִים דוֹרְסָה וְהוֹפְכִים לְחַמְצָנִיִּים בְּדֶרָכִים רַבִּים בְּיַחַד: עִמּוּס גַּז חַמְצָנִי, נִכְנָסוּת אוֹקְסִיגֶן, וְצִמְצוּם מַלְחֵי תְּחוּמָה חַמִּים וּמַצְרוֹת פְּרִיקָה. הַמְּקוֹמוֹת הַמְּשֻׁחְקִים בְּיוֹתֵר הֵם הַמְּחַמֵּם, הַמַּחלֵף חֹם בֵּין הַתַּרְבִּיץ לְהַדָּק, הַמַּעֲבָר הָעֶלְיוֹן שֶׁל הַמְּפַרְקֵן, וּמַסְלְלוֹת הַמְּתַקְנִים, בְּאֵלּוּ הַמְּקוֹמוֹת טֶמְפֶּרָטוּרָה וְרִיכּוּז הַגַּז הַחַמְצָנִי מַגִּיעִים לְשִׁיאָם.
הובלה היא עניין שונה לחלוטין. צינורות מזרימים את דו-תחמוצת הפחמן במצב צפוף או סופרקריטי כדי להזיז כמות גדולה יותר של החומר. אם שומרים על הזרם יבש באמת, אפשר להשתמש בפלדה פחמנית במחיר סביר לקו המרכזי, אך זיהומים משנים את החשבון הזה. מים מעל רמת ההתמוססות שלהם עלולים להתנתק כתוספת מימית חופשית, ובערבוב עם H2S, O2, NOx או SOx הם יוצרים חומצות פחמנית, גופרתית או חנקתית שמביאות לבלאי מהיר של הפלדה. לכן משתמשים ברכיבים מפלדת אל חלד בכניסות, ברבבים, בקווי המכשירים ובכל מקום שבו התנהגות הפאזה או הפרעה עלולה לגרום להופעת מים חופשיים.
האופן שבו הזיהומים פועלים יחד חשוב באותה מידה כמו הכמות של כל אחד מהם. חמצן ו-NOx יכולים לתקשר עם מיני גופרית וייצר חומרים כמו גופרית אלמנטרית וחומצות חזקות שלא היו נוצרים על ידי מזהם בודד, ולכן המפרטים מתמקדים יותר ויותר בגבול העליון הכולל של הזיהומים במקום לפקח על כל סוג מזהם בנפרד. מסיבה זו, פרויקט סביר מעצב את המתכת הנוגעת בזרם למקרה הגרוע ביותר האפשרי, ולא לתערובת הממוצעת.

בחירת דרגת פלדה: 316L לעומת דו-פазית
316L, עם מוליבדנום לנגד חורים, מתמודדת עם CO2 רטוב, מעגלים אמינים וכולורידים מתונים. היא נוחה לעיבוד ורשומה במשרות ארוכות בתהליכי טיפול בגז. הגבלותיה באים לידי ביטוי כאשר רמות הכולורידים, הטמפרטורה או המתח עולים לרמה שמסכנת את היווצרות חורים, התקפה בחריצים או סדק תחת מתח כלוורי.
הפלדה הדו-פازית 2205 פותרת את הגבלות אלו. המבנה הדו-פازي שלה – אוסטניטי-פריטי – מספק חוזק ירידה כפול ביחס ל-316L, מה שמאפשר קירות דקים יותר וצינורות קלים יותר, וכן התנגדות גבוהה בהרבה לחורים כלווריים ולקורוזיה תחת מתח כלוורי. כאשר זיהומים וכולורידים נעשים חמורים במיוחד, הפלדה הדו-פזית המתקדמת 2507 מגבירה עוד יותר את מספר ההתנגדות לחורים עבור שירות ההזרקה וההובלה הקשה ביותר.

שקולות למסילות צינוריות צפופות ובעלות CO2 על-ביקרי
מעל כ-31 מעלות צלזיוס ו-74 בר, ה-CO2 הופך לעל-בקרית, עם צפיפות דמוית נוזל וזרימה דמוית גז. זה יעיל ל pompה, אך לא סובלני לזיהומים. מעצבים מקשיטים את תוכן המים, לעיתים קרובות מתחת ל-50 ppm, במטרה מדויקת למנוע היווצרות של מים חופשיים שיגרמו לקורוזיה. גם אז, תופעות זמניות כגון הפעלה ראשונית, הפחתת הלחץ והürקון יכולים לגרום לקרירה של ג'ול-תומסון ולקondenציה מקומית, ולכן המתכת חייבת לעמוד בחריגות אלו, לא רק במצב יציב.
פלדת אל חלד זוכה למיקומה באזורים אלה הנוטים לאי-יציבות, וכן בקווים בעלי קוטר קטן, שם עליית המחיר היא קטנה אך התועלת באימונים היא גדולה. גם עמידות לפגיעה בטמפרטורות נמוכות חשובה, משום שהורקון מהיר יכול לקרר את המתכת הרבה מתחת לטמפרטורת הסביבה; פלדות אל חלד אוסטניטיות מסוג 304L ו-316L שומרות על עמידותן לפגיעה גם בטמפרטורות קריאוגניות, בעוד שדרגות הדואלקס דורשות בדיקה מדוקדקת יותר של הגבולות שלהם בטמפרטורות נמוכות.
הבלאי המונע על ידי הזרימה הוא פריט אחר שדורש מעקב. זרמים הנושאים חלקיקים מתחנות האגירה במעלה הזרם, או שזורמים במהירות דרך שסתומים ופתחים, גורמים לבלאי של המתכת, והחמצון-הבלאי מתרחש במהירות wherever הסרט הגנתי נספג שוב ושוב. הקשיחות והחוזק הגבוהים של הסוג הדופלקסי עוזרים, וגם הגאומטריה – עקומות עדינות וקטע ישר מספיק – מפחיתים את הטורבולנציה המקומית בחלקים החשופים ביותר בסכנת בלאי.

ייצור, ריתוך וביצוע בדיקות
לסוגי הדופלקסי יש דרישות ריגורוזיות לריתוך כדי לשמור על איזון הפאזות. קליטה יתרה של חום או קירור איטי משנים את היחס בין האוסטניט לפראיט ויוצרים פאזות אינטראמתליות שפוגעות בעמידות לשבירה ובתנגדות לחמצון, ולכן מבקרים ומגבילים את כמות החום המוזרק, את טמפרטורת הביניים בין השכבות, ואת סוג החומר הממלא. עבור 316L, התכולה הנמוכה של פחמן מפחיתה את הסיכון לסנסיטיזציה בעת ריתוך חתכים עבים, שכיחים בתחנות אגירה.
אימות הוא מה שמגן על המערכת. המעבדה הפנימית שלנו מבצעת זיהוי חומרי חיובי כדי למנוע בלבול בין דרגות, בדיקות כימיות ומיכניות, בדיקת הידרוסטטית כדי לאשר את שלמות הלחץ, ובדיקה לא מפריעה כדי לבדוק את איכות הלחיצות. מדידת פריט נווט משמשת לתמיכה בבקרת האיכות של צינורות דו-גוניים.

סטנדרטים ותיעוד ל-CCUS
CCUS נמצא במקום בו מתנגשים קודים לצינורות, לכלי לחץ ולתהליכים, ולכן המסמכים חייבים להיות מושלמים. ונקיאנג מייצרת לפי הסטנדרטים של ASTM A312 ו-A790 לצינורות אוסטניטיים ודו-גוניים, A213 ו-A269 לצינורות קשיחים, ו-A928 לצינורות דו-גוניים מילוחים, בהתאם להתייחסויות של ASME ולמערכת ISO 9001. כל משלוח יכול לכלול תעודות בדיקת חומר מסוג EN 10204 3.1 או 3.2 שמקשרות כל קטע למספר החום שלו, להרכב הכימי ולתוצאות המיכניות.
תהליך ה-CCUS מתפשט במהירות, ותפקוד האחסון לטווח ארוך נמצא תחת בדיקה קפדנית — כך שמערכת ההעקובות אינה רק ניירת מיותרת, אלא מאפשרת למפעילים להוכיח את התאמתם לשימוש לאורך עשורים של פעילות מחזורית. השתמשו בפלדה משובבת מסוג 316L עבור יישומים רטובים ובעבודה עם אמינים, ובפלדה דו-פазית או דו-פازית על-גבוהה עבור תחבורה הדורשת חוזק גבוה, ריכוז גבוה של כלורידים ותערובות של זיהומים; תמכו זאת באישורים מאומתים, ומערכת ה-CCUS תקבל את השולי החסינות לקורוזיה שהיא זקוקה לו. התאימו את דרגת החומר לכימיה המדויקת של כל זרם במקום להשתמש בחומר סטנדרטי אחד — וכך ביצעתם את העבודה האמיתית לבחירת חומרים למערכת ה-CCUS.

שאלות נפוצות
ש: האם ניתן להשתמש בפלדת פחמן לخطوط צינורות CO2?
ת: כן, עבור קווי תחבורה מרכזיים של CO2 בצפיפות גבוהה ויבשים באמת, השימוש בפלדת פחמן יכול להיות בעל יעילות כלכלית; עם זאת, מציינים פלדה משובבת באזורים שבהם מים וזיהומים כגון H2S או O2 עלולים ליצור חומצות קורוזיביות, וכן בשערים, בקווי מכשירים ובקטעים הרגישים יותר לאי-יציבות.
ש: מדוע לבחור בפלדה דו-פازית 2205 במקום ב-316L עבור תחבורה?
א: דו־קוטבי 2205 מציע כפליים את חוזק הזרימה עבור צינורות דקים וקלילים יותר, וכן עמידות מועילה יותר בפני ניקוב כלורידי ותהליך סדיקת מתח–קורוזיה, מה שחשוב כאשר הזרם מכיל כלורידים וזוהמות.

לדיונים באוסטניטי ל-CCUS עם זג'יאנג וןציאנג: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/