Nerūsējošais tērauds CCUS sistēmām: materiālu izvēle CO2 uzķeršanai un transportēšanai

CO2 uztveršanai, izmantošanai un uzglabāšanai (CCUS) izvēloties materiālus, jāņem vērā viens fakts: pats CO2 nav problēma, bet ūdens, skābes un nelielas piedevas, kas to pavada, — ir. Aminu bāzes uztveršanai un mitrā CO2 vidē galvenais izmantojamais materiāls ir nerūsējošais tērauds 316L. Blīvām vai superkritiskām CO2 cauruļvadu sistēmām, kurās var būt ūdens, H2S un skālens, izmanto divfāžu nerūsējošo tēraudu 2205; visgrūtākajos gadījumos superdivfāžu nerūsējošais tērauds 2507 nodrošina nepieciešamo izturību un pretestību hlorīdiem. Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. piegādā caurules, caurulītes un savienojumus šajā visā diapazonā ar pilnu materiālu izsekojamību.

CO2 sistēmu korozijas ķīmija
Sauss, tīrs CO2 gandrīz nemaz neskar nerūsējošo tēraudu. Pievienojot ūdeni, situācija mainās. Šķīdušais CO2 veido ogļskābi, pH vērtība pazeminās un seko gan vispārēja, gan lokalizēta korozija. CO2 uztveršanas iekārtās karstie aminu šķīdinātāji, piemēram, MEA un MDEA, absorbē CO2 un kļūst korozīvi vairākos veidos vienlaikus: skābā gāzu ielāde, skābekļa iekļūšana un siltumstabilo sāļu un degradācijas produktu uzkrāšanās. Visvairāk apdraudētās vietas ir reboileris, bagātinātājs–atdzesētājs siltummainis, distilācijas kolonnas augšdaļa un atgūšanas ķēdes, kur temperatūra un skābās gāzes koncentrācija abas sasniedz maksimumu.
Transportēšana ir citads dzīvnieks. Caurvadi pārvada CO2 blīvā vai superkritiskā fāzē, lai pārvietotu vairāk. Ja straume tiek uzturēta patiešām sausa, tad tērauda cauruļvadi var būt ekonomiski izdevīgi galvenajiem cauruļvadiem, bet piemaisījumi šo matemātiku maina. Ūdens virs šķīdības robežas var atdalīties kā brīva ūdens fāze, un, sajaucoties ar H2S, O2, NOx vai SOx, veido ogļskābo, sērskābo vai slāpekļskābo skābi, kas ātri iznīcina tēraudu. Tāpēc ieejās, vārstos, instrumentu cauruļvados un jebkurā vietā, kur fāžu uzvedība vai traucējums ļauj parādīties brīvam ūdenim, tiek izmantoti nerūsējošā tērauda komponenti.
Svarīgi ne tikai to, cik daudz katra piemaisījuma ir, bet arī tas, kā piemaisījumi mijiedarbojas. Skālens un NOx var reaģēt ar sēra savienojumiem, radot elementāru sēru un spēcīgas skābes, ko viens vienīgs piesārņotājs neatdalītu pašam par sevi, tāpēc specifikācijās aizvien biežāk noteikta kopējā piemaisījumu robeža, nevis katram piesārņotājam atsevišķi. Tāpēc saprātīgs projekts izvēlas mitrināmās metāla daļas, pamatojoties uz ticamo visgrūtāko gadījumu, nevis vidējo izejvielu sastāvu.

Klases izvēle: 316L pret divfāžu tēraudu
316L, kurā ir molibdēns, lai uzlabotu pretestību rievu veidošanai, piemērots mitram CO2, aminu shēmām un vidējiem hlorīdiem. To viegli apstrādā, un tam ir ilgstoša ekspluatācijas pieredze gāzes apstrādē. Tā ierobežojumi kļūst redzami tad, kad hlorīdu koncentrācija, temperatūra vai spriegums palielinās tik daudz, ka rodas risks rievu veidošanai, spraugu korozijai vai hlorīdu izraisītai stresa korozijai.
Divfāžu tērauds 2205 risina šos ierobežojumus. Tā divfāžu austēnīta–ferīta struktūra nodrošina aptuveni divreiz lielāku plūstamības robežu nekā 316L, tāpēc sienas var būt tievākas un cauruļvadi vieglāki; turklāt tas daudz labāk pretojas hlorīdu izraisītai rievu veidošanai un stresa korozijai. Kad piemaisījumi un hlorīdi kļūst ļoti intensīvi, superdivfāžu tērauds 2507 vēl vairāk paaugstina rievu pretestības ekvivalenta skaitli visgrūtākajām iepumpēšanas un transporta lietojumprogrammām.

Blīva un virskritiskā CO2 cauruļvadu apsvērumi
Virs aptuveni 31 °C un 74 bar CO2 kļūst virskritiskais, kam raksturīga šķidruma līdzīga blīvums un gāzes līdzīga plūsma. To ir efektīvi sūknēt, taču tas nepiedod piesārņojumus. Projektētāji stingri ierobežo ūdens saturu, bieži zem 50 ppm, lai precīzi novērstu brīvā ūdens veidošanos un tā izraisīto koroziju. Tomēr pat šajā gadījumā pārejoši procesi, piemēram, darbības uzsākšana, spiediena samazināšana un iztukšošana, var izraisīt Džoula–Tomsona atdzišanu un vietēju kondensāciju, tāpēc metālam jāiztur ne tikai pastāvīgā stāvokļa, bet arī īslaicīgi ekspluatācijas režīmi.
Nerūsējošais tērauds attaisno savu vietu šādos traucējumiem pakļautajos punktos un mazcaurulīgajos cauruļvados, kur papildu izmaksas ir nelielas, bet uzticamības priekšrocības – lielas. Svarīga ir arī zemtemperatūras trieciena izturība, jo ātra iztukšošana var atdzesēt metālu daudz zem apkājējās vides temperatūras; austēnītiskie grādi 304L un 316L saglabā savu trieciena izturību līdz kriogēnām temperatūrām, kamēr divfāžu grādiem jāapsver uzmanīgāk to zemtemperatūras robežas.
Plūsmas izraisītā nodilums ir cits uzraudzības objekts. Strāvas, kas pārvadā cietās daļiņas no augšupvērstās uztveres iekārtas vai kas strauji plūst caur vārstiem un atverēm, iznīcina metālu, un erozijas korozija notiek ātri visur, kur aizsargkārta tiek pastāvīgi noņemta.

Izgatavošana, metināšana un testēšana
Duplex kvalitātes prasa disciplinētu metināšanu, lai saglabātu fāžu līdzsvaru. Pārāk liels siltuma ievads vai lēns dzesēšanas process maina austēnīta un ferīta attiecību un var izraisīt starpmetāliskas fāzes, kas samazina izturību un korozijas izturību, tāpēc siltuma ievads, starpmetinājuma temperatūra un piepildviela tiek stingri kontrolēti un pārbaudīti. 316L gadījumā zemais oglekļa saturs samazina sensibilizāciju metinot biezas sekcijas, kas ir tipiskas uztveres iekārtās.
Verifikācija ir tas, kas aizsargā sistēmu. Mūsu iekšējā laboratorija veic pozitīvu materiālu identifikāciju, lai novērstu sakausējuma kļūdas, ķīmiskos un mehāniskos testus, hidrostatiskos testus, lai apstiprinātu spiediena izturību, un bezdestruktīvo izmeklēšanu metinājumu kvalitātes pārbaudei. Ferīta mērījumi atbalsta divfāžu sakausējumu kvalitātes kontroli.

CCUS standarti un dokumentācija
CCUS atrodas tur, kur krustojas cauruļvadu, spiediena trauku un procesu normatīvie akti, tāpēc dokumentācijai jābūt pilnīgi nevainojamai. Venčjan ražo austēnītiskās un divfāžu caurules ASTM A312 un A790, caurulītes ASTM A213 un A269, kā arī metinātās divfāžu caurules ASTM A928 saskaņā ar ASME norādēm un ISO 9001 sistēmu. Katrs piegādes partijas var būt aprīkots ar EN 10204 3.1 vai 3.2 materiāla testa sertifikātiem, kas saista katru caurules gabalu ar tā kausējuma numuru, ķīmisko sastāvu un mehāniskajiem testu rezultātiem.
CCUS ātri attīstās, un ilgtermiņa uzglabāšanas integritāte tiek rūpīgi pārbaudīta, tādēļ izsekojamība nav vienkārši birokrātiskas formalitātes — tā ļauj operatoriem pierādīt sistēmas piemērotību ekspluatācijai vairākus desmitus gadu cikliskā darbībā. Izmantojiet 316L tēraudu mitrās un aminu vidēs, divfāzu vai superdivfāzu tēraudu augstas izturības, augstas hlorīdu koncentrācijas un piesārņotu transportēšanai, atbalstiet to ar verificētu sertifikāciju — un CCUS sistēmai būs nepieciešamais korozijas rezerves apjoms. Izvēlieties materiāla kvalitāti atbilstoši katras plūsmas faktiskajai ķīmiskajai sastāvdaļai, nevis standarta viena materiāla izmantošanai — un jūs esat veikuši patieso CCUS materiālu izvēles darbu.

Bieži uzdotie jautājumi
J: Vai oglekļa tēraudu var izmantot CO2 cauruļvados?
A: Jā, patiešām sausiem, augstas tīrības blīvās fāzes CO2 galvenajiem cauruļvadiem tas var būt izdevīgs, taču vietās, kur ūdens un piesārņojumi, piemēram, H2S vai O2, var veidot agresīvas skābes, kā arī vārstos, mērinstrumentu līnijās un vietās, kur ir liela traucējumu iespējamība, norāda izmantot nerūsējošo tēraudu.
J: Kāpēc transportēšanai izvēlēties divfāzu tēraudu 2205 vietojā 316L?
A: Duplex 2205 piedāva aptuveni divreiz lielāku izturību pret deformāciju, kas ļauj izmantot plānāku un vieglāku cauruli, kā arī pārāku pretestību hlorīdu izraisītai rūsai un sprieguma korozijai, kas ir būtiski, ja straumē ir hlorīdi un citas nevēlamas piedevas.

Apspriediet CCUS klases nerūsējošo tēraudu ar Zhejiang Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/