Răcirea cu apă de mare în centralele electrice de coastă: selecția materialului pentru țevi din oțel inoxidabil

Pentru circuitele de răcire cu apă de mare din centralele electrice de coastă, oțelul inoxidabil standard 316L de obicei nu este suficient; apa de mare caldă, bogată în cloruri și predispusă la bioînchidere necesită materiale cu aliaje superioare, cum ar fi oțelul duplex 2205, calitățile superaustenitice cu 6Mo, oțelul superduplex 2507 sau titanul, alese în funcție de temperatură, viteză de curgere și regimul de clorinare. Principalele amenințări sunt coroziunea localizată și coroziunea interstițială indusă de cloruri, coroziunea influențată microbiologic sub peliculele biologice și coroziunea prin eroziune la viteze mari de curgere; astfel, alegerea corectă echilibrează rezistența la coroziune, rezistența mecanică și costul în raport cu sarcina specifică a conductelor de intrare, tuburilor din condensatoare și schimbătoarelor de căldură.

Provocarea răcirii cu apă de mare
Centralele termice și nucleare de coastă descarcă cantități enorme de căldură în mare, aspirând volume mari de apă de mare prin structuri de captare, siteuri, pompe, condensatoare și conducte de evacuare. Apa de mare este aproape la fel de agresivă ca și fluidele industriale. Conține aproximativ 19.000 ppm clorură, este complet oxigenată și este biologic activă; de asemenea, adesea absoarbe și mai multă căldură în timp ce trece prin condensator. Fiecare dintre acești factori atacă oțelul inoxidabil convențional.
Trei mecanisme domină. Clorurile degradează filmul pasiv, provocând coroziune prin pitting și, în spațiile înguste, coroziune de tip crevasă. Organismele marine se fixează pe suprafețe și formează biofilme care creează diferențe de concentrație de oxigen în zonele înguste și determină coroziunea influențată microbiologic (MIC), care poate perfora tuburile foarte rapid sub depozite. În plus, deoarece aceste sisteme deplasează apa cu viteză mare, viteza ridicată elimina filmele protectoare și erodează metalul prin coroziune-eroziune, în timp ce zonele stagnante în perioadele de oprire permit formarea de depozite și instalarea coroziunii MIC.

De ce 316L nu este adesea suficient
316L, cu aproximativ 2 % molibden și un PREN de circa 24, este excelent în multe aplicații cu cloruri, dar este marginal în apa de mare caldă. Temperatura critică de pitting în cloruri asemănătoare apei de mare este scăzută, astfel încât, la temperaturi ușor ridicate, se produce pitting, iar materialul este expus în special coroziunii sub crăpături în zonele cu garnituri, la îmbinările între țevi și plăci tubulare, precum și sub depozitele de bioînchidere.
Legea învățată din decenii de funcționare în zonele de coastă este aceea de a specifica materialele pentru servicii cu apă de mare pe baza PREN și a rezistenței la coroziunea sub crăpături, nu pe baza experienței generale cu clorurile. Un reper util: rezistența fiabilă la coroziunea sub crăpături în apă de mare necesită de obicei un PREN de aproximativ 40 sau mai mare, mult peste ceea ce oferă 316L.

Opțiuni cu aliaje superioare
Mai multe familii de materiale rezistă provocării apelor marine, fiecare având o nișă propice determinată de temperatură, rezistență și buget. Oțelul inoxidabil duplex 2205, cu aproximativ 3% molibden, azot și un indice PREN în jurul valorii 30–35, oferă aproximativ dublul rezistenței oțelurilor austenitice și rezistă bine în ape marine mai reci sau în cele supuse unui control riguros al clorului, deși poate fi la limita acceptabilității în servicii cu apă caldă în zone înguste (crevice). Calitățile superaustenitice 6Mo, cu aproximativ 6% molibden și 0,2% azot, obținând un indice PREN peste 40, sunt soluții dovedite pentru conducte și schimbătoare de căldură destinate apei marine. Oțelul inoxidabil superduplex 2507, cu aproximativ 4% molibden, un indice PREN peste 40 și o rezistență foarte ridicată, este potrivit pentru aplicații exigente cu apă marină, inclusiv conducte subțiri și linii de înaltă presiune. Titanul este practic imun la coroziunea localizată (pitting) indusă de cloruri și rămâne alegerea tradițională pentru țevi de condensator, limitată în principal de costul ridicat, precum și de rezistența și rigiditatea mai scăzute.

Țevi condensatoare și viteză de curgere
Condensatorul este inima circuitului de răcire, iar tuburile sale subțiri sunt părțile cele mai sensibile la coroziune. Tuburile din titan și din oțel inoxidabil cu aliaje înalte au înlocuit tradițional aliajele de cupru în zonele cu sarcini ridicate de cloruri și poluare, deoarece suportă bioîncărcarea, clorinarea și viteza la care este supus un condensator.
Viteza de curgere trebuie să se încadreze într-un anumit interval. Dacă este prea scăzută, se depun sedimente, nisip și biofilme, favorizând coroziunea sub depozite și coroziunea influențată microbiologic; dacă este prea ridicată, coroziunea prin eroziune îndepărtează filmele de la coturi, intrări și capetele țevilor. Oțelurile inoxidabile cu aliaje înalte, cum ar fi 6Mo și super-duplex, suportă viteze mai mari decât aliajele de cupru, adesea câțiva metri pe secundă, dar proiectanții evită totuși turbulența excesivă la intrări, folosesc tranziții netede și mențin viteza peste valoarea minimă necesară pentru a preveni depunerea. Clorinarea intermitentă sau continuă controlează bioînchiderea, dar aliajul ales trebuie să reziste condițiilor oxidante cu cloruri care rezultă, ceea ce indică din nou utilizarea materialelor cu PREN ridicat.

Proiectare și practici de exploatare
Alegerea materialului reprezintă doar o parte a fiabilității. Reduceți la minimum crăpăturile prin suduri cu pătrundere completă, garnituri bine fixate și îmbinări între țevi și plăci tubulare realizate corect, fie prin rulare, fie prin sudare, deoarece chiar și cele mai bune aliaje au o limită de temperatură pentru crăpături. Proiectați sistemele astfel încât să se poată golii și spăla cu apă dulce în perioadele de oprire, pentru a preveni concentrarea clorurilor din apa de mare stagnată și dezvoltarea coroziunii induse de microorganisme (MIC). Protecția catodică și un regim rațional de clorinare prelungesc durata de viață, iar cuplurile galvanice dintre metale diferite trebuie evitate sau gestionate corespunzător, deoarece combinarea unui component dintr-un aliaj înalt cu un metal mai puțin nobil în apă de mare poate duce la corodarea rapidă a acestuia din urmă.
Wenqiang furnizează țevi și tuburi fără sudură și sudate, precum și racorduri și flanșe din oțel duplex 2205 și super-duplex 2507/S32750, conform standardelor ASTM A312, A213, A269, A790 și A928, cu certificate de încercare a materialelor EN 10204 3.1 sau 3.2. Verificările interne – inclusiv identificarea materialului prin analiză PMI, testări chimice și mecanice, încercări hidrostatice și control neconvențional (NDT) – confirmă faptul că fiecare produs îndeplinește cerințele privind compoziția chimică și integritatea necesare pentru utilizare în apă de mare.

Concluzie
Răcirea cu apă de mare afectează materialele subdimensionate. Apa de mare caldă, bogată în oxigen, biologic activă și în mișcare rapidă depășește rezistența oțelului inoxidabil 316L; astfel, centralele electrice de coastă trebuie să aleagă materialele în funcție de valoarea PREN și de rezistența la coroziunea interstițială, optând pentru oțelul duplex 2205, oțelul superaustenitic cu 6% Mo, oțelul superduplex 2507 sau titan, în funcție de temperatură, viteză și cost. Împreună cu o concepție fără interstiții, reglarea debitului, clorinarea și spălarea în timpul opririlor, alegerea corectă a unui oțel înalt aliat asigură circuite de răcire care rezistă clorurilor, incrustărilor biologice și eroziunii pe întreaga durată de viață prevăzută pentru aceste centrale.

Întrebări frecvente
Întrebare: De ce nu este recomandat oțelul 316L pentru răcirea cu apă de mare?
Răspuns: Având doar aproximativ 2% molibden și o valoare PREN de circa 24, oțelul 316L prezintă pitting în apa de mare caldă și este extrem de sensibil la coroziunea interstițială sub garniturile, îmbinările tubulare și incrustările biologice. Pentru o rezistență fiabilă la coroziunea interstițială în apă de mare, se cere în general o valoare PREN de aproximativ 40 sau mai mare.
Întrebare: Care este viteza de curgere sigură pentru conductele din oțel inoxidabil utilizate în răcirea cu apă de mare?
A: Există o fereastră de viteză: aceasta trebuie să rămână suficient de ridicată pentru a preveni depozitele și biofilmele care cauzează coroziunea sub depozit și coroziunea microbiologică, dar suficient de scăzută pentru a evita coroziunea prin eroziune. Calitățile înalt aliate, cum ar fi 6Mo și super duplex, suportă câțiva metri pe secundă, dar tranzițiile netede și turbulența controlată la intrări și coturi sunt esențiale.

Specificați conducte din oțel duplex și super duplex pentru apă de mare cu Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/