Охолодження морською водою на прибережних електростанціях: вибір матеріалу для сталевих труб

Для контурів охолодження морською водою на прибережних електростанціях стандартна сталь марки 316L зазвичай недостатня; тепла, насичена хлоридами та схильна до біозаростання морська вода вимагає застосування більш легованих матеріалів, таких як двофазна сталь 2205, надаустенітні марки з 6 % молібдену, наддвофазна сталь 2507 або титан — вибір здійснюється з урахуванням температури, швидкості потоку та режиму хлорування. Основними загрозами є пітінг і корозія в щілинах, спричинені хлоридами, мікробіологічно обумовлена корозія під біоплівками та ерозійно-корозійне руйнування при високій швидкості потоку; отже, оптимальний вибір матеріалу повинен забезпечувати збалансоване поєднання корозійної стійкості, механічної міцності та вартості з урахуванням конкретного призначення: ліній водозабору, трубок конденсаторів та теплообмінників.

Виклик охолодження морською водою
Прибережні теплові та атомні електростанції викидають величезні кількості тепла в море, прокачуючи великі об’єми морської води через приймальні споруди, сітки, насоси, конденсатори й випускні трубопроводи. Морська вода є приблизно такою ж агресивною, як промислові рідини: вона містить близько 19 000 ppm хлоридів, повністю насичена киснем, має біологічну активність і часто нагрівається додатково під час проходження через конденсатор. Кожен із цих чинників руйнує звичайні марки нержавіючої сталі.
Домінують три механізми. Хлориди руйнують пасивну плівку, викликаючи точкову корозію та, у щілинах, щілинну корозію. Морські організми осідають на поверхнях і утворюють біоплівки, що створюють кисневі градієнти в щілинах і сприяють мікробіологічно обумовленій корозії (MIC), яка може швидко пробити труби під шаром відкладень. Оскільки ці системи прокачують воду з високою швидкістю, висока швидкість змиває захисні плівки й викликає ерозійно-корозійне зношування металу, тоді як застої води під час простоїв сприяють утворенню відкладень і розвитку MIC.

Чому 316L часто не відповідає вимогам
316L, з приблизно 2 % молібдену та PREN близько 24, чудово підходить для багатьох хлоридних середовищ, але є сумнівним у теплій морській воді. Його критична температура утворення пітінгу в хлоридних розчинах, подібних до морської води, низька; тому при помірних і вищих температурах він піддається пітінгу, а також особливо схильний до корозії в щілинах під прокладками, у з’єднаннях труба–трубна решітка та під шаром біологічних відкладень. У проточній морській воді 316L може витримувати низькі температури за умов чистоти, але поєднання тепла, застою під час простоїв та забруднення регулярно призводить до відмов.
Урок, отриманий за десятиліття експлуатації на узбережжі, полягає в тому, щоб визначати придатність для морської води за значенням PREN та стійкістю до корозії в щілинах, а не за загальним досвідом роботи в хлоридних середовищах. Корисний орієнтир: надійна стійкість до корозії в щілинах у морській воді зазвичай вимагає PREN близько 40 або вище — значення, яке значно перевищує те, що забезпечує 316L.

Варіанти з вищим вмістом легуючих елементів
Кілька сімейств матеріалів відповідають вимогам до застосування у морській воді; кожне з них має свою нішу, визначену температурою, міцністю та бюджетом. Дуплексна сталь 2205, що містить приблизно 3 % молібдену, азот і має значення PREN у середньому діапазоні 30-х років, забезпечує приблизно вдвічі більшу міцність порівняно з аустенітними марками й добре витримує вплив морської води при низьких температурах або за умов контролю хлорування, хоча її застосування може бути граничним для теплих зон із щілинами. Супераустенітні марки з 6 % молібдену (6Mo), що також містять 0,2 % азоту й мають значення PREN понад 40, доведені на практиці як надійні матеріали для трубопроводів і теплообмінників, що працюють на морській воді. Супердуплексна сталь 2507, що містить приблизно 4 % молібдену, має значення PREN понад 40 та дуже високу міцність і підходить для вимогливих завдань у морській воді, зокрема для тонкостінних трубопроводів під високим тиском. Титан практично не піддається точковій корозії та корозії в щілинах під дією хлоридів і залишається традиційним вибором для трубок конденсаторів; його застосування обмежується переважно високою вартістю, а також нижчими міцністю та жорсткістю.

Конденсаторні трубки та швидкість потоку
Конденсатор — це серце охолоджувального контуру, а його тонкостінні трубки є найбільш чутливими до корозії частинами. Титанові та високо леговані нержавіючі трубки історично замінили мідні сплави в умовах високих концентрацій хлоридів та забруднень, оскільки вони стійкі до біообростання, хлорування та швидкості потоку, які характерні для конденсаторів.
Швидкість потоку має перебувати в певному діапазоні. Занадто низька швидкість призводить до осідання відкладень, мулу та біоплівок, що сприяє корозії під відкладеннями та мікробіологічно обумовленій корозії; занадто висока швидкість викликає ерозійно-корозійне зносження захисних плівок у зонах вигинів, вхідних отворів та кінців труб. Високо леговані сталі, такі як 6Mo та супердуплексні, витримують вищі швидкості, ніж мідні сплави, — часто кілька метрів на секунду, — однак проектувальники все одно уникують надмірної турбулентності на вхідних ділянках, застосовують плавні переходи й підтримують швидкість вище мінімальної, необхідної для запобігання осіданню. Періодичне або безперервне хлорування контролює біозаростання, але вибраний сплав має стійко витримувати утворені окиснювальні хлоридні умови, що знову вказує на матеріали з високим значенням PREN.

Проектування та експлуатаційна практика
Vybir materialu — tse lyshche chastyna nadizhnosti. Zmenʹshʹte kilykhy za dopomohoiu zvarnykh shviv povnoho proniknennia, dobro vstanovlenykh prokladok ta pravylʹno zavertanykh abo zvarenykh zʼednanʹ trubky z tubosheitom, oskilʹky navitʹ naykrashchi splavy maioiutʹ mezhu temperatury dlia kilykhy. Proektuiʹte systemy tak, shchob vony mozhlyvo buvlo spustytysia ta promyvatysia chystoiu vodoiu pid chas vykhodiv iz ekspluatatsiï, shchob staiia morsʹka voda ne koncentruvala khloridy ta ne spryiiala mikrobno-inkorozijnomu rozrushuvanni (MIC). Katodna zakhystna sistema ta razonne khloruvannia podovzhuiutʹ termyn sluzhby, a galʹvanichni par y z riznykh metaliv potribno unykaty abo kontroliuvaty, oskilʹky spoluchennia komponenta z vysokoprotivnoho splavu z mensh nobelʹnym metaliom u morsʹkii vodi moze pryzvesty do shvydkoho korozijnoho rozrushuvannia ostannʹoho.
Wenqiang postachae bezshovni ta zvarni truby, trubky, fitinhy ta flantzi z dupleksovoho splavu 2205 ta superdupleksovoho splavu 2507/S32750 vіdpovіdno do standartіv ASTM A312, A213, A269, A790 ta A928, z sertifikatamy materialʹnykh vyprobuvanʹ EN 10204 3.1 abo 3.2. Vlasni vyprobuvannia na identyfikatsiiu materialu (PMI), khimichni ta mekhanichni vyprobuvannia, gidravlichne vyprobuvannia ta neruyniivne kontrolʹne vyprobuvannia (NDT) pidtverdzhuioiutʹ, shcho kozhnyi vyrobok vidpovidaie khimichnomu skladu ta vymoham tsilisnosti dlia ekspluatatsiï u morsʹkii vodi.

Висновок
Охолодження морською водою шкодить матеріалам із недостатньо високими специфікаціями. Тепла, насичена киснем, біологічно активна й швидкоплинна морська вода руйнує сталь 316L, тому на прибережних електростанціях слід вибирати матеріали за значенням PREN та стійкістю до корозії в щілинах — від дуплексної сталі 2205 до надаустенітної сталі з 6 % молібдену, наддуплексної сталі 2507 або титану, залежно від температури, швидкості потоку та вартості. У поєднанні з конструкцією без щілин, контролюваною швидкістю потоку, хлоруванням та промиванням під час простоїв правильний високоалеєрований матеріал забезпечує охолоджувальні контури, стійкі до хлоридів, біозаростання та ерозії протягом тривалого терміну експлуатації, який вимагають такі електростанції.

Поширені запитання
Питання: Чому сталь 316L не рекомендована для охолодження морською водою?
Відповідь: Завдяки лише приблизно 2 % молібдену та значенню PREN близько 24 сталь 316L утворює пітінги в теплій морській воді й дуже схильна до корозії в щілинах під прокладками, з’єднаннями труб та біозаростанням. Надійна стійкість до корозії в щілинах у морській воді, як правило, вимагає значення PREN приблизно 40 або вище.
Питання: Яка швидкість потоку є безпечною для сталевих трубопроводів із морською водою?
A: Існує вікно: швидкість має залишатися достатньо високою, щоб запобігти утворенню відкладень і біоплівки, які спричиняють корозію під відкладеннями та мікробіологічну корозію, але при цьому достатньо низькою, щоб уникнути ерозійно-корозійного руйнування. Високолеговані марки, такі як 6Mo та супердуплекс, витримують кілька метрів на секунду, однак гладкі переходи та контрольована турбулентність на вхідних отворах і згинаннях є обов’язковими.

Вкажіть дуплексні та супердуплексні труби морського класу разом із Веньцзяном: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/