Нержавіюча сталь для систем мокрого очищення димових газів від сірки (FGD)

Мокрі скрубери десульфуризації димових газів (FGD) належать до найбільш корозійно навантажених зон на електростанціях, і вибір матеріалів у цих зонах визначається не лише температурою, а й хлоридами, низьким рівнем pH, конденсуючими кислотами та абразивним впливом. Правильний вибір нержавіючої сталі залежить від конкретної зони: у м’яких умовах може застосовуватися марка 316L, але в абсорбері, у зонах мокро-сухого контакту та в районах концентрації хлоридів часто потрібні марки 317L, двофазна сталь 2205 або надаустенітні та наддвофазні сталі з вмістом молібдену 6 %. Якщо вибрати занадто «слабку» сплавну систему, вона швидко почне пітингувати та руйнуватися в щілинах; якщо ж правильно підібрати марку — вона працюватиме десятиліттями. У компанії Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. ми допомагаємо експлуатуючим організаціям зіставити умови середовища з відповідною маркою сталі по зонах.

Середовище мокрої FGD
У вологому вапняковому очиснику гарячі димові гази зустрічаються з суспензією, яка поглинає діоксид сірки, у результаті чого утворюється хімічно агресивна суміш. Хлориди, що надходять із вугілля та концентруються через випаровування й рециркуляцію, є головним чинником точкової та щілинної корозії й можуть досягати кількох тисяч або навіть десятків тисяч частин на мільйон у рециркулюючій рідині. Рівень pH низький — зазвичай 4–6 у загальній суспензії й значно нижчий у локальному конденсаті, а залишкові сполуки сірки разом із розчиненим киснем посилюють окиснювальну кислотність.
Фізична атака посилює хімічну дію. Тверді частинки вапняку й гіпсу подряпують поверхні, а суспензія, що рухається через розподільні колектори, сопла й трубопроводи рециркуляції, ерозійно руйнує захисні плівки. Найгірші зони — це межі «мокро–сухо», наприклад, вхідна частина, де гарячий газ спочатку стикається з рідиною, а випаровування концентрує хлориди й кислоти в агресивні плівки, які можуть викликати точкову корозію навіть у добре легованих матеріалах. Температура змінюється від високої на вході до майже навколишньої в вихідних повітропроводах, тому режим корозії змінюється вздовж напрямку потоку.

Чому стандартні марки не витримують
Стійкість аустенітної чи дуплексної сталі до точкової корозії в присутності хлоридів оцінюють за числом еквівалентного опору точковій корозії (PREN), яке приблизно обчислюють як хром плюс 3,3 помножити на молібден плюс 16 помножити на азот. Вище значення PREN означає, що сталь витримує вищий рівень хлоридів і нижче значення pH, перш ніж почнеться точкова корозія.

316L із значенням PREN близько 25 витримує лише помірні рівні хлоридів і швидко утворює пітінг у концентрованому розчині FGD, тому його застосовують лише в найменш агресивних зонах. 317L із додатковим молібденом трохи розширює цей діапазон. Двофазна сталь 2205 забезпечує як вище значення PREN, так і приблизно подвоєну межу текучості порівняно з 316L, що дозволяє використовувати тонші, але міцніші елементи у шламопроводах та внутрішніх частинах абсорбера. У разі, коли концентрація хлоридів досягає десятків тисяч ppm, а pH знижується, лише супераустеніт 6Mo або супердвофазна сталь 2507 надійно протистоять пітінгу та корозії в щілинах.

Зони матеріалів у межах системи
Систему очищення димових газів (FGD) найкраще розуміти як серію різних середовищ. Вхідна зона та зона охолодження — це волога-суха межа, де гарячий газ, конденсована кислота й концентровані хлориди створюють найбільш агресивні умови; тут зазвичай застосовують надаустенітні сталі з 6 % молібдену або облицьовані конструкції. Резервуар абсорбера та його внутрішні елементи, розпилювальні колектори й трубопроводи рециркуляції піддаються впливу концентрованої, абразивної, багатохлоридної суспензії при помірній температурі; у цих умовах поширені двофазні сталі 2205 або надаустенітні марки. Трубопроводи рециркуляції та відводу суспензії, що піддаються ерозійно-корозійному впливу, вигідно виконувати з двофазних сталей завдяки їхній міцності й високому значенню PREN. Вихідний канал і зона туманоуловлювача мають нижчу температуру, зазвичай меншу концентрацію хлоридів, але залишаються вологими й кислими; тут можна використовувати сталь 317L або двофазні сталі — залежно від місцевих умов. Подальші, підігріті або сухі ділянки каналів є менш агресивними й допускають застосування сталей із нижчим рівнем легування.
Оскільки кожна зона відрізняється, один сплав рідко підходить для всієї системи. Надмірне визначення вимог у всіх місцях призводить до втрат грошей; недостатнє визначення вимог на впуску або в абсорбері призводить до відмов. Систематичне визначення концентрації хлоридів, pH, температури та ступеня абразивного зношування для кожного місця — це дисциплінований підхід до вибору.

Щілини, зварні шви та виробничі особливості
Навіть правильний сплав виходить із ладу рано, якщо нехтувати щілинами та зварними швами. Прокладки, болтові з’єднання, відкладення та зварні шви з неповним проплавленням утворюють щілини, де концентруються хлориди й починається точкова корозія нижче рівня, який інакше витримував би основний метал. Проектуйте так, щоб мінімізувати щілини, надавати перевагу зварним швам з повним проплавленням і забезпечувати стік, щоб тверді частинки не накопичувалися.
Зварювання має забезпечувати корозійну стійкість. Для двофазних марок необхідно контролювати тепловий вплив та використовувати правильний зварювальний матеріал, щоб зберегти баланс фериту й аустеніту та уникнути утворення крихких фаз; для надаустенітів застосовують надлеговані нікелеві зварювальні матеріали, щоб компенсувати сегрегацію молібдену в зварному шві. Теплове потемніння слід видалити, а поверхні — повторно пасивувати, оскільки саме в зонах зварного шва зі зниженим вмістом хрому конденсується розчин із димових газів після першого циклу. Позитивна ідентифікація матеріалу на вхідних трубах та фітингах запобігає дорогостоящій помилці — використанню низьколегованої марки в зоні з високим вмістом хлоридів.

Чому модернізації часто є необхідними
Багато систем очищення димових газів (FGD) спочатку будували з облицюванням або з менш стійких марок нержавіючої сталі, а потім модернізували через зростання вмісту хлоридів у паливі, частіше циклювання навантаження, що призводило до більшого конденсату, або через руйнування облицювання, яке оголювало основний матеріал. Вугілля з вищим вмістом хлоридів, рециркуляція води, що концентрує солі, та жорсткіші обмеження щодо викидів, що передбачають додаткові вологі етапи, — усе це сприяє переходу до сплавів із вищим індексом PREN. Модернізація до двофазних або надаустенітних марок дозволяє зменшити товщину стінок завдяки вищій міцності, скоротити простої на технічне обслуговування та продовжити термін служби, що часто виправдовує вищу вартість таких сплавів протягом залишкового строку експлуатації електростанції.

Практичні рекомендації
Вибирайте матеріали для зон очисних фільтрів (FGD) по зонах, враховуючи рівень хлоридів, pH, температуру та абразивне навантаження, використовуючи індекс PREN як орієнтир для попереднього відбору: 316L — лише для пом’якшених зон, 317L та двофазна сталь 2205 — для зон із помірним або високим вмістом хлоридів, а супераустенітна сталь 6Mo або супердвофазна сталь 2507 — для вхідної зони, зони абсорбера та зони концентрованого розчину. Мінімізуйте щілини, використовуйте правильні наповнювальні матеріали й усувайте термічне потемніння. Wenqiang постачає труби, трубки та фітинги зі сталей 316L, 317L, двофазної сталі 2205 та супердвофазної сталі 2507/S32750 із сертифікатами PMI, хімічного, механічного та корозійного випробувань, щоб експлуатанти могли точно підібрати до кожної зони скрубера перевірений та правильно атестований сплав.

Поширені запитання
Питання: Чому 316L часто є недостатньою для скруберів FGD?
Відповідь: PREN сталі 316L становить близько 25, і вона стійка лише до помірних рівнів хлоридів. У розчині FGD хлориди концентруються до тисяч або десятків тисяч ppm при низькому pH, тому 316L швидко утворює пітінг та корозію в щілинах, за винятком найпом’якшених зон.
Питання: Як вибрати нержавіючу сталь для різних зон FGD?
A: Заміряти концентрацію хлоридів, рН, температуру та ступінь абразивного зношування для кожної ділянки, а потім підібрати матеріал за індексом PREN: 316L — для пом’якшених зон, 317L та двофазна сталь 2205 — для зон із помірним або високим вмістом хлоридів, а також супераустенітна сталь 6Mo або супердвофазна сталь 2507 — для агресивних ділянок: впускного отвору, абсорбера та концентрованого розчину.

Щоб замовити нержавіючу сталеву трубу, трубки та фітинги класу FGD із марок 316L, 317L, 2205 та 2507 із повним контролем методом PMI та випробуваннями на корозійну стійкість, звертайтесь до компанії Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. за телефоном +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/