EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
VI
TH
TR
GA
CY
BE
IS
Карозійны выклік геятэрмальнай энергіі: выпадак трубак з дуплекснай сталлю, стабілізаванай тытанам
Карозійны выклік геятэрмальнай энергіі: выпадак трубак з дуплекснай сталлю, стабілізаванай тытанам
Геатэрмальная энергія абяцае пастаяннае, незалежнае ад надвор'я засябе жывлення. Аднак пад гэтым чыстым вобразам знаходзіцца адно з самых разбуральных асяроддзяў у прамысловай інжынерыі. Абсталяванне для працы ў свердлавінах і на паверхні стыкаецца з гарачымі салянымі рассоламі, якія змяшчаюць хларыды, вуглякіслы газ, серавадарод і растварэнны кіслёр. Для важных кампанентаў, такіх як трубкі тэплоабменнікаў і эксплуатацыйныя калоны, адмова матэрыялу — гэта не проста перашкода ў працы, а фінансавая падзея, якая можа загразіць усёму праекту.
Хоць выкарыстоўваліся стандартныя аўстынітныя нержавеючыя сталі (напрыклад, 316L) і нават дуплексныя сталі, галіна ўсё больш звяртаецца да больш магутнага рашэння: дуплексныя нержавеючыя сталі, стабілізаваныя тытанам. Гэта не проста невялікая карэкціроўка сплаўу; гэта цэласная інжынерная адказ на адметныя выклікі, звязаныя з асяроддзем геатэрмальных станцый.
Геатэрмальнае асяроддзе: ідэальная буря для карозіі
Механізмы карозіі на геатэрмальнай электрастанцыі ўзаемадапаўняльныя і непаўторныя:
-
Высокая канцэнтрацыя хларыдаў: Рассолы могуць змяшчаць больш за 150 000 ppm хларыдаў. Гэта моцна спрыяе пітінг і ўщылінавая карозія , асабліва пры падвышаных тэмпературах.
-
Нізкі pH і кіслыя газы: CO₂ і H₂S растваральваюцца, утвараючы кіслую асяроддзе, што выклікае раўнамерную карозію і водневае надкрыхчанне.
-
Падвышаная тэмпература: Тэмпература ў свердлавіне можа перавышаць 250°C (482°F). З кожным павелічэннем на 10°C хуткасць карозіі можа падвоіцца, а таксама паскорваюцца механізмы разбурэння, напрыклад, стрэскаванне ад карозіі пад уздзеяннем напружанняў (SCC).
-
Эразійна-каразійнае знішчэнне: Высокая хуткасць рассолу, які змяшчае пясок, вымывае абарончыя пасіўныя плёнкі, абнаўляючы метал для далейшага разбурэння.
-
Гальванічная карозія: Сістэмы, дзе выкарыстоўваюцца розныя матэрыялы (напрыклад, касцяровая сталь для калоны і сплаў для труб), ствараюць гальванічныя элементы, паскарэючы карозію менш інертнага металу.
Чаму стандартныя матэрыялы дасягаюць сваіх абмежаванняў
-
Сталёўыя сплавы: Патрабуе надмерную таўшчыню для кампенсацыі карозіі, падвергнецца хуткаму здзіранню сценак і мае высокую ўразлівасць да растрэшчвання H₂S. Высокія эксплуатацыйныя выдаткі з-за пастаяннай неабходнасці замены.
-
Стандартная аўстэнітная нержавеючая сталь 316L: Яе слабае месца — Растрэшчванне ад хлястыднага стрэсу (Cl-SCC) . Пры тэмпературах, характэрных для геэтэрмальных прымяненняў, 316L можа катастрофальна разрушыцца ў брыткім рэжыме пад уздзеяннем разважальнага напружання.
-
Стандартны дуплекс (2205): Значна лепшы варыянт. Яго дуплексная (ферытыча-аўстэнітная) структура забяспечвае прыкладна ў два разы большую цягавую міцнасць, чым у 316L, і паляпшаную стойкасць да Cl-SCC. Аднак пры вырабе — асабліва падчас зваркі — стандартны дуплекс можа падвяргацца сэнсітызацыя . Гэта ўтварэнне шкодных другасных фаз (такіх як карбіды і нітрыды хрома) у зоне тэрмічнага ўздзеяння, што зніжае лакальны змест хрома і стварае вульнерабельныя месцы для мясцовай карозіі.
Тытан-стабілізаваны дуплекс: Інжынернае рашэнне
Вось дзе стабілізацыя цырконіем (Ti) пераўтварае эксплуатацыйныя характарыстыкі матэрыялу. Дадаванне кантраляванай колькасці цырконію — моцнага ўтворцы карбідаў і нітрыдаў — карэнна паляпшае паводзіны сплаву падчас і пасля зваркі.
Перавага цырконію:
-
Запярэджвае сенсібілізацыю: Цырконій прыярытэтна звязваецца з вугляродам і азотам, прадухіляючы хром ад утварэння храмавых карбідаў/нітрыдаў падчас цеплавога цыклу зваркі. Гэта захоўвае каразійную стойкасць зоны тэрмічнага ўздзеяння (ЗТУ), якая з'яўляецца найбольш крытычным месцам знішчэння ў вырабленых трубных сістэмах.
-
Паляпшае цэласнасць зварнога шва: Вынікам з'яўляецца зварны шов, які захоўвае збалансаваную ферыта-аўстынітную мікраструктуру і каразійную стойкасць, блізкую да асноўнага металу. Гэта важна для доўгатэрміновай цэласнасці трубных вырабаў, дзе кожны зварны шов з'яўляецца магчымым слабым месцам.
-
Захоўвае перавагі двухфазных сталей: Асноўны матэрыял захоўвае ўсе перавагі станоўчай двухфазнай сталі:
-
Высокая міцнасць: Дазваляе выкарыстоўваць больш тонкія і лёгкія сцяны труб пры захаванні паказчыкаў ціску.
-
Высокая стойкасць да хлор-ШКР: Уласна больш стойкі, чым аўтэктічныя маркі.
-
Добрая агульная і пітінгавая стойкасць: Высокі змест хрому, молібдэну і азоту забяспечвае высокі паказчык PREN (>34).
-
Практычныя наступствы для праектавання геятэрмальных праектаў
Выкарыстанне дуплеку, што мае цытаніёвую сталізую (напрыклад, марка 2205 Ti ці спецыфічная варынта UNS S31803), забяспечвае бяспрэспекціўныя эксплуатацыйныя перавагі:
-
Працяглы тэрмін службы: Надзейная стойкасць у зонах HAZ перакладаецца ў больш працяглыя інтэрвалы праміж тэхнічным абслугоўваннем ці заменай. Трубкі, якія працягваюць 10 гадоў замест 4, карэнна змяняюць эканоміку праекту.
-
Зменшаныя выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне і інспэкцыю: З меншай імавернасцю нечаканых лакальных адмоваў у месцах зваркі рэжым кантролю можна аптымізаваць, а непланавыя адключэнні — змяншыць да мінімуму.
-
Дызайн гнучкасць: Вышэйшае адносіна цяглівасці да вагі дазваляе выкарыстоўваць іннавацыйны праект завода і можа скараціць кошты апорных канструкцый.
-
Абслугоўванне ўмоў збурэння: Забяспечвае значна большы запас бяспекі ад карозіі падчас збой у эксплуатацыі (напрыклад, пранікненне кіслароду, стрыбкі тэмпературы).
Параўнальны погляд: выбар матэрыялу
| Матэрыял | Асновная Перавага | Асноўнае абмежаванне ў геятэрмальнай энергетыцы | Найлепшы варыант для |
|---|---|---|---|
| Углеродная сталь | Нізкая пачатковая кошт | Сур'ёзная агульная / лакальная карозія; трэшчынаванне ад H₂S | Некрытычны трубаправод для паверхневай разлічкі з нізкай тэмпературай з інгібіраваннем. |
| нержавеючая сталь 316L | Добры агульны супраціў карозіі | Схільны да хлорыднага НАР | Дзелі з нізкім утрыманнем хлорыдаў і ніжчай тэмпературай (<60°C). |
| Стандартны дуплекс 2205 | Высокая міцнасць; добрыя паказчыкі стойкасці да Cl-НАР | Рызыка саджэння зоны тэплавога ўздзеяння пры зварцы | Цэльныя дзелі з мінімальнай зваркай; халоднейшыя участкі свілляў. |
| Тытан-стабілізаваны дуплекс | Захаваная карозійная стойкасць зоны тэплавога ўздзеяння; выдатная цэласнасць зварных швоў | Вышэйшая першапачатковая каштоўнасць матэрыялу | Ключавыя звараныя трубныя колоны (у апусце, теплоабменнікі), эксплуатацыя ў асяроддзі з высокім утрыманнем хлорыдаў і высокай тэмпературой. |
| Нікелевыя сплавы (625, C-276) | Выключальная стойкасць да ўсіх форм каразіі | Вельмі высокая каштоўнасць | Экстрэмальныя, нетыповыя ўмовы ці канкрэтныя крытычныя кампаненты. |
Галоўнае: агульная каштоўнасць уласнасці
Геатэрмальныя праекты патрабуюць значных капіталавкладанняў і маюць доўгі перыяд аддачы. Выбар трубнай прадукцыі павінен вызначацца Агульная каштарыснасць уласнасці (TCO) , а не толькі пачатковай каштоўнасцю матэрыялу.
Хоць тытан-стабілізаваная двухфазная сталь мае больш высокую каштоўнасць у параўнанні са стандартнай двухфазнай стальнёй ці 316L, яна непасрэдна зніжае найбольшыя рызыки ў геатэрмальных эксплуатацыях: непраграмаваныя рамонты свідравін і адмовы тэплоабменнікаў. Гэтыя ўкладанні забяспечваюць прадказальнасць, змяншэнне аперацыйных рызыкаў і максімізуюць працоўны тэрмін самых дарагіх кампанентаў сістэмы.
Для інжынераў, якія распрацоўваюць будучыню бясперапыннай аднаўляльнай энергетыкі, выкарыстанне труб з тытан-стабілізаванай двухфазнай сталі — гэта разлікованая і правераная стратэгія, якая забяспечвае, каб матэрыялы, якія падтрымліваюць пераход на новую энергетыку, былі такімі ж стойкімі, як і самае пачароўванне, што стаіць за ім. Гэта ператварае карозійны выклік у кантраляваны чыннік.
