Hastelloy C-276 супраць C-22: выбар лепшага варыянта для фітынгаў і колан для сістэмы FGD

Hastelloy C-276 супраць C-22: выбар лепшага варыянта для фітынгаў і колан для сістэмы FGD

Кароткі змест

Hastelloy C-276 і C-22 з'яўляюцца двух лепшых нікелева-храмава-малібданавых сплаваў, якія былі распрацаваны для эксплуатацыі ў вельмі агрэсіўных асяроддзях, што ўжываюцца ў дэсультурацыі дымавых газаў (FGD) . Хоць абодва сплавы маюць выдатныя характарыстыкі, дробныя адрозненні ў іх хімічная склад , супраціўнасць да згуб , і умоў вытворчасці робяць кожны з іх аднолькава прыдатным для пэўнага FGD прымянення. Гэты тэхнічны аналіз дае дакладныя рэкамендацыі па выбару аптымальнага сплава для фітынгаў і колан FGD у залежнасці ад фактычных умоў эксплуатацыі, эканамічных паказчыкаў і патрэб у доўгатэрміновай надзейнасці.

1 Хімічны склад і мікраскопічныя ўласцівасці

1.1 Порыўнанне складу сплаваў

Асноўныя адрозні гэтых сплаваў вынікаюць з іх дакладных хімічных фармулёвак:

Табліца: параўнанне хімічнага складу (вагавы %)

1.2 Металургічныя характарыстыкі

• C-276 : Першапачаткова распрацаваны для вырашэння праблемы разладжання зварных шваў у папярэдніх варыянтах Hastelloy C шляхам кантралюемага зніжэння ўтрымання вугляроду і крэмнію

• C-22 : З'яўляецца далейшым паляпшэннем з аптымізаваным балансам хром-малібден для шырэйшага дыяпазону прымянення

• Абодва сплавы заахоўваюць стабільную кубічную гранецэнтраваную (FCC) аўстынітную структуру, стойкую да сэнсітызацыі

2 Стойкасць да каразіі ў асяроддзі FGD

2.1 Стойкасць да піттынгавай і шчыліннай каразіі

Сістэмы FGD ствараюць агрэсіўныя ўмовы, якія патрабуюць выдатнай лакалізаванай стойкасці да карозіі:

• Нумар эквівалента стойкасці да піттынгавання (PREN) :

  • C-276: PREN ≈ 68-74

  • C-22: PREN ≈ 65-70

• Крытычная тэмпература піттынгавання (CPT) :

  • C-276: 85-95°C у ацыдаваных растварах хларыдаў

  • C-22: 75-85°C у падобных умовах

*Вышэйшы змест молібдэну ў C-276 забяспечвае трохі лепшую стойкасць да піттынгавання, выкліканага хларыдамі, асабліва ў стане застою ўнутры колан і фітынгах.*

2.2 Пэўная стойкасць у FGD асяроддзі

Кіслыя кандэнсаты

Сістэмы FGD часта ствараюць кіслыя кандэнсаты з рознай хіміяй:

• Серная кіслата : C-22 паказвае перавагі дзякуючы павышанаму змесу хрома

• Соляная кіслата : C-276 лепш працуе пры канцэнтрацыі вышэй 10%

• Змешаныя кіслаты : C-22 у асноўным паказвае лепшыя характарыстыкі ў смесях азотнай/солянай кіслат

Акісляльныя ўмовы

• Хларыраваныя асяроддзі : Перавага хрома ў C-22 забяспечвае лепшае супраціўленне

• Вільгі хларысты газ : Абодва сплавы працуюць добра, у C-22 ёсць невялікая перавага

• Хларыт/хларатныя раствары : У C-22 лепшыя характарыстыкі

3 Механічныя ўласцівасці і пытанні вырабніцтва

3.1 Параўнанне механічных уласцівасцяў

Табліца: тыпавыя механічныя ўласцівасці пры камнатнай тэмпературы

3.2 Асаблівасці вырабніцтва і зварвання

Аперацыі фармавання

• Халоднае фармаванне : абодва сплавы хутка пашкоджаюцца, таму патрабуецца прамежкавае адпал

• Гарачае фармаванне : Рэкамендаваная тэмпература працы 1120-1170 °C для абодвух сплаваў

• Фармаванне локця : C-276 паказвае трохі лепшую працоўную здольнасць для локцяў з тугім радыусам

Зварачая здольнасць

• Стойкасць супраць зварачнага распаду : C-22 дэманструе лепшую стойкасць да каразіі ў ЗТА

• Абранне прыдатнага металу :

  • C-276: Звычайна зварваецца з прыдатным металам ERNiCrMo-4

  • C-22: Звычайна зварваецца з прыдатным металам ERNiCrMo-10

• Паслязварачная тэрмічная апрацоўка : Як правіла, не патрэбна для абодвух сплаваў

4 Рэкамендацыі для сістэм FGD, якія залежаць ад мэты

4.1 Рэкамендацыі па кампанентах падсістэмы FGD

Кампаненты зоны ачысткі

• Калекторы і соплы для апрыскання : Для лепшай стойкасці да эрозіі і карозіі пераважна ўжываецца сплаў C-276

• Кампаненты сістэмы ачысткі газа ад кропель : Для лепшай стойкасці да акіслення пераважна ўжываецца сплаў C-22

• Абшыванне сценаў зоны ачысткі : Абодва сплавы падыходзяць, выбар залежыць ад канкрэтнага хімічнага складу

Паветраканалы і сістэмы байпаса

• Заслоны і кампенсатары : C-22 пераважны для змешаных акісляльных умоў

• Калені і абавінуткі : C-276 рэкамендуецца для стойкасці да эрозіі ў зонах высокай хуткасці

• Сістэмы падтрымкі : Абодва сплавы прыдатныя з улікам выдаткоў

Трубаправодная арматура і спецыяльныя кампаненты

• Вываднікі : C-276 лепшы для перакачвання пульпы з абразіўнымі часціцамі

• Тройнікі і пераходы : C-22 лепшы для умоваў фазы параў

• Фланцы і ўщыльненыя злучэнні : C-276 пераважаны для стойкасці да шчыліннай карозіі

4.2 Выбар па тэмпературы

Нізкатаўная эксплуатацыя (<80°C)

• Абодва сплавы працуюць дасканала

• Улікі koszt можа быць вырашальным пры выбары

• C-276 пераважаны, калі хларыды перавышаюць 500 ppm

Сярэдняя тэмпература (80-100°C)

• C-276 у агульным лепшы для змяншальных умоў

• C-22 лепшы для акісляльных умоў

• Крытычны пункт вырашэння на аснове канкрэтнай хіміі

Высокая тэмпература (>100°C)

• C-22 дэманструе перавагі ў акісляльных асяроддзях

• Тэрмічная стабільнасць глядзімыя палепшваюць C-22

• Абодва сплавы патрабуюць уважнага канструктарскага праектавання

5 Эканамічнае абгрунтаванне і аналіз жыццёвага цыклу

5.1 Пачатковая каштоўнасць

• Павышаная каштоўнасць матэрыялу : C-22 звычайна мае цанавы надштамп 15-25% у параўнанні з C-276

• Кошт вытворчасці : Падобны для абодвух сплаваў з невялікімі адметнасцямі

• Пытанні запасавання : C-276 больш распаўсюджаны ў стандартных фітынгах

5.2 Фактары кошту жыццёвага цыклу

Тэхнічнае абслугоўванне і прастой

• Інтэрвалы тэхнічнага абслугоўвання : C-22 можа дазваляць падоўжаныя інтэрвалы ў акісляльных умовах

• Замена кампанентаў : C-276 паказвае большы тэрмін службы у аднаўленых умовах

• Патрабаванні да чысткі : Падобныя для абодвух сплаваў

Наступствы выхаду з ладу

• Кошт няпланаваных прастоек : Часта перавышае розніцу ў коштах матэрыялаў

• Стаўленне да навакольнага асяроддзя : Абодва сплавы забяспечваюць надзейнае даказацельства адпаведнасці

• Паслядоўнасці для безпекі : Мінімальная розніца паміж сплавамі

*Табліца: параўнальны аналіз кошту жыццёвага цыклу (20-гадавы горызонт)*

6 Апошнія тэхнічныя распрацоўкі і даследаванні выпадкаў

6.1 Досвед у галіне і эксплуатацыйныя характарыстыкі

Прымяненні ў электрагенерацыі

• Вугальныя электрастанцыі : Абодва сплавы паказваюць 20-гадовы тэрмін службы ў добра спраектаваных сістэмах

• Заводы па пераўтварэнні адходаў у энергію : C-22 лепшы для складаных хімічных асяроддзяў

• Прамыя катлы : C-276 звычайна выкарыстоўваецца для простых сістэм са стабільнай хіміяй

Праверка прадукцыйнасці

• Палевыя выпрабаванні : Некалькі пяцігадовых выпрабаванняў паказалі, што скорасць карозіі для абодвух сплаваў менш за 0,1 мм/год

• Лабараторныя даследаванні : Паскарэннае тэставанне пацвярджае прадказаныя адрозненні ў прадукцыйнасці

• Аналіз адмоўных вынікаў : Рэдкія адмовы звычайна звязаныя з праблемамі ў дызайне/эксплуатацыі, а не з абмежаваннямі матэрыялаў

6.2 Дасягненні ў вытворчасці

• Адытыўнае вытворчасць : Абодва сплавы паспяхова апрацоўваюцца з дапамогай лазернай пасылкі порашкаў

• Тэхналогіі абароны : Для абодвых матэрыялаў даступны выбуховы і абалонкавы наплаўленне

• Стандартаўка : Павелічаная даступнасць стандартных фітынгаў для абодвых сплаваў

7 Метадалогія адбору і рамкі для прыняцця рашэння

7.1 Сістэматычны працэс адбору

Крок 1: характарыстыка асяроддзя

• Поўны хімічны аналіз чаканых асяроддзяў

• Прафілі тэмпературы і ціску

• Выяўленне абурэнняў у стане асяроддзя

Крок 2: эксплуатацыйныя патрабаванні

• Паказчык праектаванага тэрміну эксплуатацыі

• Паказчык надзейнасці

• Філасофія тэхнічнага абслугоўвання

Крок 3: Эканамічны аналіз

• Мадэляванне коштаў жыццёвага цыклу

• Прыняцце рашэнняў на аснове аналізу рызык

• Падлік агульных выдаткаў на ўтрыманне

7.2 Інструменты для падтрымкі прыняцця рашэнняў

Пратакол выпрабаванняў на карозію

• Лабараторныя выпрабаванні ў сімуляваных умовах

• Выпрабаванні ў асобных умовах

• Электрахімічная характарыстыка

Камп'ютарнае мадэляванне

• Вылічальная гідродынаміка для прадказання эрозіі

• Тэрмадынамічнае мадэляванне для стабільнасці фазы

• Метад канечных элементаў для механічнай надзейнасці

8 Вывады і рэкамендацыі

8.1 Агульныя палажэнні для FGD прыкладанняў

Схіляцца да Hastelloy C-276 Калі:

• Канцэнтрацыя хлорыда перавышае 500 ppm пры тэмпературах вышэй 80°C

• Восстанавіць умовы працэсу асяроддзя

• Эрозійна-каразійнае зношванне з'яўляецца істотнай праблемай

• Вышэйшая чутлівасць да кошту з'яўляецца галоўным чыннікам

Пераважаць Hastelloy C-22 Калі:

• Прыводныя ўмовы з'яўляюцца распаўсюджанымі

• Змешаныя кіслаты, у тым ліку акісліўныя кіслаты, прысутнічаюць

• Прадугледжана праца пры больш высокай тэмпературы (>100°C)

• Максімальная стойкасць да месцавай карозіі з'яўляецца неабходнай

8.2 Магчымыя тэндэнцыі і распрацоўкі

• Гібрыдныя рашэнні : Выбар сплава, які залежыць ад кампанента, становіцца больш распаўсюджаным

• Падвышаная вытворчасць : Адметнасці вытворчасці, якія дазваляюць аптымізаваць геаметрыю

• Тэхналогіі маніторынгу : IoT-мадыфікаваны маніторынг карозіі ўплывае на стратэгію тэхнічнага абслугоўвання

• Матэрыёлы і распрацоўкі : Новыя сплавы, якія працягваюць з'яўляцца з паляпшанымі характарыстыкамі

8.3 Апошні рэкамендацыя

Для большасці сістэм FGD трубаправодаў і каланак Хастэлой C-276 з'яўляецца аптымальным балансам паміж прадукцыйнасцю, выкарыстоўваннем і эканамічнай эфектыўнасцю . Аднак у сістэмах з істотнымі акісляльнымі ўмовамі, складанай хімічнай акалічай або павышанай тэмпературай эксплуатацыі Хастэлой C-22 апраўдвае свой прэміум-кошт дзякуючы паляпшаным характарыстыкам і надзейнасці .

Апошні выбар павінен быць заснаваны на камплексным аналізе канкрэтных умоў эксплуатацыі, пры неабходнасці падтрыманы адпаведнымі выпрабаваннямі, а таксама інтэграваны з агульнай кропкі зору на жыццёвы цыкл і эксплуатацыйныя патрэбы.