Сплав нікелю 625 супраць Hastelloy C276: параўнанне для сістэм FGD

Сплав нікелю 625 супраць Hastelloy C276: параўнанне для сістэм FGD

Пры выбары матэрыялаў для сістэм дэсульфурызацыі дымавых газоў (FGD) інжынеры сталяць перад важным выбарам паміж двума высокапрадукцыйнымі нікелевымі сплавамі: Сплав 625 і Hastelloy C276 абодва яны маюць лепшую каразійную стойкасць у параўнанні з нержавеючай стальлю, аднак разуменне іх тонкіх адрозненняў дазваляе зрабіць аптымальны выбар для канкрэтных умоў эксплуатацыі ў сістэмах FGD.

Хімічны склад: асноўныя адрозненні

Розныя эксплуатацыйныя характарыстыкі гэтых сплаваў абумоўлены іх элементным складам:

Hastelloy C276 (UNS N10276)

• Нікель: 54-58% (галоўны кампанент)

• Малібдэн: 15-17% (стойкасць да пітінгавання)

• Хром: 14,5-16,5% (стойкасць да акіслення)

• Вольфрам: 3-4,5% (пасільвае эфекты малібдэну)

• Жалеза: 4-7% (баланс)

• Вуглярод: ≤0,01% (запярэджвае сэнсібілізацыю)

Сплав 625 (UNS N06625)

• Нікель: ≥58% (вышэйшы змест нікелю)

• Хром: 20-23% (значна вышэй для стойкасці да акіслення)

• Малібдэн: 8-10% (істотна ніжэй, чым у C276)

• Ніёб: 3,15-4,15% (утварае змацаваныя карбіды)

• Жалеза: ≤5% (больш абмежавана)

• Вуглярод: ≤0,01% (кантралюецца для цэласнасці зварных швоў)

Адрозненні ў складзе адкрываюць філасофію канструкцыі кожнага сплаву: C276 арыентаваны на стойкасць да малібдэну, якая забяспечвае стойкасць да практычных кіслот, тады як 625 робіць акцэнт на стойкасці да акіслення з дапамогай хрому і стабілізацыі ніёбам.

Устойлівасць да карозіі ў асяроддзях ФГА

Піцінг і зазорная карозія, выкліканыя хларыдамі

Сістэмы ФГА часта стыкаюцца з канцэнтрацыяй хларыдаў у межах 10 000–60 000 ppm, таму вельмі важная ўстойлівасць да пазападання карозіі.

Перавагі C276:

• Вышэйшы PREN (лік эквівалентнай устойлівасці да пазападання): ~76 супраць ~48 для 625

• Вышэйшы змест молібдэну (15-17% супраць 8-10%) забяспечвае выключную ўстойлівасць да пазападання карозіі, выкліканага хларыдамі

• Правераная эфектыўнасць у станоўчых умовах з хларыдамі, характэрных для падлогаў абсарбцыённых вежаў

абмежаванні 625:

• Сярэдні змест молібдэну забяспечвае дастатковую, але не выключную ўстойлівасць да пазападання карозіі

• Больш падатрыльны да шчыліннай карозіі пад хларыднымі адкладаннямі

• Максімальная тэмпература эксплуатацыі ў хларыдах прыкладна на 40°C ніжэй, чым у C276

Сітуацыі канденсацыі кіслот

У сістэмах дэсернізацыі дымавых газаў назіраюцца розныя ўмовы pH: ад лужнай ізвесцевай суспензіі да кіслых кандэнсатаў:

Устойлівасць да сернай кіслоты:

• C276 вытрымлівае кіпячэнне сернай кіслоты да канцэнтрацыі 70%

• 625 паказвае значна больш высокія паказчыкі карозіі пры канцэнтрацыі вышэй 20% пры падвышаных тэмпературах

Устойлівасць да солянай кіслоты:

• Абодва сплавы стойкія да разбаўленай солянай кіслоты, але C276 захоўвае цэласнасць пры больш высокіх канцэнтрацыях і тэмпературах

Умовы ўздымных кіслот:

• 625 адрозніваецца высокай стойкасцю да азотной кіслоты і іншых акісляльных асяродкаў дзякуючы павышанаму зместу хрома

• Паказвае выдатныя эксплуатацыйныя характарыстыкі ў насычаных паветрам кіслотных растворах

Міжкрышталічная карозія і разбурэнне ў зоне зваркі

Абодва сплавы стабілізаваныя супраць сенсібілізацыі, але рознымі механізмамі:

C276: Дасягае нізкауглероднага складу (≤0,01% C) для мінімізацыі ўтварэння карбідаў
625:Выкарыстоўвае дадатак ніёбію для ўтварэння сталых карбідаў прыярытэтна

На практыцы абодва сплавы паказваюць выдатную карозійную стойкасць у звараным стане пры дотрыманні правільных працэдур.

Супастаўленне механічных уласцівасцей

Характарыстыкі цягнучасці

Мацнасць пры камнатнай тэмпературы:

• 625: 930 МПа (тыповая мінімальная)

• C276: 690 МПа (тыповая мінімальная)

Перавага па межы цякасці:

• 625 паказвае прыкладна на 40% вышэйшую межу цякасці, чым C276

• Гэта дазваляе выкарыстоўваць тонкія сесцыі і зменшыць вагу канструкцыйных элементаў

Мацнасць пры высокай тэмпературы:

• 625 захоўвае вышэйшую мацнасць пры тэмпературах вышэй 600°C дзякуючы змацненню ніабіевым карбідам

• C276 паказвае лепшыя характарыстыкі пры разрыве ад напружання ў пэўных дыяпазонах тэмператур

Вырабленне і механічная апрацоўка

Фармаванасць і пластычнасць:

• C276 звычайна мае лепшую халодную фармаванасць з даўжынёй пашырэння звычайна ≥40%

• вышэйшая цвёрдасць 625 ускладняе апрацоўку, але дазваляе ствараць лёгкія канструкцыі

Цвёрдасць і зносатрыўкасць:

• 625 звычайна паказвае вышэйшую цвёрдасць (HRB 88-96 супраць HRB 69-84 для C276)

• Лепшая стойкасць да эрозійна-каразійнага зносу ў сістэмах з цякучымі смеццямі

Рэкамендацыі па прымяненню ў сістэмах FGD

Кампаненты абсорбцыйнай вежы

Зоны ўводу газу (мокра-сухая мяжа):

• Пераважна: сплаў 625

• Абгрунтаванне: вышэйшая стойкасць да акісаляўвання забяспечвае працу ў ўмовах пераменнай вільгаці

• Лепшая стойкасць да цяплавога заморожвання на газавых заслонках

Калекторы і сопла для азіравання:

• Пераважны варыянт: C276

• Абгрунтаванне: выдатная стойкасць да піттынгу ў хларыдных, бедных кіслародам зонах

• Даказанае выкананне ў станах застою

Унутраныя элементы вежы (тарэлкі, насадкі):

• Выбар у залежнасці ад умоў:

  • Акісляльныя ўмовы: 625

  • Аднаўляльныя ўмовы з хларыдамі: C276

Паветраканалы і сістэмы байпаса

Выпускны каналяванне (насычаны газ):

• Пераважна: 625

• Абгрунтаванне: вышэйшы змест хрому стойкі да сульфітна-сульфатных соляў

• Лепшая праца ў аэрацыяных канденсатах

Заслонкі байпасу (высокатэмпературныя перагрузкі):

• Пераважна: 625

• Абгрунтаванне: выдатная стойкасць да акіслення пры тэмпературах да 1100°C

• Вышэйшая міцнасць пры падвышаных тэмпературах

Кампаненты для апрацоўкі шламу

Трубаправод рэцыркуляцыі:

• Пераважны варыянт: C276

• Абгрунтаванне: выключная стойкасць да піттынгу ўмовах эксплуатацыі пад адкладаннямі

• Высокая прадукцыйнасць у стацыянарных зонах

Перамешвальнікі і міксары:

• Пераважна: 625

• Абгрунтаванне: вышэйшая міцнасць і стойкасць да эрозіі

• Лепшыя паказчыкі працывання кавітацыйнай эрозіі

Эканамічныя меркаванні і ацэнка кошту жыццёвага цыклу

Пачатковыя выдаткі на матэрыялы

• Сплав 625 : Звычайна на 5-15% вышэй за C276

• C276 : Налажаны ланцуг поставак з некалькімі варыянтамі крыніц

Выдаткі на выраб і ўстаноўку

Улік варэння:

• Абодва патрабуюць падобных спецыялізаваных працэдур

• для 625 можа спатрэбіцца больш скрупулёзнае кіраванне ўводам цепла

• C276 у цэлым прапануе крыху лепшую зваральнасць

Фактары жыццёвага цыклу кошту:

• C276 можа забяспечыць доўжэйшую эксплуатацыю ў моцна агрэсіўных асяродках з парошкамі

• вышэйшая міцнасць 625 можа дазволіць тонкія сектары і эканомію вагі

• Кошты абслугоўвання вар'іруюцца ў залежнасці ад канкрэтных умоваў эксплуатацыі

Дадзеныя пра эксплуатацыю на месцы і аналіз адмоўных выпадкаў

Зарэгістраваныя рэжымы адмовы

Абмежаванні C276, выяўленыя ў службе FGD:

• Асобныя выпадкі ямкавай карозіі пад моцнымі адкладамі хлорыдаў пры нізкім pH

• Карозія зоны тэрмічнага ўздзеяння ў зварных злучэннях у няправільна вырабленых сістэмах

выяўлены абмежаванні 625:

• Павялічаная хуткасць карозіі ў аднаўляльных кіслотных умовах з наяўнасцю хлорыдаў

• Стрэскавая карозійная трэшчына ў некаторых прыладах з высокім зместам хлорыдаў і высокай тэмпературай

Чаканы тэрмін службы

Тыповы тэрмін службы ў добра спраектаваных сістэмах FGD:

• C276: 15–25 гадоў у большасці асяроддзяў FGD

• 625: 15–20 гадоў, выдатная праца ў акісляльных зонах

Рамкі для прыняцця рашэнняў

Калі выбіраць Hastelloy C276

• Канцэнтрацыя хлорыдаў больш за 20 000 ppm

• pH часцей за ўсё ніжэй 3,0

• Застаяныя або малапатокавыя ўмовы, якія спрыяюць пітінгу

• Асяроддзе з аднаўляльнымі кіслотамі (серная, соляная)

• Даказаная эфектыўнасць у падобных умовах эксплуатацыі

Калі выбіраць сплаў 625

• Акісляльныя ўмовы з аэрацыяй

• Высокатэмпературныя нагрузкі вышэй 200°C

• Прыкладанні, якія патрабуюць большай механічнай міцнасці

• Змешаныя асяроддзі з акісленнымі/вадароднымі ўмовамі

• Праблемы эрозійнай карозіі ў сістэмах для транспартавання суспензій

Гібрыдны падыход

Шматлікія паспяховыя сістэмы FGD стратэгічна выкарыстоўваюць абодва сплавы:

• C276 для сачкоў, трубаправодаў цыркуляцыі і зон з высокім зместам хлорыдаў

• 625 для выхадных паветраканалаў, затвораў і кампанентаў для высокіх тэмператур

Вынік: выбар, які залежыць ад канкрэтных умоў

Выбар паміж сплавам 625 і Hastelloy C276 для прымянення ў сістэмах FGD патрабуе ўважлівага аналізу канкрэтных умоў эксплуатацыі:

• Для моцных умоваў з пазапеннем з высокім зместам хлорыдаў і аднаўляльнымі ўмовамі, Hastelloy C276 застаецца эталонам

• Для акісляльных умоў , вышэйшыя тэмпературы і прымяненні, дзе важна цягавітасть, Сплаў 625 прапануе выразныя перавагі

• Шматлікія сістэмы FGD карыстаюцца ад стратэгічнага выкарыстання абодвух сплаўаў у розных секцыях

У канчатковым выніку аптымальны выбар залежыць ад камплекснага аналізу ўзроўню хлорыдаў, профілю pH, ваганняў тэмпературы, механічных патрабаванняў і эканамічных меркаванняў. Абодва сплавы з'яўляюцца адрознымі варыянтамі для FGD-абсталявання, калі яны правільна адпавядаюць ідэальным умовам эксплуатацыі.