Hastelloy C-276 срещу C-22: Разгадаване на най-добрия избор за тръбни фитинги и колена за FGD системи

Hastelloy C-276 срещу C-22: Разгадаване на най-добрия избор за тръбни фитинги и колена за FGD системи

Резюме

Hastelloy C-276 и C-22 представляват два от най-добрите никел-хром-молибденови сплави, специално проектирани за използване в тежки корозивни среди, срещани в системи за десулфуризиране на димни газове (FGD) . Въпреки че двата сплави предлагат изключителни параметри, тези в техните химичен състав , устойчивост на корозия , и характеристики на обработката правят всяка от тях уникално подходяща за конкретни FGD приложения. Този технически анализ предоставя задълбочено ръководство за избора на оптимална сплав за FGD тръбни фитинги и колена, въз основа на реални работни условия, икономически съображения и изисквания за дългосрочна надеждност.

1 Химичен състав и микроструктурни свойства

1.1 Сравнение на състава на сплавите

Основните разлики между тези сплави идват от техните прецизни химични формулировки:

Таблица: Сравнение на химичния състав (тегловни %)

1.2 Металургични характеристики

• C-276 : Първоначално разработен, за да се реши проблемът с корозия по шевовете при по-ранни версии на Hastelloy C чрез контролирано ниско съдържание на въглерод и силиций

• C-22 : Представлява допълнително усъвършенстване с оптимално съотношение на хром и молибден за по-широк обхват на приложение

• И двете сплави запазват стабилна кубична структура с центрирани лица (FCC) аустенитна структура, устойчива на сенсибилизация

2 Стойност на устойчивостта на корозия в среди FGD

2.1 Устойчивост на точкова и щелова корозия

Системите FGD създават агресивни условия, които изискват изключителна устойчивост на локална корозия:

• Индекс за еквивалентно съпротивление на точкова корозия (PREN) :

  • C-276: PREN ≈ 68-74

  • C-22: PREN ≈ 65-70

• Критична температура на питинг (CPT) :

  • C-276: 85-95°C в подкислени хлоридни разтвори

  • C-22: 75-85°C при сходни условия

*По-високото съдържание на молибден в C-276 осигурява леко по-добра устойчивост към хлоридно-индуциран питинг, особено в застойни условия в лакти и фитинги.*

2.2 Конкретни характеристики в FGD среда

Кисели кондензати

FGD системите често генерират кисели кондензати с различен химичен състав:

• Мъгла от сярна киселина : C-22 демонстрира предимства поради по-високото съдържание на хром

• Солна киселина : C-276 демонстрира по-добро представяне при концентрации над 10%

• Смесени киселини : C-22 обикновено показва по-добро представяне в смеси от азотна/соляна киселина

Окисляващи условия

• Хлорни среди : Хромовото предимство на C-22 осигурява превъзходна устойчивост

• Влажен хлорен газ : И двете сплави се представят отлично, като C-22 има леко предимство

• Хлорит/хлоратни разтвори : C-22 демонстрира по-добро представяне

3 Механични свойства и бележки за производство

3.1 Сравнение на механичните свойства

Таблица: Типични механични свойства при стайна температура

3.2 Характеристики на производство и заварване

Операции по формоване

• Хладна формовка : И двете сплави се упрочняват бързо при обработка с необходимост от междинно отпускане

• Топло формоване : Препоръчителна работна температура 1120-1170°C за двете сплави

• Изработка на лакти : C-276 има незначително по-добра обработваемост за лакти с малък радиус

Производителност на заваряването

• Стойкост към корозия в термично въздействаната зона : C-22 показва превъзходна стойкост към корозия в термично въздействаната зона

• Избор на пълнежен метал :

  • C-276: Обикновено се заварва с пълнежен метал ERNiCrMo-4

  • C-22: Обикновено се заварва с пълнеж ERNiCrMo-10

• Топлинна обработка след заваряване : Обикновено не е задължително за нито един сплав

4 Препоръки за специфични приложения за FGD системи

4.1 Ръководство за компоненти на подсистема FGD

Компоненти на зоната на скрубера

• Разпръсквани колектори и сопла : C-276 се предпочита за по-добра устойчивост на ерозия и корозия

• Компоненти на улавячи на мъгла : C-22 се препоръчва за по-добра устойчивост на окисляване

• Облицовка на стени на скрубер : И двете подходящи, с избор въз основа на конкретна химия

Вентилационни канали и байпасни системи

• Затвори и компенсатори : C-22 предпочитан за смесени окисляващи условия

• Колена и извивки : C-276 препоръчителен за устойчивост на ерозия в зони с висока скорост

• Поддържащи системи : Всеки сплав е допустима въз основа на разходите

Тръбни фитинги и специални компоненти

• Локти : C-276 по-добър за обработка на суспензии с абразивни частици

• Тройници и редуктори : C-22 по-добър за условия на пара

• Фланци и уплътнения : C-276 предпочитан за устойчивост на корозия в процепи

4.2 Ръководни принципи за избор въз основа на температурата

Приложения при ниска температура (<80°C)

• И двете сплави се представят отлично

• Разходи може да доминира избора

• C-276 препоръчва се, ако хлоридите надвишават 500 ppm

Средна температура (80-100°C)

• C-276 обикновено по-добър за възстановителни условия

• C-22 по-добро за окисляващи условия

• Критична точка на решение въз основа на специфична химия

Висока температура (>100°C)

• C-22 демонстрира предимства в окисляващи среди

• Теплова стабилност аспекти, които предпочитат C-22

• И двете сплави изискват внимателно механично проектиране

5 Икономически аспекти и анализ на цената през жизнения цикъл

5.1 Сравнение на първоначалните разходи

• Премия за разходи за материали : C-22 обикновено предизвиква 15-25% по-висока цена в сравнение с C-276

• Разходи за производство : Подобни за двата сплави с незначителни отклонения

• Съображения за наличност : C-276 е по-широко разпространен в стандартни фитинги

5.2 Фактори за цена през жизнения цикъл

Поддръжка и простои

• Интервали за инспекция : C-22 може да позволи удължени интервали в окисляващи условия

• Замяна на компоненти : C-276 демонстрира по-дълъг експлоатационен живот в редуциращи условия

• Изисквания за почистване : Сходни за двата сплави

Последици от отказ

• Разходи за непланирани спирания : Често надвишават разликите в цените на материала

• Съответствие с околната среда : И двете сплави осигуряват надеждно съответствие

• Влияние върху безопасността : Минимална разлика между сплавите

*Таблица: Сравнителен анализ на цикличните разходи (20-годишен хоризонт)*

6 Нови технически разработки и казуси

6.1 Опит от индустрията и експлоатационни данни

Приложения в производството на енергия

• Въглищни централите : И двете сплави имат 20+ годишна употреба в добре проектирани системи

• Обекти за преработка на отпадъци в енергия : C-22 предпочитан за сложни химични среди

• Промишлени котли : C-276 често използван за по-прости системи с предвидима химия

Проверка на перформанса

• Полеви изпитвания : Няколко петгодишни полеви теста показват скорост на корозия <0,1 мм/година за двата сплави

• Лабораторни изследвания : Ускорени тестове потвърждават прогнозираните разлики в представянето

• Анализ на неизправностите : Редки повреди обикновено се дължат на проектиране/експлоатационни проблеми, а не на ограничения на материала

6.2 Достижения в производството

• Добавено производство : Сплавовете се обработват успешно чрез лазерно сплавяне с прахообразен слой

• Технологии за облицоване : Взривно и облицоване чрез заваряване са налични и за двете

• Стандартизация : Увеличена наличност на стандартни фитинги в двата сплава

7 Методология за избор и рамка за вземане на решения

7.1 Систематичен процес на избор

Стъпка 1: Характеристика на околната среда

• Пълна химична анализа на очакваните среди

• Определяне на температурния и налягането профил

• Идентифициране на аварийни състояния

Стъпка 2: Изисквания за производителност

• Спецификация на проектния срок на служба

• Цели за надеждност

• Философия на поддръжката

Стъпка 3: Икономически анализ

• Моделиране на разходите през жизнения цикъл

• Вземане на решения, базирано на риска

• Изчисление на общата цена на притежание

7.2 Инструменти за подкрепа на решенията

Протокол за тестване на корозията

• Лабораторни изпитвания в симулирани условия

• Изпитвания с проби в реални среди

• Електрохимична характеристика

Изчислително моделиране

• Моделиране на изчислителна динамика на флуидите за прогнозиране на ерозията

• Термодинамично моделиране за фазова стабилност

• Анализ чрез метода на крайните елементи за механична интеграция

8 Заключение и Препоръки

8.1 Общи указания за приложения на FGD

Предпочитайте Hastelloy C-276 Когато:

• Концентрациите на хлориди надвишават 500 ppm при температури над 80°C

• Редуциращите условия доминират в процесната среда

• Ерозионната корозия е сериозна опасност

• Ценовата чувствителност е основен фактор

Предпочитайте Hastelloy C-22 Когато:

• Окисляващите условия са преобладаващи

• Налични са смесени киселини, включително окисляващи киселини

• Очаква се работа при по-високи температури (>100°C)

• Изисква се максимална устойчивост на локална корозия

8.2 Бъдещи тенденции и развития

• Хибридни решения : Специфичен за компонента избор на сплав става все по-често срещан

• Разширено производство : Адитивното производство позволява оптимизиране на геометриите

• Технологии за наблюдение : Корозионен мониторинг, активиран чрез интернет на нещата (IoT), оказва влияние на стратегиите за поддръжка

• Развитие на материали : Нови сплави непрекъснато се появяват с подобрени свойства

8.3 Заключно препоръчване

За повечето тръбни фитинги и лакти на системи за десулфуризиране на димни газове (FGD) Хастелой С-276 осигурява оптимален баланс между производителност, технологичност и икономическа ефективност . Въпреки това, в системи със значителни окислителни условия, сложни химични среди или работа при повишени температури, Hastelloy C-22 оправдава своя премиум разход чрез подобрени параметри и надеждност .

Окончателният избор трябва да се базира на изчерпен анализ на конкретните условия на експлоатация, подкрепен при необходимост от подходящи изпитвания, и трябва да включва холистичен преглед на цялостните разходи през жизнения цикъл и оперативните изисквания.