Nikel Alaşımı 625 vs. Hastelloy C276: AGD Sistemleri için Karşılaştırmalı Bir Analiz

Nikel Alaşımı 625 vs. Hastelloy C276: AGD Sistemleri için Karşılaştırmalı Bir Analiz

Füme gaz desülfürizasyon (FGD) sistemleri için malzeme seçimi yapılırken, mühendisler iki yüksek performanslı nikel alaşımı arasında kritik bir karar vermek zorundadır: Alaşım 625 ve HASTELLOY C276 . Her ikisi de paslanmaz çeliklere kıyasla üstün korozyon direnci sunar ancak bu alaşımların ince farklarını anlamak, belirli FGD ortamları için en uygun seçimi belirler.

Kimyasal Bileşim: Temel Farklılıklar

Bu alaşımların farklı performans özellikleri, elementel bileşimlerinden kaynaklanmaktadır:

Hastelloy C276 (UNS N10276)

• Nikel: %54-58 (temel element)

• Molibden: %15-17 (delinme direnci)

• Krom: %14,5-16,5 (oksitlenme direnci)

• Tungsten: %3-4,5 (molibden etkisini artırır)

• Demir: %4-7 (dengesi)

• Karbon: %0,01'e kadar (hassaslaşmayı önler)

Alaşım 625 (UNS N06625)

• Nikel: %58 ve üzeri (daha yüksek nikel içeriği)

• Krom: %20-23 (oksitlenme direnci için önemli ölçüde yüksek)

• Molibden: %8-10 (C276'ya göre önemli ölçüde düşük)

• Niobyum: %3,15-4,15 (sertliği artıran karbürler oluşturur)

• Demir: %5'e kadar (daha kısıtlı)

• Karbon: %0,01'e kadar (kaynak bütünlüğü için kontrol edilir)

Bileşim farkları, her alaşımın tasarım felsefesini ortaya koyar: C276, indirgeyici asitler karşısında molibdene dayalı direnci önceliklendirirken, 625 alaşımı krom aracılığıyla oksitlenme direncine ve niobyumla sağlanan stabilizasyona odaklanır.

FGD Ortamlarında Korozyon Direnci

Klorür kaynaklı pit ve oyuk korozyonu

FGD sistemleri sıkça 10.000-60.000 ppm aralığında klorür konsantrasyonu ile karşılaşır ve bu nedenle pit korozyonuna karşı direnç son derece önemlidir.

C276 avantajları:

• Daha yüksek PREN (Pit Oluşumuna Karşı Direnç Eşdeğeri): 625 için yaklaşık 48'e karşı yaklaşık 76

• Üstün molibden içeriği (%%15-17 vs. %%8-10) absorber kulelerinin sump bölgelerinde yaygın olan duruk klorür koşullarına karşı olağanüstü direnç sağlar

• Kanıtlanmış performans absorber kule sump'larında yaygın olan duruk klorür koşullarında

625'in sınırlamaları:

• Orta düzeyde molibden içeriği, yeterli ancak olağanüstü olmayan pit korozyonu direnci sunar

• Klorür açısından zengin birikimler altında çatlak korozyonuna daha yatkındır

• Klorürlerde maksimum çalışma sıcaklığı, C276'dan yaklaşık 40°C daha düşüktür

Asit Yoğuşma Senaryoları

DMD sistemleri, alkali kireçtaşı süspansiyonundan asidik yoğuşmalara kadar değişen pH koşullarına maruz kalır:

Sülfürik asit direnci:

• C276, %70 konsantrasyona kadar kaynar sülfürik aside dayanır

• 625 alaşımı, yüksek sıcaklıklarda %20'nin üzerindeki konsantrasyonlarda önemli ölçüde daha yüksek korozyon oranları gösterir

Hidroklorik asit direnci:

• Her iki alaşım da seyreltik hidroklorik aside dayanır ancak C276 daha yüksek konsantrasyon ve sıcaklıklarda bütünlüğünü korur

Oksitleyici asit koşulları:

• daha yüksek krom içeriği nedeniyle nitrik asit ve diğer oksitleyici ortamlarda üstün performans gösterir

• Havalandırılmış asidik çözeltilerde üstün performans sergiler

Tane İçi Korozyon ve Kaynak Çürümeye Karşı

Her iki alaşım da sensitizasyona karşı stabilize edilmiştir ancak farklı mekanizmalarla:

C276: Karbür oluşumunu en aza indirmek için düşük karbonlu yapı (≤0,01 % C) sağlar
625:Stabil karbürlerin öncelikli olarak oluşması için niyobyum ilavesi kullanır

Uygulamada, her iki alaşım da uygun prosedürler izlendiğinde mükemmel kaynaklı korozyon direnci gösterir.

Mekanik Özellikler Karşılaştırması

Mukavemet Özellikleri

Oda sıcaklığında çekme mukavemeti:

• 625: 930 MPa (tipik minimum)

• C276: 690 MPa (tipik minimum)

Akma mukavemeti avantajı:

• 625, C276'ya göre yaklaşık %40 daha yüksek akma mukavemeti gösterir

• Bu, yapısal bileşenlerde daha ince kesitlere ve ağırlık tasarrufuna olanak tanır

Yüksek Sıcaklık Dayanımı:

• 625, niyobyum karbür sertleşmesi sayesinde 600°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda üstün mukavemetini korur

• C276, belirli sıcaklık aralıklarında daha iyi gerilim kırılma özelliklerine sahiptir

İmalat ve Mekanik İşleme

Şekillendirilebilirlik ve süneklik:

• C276 genellikle %40 ve üzeri uzama değerleriyle daha iyi soğuk şekillendirilebilirlik sunar

• 625'in daha yüksek mukavemeti şekillendirmeyi daha zor hale getirir ancak daha hafif tasarımlara olanak tanır

Sertlik ve aşınma direnci:

• 625 genellikle C276'ya kıyasla daha yüksek sertlik gösterir (HRB 88-96 karşılaştırmasıyla HRB 69-84)

• Macunlu ortamlarda erozyon-korozyona karşı daha iyi direnç

FGD Sistemleri için Uygulamaya Özel Öneriler

Absorber Kulesi Bileşenleri

Gaz giriş bölgeleri (ıslak/kuru ara yüz):

• Tercih edilen: Alaşım 625

• Gerekçe: Daha yüksek oksidasyon direnci, değişken ıslak/kuru koşullarla başa çıkmayı sağlar

• Gaz giriş kelebeklerinde daha iyi termal yorulma direnci

Sprey hattı ve nozullar:

• Tercih edilen: C276

• Gerekçe: Klorit bakımından zengin, oksijen açısından fakir bölgelerde üstün çukurcuklanma direnci

• Durgun koşullarda kanıtlanmış performans

Kule iç parçaları (fizyeler, dolgular):

• Koşula bağlı seçim:

  • Oksitleyici koşullar: 625

  • Kloritli indirgeyici koşullar: C276

Hava Kanalları ve By-pass Sistemleri

Çıkış kanalı (doymuş gaz):

• Tercih edilen: 625

• Gerekçe: Daha yüksek krom sülfür/sülfat tuzlarına karşı dirençlidir

• Havalandırılmış kondensatlarda daha iyi performans

Atlatma damperleri (yüksek sıcaklıkta sapmalar):

• Tercih edilen: 625

• Gerekçe: 1100°C'ye kadar olan sıcaklıklarda üstün oksidasyon direnci

• Yüksek sıcaklıklarda daha yüksek mukavemet

Süsleme İşleme Bileşenleri

Devir daim borusu:

• Tercih edilen: C276

• Gerekçe: Birikinti altında kalan bölgelerde olağanüstü pitlenme direnci

• Durgun alanlarda üstün performans

Karıştırıcılar ve karıştırma cihazları:

• Tercih edilen: 625

• Gerekçe: Daha yüksek mukavemet ve aşınma direnci

• Kavitasyon erozyonu performansı daha iyidir

Ekonomik Değerlendirmeler ve Yaşam Döngüsü Maliyet Analizi

İlk Malzeme Maliyetleri

• Alaşım 625 : Genellikle C276'ya göre %5-15 primlidir

• C276 : Çoklu tedarik seçenekleriyle kurulmuş bir tedarik zinciri

İmalat ve Montaj Maliyetleri

Kaynak konuları:

• Her ikisi de benzer özel prosedürler gerektirir

• 625'in daha dikkatli ısı girişi kontrolü gerektirebilir

• C276 genel olarak biraz daha iyi kaynaklanabilirlik sunar

Ömür döngüsü maliyet faktörleri:

• C276, şiddetli pit oluşumuna neden olan ortamlarda daha uzun süreli hizmet sunabilir

• 625'in daha yüksek dayanımı, daha ince kesitlerin kullanılmasına ve ağırlık tasarrufuna olanak sağlayabilir

• Bakım maliyetleri, özel kullanım koşullarına göre değişir

Saha Performans Verileri ve Arıza Analizi

Belgelenmiş Arıza Modları

FGD uygulamalarında gözlemlenen C276 sınırlamaları:

• Düşük pH'lı yoğun klorür birikintileri altında izole pit oluşumu vakaları

• Uygun olmayan imalat yöntemleriyle üretilmiş sistemlerde kaynak ısı etkisi altındaki bölgede korozyon

625 sınırlamaları gözlemlendi:

• Klorürlerle birlikte indirgeyici asit koşullarında daha yüksek korozyon oranları

• Belirli yüksek klorür içeriğine sahip, yüksek sıcaklık uygulamalarında gerilim korozyon çatlaması

Hizmet Ömür Beklentileri

İyi tasarlanmış FGD sistemlerinde tipik kullanım ömrü:

• C276: Çoğu FGD ortamında 15-25 yıl

• 625: Oksitleyici bölgelerde mükemmel performansla birlikte 15-20 yıl

Seçim Karar Çerçevesi

Hastelloy C276 Ne Zaman Seçilmeli

• Klorür konsantrasyonu 20.000 ppm'yi aştığında

• pH koşulları sık sık 3,0'ın altında olduğunda

• Oyuklanmaya neden olan durgun veya düşük akışlı koşullar

• İndirgeyici asit ortamları (sülfürik, hidroklorik)

• Benzer uygulamalarda kanıtlanmış başarı geçmişi

Alaşım 625'in Ne Zaman Seçilmesi Gerektiği

• Havalandırmalı oksitleyici koşullar

• 200°C'nin üzerindeki yüksek sıcaklık aşırı yüklenmeleri

• Daha yüksek mekanik mukavemet gerektiren uygulamalar

• Karma oksitleyici/indirgeyici ortamlar

• Süspansiyon hizmetlerinde erozyon-korozyon endişeleri

Hibrit yaklaşmadan

Birçok başarılı AGD sistemi her iki alaşımı da stratejik olarak kullanır:

• Karterler, geri dönüş boruları ve klorür açısından zengin bölgeler için C276

• çıkış kanalları, damperler ve yüksek sıcaklıklı bileşenler için 625

Sonuç: Bağlama Bağlı Seçim

FGD uygulamaları için Alaşım 625 ve Hastelloy C276 arasında seçim yaparken özel kullanım koşullarının dikkatlice analiz edilmesi gerekir:

• Şiddetli pit oluşumuna yol açan ortamlarda yüksek klorür ve indirgeyici koşullar söz konusuysa, Hastelloy C276 hâlâ standart referans niteliğindedir

• Oksitleyici koşullarda , daha yüksek sıcaklıklarda ve mukavemetin kritik olduğu uygulamalarda, Alaşım 625 belirgin avantajlar sunar

• Birçok FGD sistemi, farklı bölümlerde her iki alaşımın stratejik uygulanmasından faydalanır farklı bölümlerde her iki alaşımın

Nihayetinde, optimal seçim, klorür seviyelerinin, pH profillerinin, sıcaklık değişimlerinin, mekanik gereksinimlerin ve ekonomik hususların kapsamlı analizine bağlıdır. Her iki alaşım da ideal çalışma koşullarına uygun şekilde kullanıldığında, FGD hizmeti için mükemmel seçeneklerdir.