Hva er røykgassavsvovling (FGD)?
Røykgassavsvovling (FGD) er den dominerende teknologien for å fjerne svoveldioksid (SO2) fra røykgassutslippene fra kull-kraftverk og tungoljekraftverk. Kull inneholder 0,5-5 vekt% svovel; ved forbrenning oksiderer svovel til SO2, noe som forårsaker sur nedbør, luftveissykdommer og dannelse av fine partikler. FGD-systemer fanger opp 90-99 % av denne SO2 før røykgassen slippes ut i atmosfæren.
Den vanligste FGD-konfigurasjonen er våtskrubberen (våt røykgassavsvovling, WFGD). I en våtskrubber bringes røykgass i kontakt med en kalksteinsslurry (primært kalsiumkarbonat, CaCO3) eller sjøvann i et stort absorpsjonstårn. SO2 reagerer med slurryen og danner gips (kalsiumsulfatdihydrat, CaSO4-2H2O) eller andre biprodukter. Den rensede gassen varmes deretter opp igjen og slippes ut via stabelen.
Hvordan en våt FGD-skrubber fungerer
Trinn 1 - Innføring av røykgass
Varm røykgass (120-180C) kommer inn i absorbertårnet fra luftforvarmeren. Elektrostatiske utskillere (ESP) eller posefiltre fjerner flygeaskepartikler først.
Trinn 2 - Gasskjøling og bråkjøling
Gassen avkjøles til 50-80C ved resirkulerende slurryspray. Ved disse temperaturene øker SO2-løseligheten i vann dramatisk.
Trinn 3 - SO2-absorpsjon
The gas contacts counter-current limestone slurry (pH 5.0-6.0) in the absorber packing. SO2 + H2O -> H2SO3 (sulfurous acid); then H2SO3 + CaCO3 ->CaSO3 + CO2 + H2O. Reaksjonen produserer kalsiumsulfitt (CaSO3).
Trinn 4 - Oksidasjon og gipsdannelse
Compressed air is injected into the slurry tank (oxidation air duct). CaSO3 + 1/2 O2 + 2H2O ->CaSO4-2H2O (gips). Gipsslurryen avvannes for å produsere gips av kommersiell kvalitet (brukt i gips og sement).
Trinn 5 - Renset gassutgang og stabelfrigjøring
Den rensede gassen passerer gjennom en tåkeliminator (demister) for å fjerne dråper, varmes opp til 80-100C av en gassreheater (GHR), og går ut via stabelen.
Hvorfor FGD-miljøer er svært etsende
FGD-slurryen inne i en våtskrubber er et av de mest aggressive multi-faktorkorrosjonsmiljøene i moderne industri. Et enkelt FGD-absorbertårn kan oppleve alle følgende korrosjonsmekanismer samtidig:
Tabell 1: FGD-korrosjonsmiljø - Ti samtidige korrosjonsfaktorer og deres effekt på 316L vs. C276
| Korrosjonsfaktor | Typisk FGD-verdi | Effekt på 316L rustfritt stål | C276 motstandsmekanisme |
Slurry pH (drift)
| 4,5-6,0 (absorber); 0-2 (syrerensing)
| Pitting og sprekkkorrosjon under pH 4,5
| Mo 15-17 % gir motstand mot lav pH
|
Kloridkonsentrasjon
| 10 000–80 000 ppm (resirkulert slurry)
| CSCC over 50 ppm Cl- ved 50C+; pitting over 500 ppm
| Høyt Ni (57%) undertrykker CSCC; Mo undertrykker pitting
|
Oppløst oksygen (DO)
| 2-8 ppm (oksidasjonsluft tilstede)
| Akselererer generell korrosjon og gropkorrosjon
| Cr 14,5-16,5 % danner stabil Cr2O3 passiv film
|
Temperatur
| 50-95C (drift); 120-150C (gassinntakssone)
| Dobler korrosjonshastigheten per 10C stigning (Arrhenius)
| Stabil passiv film opp til 200C i FGD slurry
|
Svovelsyre (H2SO4)
| 5-30 % i slurry (biprodukt)
| Aggressive reducing acid; 316L pitting rate >1 mm/år i 10 % H2SO4
| C276 tåler opptil 70 % H2SO4 ved 80C; 15-17 % mnd
|
Flussyre (HF)
| Spor (fra silikat i kull)
| Selv spor HF løser opp SiO2-beskyttelsesfilm på 316L; forårsaker rask pitting
| C276 upåvirket av spor HF; Ni-base motstår syrefluorid
|
Gips slipende partikler
| 10-20 vekt% faste stoffer; 10-100 um partikler
| Erosjon-korrosjon ved bøyninger og strømning-forstyrrede områder
| Høy hardhet og seighet motstår erosjon; Cr2O3-film re-dannes etter slitasje
|
Termisk sykling
| 50-180C daglige avstengings-/oppstartssykluser
| Termiske utmattelsessprekker ved sveiser; brudd på oksidfilmen
| Lav termisk ekspansjonskoeffisient; ingen fasetransformasjon
|
Sulfitioner (SO3 2-)
| 500-2000 ppm i slurry
| Aggressiv reduksjonsmiddel; fremmer underavsetningskorrosjon
| C276 motstår reduserende miljøer på grunn av Mo-innhold
|
Sveis HAZ sensibilisering
| Sveisesoner opplever 600-850C under sveising
| 316L HAZ lider av Cr-utarming; blir anodisk til uedelt metall
| Niob (Nb < 0,35%) i C276 undertrykker HAZ-sensibilisering
|
Hastelloy C276 - Chemistry and Why It Dominates FGD
Hastelloy C276 (UNS N10276)er en nikkel-molybden-kromlegering utviklet av Haynes International (tidligere Cabot Corporation). Den ble introdusert på 1960-tallet spesielt for applikasjoner der ingen rustfritt stål kunne overleve. "C" i C276 refererer til "C--familien" av Hastelloy-legeringer, som er preget av høyt molybden (15-17%) og krom (14,5-16,5%) innhold, noe som gir dem eksepsjonell motstand mot både oksiderende og reduserende korrosive miljøer.
Tabell 2: Hastelloy C276 (UNS N10276) - Fullstendig kjemi i henhold til ASTM B575 og rolle i FGD-korrosjonsmotstand
| Element | ASTM B575 Min | ASTM B575 Maks | Typisk varmeanalyse (%) | Rolle i FGD korrosjonsmotstand |
Nikkel (Ni)
| 57.0
| -
| 57.5-59.0
| Grunnelement; undertrykker Cl-indusert spenningskorrosjonssprekking (CSCC); opprettholder duktilitet ved lav pH
|
Molybden (Mo)
| 15.0
| 17.0
| 15.5-16.5
| Primær grop- og sprekkkorrosjonsbestandighet; muliggjør motstand mot reduserende syrer (H2SO4, HCl, HF)
|
Krom (Cr)
| 14.5
| 16.5
| 15.5-16.5
| Danner stabil kromoksid (Cr2O3) passiv film; gir oksidasjonsmotstand i røykgassatmosfære
|
Jern (Fe)
| 4.0
| 7.0
| 5.0-6.0
| Kostnads-effektiv austenittstabilisator; opprettholder strukturen
|
Tungsten (W)
| 3.0
| 4.5
| 3.5-4.0
| Sekundær gropmotstand (W synergis med Mo); legger til PREN-bidrag
|
Karbon (C)
| -
| 0.010
| 0.001-0.005
| Ultra-lavt karbon forhindrer sensibilisering ved sveise-HAZ; maksimalt 0,01 % per ASTM B575
|
Silisium (Si)
| -
| 0.08
| 0.02-0.05
| Må holdes under 0,08 % - høy Si forårsaker sveisesprøhet
|
Mangan (Mn)
| -
| 1.00
| 0.50-0.80
| deoksideringsmiddel; forbedrer varmbearbeidbarheten
|
Fosfor (P)
| -
| 0.040
| <0.015
| Må minimeres - høy P fremmer HAZ liquation cracking
|
Svovel (S)
| -
| 0.030
| <0.005
| Må minimeres - høy S fremmer hot cracking
|
Vanadium (V)
| -
| 0.35
| 0.10-0.30
| Forsterker; forbedrer oksidasjonsmotstanden
|
Kobolt (Co)
| -
| 2.50
| <0.50
| Mindre element; påvirker ikke korrosjonsbestandigheten nevneverdig
|
PREN-formel og hvorfor C276 dominerer
Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) er standard industriberegning for å sammenligne grop- og sprekkkorrosjonsmotstanden til rustfritt stål og nikkellegeringer. Formelen tar hensyn til bidragene fra krom (oksidasjonsmotstand), molybden (pitting motstand) og nitrogen (pitting motstand og stabilitet):
PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N
Tabell 3: PREN-sammenligning - Hastelloy C276 vs. rustfritt stål og nikkellegeringer i FGD-tjeneste
| Materiale (UNS) | Cr (%) | mnd (%) | N (%) | W (%) | Beregnet PREN | FGD levetid (år) | Anbefalt for FGD? |
304L (S30403)
| 18-20
| 0
| 0.10
| 0
| 18-20
| 0,5-1,5 (alvorlig pitting)
| NEI - ikke vurdert
|
316L (S31603)
| 16-18
| 2.0-3.0
| 0.02-0.10
| 0
| 24-30
| 1,5–3,0 (CSCC + pitting)
| NO - mislykkes i FGD
|
904L (N08904)
| 19-23
| 4.0-5.0
| 0.015
| 0
| 35-40
| 3-8 (lokalisert korrosjon)
| NO - marginal i FGD
|
254 SMO (S31254)
| 19.5-20.5
| 6.0-7.0
| 0.20-0.25
| 0
| 44-50
| 5-10 (noen FGD-soner)
| Bare MARGINAL - absorber
|
254 SMO (høy Mo)
| 20-22
| 7.0-8.0
| 0.25
| 0
| 50-56
| 8-15
| MARGINAL - begrenset tjeneste
|
2507 Super Duplex (S32750)
| 24-26
| 3.0-5.0
| 0.24-0.32
| 0
| 40-43
| 8-15 (spalter begrenset)
| Bare MARGINAL - slurry soner
|
Alloy 625 (N06625)
| 20-23
| 8-10
| 0.02-0.10
| 0
| 45-52
| 10-20 (noen FGD-soner)
| DELVIS - absorberende innvendig kun
|
Legering 59 (N06059)
| 22-24
| 15-16
| 0.01-0.05
| 0
| 61-66
| 15-25
| BRA - bedre enn 625
|
Hastelloy C276 (N10276)
| 14.5-16.5
| 15-17
| 0.01-0.05
| 3-4.5
| 69-73
| 25-40+ (bevist)
| JA - primært FGD-materiale
|
Hastelloy C22 (N06022)
| 20-22.5
| 12.5-14.5
| 0.01-0.05
| 2.5-3.5
| 65-71
| 25-40+ (bevist)
| JA - lik C276
|
FGD Systemkomponenter og materialvalg
Et vått FGD-system består av flere komponenter, hver med forskjellige korrosjonsmiljøer og materialkrav. Materialvalg må skreddersys til den spesifikke sonen i scrubberen.
Tabell 4: FGD-systemkomponenter - Korrosjonsmiljø og materialvalgsmatrise
| FGD Sone / Komponent | Temperatur (C) | pH (drift) | Cl- (ppm) | H2SO4 (%) | Nødvendig materiale | Hvorfor ikke 316L? |
Absorberende tårnskall (innvendig fôr)
| 50-80
| 4.5-6.0
| 10,000-60,000
| 5-20
| Hastelloy C276 plate / C276 sveiseoverlegg på karbonstål
| 316L pitting rate >1 mm/år; CSCC inn<24 months
|
Absorberende tårnskall (eksternt)
| 50-80
| N/A (omgivelsestemperatur)
| N/A
| N/A
| Karbonstål + gummifôr eller C276 kledd plate
| Ekstern omgivelse men isolasjon nødvendig for termisk gradient
|
Oksidasjonsluftkanal
| 50-85
| 4.0-5.5
| 15,000-50,000
| 3-15
| Hastelloy C276 ark; C276 sveiseoverlegg på CS
| Høy DO + slurry=alvorlig erosjon-korrosjon; 316L feiler<5 years
|
Innløpsrør for røykgass
| 120-180
| N/A (bare gass)
| <100 (before scrubbing)
| <0.1
| Karbonstål + ildfast + C276 sveiseoverlegg ved bend
| Ved innløpssonen: gasstemperatur 120-180C, noe SO2 tilstede; C276 nødvendig ved bend (erosjon)
|
Utløpskanal for røykgass (renset gass)
| 70-100
| N/A (bare gass)
| <500
| <0.1
| Hastelloy C276 ark eller C276 sveiseoverlegg på CS
| Høy gasshastighet bærer gipspartikler; erosjon-korrosjon ved bøyninger; også potensial for syrekondensering under oppstart
|
Avfukter (tåkefjerner) område
| 55-80
| 5.0-6.0
| 10,000-40,000
| 2-8
| Hastelloy C276 trådnettelementer eller 254 SMO
| Mettet gass + dråpeoverføring=potensiell syrefilm på overflater; 316L ville groper ved dråpesoner
|
Slurry resirkuleringsrør
| 50-80
| 4.5-6.0
| 10,000-60,000
| 5-20
| Hastelloy C276 rør eller C276 sveiseoverlegg på CS rør
| High-velocity slurry with gypsum; 316L erosion rate >0,5 mm/år
|
Gips avvanningstank
| 40-60
| 5.5-6.5
| 5,000-20,000
| 1-5
| 316L eller 904L akseptabelt; 316L tilstrekkelig her
| Senk Cl- og temperatur; 316L akseptabel hvis slurryhastighet<3 m/s
|
Oppslemningstank for kalkstein
| 30-50
| 6.0-7.0
| 2,000-10,000
| <1
| 316L akseptabelt
| Lett surt; 316L yter tilstrekkelig under pH 5,5 og under 50C
|
Servicevannrør (råvann)
| 20-40
| 7.0-8.0
| <500
| <0.1
| 316L eller 304L akseptabelt
| Svært lav Cl-; 316L/304L er kostnadseffektive-valg her
|
Reagenslagringstanker (kalkstein)
| Ambient
| N/A (solid)
| Ubetydelig
| Ubetydelig
| Karbonstål
| Ikke-korrosivt miljø; ingen nikkellegering nødvendig
|
Stabel (røykgasstabel, foret)
| 70–100 (internt)
| N/A (renset gass)
| <500
| <0.1
| Karbonstål med ildfast fôr; C276 ved gassinntaksovergang
| Renset gass med lite Cl-; tilstrekkelig ildfast fôr; C276 kun ved innløpsovergangssone
|
Hastelloy C276 Mekaniske og fysiske egenskaper
Tabell 5: Hastelloy C276 Mekaniske og fysiske egenskaper i henhold til ASTM B575 og ASME BPVC Seksjon II
| Eiendom | Verdi (glødet ark) | Verdi (løsningsbehandlet) | Relevans for FGD-søknad |
Strekkstyrke (UTS)
| 760 MPa (110 ksi) min
| 690-830 MPa typisk
| Tilstrekkelig for konstruksjonstrykk for absorberkar (vanligvis<10 bar operating)
|
Avkastningsstyrke (0,2 % offset)
| 355 MPa (50 ksi) min
| 310-380 MPa typisk
| Dimensjoneringsgrunnlag for trykkbeholderveggtykkelsesberegninger
|
Forlengelse i 50mm
| 30 % min (ASTM B575)
| 30-50 % typisk
| Høy duktilitet - absorberer termiske syklusbelastninger uten å sprekke
|
Hardhet
| 201 HB maks (glødet)
| 180-201 HB typisk
| Moderat hardhet; ikke en-slitasjebestandig legering, men tilstrekkelig for slurryhåndtering
|
Tetthet
| 8,89 g/cm3 (0,321 lb/in3)
| -
| Tyngre enn rustfritt stål (316L=7.98 g/cm3); konstruksjonsdesign må stå for 11 % høyere masse
|
Termisk ledningsevne
| 9,8 W/m-K ved 25C; 15,1 W/m-K ved 500C
| -
| Lavere enn rustfritt stål - viktig for termisk gradientdesign i tykke seksjoner
|
Elektrisk resistivitet
| 130 mikrohm-cm ved 25C
| -
| Relevant for elektrokjemisk korrosjonsovervåking (EPR-metoden)
|
Koeffisient for termisk utvidelse
| 11,2 um/m-C (20-100C); 14,6 um/mC (20-500 C)
| -
| Lavere enn austenittisk rustfritt stål; mindre termisk tretthet ved sveisesoner under oppstart/avstengning
|
Youngs modul
| 205 GPa (29 700 ksi)
| -
| Standard for trykkbeholderdesign; ligner på austenittisk rustfritt stål
|
Magnetisk permeabilitet
| 1.002 (i hovedsak ikke-magnetisk)
| -
| Ingen magnetisk tiltrekning; ingen problemer med begrensninger for magnetisk partikkelinspeksjon (MPI).
|
Charpy V-hakkpåvirkning (romtemperatur)
| 200-260 J typisk (glødet)
| -
| Utmerket seighet ved alle FGD driftstemperaturer; ingen sprøbruddrisiko
|
Charpy V-hakkpåvirkning (-40C)
| 180-220 J typisk (glødet)
| -
| Tilstrekkelig for vinteravstengningsforhold i kaldt klima
|
Maksimal designtemperatur (ASME)
| 540C (1004F) i oksiderende miljøer; 650C intermitterende
| -
| Tilstrekkelig for FGD gassinntakssone (120-180C) med stor sikkerhetsmargin
|
Minimum designtemperatur (ASME)
| -198C (for ark<25mm)
| -
| Tilstrekkelig for kald vinteravstenging; ingen risiko for LTT-transformasjon
|
Fabrikasjon og sveising av Hastelloy C276 i FGD-systemer
Sveising av Hastelloy C276 i FGD-applikasjoner krever nøye oppmerksomhet på prosedyren. Det høye molybdeninnholdet (15-17 %) gjør C276 utsatt for varmesprekker hvis sveiseparameterne ikke er riktig kontrollert. Med riktig fyllmetall, beskyttelsesgass og varmetilførselsområde oppnår imidlertid C276-sveiser utmerket korrosjonsbestandighet og mekaniske egenskaper.
Tabell 6: Hastelloy C276 sveiseprosedyrer for FGD-systemfabrikasjon
| Parameter | GTAW (TIG) / GTAW-P | GMAW (MIG) | SMAW (manuell metallbue) | Skjermet fluks-Cored Arc (FCAW) |
Fyllmetall
| ERNiCrMo-4 (ERNiMo-4)
| ERNiCrMo-4 (1,0-1,6 mm ledning)
| ENiCrMo-4 (elektrode)
| ERNiCrMo-4 eller ENiCrMo-4
|
Fyllmetallsammensetning
| Ni 60 %, Mo 17 %, Cr 7 %, W 4,5 %, Fe 5 %, C 0,02 % maks.
| Samme som GTAW
| Samme sammensetning (belagt elektrode)
| Samme som GTAW
|
Beskyttelsesgass (TIG)
| 100 % argon (Ar), 10-15 l/min; ryggrensing kreves
| 75 % Ar + 25% Han anbefalte
| N/A (belagt elektrode)
| 75 % Ar + 25 % CO2 eller 100 % CO2
|
Forvarm temperatur
| IKKE nødvendig (omgivelsestemperatur, 10-40C)
| IKKE nødvendig
| IKKE nødvendig
| IKKE nødvendig
|
Interpass temperatur maks
| 150C (93C foretrukket for tykke seksjoner)
| 150C
| 150C
| 150C
|
Varmeinngangsområde
| 0,8-1,5 kJ/mm
| 0,8-1,5 kJ/mm
| Bruk kort bue; moderat varmetilførsel
| 0,8-1,5 kJ/mm
|
Elektrodevinkel for SMAW
| N/A
| N/A
| 70-80 grader (bratt vinkel for å unngå porøsitet)
| N/A
|
Etter-sveisevarmebehandling (PWHT)
| IKKE nødvendig; kan redusere korrosjonsmotstanden hvis det gjøres feil
| IKKE nødvendig
| IKKE nødvendig
| IKKE nødvendig
|
Interpass rengjøring
| Stålbørste i rustfritt stål (dedikert, ikke brukt på karbonstål); fjern oksid før hver passering
| Samme som GTAW
| Fjern slagg før hver passering; rustfri børste mellom omgangene
| Fjern slagg før hver passering
|
Typisk leddeffektivitet (RT)
| 100 % med kvalifisert WPS (ASME seksjon IX)
| 100 % med kvalifisert WPS
| 100 % med kvalifisert WPS
| 100 % med kvalifisert WPS
|
Vanlige sveisefeil å unngå
| Porøsitet (fra fuktighet/forurensning); HAZ-fissurering (fra høy varmetilførsel)
| porøsitet; sprut (fra feil spenning)
| Slagg inneslutninger; porøsitet
| porøsitet; overdreven sprut
|
Sveiseoverleggstykkelse (FGD absorber)
| 6-10mm enkeltpass for korrosjonsoverlegg
| 6-10 mm multipass
| 8-12 mm (flere passeringer)
| 6-10 mm multipass
|
C276 sveiseoverlegg på karbonstål - FGD-absorbenter
Den vanligste FGD-applikasjonen for Hastelloy C276 er sveiseoverlegg på karbonstål-absorberbeholdere. I stedet for å lage hele absorberen fra solid C276-plate (uoverkommelig dyrt), legger produsentene et 6-10 mm C276-sveiseoverlegg på de indre overflatene av absorberskallet, innløps-/utløpskanaler og oksidasjonsluftrør. Karbonstålskallet gir strukturell styrke; C276-overlegget gir korrosjonsbestandighet.
Tabell 7: Hastelloy C276-overleggsmetoder for FGD-absorberbeholderinnvendige - prosess, tykkelse og påføring
| Overleggsmetode | Behandle | Overleggstykkelse | Typisk bruk i FGD | Fordeler | Begrensninger |
GTAW (TIG) manuell overlegg
| ERNiCrMo-4 fyllstoff, 100 % Ar-ryggspyling
| 6-10 mm (2-4 passeringer)
| Absorberkar indre deler, kompleks geometri
| Høyeste kvalitet overlegg; laveste fortynning; beste korrosjonsbestandighet
| Langsom avsetningshastighet (0,5-1,0 kg/time); høye arbeidskostnader
|
GMAW (MIG) semi-automatisk overlegg
| ERNiCrMo-4 ledning, 75 % Ar + 25 % He
| 6-10 mm (2-4 passeringer)
| Absorberende skall, rette seksjoner
| 2-3 ganger raskere enn GTAW; god kvalitet; lavere kostnad
| Høyere fortynning enn GTAW; krever dyktig operatør
|
FCAW (flux-cored arc) overlegg
| ERNiCrMo-4 flusskjerner, 100 % CO2
| 8-12 mm (2-5 pass)
| Store flate overflater; koste-konkurransedyktige prosjekter
| Høyeste avsetningsrate; lavere kostnad per kg deponert
| Høyere slagg; krever nøye rengjøring mellom passeringer; høyere fortynning
|
SAW (nedsenket bue) overlegg
| ERNiCrMo-4 + dedikert flux, enkelt-pass
| 6-10 mm
| Lange rette seksjoner av absorberende skall
| Svært høy avsetningsrate; utmerket kvalitet; lav arbeidskraft
| Kun for flate stillinger; begrenset til enkel geometri
|
Eksplosiv binding (kledd plate)
| Eksplosjons-bundet C276-plate på karbonstålplate
| 3-5 mm C276 på 12-50 mm CS
| Absorberende skallsegmenter (tilpasset-fremstilt i mølle)
| Ingen sveis HAZ; jevn tykkelse; raskeste installasjon
| Høye verktøykostnader på forhånd; krever store bestillinger; minimum bestillingsmengde (MOQ) ~20 tonn
|
Eksplosjonssveiseoverlegg (EKSAMEN)
| Eksplosivt avsatt C276-strimler på CS indre overflate
| 3-6 mm
| Reparasjon av korrodert innvendig absorber; målrettet overlegg
| Kan brukes på-situ for reparasjon; minimal HAZ
| Begrenset til spesifikke geometrier; krever eksplosjonskompetanse
|
Kvalitetssikring og inspeksjon for C276 i FGD-systemer
Tabell 10: Kvalitetssikring og inspeksjonskrav for Hastelloy C276 FGD-komponenter
| QA trinn | Metode | Standard | Akseptkriterier | Når skal utføres |
Materialidentifikasjon (PMI)
| Bærbar XRF (håndholdt, f.eks. Niton XL3t eller Olympus Vanta)
| ASTM B575; EN 10204
| Ni 57%+; Cr 14,5-16,5%; Mo 15-17%; Fe 4-7%; W 3-4,5%; C<0.010%
| Ved mottak - 100 % av ark og tallerkener
|
Kjemisk sammensetning (varmeanalyse)
| Laboratorie ICP eller OES
| ASTM B575 del 7
| Innenfor ASTM B575 kjemigrenser; varmenummer på MTR
| Mill test rapport (MTR) gjennomgang; bekrefte før fabrikasjon
|
Strekk- og flytestyrke
| Universell testmaskin (UTS, YS, El)
| ASTM B575; ASME SB-575
| UTS 760 MPa min; YS 355 MPa min; El 30 % min i 50 mm
| Per varme; på mølletestrapport
|
Hardhetstest
| Brinell hardhet (HBW) eller Rockwell B
| ASTM B575; NACE MR0175
| 201 HB maks (glødet); 100 HB maks for sur service
| Per varme; verifiser glødet tilstand
|
Visuell inspeksjon
| Bare øye + 10x forstørrelsesglass
| ASTM B575; ASME Seksjon VIII
| Ingen sprekker, runder, sømmer eller skadelige ufullkommenheter
| Ved mottak; før sveising; etter sveiseoverlegg
|
Væskepenetranttesting (PT)
| PT (løsningsmiddel som kan fjernes eller vaskes med vann)
| ASTM E165/E165M; ASME Seksjon VIII Div.1
| Ingen relevante indikasjoner (ASME del V artikkel 25)
| Alle sveiseskjøter (TIG, MIG, overlegg); full overflate av C276-overlegg
|
Radiografisk testing (RT)
| Røntgen- eller Ir-192 gamma-radiografi
| ASTM E94/E1032; ASME del V artikkel 2
| Ingen filmfeil > ASME Seksjon V Artikkel 25 Klasse 3
| Stumsveiser i trykk{0}}holdende sveiser; full lengde
|
Ultralydtesting (UT)
| Ultralydtykkelsesmåling for veggtap
| ASTM E797/E213; ASME del V artikkel 5
| Ikke mer enn 10 % tykkelsesreduksjon fra nominell
| Innkommende inspeksjon; årlig-serviceinspeksjon; inspeksjon av avstengning
|
Verifisering av sveiseoverleggtykkelse
| UT-tykkelsesmåler (minimum 3 avlesninger per m2)
| Babcock & Wilcox overleggsspesifikasjon; ASME Seksjon VIII
| Minimum 6 mm overleggstykkelse (som spesifisert); ingen underskjæring under 6 mm
| Etter fullføring av overlegg; før hydrotest
|
Verifisering av sveisemetallkjemi
| Sveisekupong + XRF eller laboratorieanalyse
| AWS A5.14; ASME seksjon IX
| Sveisemetall Ni 55-65%; Mo 15-19%; Cr 5-9%; samsvarer med ERNiCrMo-4-komposisjonen
| Per WPS - én kupong per sveisekvalifisering; per produksjonskjøring
|
Overvåking av korrosjonskuponger
| Vekttapskuponger (C276 + 316L + 904L-kuponger installert i slurry)
| NACE TM0169; ASTM G1
| C276 korrosjonshastighet<0.02 mm/year in FGD slurry; 316L coupon as reference
| 6-månedlig eller årlig henting og veiing
|
ER (Electrical Resistance) sondeovervåking
| Online ER-korrosjonsprober (Corritest eller Rohrback)
| NACE TM0190; ASTM G96
| C276 korrosjonshastighet<0.02 mm/year; alarm at 0.05 mm/year
| Kontinuerlig online overvåking (installert i absorber)
|
Hydrostatisk test
| Hydrostatisk trykktest (1,5x designtrykk)
| ASME Seksjon VIII Div.1 UG-99; ASME B31.3 (prosessrør)
| Ingen lekkasjer ved testtrykk; ingen synlig forvrengning; hold minimum 30 min
| Etter fabrikasjon fullført; før igangkjøring
|
Ofte stilte spørsmål (FAQ)
Spørsmål: Hvorfor motstår Hastelloy C276 FGD-korrosjon bedre enn 316L rustfritt stål?
A: Hovedårsakene er: (1) Høyere molybdeninnhold: C276 har 15-17 % Mo mot 2-3 % i 316L. Molybden er det mest effektive elementet for å motstå grop- og sprekk-korrosjon i kloridholdige-miljøer - det øker gropdannelsespotensialet og undertrykker initiering av sprekkkorrosjon. (2) Høyere nikkelinnhold: C276 har 57 % Ni mot 10-14 % i 316L. Høy nikkel undertrykker kloridindusert spenningskorrosjonssprekker (CSCC), som er den primære feilmodusen på 316L i FGD-miljøer over 50 ppm Cl- ved temperaturer over 50C. (3) Ultralavt karbon (C < 0,010%): Forhindrer sensibilisering ved sveising HAZ, som vil forårsake intergranulær korrosjon. 316L (C < 0,030%) er mer utsatt for HAZ-sensibilisering. (4) PREN 69-73 versus 24-30: Den beregnede PREN bekrefter at C276 har omtrent 2,5 ganger gropmotstanden på 316L i kloridmiljøer.
Spørsmål: Hva er den maksimale kloridkonsentrasjonen som Hastelloy C276 kan håndtere i FGD?
A: C276 har blitt brukt med hell i FGD-scrubbere med slurrykloridkonsentrasjoner på opptil 100 000 ppm (10 % Cl- etter vekt) ved driftstemperaturer på 95C. Dette er 1000 ganger høyere enn kloridkonsentrasjonen som forårsaker CSCC i 316L (over 50-100 ppm Cl- ved 50C+). Den praktiske grensen for C276 i FGD er ikke kloridkonsentrasjonen, men den kombinerte effekten av klorid + lav pH + temperatur. Ved pH 0-2 (sure rengjøringsforhold) øker korrosjonshastigheten til C276, men den overgår fortsatt 316L med en faktor på 10x eller mer. For referanse: typisk FGD-driftsslurry Cl- er 10 000-80 000 ppm, godt innenfor C276-kapasiteten.
Spørsmål: Kan Hastelloy C22 brukes i stedet for C276 i FGD?
A: Ja. Hastelloy C22 (UNS N06022, Cr 20-22,5%, Mo 12,5-14,5%, W 2,5-3,5%) har en PREN på omtrent 65-71, som er sammenlignbar med C276 (PREN 69-73). C22 har litt bedre motstand mot oksiderende syrer (f.eks. salpetersyre, HNO3) og er litt mer motstandsdyktig mot syrekloridmiljøer enn C276. For FGD scrubbere spesifikt er C22 og C276 begge utmerkede valg. C22 foretrekkes dersom FGD-systemet også håndterer betydelige mengder oksiderende syrer (f.eks. fra avfallsforbrenning med høyt klorinnhold). C276 foretrekkes dersom applikasjonen primært er kullkraft med høy SO2-belastning og reduserende syreforhold (H2SO4-dominert). C22 koster omtrent 10-20 % mer enn C276, så C276 er vanligvis det foretrukne valget med mindre spesifikke tekniske krav tilsier C22.
Spørsmål: Hvorfor svikter 316L rustfritt stål i FGD-absorbenter innen 18-36 måneder?
A: 316L svikter i FGD-absorbenter primært på grunn av den kombinerte effekten av tre samtidige korrosjonsmekanismer: (1) Pitting: 316L har PREN 24-30, som er utilstrekkelig for kloridkonsentrasjoner over 500 ppm ved temperaturer over 50C. Pitting starter ved MnS-inneslutninger eller overflatediskontinuiteter og forplanter seg raskt i FGD-slurrymiljøet. (2) Kloridspenningskorrosjonssprekker (CSCC): 316L inneholder 10-14 % Ni, som er utilstrekkelig til å undertrykke CSCC over 50 ppm Cl- ved temperaturer over 50C. I FGD-slurry (10 000-80 000 ppm Cl-, 50-95C) opplever 316L transgranulær CSCC ved sveise-HAZ innen 18-36 måneder. (3) Underavsetningskorrosjon: Gipspartikler legger seg på horisontale overflater og skaper sprekker under. Den oksygenfattige sonen under forekomsten blir anodisk, og akselererer lokalisert angrep. Alle tre mekanismene virker samtidig i FGD-absorberen, og forårsaker rask feil på 316L.
Spørsmål: Hva er riktig sveiseprosedyre for C276 sveiseoverlegg i FGD-absorbenter?
A: Riktig sveiseprosedyre for C276-overlegg i FGD-absorbenter: (1) Prosess: GTAW (TIG) for overlegg av høyeste kvalitet; GMAW (MIG) for store flate områder der kostnadene er kritiske. (2) Fyllmetall: ERNiCrMo-4 (AWS A5.14/A5.14M:2020). Bekreft at fyllmassekjemi-sertifikatet samsvarer med ERNiCrMo-4-sammensetningen (Ni 60 %, Mo 17 %, Cr 7 %, W 4,5 %, Fe 5 %, C<0.02%). (3) Shielding gas: 100% Argon, 10-15 L/min, with back purge on the inside of the vessel for weld overlay on internal surfaces. (4) Preheat: None required (ambient temperature, 10-40C). (5) Interpass temperature: Maximum 150C; preferred <93C for sections over 20mm thick. (6) Heat input: 0.8-1.5 kJ/mm. Use stringer beads (not weave) to minimise heat input and dilution. (7) Interpass cleaning: Stainless steel wire brush (dedicated to C276 - never use brushes previously used on carbon steel). (8) Post-weld treatment: None required. Do not PWHT C276 in FGD service - PWHT may reduce corrosion resistance if not carefully controlled.
Spørsmål: Hvilken tykkelse på C276 kreves for FGD-absorberkarskall?
A: The required C276 thickness depends on the design pressure and structural requirements of the absorber vessel. For most wet FGD absorber towers (design pressure 0.5-3 bar), the structural shell is carbon steel (typically 12-30mm depending on vessel size), with a C276 weld overlay (6-10mm) on the internal surface. For C276 sheet fabrication (not overlay): minimum 3mm for absorber internals (baffles, support plates); 4-6mm for absorber shell panels where C276 is the structural material; 6-12mm for oxidation air duct. Verify all thickness calculations against ASME Section VIII Div.1 or EN 13445 design codes. Always add a corrosion allowance of minimum 3mm for FGD slurry service on the construction drawing. For thick sections (>20 mm), spesifiser løsningsbehandling etter sveising for å sikre jevn korrosjonsmotstand i sveise-HAZ.
Spørsmål: Hvordan påvirker pH-verdien for FGD-slam på Hastelloy C276-korrosjonshastigheten?
A: C276-korrosjonshastigheten i FGD-slam er relativt stabil over det normale pH-området (4,5-6,0). Ved pH 5,5-6,0 (absorber øvre sone), er C276 korrosjonshastighet<0.01 mm/year - essentially negligible. At pH 4.0-5.0 (absorber mid zone, oxidation air injection zone), C276 corrosion rate is 0.01-0.05 mm/year - still negligible for design life calculations. At pH 2.0-4.0 (absorber lower zone, slurry tank), C276 corrosion rate increases to 0.05-0.15 mm/year - still acceptable for design life. At pH 0-2 (acid cleaning, quarterly or annual cleaning cycles using citric acid or formic acid), C276 corrosion rate rises to 0.2-0.5 mm/year but remains acceptable for the short cleaning duration (4-8 hours). For comparison: 316L at pH 4.0-5.0 in FGD slurry has a corrosion rate of 0.5-2.0 mm/year - 10-40x higher than C276. The key advantage of C276 is that it maintains low corrosion rates across the full pH range encountered in FGD, while 316L fails rapidly at pH below 5.0.
Spørsmål: Hva er forskjellen mellom Hastelloy C276 og Inconel 625 for FGD?
A: Både C276 og Inconel 625 er nikkel-baserte legeringer egnet for FGD, men de har forskjellige optimaliseringsmål: (1) Kjemi: C276 (UNS N10276) har Ni 57 %, Cr 14,5-16,5 %, Mo }3{7%{3}, W; Inconel 625 (UNS N06625) har Ni 58 %+, Cr 20-23 %, Mo 8-10 %, Nb 3,15-4,15 %. C276 har 7-9 % mer Mo og tilfører W (wolfram) - som begge forbedrer grop- og sprekkkorrosjonsbestandigheten betydelig i kloridmiljøer. (2) PREN: C276=69-73; Inconel 625=45-52. C276 har 40–50 % høyere PREN. (3) FGD-ytelse: C276 er det foretrukne materialet for alle FGD-absorbersoner, spesielt den nedre absorbatoren med høyt kloridinnhold og oksidasjonsluftkanalen. Inconel 625 er akseptabel for øvre absorbersoner (nedre Cl-, pH 5-6), men er marginal for nedre absorbersoner og oksidasjonsluftkanaler hvor kloridkonsentrasjonene er høyest. (4) Kostnad: C276 koster ca. 1,5-2,0x Inconel 625. Merkostnaden er berettiget for absorberkar og oksidasjonsluftkanaler hvor C276 gir betydelig bedre langsiktig korrosjonsbeskyttelse. For øvre absorbersoner med nedre klorid er Inconel 625 en akseptabel kostnadsoptimalisering.
