Baca Gazı Kükürt Giderme (FGD) Nedir?
Baca gazı kükürt giderme (FGD), kömürle çalışan ve ağır yakıtlı enerji santrallerinin baca gazı emisyonlarından kükürt dioksiti (SO2) uzaklaştırmak için kullanılan baskın teknolojidir. Kömür ağırlıkça %0,5-5 oranında kükürt içerir; Yakıldığında kükürt SO2'ye oksitlenir ve bu da asit yağmuruna, solunum hastalığına ve ince partikül oluşumuna neden olur. FGD sistemleri, baca gazı atmosfere salınmadan önce bu SO2'nin %90-99'unu yakalar.
En yaygın FGD konfigürasyonu ıslak yıkayıcıdır (ıslak baca gazı kükürt giderme, WFGD). Islak yıkayıcıda baca gazı, büyük bir emme kulesinde kireçtaşı bulamacı (öncelikle kalsiyum karbonat, CaCO3) veya deniz suyuyla temas ettirilir. SO2 bulamaçla reaksiyona girerek alçıtaşı (kalsiyum sülfat dihidrat, CaSO4-2H2O) veya diğer yan ürünleri oluşturur. Temizlenen gaz daha sonra yeniden ısıtılır ve baca aracılığıyla serbest bırakılır.
Islak FGD Temizleyici Nasıl Çalışır?
Adım 1 - Baca Gazı Girişi
Sıcak baca gazı (120-180C) hava ön ısıtıcısından absorber kulesine girer. Elektrostatik çökelticiler (ESP'ler) veya torba filtreler önce uçucu kül parçacıklarını giderir.
Adım 2 - Gaz Soğutma ve Söndürme
Gaz, yeniden sirküle edilen bulamaç spreyi ile 50-80°C'ye soğutulur. Bu sıcaklıklarda SO2'nin sudaki çözünürlüğü önemli ölçüde artar.
Adım 3 - SO2 Emilimi
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. Reaksiyon kalsiyum sülfit (CaSO3) üretir.
Adım 4 - Oksidasyon ve Alçı Oluşumu
Compressed air is injected into the slurry tank (oxidation air duct). CaSO3 + 1/2 O2 + 2H2O ->CaSO4-2H2O (alçıtaşı). Alçı bulamacının suyu alınarak ticari kalitede alçı (alçıpan ve çimentoda kullanılır) üretilir.
Adım 5 - Temizlenmiş Gaz Çıkışı ve Yığın Serbest Bırakılması
Temizlenen gaz, damlacıkları uzaklaştırmak için bir buğu gidericiden (buğu giderici) geçer, bir gaz yeniden ısıtıcısı (GHR) tarafından 80-100°C'ye yeniden ısıtılır ve bacadan çıkar.
FGD Ortamları Neden Yüksek Derecede Aşındırıcıdır?
Islak yıkayıcının içindeki FGD bulamacı, modern endüstrideki en agresif çok-faktörlü korozyon ortamlarından biridir. Tek bir FGD soğurucu kule aynı anda aşağıdaki korozyon mekanizmalarının tümüne maruz kalabilir:
Tablo 1: FGD Korozyon Ortamı - On Eşzamanlı Korozyon Faktörü ve Bunların 316L ve C276 Üzerindeki Etkileri
| Korozyon Faktörü | Tipik OGG Değeri | 316L Paslanmaz Çelik Üzerindeki Etkisi | C276 Direnç Mekanizması |
Bulamaç pH'ı (çalışırken)
| 4,5-6,0 (emici); 0-2 (asit temizleme)
| pH 4,5'un altında çukurlaşma ve çatlak korozyonu
| Mo %15-17 düşük pH'a direnç sağlar
|
Klorür konsantrasyonu
| 10.000-80.000 ppm (geri dönüştürülmüş çamur)
| 50°C+'de 50 ppm Cl-'nin üzerinde CSCC; 500 ppm'nin üzerinde çukurlaşma
| Yüksek Ni (%57) CSCC'yi baskılar; Mo çukurlaşmayı bastırır
|
Çözünmüş oksijen (DO)
| 2-8 ppm (oksidasyon havası mevcut)
| Genel ve çukurlaşma korozyonunu hızlandırır
| Cr 14,5-16,5% stabil Cr2O3 pasif film oluşturur
|
Sıcaklık
| 50-95C (çalışırken); 120-150C (gaz giriş bölgesi)
| Her 10°C artışta korozyon oranı iki katına çıkar (Arrhenius)
| FGD bulamacında 200°C'ye kadar stabil pasif film
|
Sülfürik asit (H2SO4)
| Bulamaçta %5-30 (yan ürün)
| Aggressive reducing acid; 316L pitting rate >%10 H2SO4'te 1 mm/yıl
| C276, 80°C'de %70'e kadar H2SO4'e dayanır; %15-17 Ay
|
Hidroflorik asit (HF)
| İz (kömürdeki silikattan)
| Eser miktarda HF bile 316L üzerindeki SiO2 koruyucu filmini çözer; hızlı çukurlaşmaya neden olur
| Eser HF'den etkilenmeyen C276; Ni bazı asit florüre karşı dayanıklıdır
|
Alçı aşındırıcı parçacıklar
| ağırlıkça %10-20 katı madde; 10-100 um parçacıklar
| Erozyon-kıvrımlarda ve akışta korozyon-bozulan alanlar
| Yüksek sertlik ve tokluk erozyona karşı dayanıklıdır; Aşınmadan sonra Cr2O3 filmi-yeniden oluşuyor
|
Termal bisiklet
| 50-180C günlük kapatma/başlatma döngüleri
| Kaynaklarda termal yorulma çatlakları; oksit filmi kopması
| Düşük termal genleşme katsayısı; faz dönüşümü yok
|
Sülfit iyonları (SO3 2-)
| Bulamaçta 500-2.000 ppm
| Agresif indirgeyici madde; yetersiz korozyonu teşvik eder
| C276, Mo içeriği nedeniyle azaltıcı ortamlara karşı dayanıklıdır
|
Kaynak HAZ duyarlılığı
| Kaynak bölgeleri kaynak sırasında 600-850C'yi tecrübe eder
| 316L HAZ, Cr tükenmesine maruz kalır; ana metale anodik hale gelir
| C276'daki niyobyum (Nb < %0,35), HAZ duyarlılığını baskılar
|
Hastelloy C276 - Kimyası ve FGD'ye Neden Hakim Olduğu
Hastelloy C276 (UNS N10276)Haynes International (eski adıyla Cabot Corporation) tarafından geliştirilen bir nikel-molibden-krom alaşımıdır. 1960'larda özellikle hiçbir paslanmaz çeliğin hayatta kalamayacağı uygulamalar için tanıtıldı. C276'daki "C", yüksek molibden (%15-17) ve krom (%14,5-16,5) içeriğiyle karakterize edilen ve onlara hem oksitleyici hem de azaltıcı aşındırıcı ortamlara karşı olağanüstü direnç kazandıran Hastelloy alaşımlarının "C-ailesini" ifade eder.
Tablo 2: Hastelloy C276 (UNS N10276) - ASTM B575'e Göre Tam Kimya ve FGD Korozyon Direncindeki Rolü
| Öğe | ASTM B575 Min | ASTM B575 Maksimum | Tipik Isı Analizi (%) | FGD Korozyon Direncindeki Rolü |
Nikel (Ni)
| 57.0
| -
| 57.5-59.0
| Temel eleman; Cl kaynaklı stresli korozyon çatlamasını (CSCC) bastırır; düşük pH'ta sünekliği korur
|
Molibden (Mo)
| 15.0
| 17.0
| 15.5-16.5
| Birincil çukurlaşma ve çatlak korozyon direnci; İndirgeyici asitlere (H2SO4, HCl, HF) karşı direnç sağlar
|
Krom (Cr)
| 14.5
| 16.5
| 15.5-16.5
| Kararlı krom oksit (Cr2O3) pasif film oluşturur; baca gazı atmosferinde oksidasyon direnci sağlar
|
Demir (Fe)
| 4.0
| 7.0
| 5.0-6.0
| Uygun maliyetli-östenit stabilizatörü; yapıyı korur
|
Volfram (W)
| 3.0
| 4.5
| 3.5-4.0
| İkincil çukurlaşma direnci (W, Mo ile sinerji oluşturur); PREN katkısına katkıda bulunur
|
Karbon (C)
| -
| 0.010
| 0.001-0.005
| Ultra-düşük karbon, kaynak HAZ'ında hassasiyeti önler; ASTM B575'e göre maksimum %0,01
|
Silikon (Si)
| -
| 0.08
| 0.02-0.05
| %0,08 - yüksek Si'nin altında tutulmalıdır, kaynak gevrekleşmesine neden olur
|
Manganez (Mn)
| -
| 1.00
| 0.50-0.80
| Deoksidatör; sıcak işlenebilirliği artırır
|
Fosfor (P)
| -
| 0.040
| <0.015
| En aza indirilmelidir - yüksek P, HAZ sıvılaşmasının çatlamasını teşvik eder
|
Kükürt (S)
| -
| 0.030
| <0.005
| En aza indirilmelidir - yüksek S sıcak çatlamayı teşvik eder
|
Vanadyum (V)
| -
| 0.35
| 0.10-0.30
| Güçlendirici; Oksidasyon direncini artırır
|
Kobalt (Co)
| -
| 2.50
| <0.50
| Küçük unsur; korozyon direncini önemli ölçüde etkilemez
|
PREN Formülü ve C276'nın Neden Hakim Olduğu
Çukurlaşma Direnci Eşdeğer Sayısı (PREN), paslanmaz çelik ve nikel alaşımlarının çukurlaşma ve çatlak korozyon direncini karşılaştırmak için kullanılan standart endüstri ölçüsüdür. Formül, krom (oksidasyon direnci), molibden (çukurlaşma direnci) ve nitrojenin (çukurlanma direnci ve stabilite) katkılarını hesaba katar:
PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N
Tablo 3: PREN Karşılaştırması - Hastelloy C276 ve FGD Hizmetinde Paslanmaz Çelikler ve Nikel Alaşımları
| Malzeme (UNS) | Krom (%) | Ay (%) | N (%) | W (%) | Hesaplanan PREN | OGG Hizmet Ömrü (yıl) | OGG için önerilir mi? |
304L (S30403)
| 18-20
| 0
| 0.10
| 0
| 18-20
| 0,5-1,5 (ciddi çukurlaşma)
| HAYIR - derecelendirilmedi
|
316L (S31603)
| 16-18
| 2.0-3.0
| 0.02-0.10
| 0
| 24-30
| 1,5-3,0 (CSCC + çukurlaşma)
| HAYIR - FGD'de başarısız oluyor
|
904L (N08904)
| 19-23
| 4.0-5.0
| 0.015
| 0
| 35-40
| 3-8 (lokal korozyon)
| OGG'de - marjinal YOK
|
254 SMO (S31254)
| 19.5-20.5
| 6.0-7.0
| 0.20-0.25
| 0
| 44-50
| 5-10 (bazı OGG bölgeleri)
| Yalnızca MARJİNAL - soğurucu
|
254 SMO (yüksek Mo)
| 20-22
| 7.0-8.0
| 0.25
| 0
| 50-56
| 8-15
| MARJİNAL - sınırlı hizmet
|
2507 Süper Çift Yönlü (S32750)
| 24-26
| 3.0-5.0
| 0.24-0.32
| 0
| 40-43
| 8-15 (aralık sınırlı)
| Yalnızca MARJİNAL - bulamaç bölgesi
|
Alaşım 625 (N06625)
| 20-23
| 8-10
| 0.02-0.10
| 0
| 45-52
| 10-20 (bazı OGG bölgeleri)
| Yalnızca KISMİ - soğurucu iç parçaları
|
Alaşım 59 (N06059)
| 22-24
| 15-16
| 0.01-0.05
| 0
| 61-66
| 15-25
| İYİ - 625'ten daha iyi
|
Hastelloy C276 (N10276)
| 14.5-16.5
| 15-17
| 0.01-0.05
| 3-4.5
| 69-73
| 25-40+ (kanıtlanmış)
| EVET - birincil OGG malzemesi
|
Hastelloy C22 (N06022)
| 20-22.5
| 12.5-14.5
| 0.01-0.05
| 2.5-3.5
| 65-71
| 25-40+ (kanıtlanmış)
| EVET - C276'ya eşit
|
FGD Sistem Bileşenleri ve Malzeme Seçimi
Islak bir FGD sistemi, her biri farklı korozyon ortamlarına ve malzeme gereksinimlerine sahip birden fazla bileşenden oluşur. Malzeme seçimi, yıkayıcı içindeki spesifik bölgeye uygun hale getirilmelidir.
Tablo 4: FGD Sistemi Bileşenleri - Korozyon Ortamı ve Malzeme Seçim Matrisi
| FGD Bölgesi / Bileşeni | Sıcaklık (C) | pH (çalışırken) | Cl- (ppm) | H2SO4 (%) | Gerekli Malzeme | Neden 316L Değil? |
Emici kule kabuğu (iç astar)
| 50-80
| 4.5-6.0
| 10,000-60,000
| 5-20
| Karbon çeliği üzerinde Hastelloy C276 levha / C276 kaynak kaplaması
| 316L pitting rate >1 mm/yıl; CSCC'de<24 months
|
Emici kule kabuğu (harici)
| 50-80
| Yok (ortam)
| N/A
| N/A
| Karbon çeliği + kauçuk astar veya C276 kaplı plaka
| Dış ortam ancak termal eğim için yalıtım gerekli
|
Oksidasyon hava kanalı
| 50-85
| 4.0-5.5
| 15,000-50,000
| 3-15
| Hastelloy C276 sayfası; CS'de C276 kaynak kaplaması
| Yüksek DO + bulamaç=ciddi erozyon-korozyonu; 316L başarısız<5 years
|
Giriş baca gazı kanalı
| 120-180
| Yok (yalnızca gaz)
| <100 (before scrubbing)
| <0.1
| Bükülmelerde karbon çeliği + refrakter + C276 kaynak kaplaması
| Giriş bölgesinde: gaz sıcaklığı 120-180C, bir miktar SO2 mevcut; Virajlarda C276 gereklidir (erozyon)
|
Çıkış baca gazı kanalı (temizlenmiş gaz)
| 70-100
| Yok (yalnızca gaz)
| <500
| <0.1
| CS'de Hastelloy C276 levha veya C276 kaynak kaplaması
| Yüksek gaz hızı alçı parçacıklarını taşır; erozyon-kıvrımlarda korozyon; ayrıca başlatma sırasında asit yoğunlaşması potansiyeli
|
Buğu çözücü (buğu giderici) alanı
| 55-80
| 5.0-6.0
| 10,000-40,000
| 2-8
| Hastelloy C276 tel örgü elemanları veya 254 SMO
| Doymuş gaz + damlacık taşınması=yüzeylerde potansiyel asit filmi; 316L damlacık bölgelerinde çukurlaşabilir
|
Bulamaç devridaim boruları
| 50-80
| 4.5-6.0
| 10,000-60,000
| 5-20
| Hastelloy C276 boru veya CS boru üzerinde C276 kaynak kaplaması
| High-velocity slurry with gypsum; 316L erosion rate >0,5 mm/yıl
|
Alçı susuzlaştırma tankı
| 40-60
| 5.5-6.5
| 5,000-20,000
| 1-5
| 316L veya 904L kabul edilebilir; 316L burada yeterli
| Daha düşük Cl- ve sıcaklık; Bulamaç hızı varsa 316L kabul edilebilir<3 m/s
|
Kireçtaşı bulamaç besleme tankı
| 30-50
| 6.0-7.0
| 2,000-10,000
| <1
| 316L kabul edilebilir
| Hafif asidik; 316L, pH 5,5'in altında ve 50C'nin altında yeterince performans gösterir
|
Servis suyu boruları (ham su)
| 20-40
| 7.0-8.0
| <500
| <0.1
| 316L veya 304L kabul edilebilir
| Çok düşük Cl-; 316L/304L burada uygun maliyetli-etkin seçeneklerdir
|
Reaktif depolama tankları (kireçtaşı)
| Ortam
| Yok (katı)
| İhmal edilebilir
| İhmal edilebilir
| Karbon çeliği
| Aşındırıcı olmayan- ortam; nikel alaşımına gerek yok
|
Baca (baca gazı bacası, astarlı)
| 70-100 (dahili)
| Yok (temizlenmiş gaz)
| <500
| <0.1
| Refrakter astarlı karbon çeliği; Gaz giriş geçişinde C276
| Temizlenmiş gazın Cl- içeriği düşük; refrakter astar yeterli; C276 yalnızca giriş geçiş bölgesinde
|
Hastelloy C276 Mekanik ve Fiziksel Özellikler
Tablo 5: ASTM B575 ve ASME BPVC Bölüm II'ye göre Hastelloy C276 Mekanik ve Fiziksel Özellikler
| Mülk | Değer (Tavlı Sac) | Değer (Çözelti İşlenmiş) | OGG Başvurusu ile İlgisi |
Çekme Dayanımı (UTS)
| 760 MPa (110 ksi) dk.
| 690-830 MPa tipik
| Emici hazne tasarım basıncı için yeterli (tipik olarak<10 bar operating)
|
Akma Dayanımı (%0,2 dengeleme)
| 355 MPa (50 ksi) dk.
| 310-380 MPa tipik
| Basınçlı kap duvar kalınlığı hesaplamaları için tasarım temeli
|
50 mm'lik uzama
| %30 dk (ASTM B575)
| %30-50 tipik
| Yüksek süneklik -, termal döngü gerilimlerini çatlamadan emer
|
Sertlik
| 201 HB maks (tavlanmış)
| 180-201 HB tipik
| Orta sertlik; aşınmaya-dayanıklı bir alaşım değil ancak bulamaç işleme için yeterli
|
Yoğunluk
| 8,89 g/cm3 (0,321 lb/inç3)
| -
| Paslanmaz çelikten daha ağırdır (316L=7.98 g/cm3); Yapısal tasarım %11 daha yüksek kütleyi hesaba katmalıdır
|
Isı iletkenliği
| 25°C'de 9,8 W/m-K; 500°C'de 15,1 W/m-K
| -
| Paslanmaz çelikten daha düşük - kalın kesitlerdeki termal gradyan tasarımı için önemlidir
|
Elektriksel direnç
| 25°C'de 130 mikrohm-cm
| -
| Elektrokimyasal korozyon izlemeyle ilgili (EPR yöntemi)
|
Termal genleşme katsayısı
| 11,2 um/m-C (20-100C); 14,6 um/mC (20-500C)
| -
| Östenitik paslanmaz çelikten daha düşük; başlatma/kapatma sırasında kaynak bölgelerinde daha az termal yorgunluk
|
Young modülü
| 205 GPa (29.700 ksi)
| -
| Basınçlı kap tasarımı için standart; östenitik paslanmaz çeliğe benzer
|
Manyetik geçirgenlik
| 1,002 (esasen-manyetik değil)
| -
| Manyetik çekim yok; Manyetik parçacık denetimi (MPI) sınırlamalarıyla ilgili sorun yok
|
Charpy V-çentik etkisi (oda sıcaklığı)
| 200-260 J tipik (tavlanmış)
| -
| Tüm FGD çalışma sıcaklıklarında mükemmel tokluk; kırılgan kırılma riski yok
|
Charpy V-çentik darbesi (-40C)
| 180-220 J tipik (tavlanmış)
| -
| Soğuk iklimlerde kışın kapanma koşulları için yeterli
|
Maksimum tasarım sıcaklığı (ASME)
| Oksitleyici ortamlarda 540C (1004F); 650C aralıklı
| -
| Geniş güvenlik marjına sahip FGD gaz giriş bölgesi (120-180C) için uygundur
|
Minimum tasarım sıcaklığı (ASME)
| -198C (levha için)<25mm)
| -
| Soğuk kışlarda kapatma için yeterli; LTT dönüşümü riski yok
|
FGD Sistemlerinde Hastelloy C276 İmalatı ve Kaynağı
FGD uygulamalarında Hastelloy C276'nın kaynaklanması, prosedüre dikkat edilmesini gerektirir. Yüksek molibden içeriği (%15-17), kaynak parametreleri uygun şekilde kontrol edilmediği takdirde C276'yı sıcak çatlamaya duyarlı hale getirir. Bununla birlikte, doğru dolgu metali, koruyucu gaz ve ısı girdisi aralığı ile C276 kaynakları mükemmel korozyon direnci ve mekanik özellikler elde eder.
Tablo 6: FGD Sistemi İmalatı için Hastelloy C276 Kaynak Prosedürleri
| Parametre | GTAW (TIG) / GTAW-P | GMAW (MIG) | SMAW (Manuel Metal Ark) | Korumalı Akı-Özlü Ark (FCAW) |
Dolgu metali
| ERNiCrMo-4 (ERNiMo-4)
| ERNiCrMo-4 (1,0-1,6 mm tel)
| ENiCrMo-4 (elektrot)
| ERNiCrMo-4 veya ENiCrMo-4
|
Dolgu metali bileşimi
| Ni %60, Mo %17, Cr %7, W %4,5, Fe %5, C %0,02 maks.
| GTAW'la aynı
| Aynı bileşim (kaplamalı elektrot)
| GTAW'la aynı
|
Koruyucu gaz (TIG)
| %100 Argon (Ar), 10-15 L/dak; geri temizleme gerekli
| %75 Ar + 25% O önerdi
| Yok (kaplamalı elektrot)
| %75 Ar + 25% CO2 veya %100 CO2
|
Ön ısıtma sıcaklığı
| Gerekli DEĞİLDİR (ortam, 10-40C)
| gerekli DEĞİLDİR
| gerekli DEĞİLDİR
| gerekli DEĞİLDİR
|
Geçiş sıcaklığı maksimum
| 150C (kalın kesitler için 93C tercih edilir)
| 150C
| 150C
| 150C
|
Isı giriş aralığı
| 0,8-1,5 kJ/mm
| 0,8-1,5 kJ/mm
| Kısa ark kullanın; orta ısı girişi
| 0,8-1,5 kJ/mm
|
SMAW için elektrot açısı
| N/A
| N/A
| 70-80 derece (gözenekliliği önlemek için dik açı)
| N/A
|
Kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT)
| Gerekli DEĞİLDİR; yanlış yapılırsa korozyon direncini azaltabilir
| gerekli DEĞİLDİR
| gerekli DEĞİLDİR
| gerekli DEĞİLDİR
|
Geçişler arası temizlik
| Paslanmaz çelik tel fırça (özeldir, karbon çeliğinde kullanılmaz); her geçişten önce oksidi çıkarın
| GTAW'la aynı
| Her geçişten önce cürufu temizleyin; geçişler arasında paslanmaz fırça
| Her geçişten önce cürufu temizleyin
|
Tipik eklem verimliliği (RT)
| Nitelikli WPS ile %100 (ASME Bölüm IX)
| Nitelikli WPS ile %100
| Nitelikli WPS ile %100
| Nitelikli WPS ile %100
|
Kaçınılması gereken yaygın kaynak kusurları
| Gözeneklilik (nem/kirlilik nedeniyle); HAZ çatlaması (yüksek ısı girdisinden)
| Gözeneklilik; sıçrama (yanlış voltajdan dolayı)
| Cüruf kalıntıları; gözeneklilik
| Gözeneklilik; aşırı sıçrama
|
Kaynak kaplama kalınlığı (FGD emici)
| Korozyon kaplaması için 6-10 mm tek geçişli
| 6-10 mm çoklu geçiş
| 8-12mm (çoklu geçiş)
| 6-10 mm çoklu geçiş
|
Karbon Çelik - FGD Emici İç Parçaları Üzerinde C276 Kaynak Kaplaması
Hastelloy C276 için en yaygın FGD uygulaması, karbon çeliği emici haznenin iç kısımlarındaki kaynak kaplamasıdır. Üreticiler, emicinin tamamını katı C276 levhadan (çok pahalı) imal etmek yerine, emici kabuğunun, giriş/çıkış kanallarının ve oksidasyon hava borularının iç yüzeylerine 6-10 mm'lik bir C276 kaynak kaplaması uygular. Karbon çeliği kabuk yapısal dayanıklılık sağlar; C276 kaplaması korozyon direnci sağlar.
Tablo 7: FGD Emici Kabın İç Parçaları için Hastelloy C276 Kaplama Yöntemleri - Süreç, Kalınlık ve Uygulama
| Kaplama Yöntemi | İşlem | Kaplama Kalınlığı | OGG'de Tipik Uygulama | Avantajları | Sınırlamalar |
GTAW (TIG) manuel katmanı
| ERNiCrMo-4 dolgu maddesi, %100 Ar geri temizleme
| 6-10 mm (2-4 geçiş)
| Emici haznenin iç kısımları, karmaşık geometri
| En yüksek kalitede kaplama; en düşük seyreltme; en iyi korozyon direnci
| Yavaş birikme hızı (0,5-1,0 kg/saat); yüksek işçilik maliyeti
|
GMAW (MIG) yarı-otomatik yer paylaşımı
| ERNiCrMo-4 tel, %75 Ar + 25% He
| 6-10 mm (2-4 geçiş)
| Emici kabuk, düz bölümler
| GTAW'dan 2-3 kat daha hızlı; kaliteli; daha düşük maliyet
| GTAW'dan daha yüksek seyreltme; vasıflı operatör gerektirir
|
FCAW (akı-özlü yay) kaplaması
| ERNiCrMo-4 özlü tel, %100 CO2
| 8-12 mm (2-5 geçiş)
| Büyük düz yüzeyler; maliyet-rekabetçi projeler
| En yüksek biriktirme oranı; yatırılan kg başına daha düşük maliyet
| Daha yüksek cüruf; geçişler arasında dikkatli temizlik gerektirir; daha yüksek seyreltme
|
SAW (batık ark) kaplaması
| ERNiCrMo-4 + özel akı, tek-geçişli
| 6-10mm
| Emici kabuğun uzun düz bölümleri
| Çok yüksek biriktirme oranı; mükemmel kalite; düşük işçilik
| Yalnızca düz konumlar için; basit geometriyle sınırlı
|
Patlayıcı bağlama (kaplamalı plaka)
| Karbon çelik levha üzerine patlamayla-bağlanmış C276 levha
| 12-50mm CS'de 3-5mm C276
| Emici kabuk segmentleri (fabrikada-özel olarak üretilmiştir)
| Kaynak HAZ yok; düzgün kalınlık; en hızlı kurulum
| Yüksek ön takım maliyeti; büyük siparişler gerektirir; minimum sipariş miktarı (MOQ) ~20 ton
|
Patlama kaynak kaplaması (EXAM)
| CS'nin iç yüzeyinde patlayıcı olarak biriktirilmiş C276 şeritleri
| 3-6mm
| Aşınmış emici iç kısımlarının onarımı; hedeflenen katman
| Onarım için-yerinde uygulanabilir; minimum HAZ
| Belirli geometrilerle sınırlıdır; patlama uzmanlığı gerektirir
|
FGD Sistemlerinde C276 için Kalite Güvencesi ve Denetimi
Tablo 10: Hastelloy C276 FGD Bileşenleri için Kalite Güvence ve Denetim Gereksinimleri
| KG Adımı | Yöntem | Standart | Kabul Kriterleri | Ne Zaman Gerçekleştirilmelidir? |
Malzeme tanımlama (PMI)
| Taşınabilir XRF (el tipi, örneğin Niton XL3t veya Olympus Vanta)
| ASTM B575; EN 10204
| Ni %57+; %14,5-16,5 krom; Mo %15-17; Fe %4-7; W %3-4,5; C<0.010%
| Alındığında çarşaf ve tabakların %- 100 kadarı
|
Kimyasal bileşim (ısı analizi)
| Laboratuvar ICP veya OES
| ASTM B575 Bölüm 7
| ASTM B575 kimya limitleri dahilinde; MTR'deki ısı numarası
| Değirmen test raporu (MTR) incelemesi; imalattan önce onaylayın
|
Çekme ve akma dayanımı
| Üniversal test makinesi (UTS, YS, El)
| ASTM B575; ASME SB-575
| UTS 760 MPa dk; YS 355 MPa min; 50 mm'de El %30 min
| Isı başına; değirmen test raporunda
|
Sertlik testi
| Brinell sertliği (HBW) veya Rockwell B
| ASTM B575; NACE MR0175
| 201 HB maks (tavlanmış); Ekşi servis için maksimum 100 HB
| Isı başına; tavlanmış durumu doğrulayın
|
Görsel inceleme
| Çıplak göz + 10x büyüteci
| ASTM B575; ASME Bölüm VIII
| Çatlak, kat, dikiş veya yaralayıcı kusur yok
| Makbuz üzerine; kaynak yapmadan önce; kaynak kaplamasından sonra
|
Sıvı penetrant testi (PT)
| PT (solventle çıkarılabilir veya suyla yıkanabilir)
| ASTM E165/E165M; ASME Bölüm VIII Bölüm 1
| İlgili gösterge yok (ASME Bölüm V Madde 25)
| Tüm kaynak bağlantıları (TIG, MIG, kaplama); C276 kaplamanın tam yüzeyi
|
Radyografik test (RT)
| X-ışını veya Ir-192 gama radyografisi
| ASTM E94/E1032; ASME Bölüm V Madde 2
| Film kusuru yok > ASME Bölüm V Madde 25 Sınıf 3
| Basınç-tutucu kaynaklarda alın kaynakları; tam uzunlukta
|
Ultrasonik test (UT)
| Duvar kaybı için ultrasonik kalınlık ölçümü
| ASTM E797/E213; ASME Bölüm V Madde 5
| Nominal kalınlıktan %10'dan fazla azalma yok
| Gelen muayene; yıllık-hizmet içi denetim; kapatma denetimi
|
Kaynak kaplama kalınlığı doğrulaması
| UT kalınlık ölçer (m2 başına minimum 3 okuma)
| Babcock & Wilcox kaplama spesifikasyonu; ASME Bölüm VIII
| Minimum 6 mm kaplama kalınlığı (belirtildiği gibi); 6 mm'nin altında alttan kesme yok
| Kaplama tamamlandıktan sonra; hidrotestten önce
|
Kaynak metali kimyası doğrulaması
| Kaynak kuponu + XRF veya laboratuvar analizi
| AWS A5.14; ASME Bölüm IX
| Kaynak metali Ni %55-65; Mo %15-19; %5-9 krom; ERNiCrMo-4 bileşimiyle eşleşir
| WPS başına - kaynakçı yeterliliği başına bir kupon; üretim çalışması başına
|
Korozyon kuponu izleme
| Kilo verme kuponları (bulamaca yerleştirilmiş C276 + 316L + 904L kuponları)
| NACE TM0169; ASTM G1
| C276 korozyon hızı<0.02 mm/year in FGD slurry; 316L coupon as reference
| 6 aylık veya yıllık alma ve tartım
|
ER (Elektriksel Direnç) prob izleme
| Çevrimiçi ER korozyon probları (Corritest veya Rohrback)
| NACE TM0190; ASTM G96
| C276 korozyon hızı<0.02 mm/year; alarm at 0.05 mm/year
| Sürekli çevrimiçi izleme (emiciye takılı)
|
Hidrostatik test
| Hidrostatik basınç testi (1,5x tasarım basıncı)
| ASME Bölüm VIII Bölüm 1 UG-99; ASME B31.3 (proses boruları)
| Test basıncında sızıntı yok; gözle görülür bir bozulma yok; minimum 30 dakika tutun
| İmalat tamamlandıktan sonra; devreye almadan önce
|
Sıkça Sorulan Sorular (SSS)
S: Hastelloy C276 neden FGD korozyonuna 316L paslanmaz çelikten daha iyi direnç gösteriyor?
C: Başlıca nedenler şunlardır: (1) Daha yüksek molibden içeriği: C276'da %15-17% Mo bulunurken 316L'de bu oran %2-3'tür. Molibden, klorür-içeren ortamlarda çukurlaşma ve çatlak korozyonuna direnç gösteren en etkili elementtir -, çukurlaşma potansiyelini artırır ve çatlak korozyonunun başlamasını bastırır. (2) Daha yüksek nikel içeriği: C276'da %57 Ni bulunurken 316L'de bu oran %10-14'tür. Yüksek nikel, 50°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda 50 ppm Cl-'nin üzerindeki FGD ortamlarında 316L'nin birincil arıza modu olan klorür kaynaklı gerilimli korozyon çatlamasını (CSCC) bastırır. (3) Ultra düşük karbon (C < %0,010): Taneler arası korozyona neden olabilecek kaynak HAZ'daki hassasiyeti önler. 316L (C < %0,030) HAZ hassasiyetine daha duyarlıdır. (4) PREN 69-73'e karşı 24-30: Hesaplanan PREN, C276'nın klorür ortamlarında 316L'ye göre yaklaşık 2,5 kat daha fazla çukurlaşma direncine sahip olduğunu doğrular.
S: Hastelloy C276'nın FGD'de kaldırabileceği maksimum klorür konsantrasyonu nedir?
C: C276, 95°C çalışma sıcaklıklarında 100.000 ppm'ye kadar (ağırlıkça %10 Cl-) bulamaç klorür konsantrasyonlarına sahip FGD yıkayıcılarda başarıyla kullanılmıştır. Bu, 316L'de CSCC'ye neden olan klorür konsantrasyonundan 1.000 kat daha yüksektir (50°C+'da 50-100 ppm Cl-'nin üzerinde). FGD'de C276 için pratik sınır, klorür konsantrasyonu değil, klorür + düşük pH + sıcaklığın birleşik etkisidir. pH 0-2'de (asit temizleme koşulları), C276'nın korozyon hızı artar ancak yine de 316L'den 10 kat veya daha fazla kat daha iyi performans gösterir. Referans için: tipik FGD işletim bulamacı Cl- 10.000-80.000 ppm'dir ve C276 kapasitesi dahilindedir.
S: FGD'de C276 yerine Hastelloy C22 kullanılabilir mi?
C: Evet. Hastelloy C22 (UNS N06022, Cr 20-%22,5, Mo %12,5-14,5, W %2,5-3,5) yaklaşık 65-71'lik bir PREN'e sahiptir; bu, C276 (PREN 69-73) ile karşılaştırılabilir. C22, oksitleyici asitlere (örneğin, nitrik asit, HNO3) karşı biraz daha iyi bir dirence sahiptir ve asit klorür ortamlarına karşı C276'ya göre biraz daha dirençlidir. Özellikle FGD yıkayıcılar için C22 ve C276 mükemmel seçimlerdir. FGD sistemi aynı zamanda önemli miktarlarda oksitleyici asitleri de (örneğin, yüksek klor içeriğine sahip atıkların yakılmasından) işliyorsa C22 tercih edilir. Uygulama öncelikle yüksek SO2 yüklemesi ve azaltıcı asit koşulları (H2SO4 ağırlıklı) ile kömür yakıtlı enerji ise C276 tercih edilir. C22'nin maliyeti C276'dan yaklaşık %10-20 daha fazladır, dolayısıyla özel mühendislik gereklilikleri C22'yi gerektirmedikçe C276 genellikle tercih edilen seçimdir.
S: FGD emicilerde 316L paslanmaz çelik neden 18-36 ay içinde arızalanıyor?
C: 316L, öncelikle üç eş zamanlı korozyon mekanizmasının birleşik etkisi nedeniyle FGD emicilerde başarısız olur: (1) Çukurlaşma: 316L, 50°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda 500 ppm'nin üzerindeki klorür konsantrasyonları için yetersiz olan PREN 24-30'a sahiptir. Çukurlaşma, MnS kalıntılarında veya yüzey süreksizliklerinde başlar ve FGD bulamaç ortamında hızla yayılır. (2) Klorür stresli korozyon çatlaması (CSCC): 316L, %10-14 Ni içerir; bu, 50°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda CSCC'yi 50 ppm Cl-'nin üzerinde bastırmak için yetersizdir. FGD bulamacında (10.000-80.000 ppm Cl-, 50-95C), 316L, 18-36 ay içinde kaynak HAZ'da transgranüler CSCC'yi deneyimler. (3) Kaplama altı korozyonu: Alçı parçacıkları yatay yüzeylere yerleşir ve altta çatlak koşulları oluşturur. Birikinti altındaki oksijeni tükenen bölge anodik hale gelerek lokal saldırıyı hızlandırır. Her üç mekanizma da FGD soğurucuda aynı anda etki ederek 316L'nin hızlı bir şekilde arızalanmasına neden olur.
S: FGD emicilerdeki C276 kaynak kaplaması için doğru kaynak prosedürü nedir?
C: FGD soğurucularda C276 kaplama için doğru kaynak prosedürü: (1) Süreç: En yüksek kalitede kaplama için GTAW (TIG); Maliyetin kritik olduğu geniş düz alanlar için GMAW (MIG). (2) Dolgu metali: ERNiCrMo-4 (AWS A5.14/A5.14M:2020). Dolgu lotu kimya sertifikasının ERNiCrMo-4 bileşimiyle eşleştiğini doğrulayın (%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.
S: FGD soğurucu kabı kabuğu için hangi kalınlıkta C276 gereklidir?
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 (>20mm), kaynak HAZ'ında eşit korozyon direnci sağlamak için kaynak sonrası çözelti uygulamasını belirtin.
S: FGD bulamacının pH'ı Hastelloy C276 korozyon oranını nasıl etkiler?
C: FGD bulamacındaki C276 korozyon oranı, normal çalışma pH aralığı (4,5-6,0) boyunca nispeten stabildir. pH 5,5-6,0'da (soğurucu üst bölgesi), C276 korozyon hızı<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.
S: FGD için Hastelloy C276 ile Inconel 625 arasındaki fark nedir?
C: Hem C276 hem de Inconel 625, FGD'ye uygun nikel-bazlı alaşımlardır, ancak farklı optimizasyon hedeflerine sahiptirler: (1) Kimya: C276 (UNS N10276) %57 Ni, %14,5-%16,5, Mo 15-%17, W 3-%4,5'e sahiptir; Inconel 625 (UNS N06625) Ni %58+, Cr 20-23%, Mo %8-10, Nb %3,15-4,15 içerir. C276 %7-9 daha fazla Mo içerir ve W (tungsten) ekler; bunların her ikisi de klorür ortamlarında çukurlaşma ve çatlak korozyonu direncini önemli ölçüde artırır. (2) PREN: C276=69-73; Inconel 625=45-52. C276 %40-50 daha yüksek PREN'e sahiptir. (3) FGD performansı: C276, tüm FGD soğurucu bölgeleri, özellikle de yüksek klorürlü alt soğurucu ve oksidasyon hava kanalı için tercih edilen malzemedir. Inconel 625, üst emici bölgeler (düşük Cl-, pH 5-6) için kabul edilebilir ancak klorür konsantrasyonlarının en yüksek olduğu alt emici bölgeler ve oksidasyon hava kanalları için marjinaldir. (4) Maliyet: C276'nın maliyeti yaklaşık 1,5-2,0x Inconel 625'tir. Ek maliyet, C276'nın önemli ölçüde daha iyi uzun vadeli korozyon koruması sağladığı emici kaplar ve oksidasyon hava kanalları için haklıdır. Daha düşük klorürlü üst soğurucu bölgeler için Inconel 625 kabul edilebilir bir maliyet optimizasyonudur.
