연도 가스 탈황의 Hastelloy C276: FGD 흡수 용기용 라이닝 및 클래딩

연도가스 탈황(FGD)은 석탄- 및 석유{2}} 화력 발전소와 산업용 보일러의 배기가스에서 이산화황(SO2)을 제거하는 기술입니다. 습식 세정기라고도 불리는 FGD 흡수 용기 - 내부에서 뜨거운 연도 가스는 SO2를 포착하여 석고로 변환하는 석회석 슬러리와 만납니다. 이 공정은 공기 질 측면에서 우수하지만 모든 중공업에서 가장 부식성이 높은 공정 환경 중 하나를 만듭니다.

흡수재의 가장 공격적인 영역에 대해 엔지니어들은 전체 용기를 단단하고 값비싼 금속으로 만드는 대신 오랫동안 Hastelloy C276(UNS N10276) - 니켈-크롬-몰리브덴-텅스텐 합금 -을 얇은 부식-내벽 라이닝 또는 클래딩으로 지정해 왔습니다. 이 기사에서는 C276이 FGD에서 작동하는 이유, 라이닝이 클래딩과 어떻게 다른지, C22 및 합금 625와 비교하는 방법, 흡수체에 적합한 솔루션을 선택, 용접 및 비용을 지불하는 방법을 쉽게 설명합니다.

Hastelloy C276이 연도가스 탈황 서비스에 적합한 이유는 무엇입니까?

하스텔로이 C276균형 잡힌 니켈-크롬-몰리브덴-텅스텐 화학이 흡수 용기 내부의 일반 스테인레스강을 파괴하는 산화, 환원 및 염화물{3}}에 의한 부식에 저항하기 때문에 FGD에 적합합니다.

FGD 슬러리는 산화제(용존 산소, 철 이온, 황산염), 환원산(황 및 염산) 및 염화물(일반적으로 재활용 슬러리에서 10,000~80,000ppm)의 세 가지 방식으로 동시에 금속을 공격합니다. 세 가지 메커니즘을 모두 함께 유지하는 합금은 거의 없습니다. C276은 그렇습니다. 그 이유는 화학적 성질 때문입니다.

• 니켈 ~57%(잔량):연성 매트릭스를 형성하고 염화물 응력 부식 균열(SCC)에 대해 거의-내성을 제공합니다.
• 크롬 14.5-16.5%:산화종에 저항하는 수동 산화막을 형성합니다.
• 몰리브덴 15-17%:산, 구멍 및 틈새 부식 감소에 대한 기본 방어입니다.
• 텅스텐 3-4.5%:국부적인(움푹 들어간 부분/틈새) 공격에 대한 저항력을 강화합니다.
• 초-저탄소<=0.010% and Silicon <=0.08%: 용접 열 영향부(HAZ)에서 입자-경계 탄화물 석출을 방지합니다-.

공식 저항 등가수 - PREN=%Cr + 3.3 x %Mo -는 약 68로, 316L 또는 904L 스테인레스의 ~35-45보다 훨씬 높고 고염화물 FGD 슬러리에 필요한 임계값보다 훨씬 높습니다.- 탄소 수준이 매우 낮기 때문에 C276은 용접 후 열처리(PWHT) 없이 -용접된 그대로의 상태로 사용할 수 있습니다. 이는 현장에서 용접되는 현장 설치 흡수재에 대한 결정적인 이점입니다.

어떤 부식 메커니즘이 FGD 흡수 용기를 공격합니까?

FGD 흡수체는 낮은 pH, 염화물, 황산, 미량 불화수소산, 용존 산소, 온도 변화, 비-재 마모, 산{2}}이슬{3}}점 응축, 습식/건식 사이클링 및 응력{4}}부식-균열 위험을 동시에 작동하는 약 10가지 부식 요인의 공격을 받습니다.

단일 흡수탑은 아래의 모든 요소를 ​​동시에 경험할 수 있습니다. 표는 316L과 같은 일반적인 스테인레스에 어떤 일이 일어나는지와 C276이 살아남는 이유를 대조합니다.

실용적인 요점: C276을 이길 수 있는 단일 메커니즘은 없습니다. FGD를 그토록 형벌적으로 만드는 것은 10가지 모두의 합이며, C276은 완전한 조합으로 평가된 몇 안 되는 합금 중 하나입니다.

FGD 흡수 용기가 부식 심각도에 따라 구역화되는 이유는 무엇입니까?

엔지니어들은 흡수체를 심각도가 높아지는 영역으로 나누고 각각의 -에 서로 다른 -용도에 맞는-합금을 지정합니다. 왜냐하면 어디에서나 고체 C276을 사용하면 비용이 낭비되는 반면, 어느 한 영역을 과소 지정하면-조기 고장이 발생하기 때문입니다.

유틸리티 FGD 설계 핸드북(예: New Brunswick Power FGD 설계 매뉴얼)에 사용된 부식{0}}영역 모델에 따라 일반적인 습식 흡수 장치는 위에서{3}}아래로{4}}다음과 같이 지정됩니다.

따라서 C276은 비용이 많이 드는 곳에 집중되어 있습니다. - 입구와 하부{2}}스프레이 영역- 반면 저렴한 합금은 온화한 상부 부분을 보호합니다. 이 구역화는 뒤따르는 라이닝 대 클래딩 결정의 기초입니다.

FGD 용기의 라이닝과 클래딩의 차이점은 무엇입니까?

라이닝은 용기 내부에 기계적으로 부착(플러그- 또는 스폿-용접, 겹침)된 얇은 부식-방지 시트이며 제자리에서 교체할 수 있습니다. 클래딩은 탄소강 베이스 플레이트에 융합된 야금학적으로 결합된 부식{3}}저항층(2-3mm)이며 용기 벽의 일부가 됩니다. 용접 오버레이는 용접을 통해 직접 합금을 증착하는 세 번째 방법입니다.

ASME BPVC 섹션 VIII, 디비전 1, 부록 3 및 UG-26에 따라 두 가지가 다르게 처리됩니다. 라이닝은 일반적으로 압력 경계 강도에 기여하지 않는 독립적인 보호 층으로 간주되는 반면 클래드 플레이트는 구조 벽의 일부입니다. 운영상의 결과:

용접 오버레이는 클래딩 및 라이닝과 어떻게 비교됩니까?

용접 오버레이(자동 스트립 또는 TIG 클래딩)는 부식 방지 금속을 베이스에 직접 융합하여-수리, 튜브 시트 및 복잡한 형상에 이상적이지만 - 넓은 영역에서는 속도가 느리고 절차 제어가 약한 경우 합금 희석 위험이 있습니다.

수리 및 개조:오버레이는 접합 플레이트를 주문하지 않고도 기존 용기에 적용할 수 있습니다. - 실패한 영역을 복원하는 가장 빠른 경로입니다.

튜브시트 및 노즐:오버레이는 접착 플레이트를 형성하기 어려운 복잡한 형상에 견고하고 완전한{0}}침투 부식 장벽을 제공합니다.

희석 위험:열 입력이나 기술이 잘못되면 모재 강철의 탄소가 오버레이에 혼합되어 내식성이 저하됩니다. 절차 자격은 필수입니다.

속도 대 면적:매우 큰 평면 쉘의 경우 접착 클래드 플레이트는 일반적으로 오버레이보다 빠르고 균일합니다. 작거나 불규칙한 부품의 경우 오버레이가 우선합니다.

Hastelloy C276 라이닝 또는 클래딩이 FGD 흡수재에 더 나은 선택입니까?

새로운 대형 흡수체 쉘의 경우 폭발- 또는 롤-접합 클래드 플레이트(탄소강의 2-3mm C276)가 일반적으로 가장 좋습니다. - 전체 내식성을 유지하면서 솔리드 플레이트에 비해 자재 비용을 50-60% 절감합니다. 개조, 빠른 일정 또는 현장 교체 및 누출 감지가 중요한 경우에는 느슨한 라이닝(벽지)이 적합합니다.

10mm- 상당 벽(습수 표면의 US$/m2)에 대한 대표적인 자재 비용 벤치마크:

두 가지 경험 법칙으로 투자를 보호합니다. (1) 클래드 또는 오버레이는 항상 슬러리를 향해야 합니다. - 절대 플레이트를 뒤집지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 탄소-강 백킹이 부식성 용액과 접촉합니다. (2) 클래드/탄소-강 인터페이스에서 갈바닉 공격을 방지하기 위해 가장자리와 노즐 관통부는 오버레이- 호환 필러로 용접되어야 합니다.

Hastelloy C276은 FGD 서비스의 C22 및 625와 어떻게 비교됩니까?

최신 FGD 흡수 라이너에서는 일반적으로 Hastelloy C22(UNS N06022)가 C276보다 선호됩니다. 그 이유는 습식-스크러버 환경이 산화되고(산화 공기, 철 이온) C22가 더 높은 크롬(20{10}}22.5%)이 더 안정적인 부동태 피막을 유지하기 때문입니다. C276은 뜨거운 염산과 같은 강력한 환원 서비스에서만 더 나은 선택으로 남아 있습니다. 합금 625는 일반적이고 저렴한 Zone-4 옵션입니다.

핵심 차이점은 크롬-대-몰리브덴 절충-입니다.

운영 공장의 현장 데이터에 따르면 C276 라이너는 일부 산화 FGD 작업에서 5{8}}8년 만에 고장이 나는 반면, 동등한 서비스에서 C22 라이너는 20년을 초과했습니다. C22의 추가 초기 비용은 일반적으로 가동 중단 방지를 통해 첫 번째 검사 주기 내에 회수됩니다. 뉘앙스에 유의하십시오. 간단한 PREN 공식에 따르면 C276의 점수는 약간 더 높지만(몰리브덴이 더 많음) FGD는 크롬이 수동-필름 안정성을 지배할 만큼 충분히 산화됩니다. 이것이 바로 C22가 현재 새로운 흡수체 사양을 선도하는 이유입니다.

C276 라이닝 및 클래딩에는 어떤 용접 고려 사항이 적용됩니까?

일치하는 ERNiCrMo-4 필러(AWS A5.14)로 C276을 용접하고, 열 영향 영역 석출을 방지하기 위해 열 입력을 제어하고, 피복이 탄소강과 만나는 곳에 "버터링" 전환 접합을 사용하고, 초음파 테스트로 결합을 확인합니다.

1. 필러 금속:ERNiCrMo-4(AWS A5.14)는 베이스와 일치하는 용접 화학을 유지합니다. C276에 C22 필러를 사용하지 마십시오. 그러면 몰리브덴 용접이 부족해집니다.
2. 열 입력:저-탄소 C276은 감작을 방지하지만 열 입력 제어는 여전히 중요합니다. 최신 표면 장력 전달(STT)은 구형 펄스 GMAW의 경우 25,000~30,000J/in에 비해 ~7,000J/in을 실행하여 왜곡 및 HAZ 효과를 최소화합니다.
3. 전환 조인트:클래드 플레이트에서 탄소-강 측면(예: 309L)을 "버터링"한 다음 일치하는 니켈 필러로 캡핑하여 부식성 표면이 모두 C276이 되도록 합니다.
4. 라이닝 용접:얇은 1.6-3.2mm 시트를 플러그-용접한 다음 솔기/가장자리를{3}}겹치는 랩 조인트로 용접합니다. 번스루(burn-through)와 뒤틀림은 끊임없는 위협입니다.
5. 점검:ASTM A578에 따라 UT를 통해 클래드 결합 무결성을 확인합니다. 제작 사양에 따라 PT 및 RT/UT로 모든 용접을 검사합니다.

C276 FGD 라이닝의 수명주기 비용 및 두께 지침은 무엇입니까?

일반적인 C276 FGD 라이너의 두께는 1.6~3.2mm(1/16~1/8인치)이며 7-15+년 동안 사용할 수 있습니다. 2~3mm의 클래드 오버레이가 표준입니다. 지배적인 비용 동인은 합금 자체가 아니라 라이닝이 충족해야 하는 PREN 임계값을 설정하는 석탄의 염화물 함량입니다.

두께는 영역 심각도 및 교체 일정에 따라 선택됩니다.

1.6mm(1/16인치):비용과 7~10년 교체 계획이 균형을 이루는 슬러리-바닥 및 연한 구역에서 사용됩니다.

3.2mm(1/8인치):부식이 가장 심한 스프레이 노즐과 가스-유입 구역 근처에 지정됩니다.

2-3mm 클래드 오버레이:매우 적은 비용으로 견고한-합금 부식 수명과 일치하는 표준 접착-판 두께를 얻을 수 있습니다.

합금 선택에서 가장 중요한 변수는 염화탄 함량입니다. 염소는 석탄과 함께 유입되어 재순환 슬러리에서 10,000-50,000+ppm으로 농축되고 모든 젖은 표면에서 공식 및 틈새 부식을 유발합니다. 빠른 참고로: 염화 슬러리 ~60,000ppm에서 필요한 최소 PREN은 약 69입니다. 이는 C276을 "한계" 가장자리에 배치하고 더 높은 PREN 합금(예: 합금 686)을 "안전한" 범위에 배치합니다. 염화탄은 표준 석탄 분석에서는 이를 생략하기 때문에 구체적으로 테스트해야 합니다(ASTM D4208 또는 ISO 587).

Hastelloy C276 FGD 건설에 적용되는 표준은 무엇입니까?

재료는 ASTM B575 / ASME SB-575(플레이트) 및 동반 제품 사양의 적용을 받습니다. ASME BPVC 섹션 VIII Div 1(클래드/라이닝의 경우 부록 3, 라이닝의 경우 UG-26)에 의한 선박 건조; AWS A5.14(ERNiCrMo-4)에 따른 용접 필러; NACE MR0175 / ISO 15156에 따른 신맛 서비스 인증; ASTM A578 초음파 테스트를 통한 클래드 결합 무결성.

자주 묻는 질문

Hastelloy C276(UNS N10276, W.Nr. 2.4819)은 초저탄소 니켈-크롬-몰리브덴-텅스텐 부식-저항성 합금입니다. 산화 및 환원 산, 염화물, 공식, 틈새 부식 및 응력 부식 균열에 저항하며 용접 후 열처리 없이-용접된 상태로 사용됩니다.-

FGD 환경이 부식되기 쉬운 이유는 무엇입니까?

흡수제는 낮은 pH 슬러리, 10,000-80,000ppm 염화물, 5-30% 황산, 미량 불화수소산, 용존 산소, 연마성 비산회 및 온도 변화를 결합합니다. 대략 10가지 부식 메커니즘이 동시에 작용합니다.

FGD에 Hastelloy C276이 필요한 염화물 수준은 얼마입니까?

C276은 일반적으로 슬러리 염화물이 심각한 구역에서 약 20,000-40,000ppm을 초과할 때 지정됩니다. ~60,000ppm 이상에서는 C276도 한계가 되며 더 높은 PREN 합금(예: C22, 합금 686)이 선호됩니다.

FGD 흡수재의 경우 라이닝이나 클래딩이 더 저렴합니까?

라이닝은 초기 비용이 가장 낮고 리드 타임이 가장 짧습니다. 클래드 플레이트는 선불 비용이 더 많이 들지만 솔리드 C276보다 50-60% 저렴하며 새로운 선박의 전체 수명 주기 동안 더 저렴합니다. 선택은 교체 가능성이나 구조적 통합이 더 중요한지에 따라 달라집니다.

Hastelloy C276을 PWHT 없이-용접하여 사용할 수 있나요?

예. 탄소는 0.010%(실리콘은 0.08%)로 제한되어 있으므로 용접 HAZ에서 민감화되지 않으며 용접 후 열처리 없이-용접된 상태로 사용할 수 있습니다.-

C276을 용접하는 데 사용되는 용가재는 무엇입니까?

AWS A5.14에 따른 ERNiCrMo-4. 일치하는 C276 필러만 사용하십시오. 용접부의 몰리브덴 함량을 낮추고 부식 약점을 생성할 수 있는 C22 필러를 대체하지 마십시오.

C276 FGD 라이너는 얼마나 오래 지속됩니까?

현장 경험은 염화물 수준과 공정 장애에 따라 스테인리스 벽지의 경우 약 7~10년, 심각한 FGD 구역의 C276 라이너 및 클래딩의 경우 8-15+년에 이릅니다.

Hastelloy C22가 FGD용 C276보다 우수합니까?

습식 FGD 흡수 라이너의 경우 그렇습니다. 대부분의 경우 - 산화 스크러버 환경은 C22 고 크롬(20~22.5%)을 선호하여 C276의 수명이 8~12년인 데 비해 18~25년의 수명을 제공합니다. C276은 뜨거운 HCl과 같은 강력한 환원성 산에서만 탁월한 성능을 유지합니다.

FGD에서 일반적으로 C276 라이닝의 두께는 얼마입니까?

라이너는 일반적으로 연한 구역에서는 1.6mm(1/16인치)이고 노즐과 가스{6}}유입 구역 근처에서는 3.2mm(1/8인치)입니다. 접착 클래드 오버레이는 일반적으로 2~3mm입니다.

FGD에서 "벽지 만들기"는 무엇을 의미합니까?

벽지 시공은 얇은(1.6-3.2mm) 스테인리스 또는 니켈 합금 시트를 플러그 용접 및 겹치는 랩 조인트로 흡수체 내부에 부착하여 교체 가능한 부식 라이닝을 형성하는 현장 관행입니다.

클래드플레이트를 반대로 설치해도 되나요?

아니요. 부식-방지 오버레이는 항상 슬러리를 향해야 합니다. 플레이트를 뒤집으면 탄소{3}}강 백킹이 부식성 액체에 노출되어 급속한 파손을 초래할 수 있습니다.

석탄 염화물 함량이 왜 그렇게 중요한가요?

석탄의 염소는 순환하는 슬러리에 농축되어 모든 젖은 표면에서 구멍과 틈새 부식을 유발합니다. 공정 조정으로 제거할 수 없으므로 라이닝이 합금 선택의 마스터 변수 -를 충족해야 하는 최소 PREN을 설정합니다.

C276은 FGD의 불화수소산에 내성이 있습니까?

석탄 규산염의 미량 불화수소산은 C276을 크게 공격하지 않는 반면, 일부 재료의 실리카- 기반 보호막을 용해합니다. 그러나 완전한-강도의 HF 서비스에는 다른 합금(예: Monel 400)이 필요합니다.

FGD 피복 용기에는 어떤 표준이 적용됩니까?

ASTM B575(재료), ASME BPVC 섹션 VIII Div 1 부록 3 및 UG-26(클래드/라이닝), AWS A5.14(필러), NACE MR0175/ISO 15156(사워 서비스) 및 ASTM A578(클래드 본드 UT).

C276 라이닝을 제자리에서 수리할 수 있나요?

예. 느슨한 라이닝은 현장 교체용으로 설계되었으며, 용접 오버레이는 접착 플레이트를 주문하지 않고도 기존 용기의 고장난 부분을 복원할 수 있습니다. Weep{3}}홀 모니터링은 누출을 조기에 감지하는 데 도움이 됩니다.

PREN은 무엇이며 FGD에 중요한 이유는 무엇입니까?

PREN(공식 저항 등가수)=%Cr + 3.3 x %Mo는 공식 저항을 추정합니다. 염화물 함량이 높은 FGD 슬러리에는 높은 PREN(대략 65-69+)이 필요합니다. C276 및 C22는 모두 자격을 갖추고 있으므로 심각한 FGD 영역을 지배합니다.

C276은 FGD에서 어떤 온도 범위를 허용합니까?

FGD 슬러리 서비스에서 C276은 젖은 표면의 주변 온도에서 약 200C까지 잘 작동합니다. 가스- 유입 구역(120-180C)이 범위 내에 있습니다. 지속적인 구조적 하중은 ASME당 약 538C(1000F)로 제한됩니다.