Vad är rökgasavsvavling (FGD)?
Rökgasavsvavling (FGD) är den dominerande tekniken för att avlägsna svaveldioxid (SO2) från rökgasutsläppen från kol-kraftverk och kraftverk för tung eldningsolja. Kol innehåller 0,5-5 viktprocent svavel; vid förbränning oxideras svavel till SO2, vilket orsakar surt regn, luftvägssjukdomar och bildning av fina partiklar. FGD-system fångar upp 90-99 % av denna SO2 innan rökgasen släpps ut i atmosfären.
Den vanligaste FGD-konfigurationen är våtskrubbern (våt rökgasavsvavling, WFGD). I en våtskrubber bringas rökgasen i kontakt med en kalkstensslurry (främst kalciumkarbonat, CaCO3) eller havsvatten i ett stort absorptionstorn. SO2 reagerar med slammet och bildar gips (kalciumsulfatdihydrat, CaSO4-2H2O) eller andra biprodukter. Den rengjorda gasen värms sedan upp och släpps ut via stapeln.
Hur en våt FGD-skrubber fungerar
Steg 1 - Rökgasinmatning
Varm rökgas (120-180C) kommer in i absorbatortornet från luftförvärmaren. Elektrostatiska filter (ESP) eller påsfilter tar bort flygaskepartiklar först.
Steg 2 - Gaskylning och släckning
Gasen kyls till 50-80C genom recirkulerande slurryspray. Vid dessa temperaturer ökar SO2-lösligheten i vatten dramatiskt.
Steg 3 - SO2-absorption
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. Reaktionen ger kalciumsulfit (CaSO3).
Steg 4 - Oxidation och gipsbildning
Compressed air is injected into the slurry tank (oxidation air duct). CaSO3 + 1/2 O2 + 2H2O ->CaSO4-2H2O (gips). Gipsslammet awattnas för att producera kommersiellt gips (används i gips och cement).
Steg 5 - Renad gasutgång och stackfrisläppning
Den rengjorda gasen passerar genom en dimavskiljare (avskiljare) för att avlägsna droppar, värms upp till 80-100C av en gasåtervärmare (GHR) och går ut via stapeln.
Varför FGD-miljöer är mycket frätande
FGD-slammet inuti en våtskrubber är en av de mest aggressiva fler-korrosionsmiljöerna i modern industri. Ett enda FGD-absorbatortorn kan samtidigt uppleva alla följande korrosionsmekanismer:
Tabell 1: FGD-korrosionsmiljö - Tio samtidiga korrosionsfaktorer och deras effekt på 316L vs C276
| Korrosionsfaktor | Typiskt FGD-värde | Effekt på 316L rostfritt stål | C276 Motståndsmekanism |
Uppslamnings pH (drift)
| 4,5-6,0 (absorberare); 0-2 (syrarengöring)
| Punktfrätning och spaltkorrosion under pH 4,5
| Mo 15-17% ger motståndskraft mot lågt pH
|
Kloridkoncentration
| 10 000-80 000 ppm (återvunnen slurry)
| CSCC över 50 ppm Cl- vid 50C+; gropbildning över 500 ppm
| Högt Ni (57%) undertrycker CSCC; Mo undertrycker pitting
|
Upplöst syre (DO)
| 2-8 ppm (oxidationsluft närvarande)
| Accelererar allmän korrosion och gropfrätning
| Cr 14,5-16,5% bildar stabil Cr2O3 passiv film
|
Temperatur
| 50-95°C (drift); 120-150C (gasinloppszon)
| Fördubblar korrosionshastigheten per 10C stigning (Arrhenius)
| Stabil passiv film upp till 200C i FGD slurry
|
Svavelsyra (H2SO4)
| 5-30 % i slurry (biprodukt)
| Aggressive reducing acid; 316L pitting rate >1 mm/år i 10 % H2SO4
| C276 tål upp till 70 % H2SO4 vid 80C; 15-17 % mån
|
Fluorvätesyra (HF)
| Spår (från silikat i kol)
| Även spår HF löser SiO2 skyddsfilm på 316L; orsakar snabb gropbildning
| C276 opåverkad av spår HF; Ni-bas motstår syrafluorid
|
Slipande gipspartiklar
| 10-20 viktprocent fast material; 10-100 um partiklar
| Erosion-korrosion vid böjar och flödes-störda områden
| Hög hårdhet och seghet motstår erosion; Cr2O3-film åter-bildas efter nötning
|
Termisk cykling
| 50-180C dagliga avstängnings-/startcykler
| Termiska utmattningssprickor vid svetsar; oxidfilm brister
| Låg termisk expansionskoefficient; ingen fasomvandling
|
Sulfitjoner (SO3 2-)
| 500-2 000 ppm i slurry
| Aggressivt reduktionsmedel; främjar underavlagringskorrosion
| C276 motstår reducerande miljöer på grund av Mo-innehåll
|
Svets HAZ sensibilisering
| Svetszoner upplever 600-850C under svetsning
| 316L HAZ lider av Cr-utarmning; blir anodiskt mot oädel metall
| Niob (Nb < 0,35%) i C276 undertrycker HAZ-sensibilisering
|
Hastelloy C276 - Kemi och varför den dominerar FGD
Hastelloy C276 (UNS N10276)är en nickel-molybden-kromlegering utvecklad av Haynes International (tidigare Cabot Corporation). Det introducerades på 1960-talet specifikt för applikationer där inget rostfritt stål kunde överleva. "C" i C276 hänvisar till "C--familjen" av Hastelloy-legeringar, som kännetecknas av högt innehåll av molybden (15-17%) och krom (14,5-16,5%), vilket ger dem exceptionell motståndskraft mot både oxiderande och reducerande korrosiva miljöer.
Tabell 2: Hastelloy C276 (UNS N10276) - fullständig kemi enligt ASTM B575 och roll i FGD-korrosionsbeständighet
| Element | ASTM B575 Min | ASTM B575 Max | Typisk värmeanalys (%) | Roll i FGD korrosionsbeständighet |
Nickel (Ni)
| 57.0
| -
| 57.5-59.0
| Baselement; undertrycker Cl-inducerad spänningskorrosion (CSCC); bibehåller duktiliteten vid lågt pH
|
Molybden (Mo)
| 15.0
| 17.0
| 15.5-16.5
| Primär grop- och spaltkorrosionsbeständighet; möjliggör resistens mot reducerande syror (H2SO4, HCl, HF)
|
Krom (Cr)
| 14.5
| 16.5
| 15.5-16.5
| Bildar stabil kromoxid (Cr2O3) passiv film; ger oxidationsbeständighet i rökgasatmosfär
|
Järn (Fe)
| 4.0
| 7.0
| 5.0-6.0
| Kostnads-effektiv austenitstabilisator; upprätthåller strukturen
|
Tungsten (W)
| 3.0
| 4.5
| 3.5-4.0
| Sekundärt gropfrätningsmotstånd (W synergis med Mo); läggs till PREN-bidrag
|
Kol (C)
| -
| 0.010
| 0.001-0.005
| Ultra-låg kolhalt förhindrar sensibilisering vid svets HAZ; maximalt 0,01 % per ASTM B575
|
Kisel (Si)
| -
| 0.08
| 0.02-0.05
| Måste hållas under 0,08 % - hög Si orsakar svetssprödhet
|
Mangan (Mn)
| -
| 1.00
| 0.50-0.80
| deoxidationsmedel; förbättrar varmbearbetbarheten
|
Fosfor (P)
| -
| 0.040
| <0.015
| Måste minimeras - hög P främjar HAZ-likvationssprickning
|
Svavel (S)
| -
| 0.030
| <0.005
| Måste minimeras - högt S främjar hetsprickning
|
Vanadin (V)
| -
| 0.35
| 0.10-0.30
| Förstärkare; förbättrar oxidationsbeständigheten
|
Kobolt (Co)
| -
| 2.50
| <0.50
| Mindre element; påverkar inte korrosionsbeständigheten nämnvärt
|
PREN-formeln och varför C276 dominerar
Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) är standardmåttet för industrin för att jämföra punktfrätnings- och spaltkorrosionsbeständigheten hos rostfritt stål och nickellegeringar. Formeln tar hänsyn till bidragen från krom (oxidationsbeständighet), molybden (pitbeständighet) och kväve (pitbeständighet och stabilitet):
PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N
Tabell 3: PREN-jämförelse - Hastelloy C276 vs rostfria stål och nickellegeringar i FGD-tjänst
| Material (UNS) | Cr (%) | Mån (%) | N (%) | W (%) | Beräknad PREN | FGD livslängd (år) | Rekommenderas för FGD? |
304L (S30403)
| 18-20
| 0
| 0.10
| 0
| 18-20
| 0,5-1,5 (svår gropfrätning)
| NEJ - inte betygsatt
|
316L (S31603)
| 16-18
| 2.0-3.0
| 0.02-0.10
| 0
| 24-30
| 1,5-3,0 (CSCC + gropfrätning)
| NEJ - misslyckas i FGD
|
904L (N08904)
| 19-23
| 4.0-5.0
| 0.015
| 0
| 35-40
| 3-8 (lokal korrosion)
| NEJ - marginal i FGD
|
254 SMO (S31254)
| 19.5-20.5
| 6.0-7.0
| 0.20-0.25
| 0
| 44-50
| 5-10 (vissa FGD-zoner)
| MARGINAL - endast absorbent
|
254 SMO (hög Mo)
| 20-22
| 7.0-8.0
| 0.25
| 0
| 50-56
| 8-15
| MARGINAL - begränsad tjänst
|
2507 Super Duplex (S32750)
| 24-26
| 3.0-5.0
| 0.24-0.32
| 0
| 40-43
| 8-15 (begränsad spricka)
| Endast MARGINAL - flytgödselzoner
|
Alloy 625 (N06625)
| 20-23
| 8-10
| 0.02-0.10
| 0
| 45-52
| 10-20 (vissa FGD-zoner)
| PARTELLA - absorberande inre delar
|
Legering 59 (N06059)
| 22-24
| 15-16
| 0.01-0.05
| 0
| 61-66
| 15-25
| BRA - bättre än 625
|
Hastelloy C276 (N10276)
| 14.5-16.5
| 15-17
| 0.01-0.05
| 3-4.5
| 69-73
| 25-40+ (bevisat)
| JA - primärt FGD-material
|
Hastelloy C22 (N06022)
| 20-22.5
| 12.5-14.5
| 0.01-0.05
| 2.5-3.5
| 65-71
| 25-40+ (bevisat)
| JA - lika med C276
|
FGD Systemkomponenter och materialval
Ett vått FGD-system består av flera komponenter, var och en med olika korrosionsmiljöer och materialkrav. Materialvalet måste skräddarsys för den specifika zonen i skrubbern.
Tabell 4: FGD-systemkomponenter - Korrosionsmiljö och materialvalsmatris
| FGD Zon / Komponent | Temperatur (C) | pH (drift) | Cl- (ppm) | H2SO4 (%) | Material som krävs | Varför inte 316L? |
Absorberande tornskal (invändigt foder)
| 50-80
| 4.5-6.0
| 10,000-60,000
| 5-20
| Hastelloy C276 plåt / C276 svetsöverlägg på kolstål
| 316L pitting rate >1 mm/år; CSCC in<24 months
|
Absorbertorns skal (extern)
| 50-80
| N/A (omgivande)
| N/A
| N/A
| Kolstål + gummifoder eller C276 klädd platta
| Extern omgivning men isolering behövs för termisk gradient
|
Oxidationsluftkanal
| 50-85
| 4.0-5.5
| 15,000-50,000
| 3-15
| Hastelloy C276 ark; C276 svetsöverlägg på CS
| Hög DO + slurry=kraftig erosion-korrosion; 316L misslyckas<5 years
|
Inloppskanal för rökgas
| 120-180
| N/A (endast gas)
| <100 (before scrubbing)
| <0.1
| Kolstål + eldfast + C276 svetsöverlägg vid böjar
| Vid inloppszonen: gastemperatur 120-180C, en del SO2 närvarande; C276 behövs vid kurvor (erosion)
|
Utloppskanal för rökgas (renad gas)
| 70-100
| N/A (endast gas)
| <500
| <0.1
| Hastelloy C276 plåt eller C276 svetsöverlägg på CS
| Hög gashastighet bär gipspartiklar; erosion-korrosion vid böjar; även risk för syrakondensering under uppstart
|
Avfuktare (dimavskiljare) område
| 55-80
| 5.0-6.0
| 10,000-40,000
| 2-8
| Hastelloy C276 trådnätselement eller 254 SMO
| Mättad gas + droppöverföring=potentiell syrafilm på ytor; 316L skulle grop vid droppzoner
|
Slurry recirkulationsrör
| 50-80
| 4.5-6.0
| 10,000-60,000
| 5-20
| Hastelloy C276-rör eller C276 svetsöverlägg på CS-rör
| High-velocity slurry with gypsum; 316L erosion rate >0,5 mm/år
|
Avvattningstank av gips
| 40-60
| 5.5-6.5
| 5,000-20,000
| 1-5
| 316L eller 904L acceptabelt; 316L lagom här
| Sänk Cl- och temperatur; 316L acceptabelt om slurryhastighet<3 m/s
|
Inmatningstank för kalkstensgödsel
| 30-50
| 6.0-7.0
| 2,000-10,000
| <1
| 316L acceptabelt
| Lätt sur; 316L presterar tillräckligt under pH 5,5 och under 50C
|
Servicevattenledningar (råvatten)
| 20-40
| 7.0-8.0
| <500
| <0.1
| 316L eller 304L acceptabelt
| Mycket låg Cl-; 316L/304L är kostnadseffektiva-val här
|
Reagenslagringstankar (kalksten)
| Omgivande
| N/A (fast)
| Obetydlig
| Obetydlig
| Kolstål
| Icke-frätande miljö; ingen nickellegering behövs
|
Stack (rökgasstack, fodrad)
| 70-100 (internt)
| N/A (renad gas)
| <500
| <0.1
| Kolstål med eldfast foder; C276 vid gasinloppsövergång
| Renad gas med låg Cl-; eldfast foder tillräcklig; C276 endast vid inloppsövergångszon
|
Hastelloy C276 Mekaniska och fysiska egenskaper
Tabell 5: Hastelloy C276 mekaniska och fysiska egenskaper enligt ASTM B575 och ASME BPVC avsnitt II
| Egendom | Värde (glödgat ark) | Värde (lösningsbehandlad) | Relevans för FGD-ansökan |
Draghållfasthet (UTS)
| 760 MPa (110 ksi) min
| 690-830 MPa typiskt
| Tillräckligt för absorbatorkärlets designtryck (vanligtvis<10 bar operating)
|
Avkastningsstyrka (0,2 % offset)
| 355 MPa (50 ksi) min
| 310-380 MPa typiskt
| Designunderlag för beräkningar av tryckkärlsväggtjocklek
|
Förlängning i 50 mm
| 30 % min (ASTM B575)
| 30-50% typiskt
| Hög duktilitet - absorberar termiska cyklingspåfrestningar utan att spricka
|
Hårdhet
| 201 HB max (glödgat)
| 180-201 HB typiskt
| Måttlig hårdhet; inte en slitstark-legering men tillräcklig för slamhantering
|
Densitet
| 8,89 g/cm3 (0,321 lb/in3)
| -
| Tyngre än rostfritt stål (316L=7.98 g/cm3); konstruktionen måste stå för 11 % högre massa
|
Värmeledningsförmåga
| 9,8 W/m-K vid 25C; 15,1 W/m-K vid 500C
| -
| Lägre än rostfritt stål - viktigt för termisk gradientdesign i tjocka sektioner
|
Elektrisk resistivitet
| 130 mikrohm-cm vid 25C
| -
| Relevant för elektrokemisk korrosionsövervakning (EPR-metod)
|
Koefficient för termisk expansion
| 11,2 um/m-C (20-100C); 14,6 um/mC (20-500C)
| -
| Lägre än austenitiskt rostfritt stål; mindre termisk utmattning vid svetszoner under uppstart/avstängning
|
Youngs modul
| 205 GPa (29 700 ksi)
| -
| Standard för tryckkärlskonstruktion; liknande austenitiskt rostfritt stål
|
Magnetisk permeabilitet
| 1,002 (i huvudsak icke-magnetisk)
| -
| Ingen magnetisk attraktion; inga problem med begränsningar för magnetisk partikelinspektion (MPI).
|
Charpy V-notch inverkan (rumstemperatur)
| 200-260 J typiskt (glödgat)
| -
| Utmärkt seghet vid alla FGD-driftstemperaturer; ingen risk för spröd fraktur
|
Charpy V-notch impact (-40C)
| 180-220 J typisk (glödgad)
| -
| Lämplig för vinteravstängning i kalla klimat
|
Maximal designtemperatur (ASME)
| 540C (1004F) i oxiderande miljöer; 650C intermittent
| -
| Lämplig för FGD gasinloppszon (120-180C) med stor säkerhetsmarginal
|
Minsta designtemperatur (ASME)
| -198C (för ark<25mm)
| -
| Lämplig för kall vinteravstängning; ingen risk för LTT-transformation
|
Tillverkning och svetsning av Hastelloy C276 i FGD-system
Svetsning av Hastelloy C276 i FGD-applikationer kräver noggrann uppmärksamhet vid proceduren. Den höga molybdenhalten (15-17%) gör C276 mottaglig för hetsprickbildning om svetsparametrar inte kontrolleras ordentligt. Men med rätt tillsatsmetall, skyddsgas och värmeinmatningsområde uppnår C276-svetsar utmärkt korrosionsbeständighet och mekaniska egenskaper.
Tabell 6: Hastelloy C276-svetsprocedurer för FGD-systemtillverkning
| Parameter | GTAW (TIG) / GTAW-P | GMAW (MIG) | SMAW (Manual Metal Arc) | Shielded Flux-Cored Arc (FCAW) |
Fyllnadsmetall
| ERNiCrMo-4 (ERNiMo-4)
| ERNiCrMo-4 (1,0-1,6 mm tråd)
| ENiCrMo-4 (elektrod)
| ERNiCrMo-4 eller ENiCrMo-4
|
Tillsatsmetallkomposition
| Ni 60 %, Mo 17 %, Cr 7 %, W 4,5 %, Fe 5 %, C 0,02 % max
| Samma som GTAW
| Samma sammansättning (belagd elektrod)
| Samma som GTAW
|
Skyddsgas (TIG)
| 100 % argon (Ar), 10-15 l/min; ryggrensning krävs
| 75% Ar + 25% Han rekommenderade
| N/A (belagd elektrod)
| 75 % Ar + 25 % CO2 eller 100 % CO2
|
Förvärm temperatur
| Krävs INTE (omgivningstemperatur, 10-40C)
| Krävs INTE
| Krävs INTE
| Krävs INTE
|
Interpass temperatur max
| 150C (93C föredraget för tjocka sektioner)
| 150C
| 150C
| 150C
|
Värmeinmatningsintervall
| 0,8-1,5 kJ/mm
| 0,8-1,5 kJ/mm
| Använd kort båge; måttlig värmetillförsel
| 0,8-1,5 kJ/mm
|
Elektrodvinkel för SMAW
| N/A
| N/A
| 70-80 grader (brant vinkel för att undvika porositet)
| N/A
|
Efter-svetsvärmebehandling (PWHT)
| Krävs INTE; kan minska korrosionsbeständigheten om den görs felaktigt
| Krävs INTE
| Krävs INTE
| Krävs INTE
|
Interpass rengöring
| Rostfri stålborste (dedikerad, används inte på kolstål); ta bort oxid före varje pass
| Samma som GTAW
| Ta bort slagg före varje pass; rostfri borste mellan passen
| Ta bort slagg före varje pass
|
Typisk ledeffektivitet (RT)
| 100 % med kvalificerad WPS (ASME Section IX)
| 100 % med kvalificerad WPS
| 100 % med kvalificerad WPS
| 100 % med kvalificerad WPS
|
Vanliga svetsfel att undvika
| Porositet (från fukt/kontamination); HAZ-sprickning (från hög värmetillförsel)
| porositet; stänk (från felaktig spänning)
| Slagginneslutningar; porositet
| porositet; överdrivet stänk
|
Svetsöverläggstjocklek (FGD-absorbent)
| 6-10 mm enkelpassage för korrosionsöverlägg
| 6-10 mm multipass
| 8-12 mm (flera pass)
| 6-10 mm multipass
|
C276 svetsöverlägg på kolstål - FGD-absorbenter
Den vanligaste FGD-applikationen för Hastelloy C276 är svetsöverlägg på absorberkärl av kolstål. Istället för att tillverka hela absorbatorn av massiv C276-plåt (oöverkomligt dyr), applicerar tillverkarna en 6-10 mm C276-svetsbeläggning på absorbatorns inre ytor, inlopps-/utloppskanaler och oxidationsluftrör. Kolstålskalet ger strukturell styrka; C276-överlägget ger korrosionsbeständighet.
Tabell 7: Hastelloy C276 överlagringsmetoder för FGD-absorberande kärl invändiga - process, tjocklek och applicering
| Överlagringsmetod | Behandla | Överlagringstjocklek | Typisk tillämpning i FGD | Fördelar | Begränsningar |
GTAW (TIG) manuell överlagring
| ERNiCrMo-4 fyllmedel, 100 % Ar-ryggspolning
| 6-10 mm (2-4 pass)
| Absorberkärlets inre delar, komplex geometri
| Överlägg av högsta kvalitet; lägsta utspädningen; bästa korrosionsbeständighet
| Långsam avsättningshastighet (0,5-1,0 kg/h); hög arbetskostnad
|
GMAW (MIG) semi-automatisk överlagring
| ERNiCrMo-4 tråd, 75 % Ar + 25 % He
| 6-10 mm (2-4 pass)
| Absorberande skal, raka sektioner
| 2-3 gånger snabbare än GTAW; bra kvalitet; lägre kostnad
| Högre utspädning än GTAW; kräver skicklig operatör
|
FCAW-överlagring (flux-kärnbåge).
| ERNiCrMo-4 flusskärnad tråd, 100 % CO2
| 8-12 mm (2-5 pass)
| Stora plana ytor; kostnad-konkurrenskraftiga projekt
| Högsta nedfallshastighet; lägre kostnad per insatt kg
| Högre slagg; kräver noggrann rengöring mellan passen; högre utspädning
|
SAW (sänkt båge) överlägg
| ERNiCrMo-4 + dedikerat flöde, enkel-pass
| 6-10 mm
| Långa raka sektioner av absorberskal
| Mycket hög deponeringshastighet; utmärkt kvalitet; låg arbetskraft
| Endast för platta lägen; begränsad till enkel geometri
|
Explosiv bindning (klädd platta)
| Explosions-bunden C276-plåt på kolstålplatta
| 3-5 mm C276 på 12-50 mm CS
| Absorberande skalsegment (skräddarsydda-tillverkade i kvarn)
| Ingen svets HAZ; enhetlig tjocklek; snabbaste installationen
| Hög verktygskostnad i förväg; kräver stora beställningar; minsta orderkvantitet (MOQ) ~20 ton
|
Explosionsvetsöverlägg (EXAM)
| Explosivt avsatta C276-remsor på CS inre yta
| 3-6 mm
| Reparation av korroderade absorbenter; riktad överlagring
| Kan appliceras på-situ för reparation; minimal HAZ
| Begränsad till specifika geometrier; kräver explosionsexpertis
|
Kvalitetssäkring och inspektion för C276 i FGD-system
Tabell 10: Kvalitetssäkring och inspektionskrav för Hastelloy C276 FGD-komponenter
| QA-steg | Metod | Standard | Acceptanskriterier | När man ska uppträda |
Materialidentifiering (PMI)
| Bärbar XRF (handhållen, t.ex. 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%
| Vid mottagandet - 100 % av ark och tallrikar
|
Kemisk sammansättning (värmeanalys)
| Laboratorie ICP eller OES
| ASTM B575 avsnitt 7
| Inom ASTM B575 kemigränser; värmenummer på MTR
| Granskning av brukstestrapport (MTR); bekräfta före tillverkning
|
Drag- och sträckgräns
| 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 värme; på bruksprovningsrapport
|
Hårdhetstest
| Brinell hårdhet (HBW) eller Rockwell B
| ASTM B575; NACE MR0175
| 201 HB max (glödgad); 100 HB max för sur service
| Per värme; verifiera glödgat skick
|
Visuell inspektion
| Blotta ögat + 10x förstoringsglas
| ASTM B575; ASME avsnitt VIII
| Inga sprickor, varv, sömmar eller skadliga defekter
| Vid mottagandet; före svetsning; efter svetsöverlägg
|
Vätskegenomträngningstestning (PT)
| PT (avtagbart eller vattentvättbart lösningsmedel)
| ASTM E165/E165M; ASME Avsnitt VIII Div.1
| Inga relevanta indikationer (ASME avsnitt V artikel 25)
| Alla svetsfogar (TIG, MIG, överlägg); full yta av C276-överlägg
|
Röntgenundersökning (RT)
| Röntgen- eller Ir-192 gammaröntgen
| ASTM E94/E1032; ASME Avsnitt V Artikel 2
| Inga filmdefekter > ASME Avsnitt V Artikel 25 Klass 3
| Stumsvetsar i tryckhållande-svetsar; full längd
|
Ultraljudstestning (UT)
| Ultraljudstjockleksmätning för väggförlust
| ASTM E797/E213; ASME Avsnitt V Artikel 5
| Högst 10 % tjockleksminskning från nominellt
| Inkommande inspektion; årliga-serviceinspektion; avstängningsinspektion
|
Verifiering av svetsöverläggets tjocklek
| UT-tjockleksmätare (minst 3 avläsningar per m2)
| Babcock & Wilcox överläggsspecifikation; ASME avsnitt VIII
| Minsta 6 mm överläggstjocklek (enligt specificerat); ingen underskärning under 6 mm
| Efter färdigställande av överlägg; före hydrotest
|
Verifiering av svetsmetallkemi
| Svetskupong + XRF eller laboratorieanalys
| AWS A5.14; ASME avsnitt IX
| Svetsmetall Ni 55-65%; Mo 15-19%; Cr 5-9%; matchar ERNiCrMo-4-kompositionen
| Per WPS - en kupong per svetsarkvalifikation; per produktionsomgång
|
Korrosionskupongövervakning
| Viktminskningskuponger (C276 + 316L + 904L-kuponger installerade i slurry)
| NACE TM0169; ASTM G1
| C276 korrosionshastighet<0.02 mm/year in FGD slurry; 316L coupon as reference
| 6-månaders eller årlig hämtning och vägning
|
ER (Electrical Resistance) sondövervakning
| Online ER-korrosionssonder (Corritest eller Rohrback)
| NACE TM0190; ASTM G96
| C276 korrosionshastighet<0.02 mm/year; alarm at 0.05 mm/year
| Kontinuerlig onlineövervakning (installerad i absorbator)
|
Hydrostatiskt test
| Hydrostatiskt trycktest (1,5x designtryck)
| ASME Sektion VIII Div.1 UG-99; ASME B31.3 (processrör)
| Inga läckor vid testtryck; ingen synlig förvrängning; håll minst 30 min
| Efter tillverkningen klar; före driftsättning
|
Vanliga frågor (FAQ)
F: Varför motstår Hastelloy C276 FGD-korrosion bättre än 316L rostfritt stål?
S: De främsta orsakerna är: (1) Högre molybdenhalt: C276 har 15-17 % Mo mot 2-3 % i 316L. Molybden är det mest effektiva elementet för att motstå punktfrätning och spaltkorrosion i kloridinnehållande-miljöer - det höjer gropfrätningspotentialen och undertrycker spaltkorrosionsinitiering. (2) Högre nickelhalt: C276 har 57 % Ni mot 10-14 % i 316L. Högt nickel dämpar klorid-inducerad spänningskorrosion (CSCC), som är det primära felläget på 316L i FGD-miljöer över 50 ppm Cl- vid temperaturer över 50C. (3) Ultralågt kol (C < 0,010%): Förhindrar sensibilisering vid svets HAZ, vilket skulle orsaka intergranulär korrosion. 316L (C < 0,030%) är mer mottaglig för HAZ-sensibilisering. (4) PREN 69-73 mot 24-30: Den beräknade PREN bekräftar att C276 har ungefär 2,5 gånger gropmotståndet på 316L i kloridmiljöer.
F: Vilken är den maximala kloridkoncentrationen som Hastelloy C276 kan hantera i FGD?
S: C276 har framgångsrikt använts i FGD-skrubbers med slurrykloridkoncentrationer upp till 100 000 ppm (10 % Cl- i vikt) vid driftstemperaturer på 95C. Detta är 1 000 gånger högre än kloridkoncentrationen som orsakar CSCC i 316L (över 50-100 ppm Cl- vid 50C+). Den praktiska gränsen för C276 i FGD är inte kloridkoncentrationen utan den kombinerade effekten av klorid + lågt pH + temperatur. Vid pH 0-2 (sura rengöringsförhållanden) ökar korrosionshastigheten för C276, men den överträffar fortfarande 316L med en faktor 10x eller mer. För referens: typisk FGD-driftsslam Cl- är 10 000-80 000 ppm, väl inom C276-kapacitet.
F: Kan Hastelloy C22 användas istället för C276 i FGD?
A: Ja. Hastelloy C22 (UNS N06022, Cr 20-22,5%, Mo 12,5-14,5%, W 2,5-3,5%) har ett PREN på ungefär 65-71, vilket är jämförbart med C276 (PREN 69-73). C22 har något bättre motståndskraft mot oxiderande syror (t.ex. salpetersyra, HNO3) och är något mer motståndskraftig mot syrakloridmiljöer än C276. Specifikt för FGD-scrubbers är C22 och C276 båda utmärkta val. C22 är att föredra om FGD-systemet också hanterar betydande mängder oxiderande syror (t.ex. från avfallsförbränning med hög klorhalt). C276 är att föredra om applikationen i första hand är koleldad kraft med hög SO2-belastning och reducerande sura förhållanden (H2SO4-dominerad). C22 kostar ungefär 10-20 % mer än C276, så C276 är vanligtvis det föredragna valet om inte specifika tekniska krav kräver C22.
F: Varför misslyckas 316L rostfritt stål i FGD-absorbenter inom 18-36 månader?
S: 316L misslyckas i FGD-absorbenter främst på grund av den kombinerade effekten av tre samtidiga korrosionsmekanismer: (1) Pitting: 316L har PREN 24-30, vilket är otillräckligt för kloridkoncentrationer över 500 ppm vid temperaturer över 50C. Pitting initieras vid MnS-inneslutningar eller ytdiskontinuiteter och fortplantar sig snabbt i FGD-slammiljön. (2) Kloridspänningskorrosionssprickning (CSCC): 316L innehåller 10-14% Ni, vilket är otillräckligt för att undertrycka CSCC över 50 ppm Cl- vid temperaturer över 50C. I FGD-slam (10 000-80 000 ppm Cl-, 50-95C) upplever 316L transgranulär CSCC vid svets-HAZ inom 18-36 månader. (3) Underavlagringskorrosion: Gipspartiklar lägger sig på horisontella ytor och skapar sprickförhållanden under. Den syrefattiga zonen under avsättningen blir anodisk, vilket påskyndar lokaliserad attack. Alla tre mekanismerna verkar samtidigt i FGD-absorbenten, vilket orsakar snabbt fel på 316L.
F: Vad är det korrekta svetsförfarandet för C276-svetsbeläggning i FGD-absorbenter?
S: Rätt svetsförfarande för C276-överlägg i FGD-absorbenter: (1) Process: GTAW (TIG) för överlagring av högsta kvalitet; GMAW (MIG) för stora plana ytor där kostnaden är kritisk. (2) Tillsatsmetall: ERNiCrMo-4 (AWS A5.14/A5.14M:2020). Verifiera att fyllnadssatsens kemicertifikat matchar ERNiCrMo-4-sammansättningen (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.
F: Vilken tjocklek på C276 krävs för FGD-absorberkärlsskal?
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), specificera lösningsbehandling efter svetsning för att säkerställa enhetlig korrosionsbeständighet i svetsen HAZ.
F: Hur påverkar pH-värdet för FGD-slammet Hastelloy C276-korrosionshastigheten?
S: C276-korrosionshastigheten i FGD-slam är relativt stabil över det normala pH-intervallet (4,5-6,0). Vid pH 5,5-6,0 (absorbatorns övre zon) är C276-korrosionshastigheten<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.
F: Vad är skillnaden mellan Hastelloy C276 och Inconel 625 för FGD?
S: Både C276 och Inconel 625 är nickel-baserade legeringar som är lämpliga för FGD, men de har olika optimeringsmål: (1) Kemi: C276 (UNS N10276) har Ni 57 %, Cr 14,5-16,5 %, Mo 15{7%{3}, W 15{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 och tillför W (volfram) - båda avsevärt förbättrar gropfrätning och spaltkorrosionsbeständighet i kloridmiljöer. (2) PREN: C276=69-73; Inconel 625=45-52. C276 har 40–50 % högre PREN. (3) FGD-prestanda: C276 är det föredragna materialet för alla FGD-absorbatorzoner, speciellt den nedre absorbatorn med hög kloridhalt och oxidationsluftkanalen. Inconel 625 är acceptabelt för övre absorbatorzoner (lägre Cl-, pH 5-6) men är marginell för nedre absorbatorzoner och oxidationsluftkanaler där kloridkoncentrationerna är högst. (4) Kostnad: C276 kostar cirka 1,5-2,0x Inconel 625. Merkostnaden är motiverad för absorbatorkärl och oxidationsluftkanaler där C276 ger ett betydligt bättre långsiktigt korrosionsskydd. För övre absorbatorzoner med lägre klorid är Inconel 625 en acceptabel kostnadsoptimering.
