1. Kā, veicot jaunas piekrastes spēkstacijas dzīves cikla izmaksu analīzi, Nikkel 201 kondensatora lampas, nevis titāna (2. klase) izvēle ietekmē vispārējo konstrukciju, apkopi un darbības ekonomiku?
Izvēle starp niķeli 201 un titānu ir būtisks lēmums, kas ietekmē visu iekārtas dizainu un ekonomiku. Tas nav tikai materiālu izmaksu salīdzinājums.
| Faktors | Niķeļa 201 (UNS N02201) caurules | Titāna (Gr 2) caurules | Ietekme uz rūpnīcu dizainu un ekonomiku |
|---|---|---|---|
| Materiālu un uzstādīšanas izmaksas | Nolaist. Materiāls ir lētāks, un uzstādīšana (velmēšana) izmanto standarta instrumentus un metodes. | Ļoti augsts. Titāna materiāla izmaksas ir 3-5x augstākas. Nepieciešami specializēti, rūdīti instrumenti velmēšanai un stingrāka tīrība, lai novērstu žāvēšanu. | Lielāks CAPEX titānam. Šī ir visredzamākā izmaksu atšķirība. |
| Izturība pret koroziju jūras ūdenī | Lieliski, bet ne imūna. Var ciest no punktveida/plaisu korozijas, ja veidojas nosēdumi vai zemas -plūsmas apstākļos. Nepieciešams tīrs ūdens un, iespējams, katoda aizsardzība. | Būtībā imūns. Pasīvā oksīda plēve ir ārkārtīgi stabila. Apstrādā piesārņotu, ar augstu-hlorīda saturu un zemu-plūsmu jūras ūdeni bez korozijas. | Titāns nodrošina vienkāršākas ūdens filtrēšanas sistēmas un pieļauj sliktāku ūdens kvalitāti, samazinot OPEX augšpus. |
| Piesārņošanās un bioplēves adhēzija | Mērens. Var rasties biopiesārņojums, kas prasa periodisku mehānisku vai ķīmisku tīrīšanu. | Ļoti zems. Bioplēves adhēzija ir slikta, samazinot piesārņojuma līmeni. | Titāns samazina tīrīšanas dīkstāves laiku un ilgāk saglabā siltuma pārneses efektivitāti, palielinot tiešsaistes laiku un efektivitāti. |
| Galvaniskā saderība | Katodiskais (Noble). Ja to savieno ar mazāk cēliem materiāliem (piemēram, oglekļa tērauda caurulēm, vara sakausējuma ūdens kastēm), tas paātrinās to koroziju. Nepieciešama rūpīga izolācija vai katodaizsardzības konstrukcija. | Anodisks (aktīvs). Tajā pašā ķēdē tas upurētu sevi. Tāpēc titānam OBLIGĀTI ir jābūt elektriski izolētam (piem., ar nemetāliskām uzmavām pie caurules loksnes), lai novērstu ātru izšķērdēšanu. | Nickel 201 padara CP sistēmas dizainu sarežģītāku. Titāns palielina mehāniskās izolācijas dizaina sarežģītību. Abiem ir integrācijas izmaksas. |
| Siltumvadītspēja | ~70 W/m·K | ~17 W/m·K | Niķelis 201 ir aptuveni 4x vadošāks. Tādam pašam pienākumam Nickel 201 caurules var būt plānākas vai īsākas, piedāvājot potenciālus ietaupījumus cauruļu skaitā, kondensatora izmērā un atbalsta struktūrā. |
| Neveiksmes režīms | Paredzama, pārbaudāma korozija. Pakāpeniski neizdodas, pieļaujot{1}}nosacījumu pieslēgšanu. | Pēkšņi, trausli. Kļūme ir reta, taču to var izraisīt hidrīdēšana (ja ir katodiski aizsargāta) vai erozija ieplūdes galos. | Nickel 201 atbalsta stratēģiju "plug and monitor". Titānam ir nepieciešama "perfekta uzstādīšana", bet pēc tam tas piedāvā gandrīz -nullei apkopi. |
Ekonomiskais spriedums: lai gan titānam ir augstāks CAPEX, tā gandrīz -nullei korozijas un netīrumu OPEX kopā ar augstāku pieejamību, bieži vien rada zemākas kopējās dzīves-cikla izmaksas 40-gadu rūpnīcas ekspluatācijas laikā, īpaši bāzes-iekārtām. Nickel 201 ir rentabla, augstas veiktspējas izvēle augiem ar izcilu ūdens kvalitātes kontroli, efektīvām biocīdu programmām un kuru projektēšanā var izmantot augstāku siltumvadītspēju.
2. Kāda kriminālistikas metalurģiskā analīze jāveic neveiksmīgajām oriģinālajām caurulēm, lai pilnībā apstiprinātu, ka Niķelis 201 ir pareizais jaunināšanas materiāls?
Vienkārši "patīk" aizstāšana ar līdzīgu vai jaunināšana, pamatojoties uz anekdoti, ir riskanti. Pareiza atteices analīze (FA) palīdz optimāli izvēlēties materiālu.
1. darbība: vizuālā un makroskopiskā pārbaude:
Kartē bojājumu vietas: Ieplūdes gali? Zem deflektoriem? Pie caurules loksnes? Uniforma?
Meklējiet rakstus: bedrītes, vispārēja retināšana, plaisāšana, nodiluma pēdas.
2. darbība: depozīta analīze.
Noskrāpējiet nogulsnes no iekšējām/ārējām virsmām.
Veiciet rentgenstaru difrakciju (XRD) un enerģijas dispersijas rentgena spektroskopiju (EDS), lai noteiktu sastāvu: vai tas ir kalcija karbonāts (zvīņas), dūņas/smiltis (erozija), vara-bagāts (norāda uz augšupējo komponentu koroziju) vai sulfīdu-baktērijām un MIC) bagātām baktērijām?
3. darbība: mikroskopiskā izmeklēšana (metalogrāfija):
Sagatavojiet šķērsgriezumus{0}}caur bedrēm vai plaisām.
Pārbaudiet mikroskopā, lai noteiktu uzbrukuma veidu:
Starpgraudu? Iesaka sensibilizāciju (ja materiāls bija niķelis 200, nevis 201).
Transgranulāri? Iesaka hlorīda sprieguma korozijas plaisāšanu (maz ticams, bet iespējams spraugās).
Izgrieztas bedres? Klasisks pret{0}}noguldījumu koroziju.
Kaļamas bedrītes pret trauslo šķelšanos? Norāda atteices mehānismu.
4. darbība: mikroķīmiskā analīze.
Izmantojiet EDS šķērsgriezumā,{0}}lai analizētu korozijas produktus bedrēs vai plaisās. Hlorīdi, sulfīdi vai citas agresīvas sugas apstiprina koroziju.
5. darbība. Ūdens ķīmijas vēstures apskats.
Saistīt konstatējumus ar augu ierakstiem: hlorīda līmenis, pH, skābekļa saturs, apstrāde ar biocīdiem, satricinājumi.
Secinājums no FA: ja FA atklāj hlorīda{0}}izraisītu bedrīšu veidošanos zem nogulsnēm 316 l mēģenē, pāreja uz niķeļa 201 ir lielisks jauninājums. Ja tas atklāj Admiralitātes misiņa eroziju{4}}koroziju no smiltīm, niķelis 201 ir arī spēcīgs jauninājums. Tomēr, ja tas atklāj vispārēju skābes iedarbību (zems pH), var būt nepieciešams pārskatīt abus materiālus, un titāns varētu būt vienīgā piemērotā izvēle.
3. Kādas ir īpašās prasības caurules loksnes materiālam un konstrukcijai, izmantojot niķeļa 201 caurules, īpaši attiecībā uz galvanisko koroziju un savienojumu integritāti?
Caurules loksne ir saišķa pamats. Tā saderība ar Nickel 201 ir ļoti svarīga.
Caurules loksnes materiāla izvēle:
Ideāli: niķeļa 201 plakēts tērauds. Biezs (piem., 3/16") metinājuma pārklājums vai sprādzienbīstams niķeļa 201 slānis uz oglekļa tērauda pamatnes. Tas nodrošina galvanisku savietojamību ar caurulēm un perfektu virsmu velmēšanai.
Kopējā alternatīva: 316/317L nerūsējošais tērauds. Tas rada galvanisku pāri, kurā nerūsējošais (mazāk cēls) var galvenokārt korozēt. Lai mazinātu:
Pārliecinieties, vai nerūsējošais materiāls ir pasīvā stāvoklī (tīrs, gāzēts).
Izstrādājiet velmēšanas savienojumu tā, lai tas būtu mehāniski blīvs, lai izslēgtu ūdeni.
Apsveriet cauruļu loksnes sejas katoda aizsardzību.
Slikta izvēle: oglekļa vai zema{0}}leģētā tērauda. Tērauda galvaniskā korozija būtu smaga un nepieņemama.
Caurules loksnes dizaina iezīmes:
Caurumu raksts un saites: jābūt izstrādātiem lielākajiem niķeļa 201 rites spēkiem.
Rievas: parasti divas dziļas, asas rievas katrā caurumā. Tie nodrošina mehānisku bloķēšanu un palielina noplūdes ceļu. Rievām jābūt tīrām un bez urbumiem.
Caurules loksnes biezums: jābūt pietiekamam, lai nodrošinātu atbilstošu velmēšanas savienojuma garumu (parasti 1,5 līdz 2 reizes lielāks par caurules diametru).
Galvaniskā izolācija (ja tiek izmantota atšķirīga cauruļu loksne):
Nerūsējošām cauruļu loksnēm dažos dizainparaugos tiek izmantota nemetāla uzmava (piemēram, teflona), kas pirms cauruļu ievietošanas ievietota caurules loksnes caurumā. Pēc tam caurule tiek velmēta pret uzmavu. Tas nodrošina absolūtu galvanisko izolāciju, bet palielina izmaksas un potenciālu termisko barjeru.
4. Kādas ir jaunās prasības attiecībā uz siltummaiņa caurulēm progresīvos jaudas ciklos (piemēram, superkritiskais CO2, uzlabotais ultrasuperkritiskais tvaiks), un vai niķeļa 201 caurulēm joprojām varētu būt nozīme?
Nākamās-paaudzes jaudas cikli nospiež temperatūru un spiedienu tālu ārpus tradicionālajām robežām, prasot jaunus materiālus.
Uzlabotais ultrasuperkritiskais (AUSC) tvaiks: mērķa tvaika temperatūra > 1300 °F (700 grādi). Šādās temperatūrās pat niķelim 201 trūkst pietiekamas šļūdes izturības. Cauruļvadiem ir nepieciešami sakausējumi, piemēram, Inconel 740H, Haynes 282 vai Alloy 617. Nickel 201 loma šeit ir ierobežota ar zemākas temperatūras sekcijām vai ūdens/tvaika attīrīšanas sistēmām.
Superkritiskie CO2 (sCO2) Braitona cikli: darbojas ļoti augstā spiedienā (250+ bar) un temperatūrā līdz ~1300 °F (700 grādiem). Apkārtējā vide ir augsta-spiediena CO2, kas var izraisīt karburizāciju.
Izaicinājums: daudzi augstas -stiprības niķeļa sakausējumi ir pakļauti karburizācijai, kas tos padara trauslus.
Potenciālā niša Nickel 201: zemākas-temperatūras rekuperatoros (kur sCO2 ir vēsāks) Nickel 201 augstā siltumvadītspēja un labā karburācijas pretestība (augstā niķeļa satura dēļ) varētu būt izdevīga, ja tiek ievērotas sienas biezuma prasības, kuru pamatā ir spiediens. Tā zemā izturība būtu ierobežojošs faktors augsta spiediena projektēšanai.
Iespējamāki kandidāti: tiek pētīti sakausējumi 800H/HT (izturībai un zināmai izturībai pret karburāciju) vai specializēti sakausējumi, piemēram, Haynes 230.
Secinājums: lai gan Nickel 201 ASTM B163 caurules ir pašreizējās -paaudzes termoelektrostaciju un kodolspēkstaciju pamats, to izmantošana nākamās paaudzes ciklu augstākās-temperatūras posmos ir ierobežota stipruma dēļ. Viņu nākotne ir saistīta ar specializētiem siltummaiņiem, koroziju atjaunojamo sistēmu (piemēram, ģeotermālā, biomasas) sistēmām un kā uzticamu, zemāku{8}}izmaksu iespēju mazāk ekstrēmiem pienākumiem progresīvās ražotnēs.
5. Kāda ir nozares-standarta procedūra niķeļa 201 kondensatora cauruļu galīgajai pasivēšanai un konservēšanai pirms nosūtīšanas un uzglabāšanas laikā pirms uzstādīšanas?
Pareiza konservēšana novērš koroziju jutīgajā periodā starp ražošanu un apkalpošanu, kas var ilgt mēnešus vai gadus.
Galīgā dzirnavu sagatavošana (atbilstoši ASTM B163, 16. sadaļai):
Tīrīšana: caurules tiek kodinātas skābē (slāpekļa{0}}fluorūdeņraža maisījums), lai noņemtu dzirnavu nogulsnes, pēc tam rūpīgi noskalo ar tīru ūdeni.
Žāvēšana: caurules tiek pilnībā izžāvētas, izmantojot karstu,{0}}eļļas nesaturošu gaisu, lai novērstu ūdens plankumu veidošanos.
Pagaidu aizsardzība: var izmantot vieglu, gaistošu korozijas inhibitoru (VCI) eļļu.
Saglabāšana ilgstošai{0}}uzglabāšanai un nosūtīšanai:
VCI (tvaiku korozijas inhibitora) metode: vēlamā un uzticamākā metode.
Process: caurules abos galos ir aizbāztas ar VCI{0}}impregnētiem plastmasas aizbāžņiem vai vāciņiem.
Mehānisms: VCI savienojums lēnām sublimējas, piepildot caurules iekšpusi ar aizsargājošu tvaiku, kas kondensējas uz metāla virsmas, veidojot monomolekulāru inhibējošu slāni.
Iepakojums: Saiņi ir iesaiņoti VCI plastmasas plēvē un ievietoti kastēs vai kastēs ar VCI emitētāja mikroshēmām. Ārpuse bieži ir pārklāta ar noņemamu aizsargpārklājumu.
Žāvēšanas metode: izmanto ļoti ilgstošai uzglabāšanai vai ļoti mitrā klimatā.
Process: Caurules ir aizbāztas, un katrā caurulē vai aizzīmogotā saišķa iepakojumā ievieto desikantu (silikagēlu) maisiņu.
Verifikācija: desikantu indikatori parāda, kad iepakojuma rasas punkts ir pietiekami zems.
Slāpekļa attīrīšana: vissvarīgākajiem lietojumiem (piemēram, kodolenerģijai) caurules var noslēgt ar slāpekļa -pildītiem gala vāciņiem, lai uzturētu inertu atmosfēru.
Lauka kvīts un glabāšana:
Pēc ierašanās pārbaudiet iepakojuma integritāti.
Uzglabāt sausā, nosegtā un tīrā vidē. Nenoņemiet aizsargiepakojumu tikai tieši pirms uzstādīšanas.
Pirms-uzstādīšanas pārbaude: pirms ievietošanas caur parauga cauruli noslaukiet tīru, sausu drānu. Tam vajadzētu būt tīram, bez rūsas vai korozijas pazīmēm. Ja rodas šaubas, veiciet boreskopa pārbaudi.
Šo protokolu ievērošana nodrošina, ka vairāku -miljonu-dolāru vērtais cauruļu komplekts tiek nogādāts vietnē- tādā pašā neskartā stāvoklī, kāds tas tika atstāts no dzirnavām, un ir gatavs desmitiem-ilgam kalpošanas laikam.
