I affaldsforbrændingsanlæg vådskrubbere, der håndterer saltsyredampe, hvilken titaniumlegering (Ti-0.15Pd vs Ti-0.3Mo-0.8Ni) tilbyder overlegen sprækkekorrosionsbestandighed?

Vådskrubbere i affaldsforbrændingsanlæg sidder i grænsefladen mellem høj-temperaturforbrændingsgasser og ætsende væskeabsorptionssystemer. Dampene af saltsyre fra afbrænding af kloreret plast og andet affald kondenseres til en scrubberlud på 5-15 % HCl ved 60-80oC. Titaniumlegeringer vælges ofte til scrubber indvendige dele såsom spraysamlinger, tågeliminerer og eftervarmerør. Den mest almindelige fejltilstand er spaltekorrosion ved rør-til-rørpladeforbindelser, under pakninger og under faste aflejringer. Der er to titanlegeringer, der er kandidater til denne service, Grade 7 (Ti-0.15Pd) og Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni), og de tilbyder forskellige metoder til spaltekorrosionsbestandighed. Dette papir evaluerer legeringernes ydeevne under saltsyrescrubberforhold og bestemmer, hvilken legering der giver bedre beskyttelse mod sprækkeangreb.

Mekanisme af sprækkekorrosion i HCl-skrubbere
I en spalte - sædvanligvis et mellemrum på 0,1-0,5 mm mellem et titaniumrør og en PTFE-pakning eller mellem et rør og en valset rørplade - er kemien meget anderledes end bulkscrubbervæske. Katodiske processer udtømmer hurtigt ilt i sprækken. I fravær af oxygen opløses titan anodisk med dannelse af Ti3+ og Ti4+ ioner, som hydrolyserer til HCl, hvilket støt reducerer spaltens pH. I en bulkskrubber med 10 % HCl kan pH være under 0 ved en pH på cirka 0,5. Kombinationen af ​​højt kloridindhold, lav pH og begrænset massetransport resulterer i et autokatalytisk miljø, der fører til hurtig spaltekorrosion, når det først er påbegyndt.

En legerings modstand mod dette angreb er defineret af den kritiske spaltetemperatur (CCT) og kritisk spaltepotentiale (CCP). CCT er den maksimale temperatur, ved hvilken en standardiseret spaltesamling (ASTM G78) kan nedsænkes i 72 timer uden tydeligt sprækkeangreb. CCP er den tærskel, over hvilken der ikke forekommer sprækkestart ved en bestemt temperatur og kloridkoncentration.

Grad 7: Palladium Stabiliseret Passivation
Grad 7 titanium indeholder 0,12-0,25 % palladium, et ædelmetal, som er et fremragende katodisk sted for brintudvikling og oxygenreduktion. I det oxygen-sultede spaltemiljø katalyserer palladium reduktionen af ​​hydrogenioner (2H+ + 2e- → H2) ved et lavere overpotentiale end titanium selv. Denne katodiske reaktion justerer spaltepotentialet i den ædle retning og hjælper derfor med at opretholde den passive film selv under iltsultede forhold med lav pH.

Grad 7 har en CCT i 10 % HCl ved 70 grader C på ca. 65 grader C - dvs. sprækkeangreb starter ikke under 65 grader C under standard testforhold. Spalteangreb er i løbet af 100-200 timer ved 75 grader. Grad 7 er på eller lidt under sin CCT for en skrubber, der kører ved 60-70 grader, hvilket giver en lille, men funktionel sikkerhedsmargin.

12. klasse: Mo-Ni Power-Op
Grade 12 titanium har 0,2-0,4% molybdæn og 0,6-0,9% nikkel. I modsætning til palladium, som ændrer den katodiske proces, beriges molybdæn i den passive film som molybdatarter (MoO₄²⁻), der hæmmer chloridiongennemtrængning og reducerer anodopløsningshastigheden. Nikkel øger stabiliteten af ​​den passive film ved at reducere syrer og hjælper med repassivering efter mekanisk beskadigelse af filmen. Denne kombination resulterer i en mere elastisk passiv film, der er modstandsdygtig over for nedbrydning selv i aggressive sprækkekemi.

Grad 12 har en CCT på omkring 80 grader i 10 % HCl ved 70 grader, hvilket er meget højere end grad 7. Grad 12 viser let sprækkeangreb efter 500 timer ved 85 grader. Den forbedrede ydeevne tilskrives det faktum, at tilsætningen af ​​molybdæn-nikkel fører til en stigning i den passive films indre stabilitet snarere end ædelmetalkatalyse, som kan hæmmes, når hydrogenudvikling er den dominerende katodiske reaktion.

Sammenligning af ydeevne for forbrændingsscrubber
Data fra affaldsforbrændingsscrubbere, der kører ved 65-70 grader med 8-12 % HCl, viste klare forskelle mellem de to legeringer. Grad 7 rør fjernet efter 5 års service viser lavt spalteangreb (0,1-0,3 mm dybt) ved rullede rørsamlinger og under pakninger. Nogle af Grade 7 installationerne har oplevet gennem-spalteperforering i 7-8 år. Under de samme forhold viser Grad 12-rør intet signifikant sprækkeangreb efter 5 år, og kun minimal overfladeætsning (0,05 mm) efter 8-10 år.

Fordelen ved Grade 12 er især indlysende i scrubbere, der har temperaturproblemer . 75-80 gradseksponering i længere tid forårsager angreb i Grade 7 sprækker, som kan vokse til 0,5 mm dybde på måneder. Grad 12 er relativt upåvirket ved disse temperaturer.

Forbrændingsmaskine Scrubber Titanium Legering Application Matrix
Scrubber Driftstilstand HCl-koncentration (anbefalet legeringstemperaturområde Forventet sprække-fri levetid
Konsekutiv drift, stabil temperatur 5-10 % 55-65 grader Grade 7 5-7 år
Kontinuerligt arbejde, ensartet temperatur 10-15 % 55-65 grader Klasse 12 8-10 år
Variabel drift Temperaturforstyrrelser til 75 grader 5 til 10 % 60 til 75 grader Grade 12 6 til 8 år
Højt kloraffald, ofte udflugter10-15% 65-80 grader Grad 12 (min) 5-7 år
Enhver tjeneste, hvor der er tunge faste aflejringer. Alle Grad 12-aflejringer øger risikoen for sprækker; foretrækker klasse 12
Nybyggeri, 10 års designlevetid 5-15 % 60-70 grader Klasse 12 10+ år
Konklusion på specifikation for forbrændingsskrubber
I vådskrubbere i affaldsforbrændingsanlæg, hvor saltsyredampe forventes at være ved 60-80 grader, er Grade 12 titanium (Ti-0.3Mo-0.8Ni) at foretrække frem for Grade 7 (Ti-0.15Pd modstandsdygtighed over for sprækken) set i forhold til korrosionsbestandighedsspalten. Den anodiske hæmning fra molybdæn-nikkeltilsætningen forbedrer stabiliteten af ​​den passive film og resulterer i en kritisk spaltetemperatur, der er ca. 15 grader højere end Grad 7. Typisk skrubberservice er ved 65-70 grader med 10 % HCl. Grade 12 vil give 8-10 års sprækkefri tjeneste, men Grade 7 vil begynde at udvise angreb efter 5-7 år. Grade 12: Den foretrukne legering til nye installationer eller udskiftninger, der kræver 10 års levetid, men koster lidt mere (ca. 15-20% mere end Grade 7). Grad 7 er stadig velegnet til scrubbere med lavere temperatur (55-65 grader) eller hvis startkapitalomkostninger er hovedbegrænsningen, men grad 12 bør specificeres, hvor scrubbertemperaturen kan være større end 65 grader, eller hvor kloridindholdet overstiger 10 %. Når du køber, så spørg efter ASTM B338 Grade 12-rør med syltede overflader og svejsede (ikke-valsede) rør-til-rørpladesamlinger for at eliminere sprækker ved rør-til-rørpladeforbindelserne og hjælpe med at forlænge levetiden.