Jaki rodzaj i typ stali jest odporny na działanie mieszaniny gazów zawierającej Cl2, Br2 HCl, HBr wilgoć?

Jaki rodzaj i typ stali jest odporny na działanie mieszaniny gazów zawierającej Cl₂, Br₂, HCl, HBr, wilgoć? Sumaryczne stężenie Cl₂, Br₂HCl, HBr w gazach nie powinno przekraczać 5%. Czy może to być stal 904L?

Stale nierdzewne są stosowane w warunkach występowania gazów zawierających podane substancje, zwłaszcza w instalacjach odsiarczania spalin na mokro lub sucho (FGD), gdzie ze stali nierdzewnej wytwarza się między innymi skrubery. W tym przypadku stale nierdzewne na skrubery dobiera się ze względu na występujące czynniki korozyjne, warunki pracy, konstrukcję instalacji oraz aspekty ekonomiczne. Warunki korozyjne panujące w takich instalacjach są wynikiem jednoczesnego oddziaływania chlorków, fluorków, kwasów, podwyższonej temperatury i charakterystycznej konstrukcji elementów. W tym środowisku najczęściej występuje korozja wżerowa i szczelinowa stali nierdzewnych, natomiast korozja ogólna może występować w strefach najbardziej niesprzyjających, takich jak kanały wlotowe surowego gazu, które zwykle wykonywane są ze stopów niklu.

Jako wstępne kryterium doboru stali nierdzewnych pod względem odporności na korozję wżerową i szczelinową może posłużyć równoważnik odporności wżerowej PRE, który ujmuje udział chromu, molibdenu i azotu w stali. W omawianych instalacjach najczęściej stosuje się stale typu: 904L (35 PRE), 254SMO (46 PRE), 1.4565 (54 PRE), stale duplex 2205 (38 PRE) i SAF 2507 (46 PRE) oraz stopy niklu Alloy 625 (52 PRE), Alloy 31 (54 PRE), Alloy C-276 (69 PRE) i Alloy 59 (76 PRE). Lepszym sposobem klasyfikacji pod względem odporności korozyjnej będzie wykonanie testów w roztworze symulującym realne środowisko eksploatacji. Dla warunków panujących w instalacjach odsiarczania spalin opracowano zalecenia do doboru stali (rys. 1) w zależności od stężenia jonów Cl i F oraz odczynu pH dla charakterystycznego zakresu temperatury pracy skruberów 50-70°C. Na tej podstawie można także dobrać materiał do pracy w środowisku gazowym, gdzie występują wymienione związki chemiczne.

Rys. 1. Wytyczne do doboru materiałów do instalacji odsiarczania spalin (FDG). Kolory odpowiadają różnym warunkom pracy w zależności od kwasowości i stężenia jonów Cl i F w różnym zakresie temperatury pracy skruberów. Wybór gatunków stali oparty jest na wieloletnim doświadczeniu przemysłowym, jak i na testach praktycznych i laboratoryjnych. Na odporność danego materiału mają wpływ także inne czynniki takie jak: konstrukcja elementu, obróbka materiału, wykonawstwo, itd [1].

Analizując powyższy wykres można stwierdzić, że stal gatunku AISI 904L (EN 1.4539) jest materiałem spełniającym wymagania w minimalnym stopniu. Jeżeli odczyn pH środowiska będzie wysoki, a stężenie jonów Cl i F średnie to z powodzeniem można stosować stal tego gatunku. Dla bardziej agresywnego środowiska eksploatacji, gdzie stężenie jonów Cl i F, będzie wyższe należy stosować stale duplex typu 2205 (1.4462) oraz wysokostopowe stale austenityczne typu 254SMO (1.4547) i 1.4565, a dla najbardziej korozyjnych warunków stopy niklu.

W opisywanym środowisku najbardziej uniwersalnym materiałem jest stal austenityczna typu 1.4565, która ma dużo wyższą odporność korozją w porównaniu do gatunku AISI 904L (EN 1.4539) i od dawna jest z powodzeniem stosowana na większość elementów w instalacjach odsiarczania gazów. Przy wysokich stężeniach Cl₂ i HCl, aby uzyskać odporność korozyjną wymagane jest wysokie stężenie niklu, takie jak w stopie niklu typu Alloy 625 (EN 2.4856), który także jest powszechnie stosowany w instalacjach odsiarczania spalin.

 

Literatura

[1]. Stainless steel for flue gas desulfurization (FGD) scrubbers, Outokumpu Stainless Corrosion Handbook, Ninth Edition, 2004.