Korroosio-ongelmat kombivoimalaitoksen lämmöntalteenottokattilassa
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2006
Department
Major/Subject
Korroosionestotekniikka
Mcode
Mak-85
Degree programme
Language
fi
Pages
105+
Series
Abstract
Tässä työssä tutkittiin kombivoimalaitoksen lämmöntalteenottokattilan matalapainehöyrystimen putkien sisäpuolista virtauksen kiihdyttämää korroosiota ja korkeapaine-ekonomaiseri-osan putkien savukaasun puolelta alkanutta rakeidenvälistä jännityskorroosiosäröilyä. Kirjallisuusosan ensimmäisessä osassa perehdyttiin virtauksen kiihdyttämän korroosion syihin ja toimenpiteisiin, joita sen hillitsemiseksi suositellaan. Toisessa osassa selvitettiin, mitkä ovat niukkahiilisten terästen jännityskorroosiosäröilyn edellytykset. Kolmannessa osassa perehdyttiin lämmöntalteenottokattilaa kombivoimalaitosprosessissa edeltävän kaasuturbiinin polttoilman suodatukseen sekä Helsingin ilman koostumukseen. Kokeellisessa osassa tutkittiin, mikä aine on jännityskorroosiosäröilyn aiheuttaja, ja millainen on säröilleen ripaputken mikrorakenne ja kemiallinen koostumus. Ripaputkien käyrien jäännösjännitykset mitattiin. Kaasuturbiinin polttoilmasuodattimen läpäisevien, jännityskorroosiosäröilyn kannalta haitallisten ilmasta peräisin olevien aineiden määrästä vuodessa tehtiin laskelma. Lämmöntalteenottokattilan lämpötilajakauma selvitettiin prosessitietojen perusteella. Korkeapaine-ekonomaiseri I-osan ripaputkien pinnalta löytyi nitraattia, sulfaattia, kloridia ja fluoridia, minkä lisäksi kerrostumat olivat happamia. Happamat nitraattiliuokset ja rikki- ja typpihapon seos, sekä mahdollisesti myös sulfaatit voivat aiheuttaa hiiliteräksille jännityskorroosiosäröilyä. Halidit pahentavat jännityskorroosiosäröilyä. Vaikuttaa ilmeiseltä, että kaasuturbiini-lämmöntalteenottokattilasysteemistä löytyvien happamien sulfaatti- nitraatti- ja kloridikerrostumien lähde on polttoilma. Polttoilmasuodattimien erotustehokkuus ei ole vastannut suodattimen valmistajan ilmoittamaa. Säröjen sijainnin ja suunnan sekä jäännösjännitysmittausten tulosten perusteella rivan hitsaus ripaputkeen ja putkien taivutus kylmänä vaikuttavat jännityskorroosiosäröilyn mahdollistaneiden jäännösjännitysten syiltä. Matalapainehöyrystinosan vesikemiaa on muutettu nostamalla pH:ta ja redox-potentiaalia ja kuluneimmat höyrystimen käyrät on korvattu 13CrMo44-teräksestä valmistetuilla. Näiden toimenpiteiden pitäisi hillitä tehokkaasti virtauksen kiihdyttämää korroosiota. Jännityskorroosiosäröilyn estämiseksi kaasuturbiinin polttoilmasuodattimien asianmukaiseen toimintaan on syytä kiinnittää huomiota. Nykyisten korkeapaine-ekonomaiseri I-osan putkien eliniän pidentäminen on ehkä mahdollista pesemällä ne. Mikäli korkeapaine-ekonomaiseri I- osan putket uusitaan, pitää varmistua siitä, ripaputkien valmistustekniikasta ei aiheudu merkittäviä jäännösjännityksiä, tai putkille pitää tehdä jännityksenpoistohehkutus. Jännityskorroosiosäröilyä aiheuttavien aineiden kertymänopeus kattilan tämän osan putkipinnoille kannattaa selvittää esimerkiksi korroosiokuponkien avulla, jotta voidaan valita materiaali, jonka käyttöikä on kyseisissä olosuhteissa riittävä.Description
Supervisor
Forsén, OlofThesis advisor
Pihkakoski, MikkoPyörälä, Päivi
Keywords
combined cycle, kombivoimalaitos, heat recovery steam generator, lämmöntalteenottokattila, HRSG, virtauksen kiihdyttämä korroosio, flow accelerated corrosion, eroosiokorroosio, FAC, jännityskorroosio, erosion corrosion, polttoilma, stress corrosion, kerrostuma, combustion air, nitraatti, deposit, ripaputki, nitrates, finned tubes
