بهترین مواد برای کارخانه های نمک زدایی آب دریا

این راهنما به طراحان کارخانه، مهندسان تدارکات و تیم‌های عملیاتی کمک می‌کندچارچوب سیستماتیک{0}}داده محوربرای انتخاب مواد مناسب برای هر بخش اصلی یک کارخانه نمک‌زدایی آب دریا - اعم از SWRO (اسمز معکوس آب دریا)، MSF (چند-فلش مرحله‌ای)، MED (تقطیر چندگانه-افکت)، یا پیکربندی‌های هیبریدی.

چالش خوردگی نمک زدایی

آب دریا به سادگی آب شور نیست. این یک الکترولیت پیچیده و پویا حاوی کلریدها، سولفات‌ها، بی‌کربنات‌ها، گازهای محلول (اکسیژن، CO2، H2S در برخی مکان‌ها)، ارگانیسم‌های بیولوژیکی و جامدات معلق - است که همگی در دماهایی که می‌تواند از نزدیک به-منجمد آب تغذیه قطبی تا 120 درجه سانتی‌گراد باشد. هر یک از این عوامل بر تخریب مواد تأثیر می گذارد.

درک مکانیسم های خوردگی اولین گام برای انتخاب صحیح مواد است. شش تهدید اصلی وجود دارد که مهندسان باید در برابر آنها طراحی کنند:

مکانیسم های خوردگی اولیه در خدمات نمک زدایی:

• خوردگی حفره ای: حمله موضعی که توسط یون های کلرید در نقص های فیلم غیرفعال آغاز می شود. رایج ترین حالت شکست برای فولادهای ضد زنگ در آب دریا. با اطمینان از PRE > 40 برای غوطه وری کامل در آب دریا جلوگیری می شود.

• خوردگی شکاف: در فضاهای محدود (زیر واشرها، فلنج ها، رسوبات) که در آن الکترولیت از اکسیژن تهی می شود و pH افت می کند، رخ می دهد. شدیدتر از حفره شدن - نیاز به PRE یا مواد جایگزین بالاتری دارد.

• ترک خوردگی تنشی (SCC): ترکیب تنش کششی + محیط کلرید + ریزساختار حساس منجر به شکستگی شکننده ناگهانی می شود. فولادهای زنگ نزن آستنیتی بیش از 60 درجه در محیط های کلرید حساس هستند.

• خوردگی ناشی از میکروبیولوژیک (MIC): باکتری‌های کاهنده سولفات-(SRB) و باکتری‌های اکسیدکننده آهن{1} سطوح را مستعمره کرده و شیمی موضعی تهاجمی را در زیر بیوفیلم‌ها ایجاد می‌کنند. می تواند باعث ایجاد حفره در درجه هایی شود که در غیر این صورت در برابر حمله کلرید غیر زنده مقاوم هستند.

• فرسایش-خوردگی: سرعت بالا-آب دریا + مواد جامد معلق، فیلم اکسید غیرفعال را سریعتر از آن که بتواند اصلاح کند حذف می‌کند و باعث از بین رفتن سریع فلز می‌شود. در پروانه های پمپ، دریچه ها و زانویی بسیار مهم است.

• خوردگی گالوانیکی: هنگامی که دو فلز غیرمشابه به صورت الکتریکی در آب دریا (یک الکترولیت قوی) به هم متصل می شوند، فلز نجیب کمتر ترجیحاً خورده می شود. جداسازی در هر اتصال دو فلزی ضروری است.

پارامترهای محیطی آب دریا

انتخاب مواد موفق با توصیف کامل محیط خدمات آغاز می شود. جدول زیر پارامترهای حیاتی آب دریا و جریان‌های فرآیند در کارخانه‌های نمک‌زدایی را به همراه پیامدهای انتخاب مواد آنها تعریف می‌کند.

منابع: IDA (انجمن بین المللی نمک زدایی) راهنمای امنیت آب؛ دستورالعمل WHO برای نوشیدن{0}}کیفیت آب؛ NACE SP0108; سری IEC 60068.

خانواده مواد: بررسی اجمالی

چهار خانواده اصلی مواد در کارخانه های نمک زدایی آب دریا استفاده می شود. هر کدام دارای مشخصات عملکرد، ساختار هزینه و دامنه کاربرد مشخصی هستند. طراحی بهینه کارخانه معمولاً موادی را از چندین خانواده ترکیب می کند که با نیازهای خاص هر بخش مطابقت دارد.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی (316L، 317L، 904L، 254 SMO، AL-6XN)

Austenitic stainless steels are the most widely used metal family in desalination plants. They offer excellent weldability, good mechanical properties, a broad range of product forms, and well-understood fabrication characteristics. The lower-alloyed grades (316L, 317L) are cost-effective for mild service, while the 6% molybdenum super-austenitic grades (254 SMO, AL-6XN) bridge the performance gap between standard stainless steel and nickel alloys. All austenitic grades are susceptible to SCC in hot (>محلول‌های کلرید 60 درجه - یک محدودیت حیاتی در خدمات نمک‌زدایی حرارتی

فولادهای ضد زنگ دوبلکس و سوپر دوبلکس (2205، 2507، 2304)

فولادهای زنگ نزن دوبلکس یک ریزساختار آستنیتی{0}}فریتی دوگانه را ترکیب می‌کند که تقریباً دو برابر درجه‌های آستنیتی معادل استحکام تسلیم دارد. این مزیت استحکام دیوارهای نازک‌تر و سازه‌های سبک‌تر را ممکن می‌سازد و تا حدی هزینه‌های بالاتر مواد را جبران می‌کند. فاز فریت همچنین به طور ذاتی مقاومت SCC بهتری نسبت به گریدهای کاملا آستنیتی ایجاد می کند. درجه 2205 اسب کار گیاهان SWRO است. 2507 فوق دوبلکس در جایی مشخص شده است که بالاترین استحکام و مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز است، مانند بدنه پمپ فشار بالا، دستگاه های بازیابی انرژی و سازه های ورودی زیر دریا.

آلیاژهای نیکل (آلیاژ 625، C-276، آلیاژ 825)

آلیاژهای پایه نیکل{0}}لایه بالایی از مقاومت در برابر خوردگی را اشغال می کنند. آلیاژ 625 و C{5}}276 به طور موثر در برابر حفره، خوردگی شکاف، و SCC در سراسر طیف کامل دماهای آب دریا و غلظت کلرید که در خدمات نمک‌زدایی با آن مواجه می‌شوند، مصون هستند. آنها برای حیاتی‌ترین و سخت‌ترین اجزای--مشخص می‌شوند: لوله‌های مبدل حرارتی در کارخانه‌های MSF، برش‌بندی شیر در خطوط کنسانتره آب نمک، پروانه‌های پمپ که جریان‌های تهاجمی را مدیریت می‌کنند، و هر مکانی که خرابی مستلزم تعطیلی کارخانه باشد. هزینه بسیار بالای آنها آنها را به برنامه های هدفمند و با ارزش محدود می کند.

تیتانیوم (گرید 2، درجه 7) و مواد غیر فلزی{2}

تیتانیوم ماده معیار برای مبدل های حرارتی آب دریا در سراسر جهان است. فیلم اکسید غیرفعال آن (TiO2) به طور استثنایی در محیط های کلرید پایدار است و اساساً در برابر همه اشکال خوردگی آب دریا - از جمله حفره، شکاف و SCC - در دمای تا 260 درجه مصون است. چگالی کم آن (4.51 گرم بر سانتی متر مکعب) در مقایسه با آلیاژهای نیکل نیز مزیت وزنی را ارائه می دهد. درجه 7 (Ti + 0.15% Pd) این حفاظت را به محیط‌هایی با اسیدهای کاهنده گسترش می‌دهد. مواد{10}غیر فلزی - GRP (شیشه-پلاستیک تقویت‌شده)، HDPE، FRP، PVC - به طور گسترده برای لوله‌کشی با فشار کمتر، مخازن تحت فشار RO و ذخیره آب محصول در جایی که مقاومت در برابر خوردگی فلز مورد نیاز نیست و کاهش وزن در اولویت است، استفاده می‌شود.

ترکیب شیمیایی مواد کلیدی

جدول زیر ترکیبات شیمیایی اسمی تایید شده و مقادیر PRE محاسبه شده برای مواد فلزی اولیه مورد استفاده در ساخت کارخانه نمک‌زدایی آب دریا را نشان می‌دهد. PRE تنها شاخص مهم برای غربالگری مواد اولیه است.

*PRE=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N (محاسبه شده در نقاط میانی ترکیب اسمی). PRE > 40 برای غوطه وری مداوم در آب دریا مورد نیاز است. منابع: ASTM A240, A790, B575, B443; ASME SB-338; تیتانیوم: ASTM B265.

مقایسه خواص مکانیکی

عملکرد مکانیکی به‌ویژه در سیستم‌های{0}SWRO فشار بالا (با فشار 55 تا 82 بار) و در نیروگاه‌های حرارتی که چرخه حرارتی بار خستگی ایجاد می‌کند، مهم است. مزایای مقاومت گریدهای دوبلکس اغلب باعث کاهش ضخامت دیوار می شود که تا حدی هزینه واحد بالاتر آنها را جبران می کند.

توجه: مقادیر نشان دهنده محدوده های معمولی از گواهینامه های آسیاب و حداقل الزامات ASTM است. خواص واقعی به عملیات حرارتی، فرم محصول و ضخامت دیوار بستگی دارد. مقادیر تیتانیوم در ASTM B338. منابع: ASTM A312, A790, B443, B574, B338; ASM Handbook جلد. 2.

مقاومت در برابر خوردگی در سرویس آب دریا

این ماتریس رتبه بندی مقاومت در برابر خوردگی کیفی را در پنج حالت بحرانی شکست در محیط های نمک زدایی ارائه می دهد. رتبه‌بندی‌ها بر اساس داده‌های آزمایش آزمایشگاهی منتشر شده، سوابق عملکرد میدانی، و ادبیات علم مواد است.

مقیاس رتبه بندی: متوسط ​​< خوب < عالی < برتر < برجسته. رتبه‌بندی‌ها عملکرد را در شرایط معمولی نمک‌زدایی آب دریا نشان می‌دهند. درجه بندی SCC برای درجه های آستنیتی دمای زیر 60 درجه را فرض می کند. بالاتر از 60 درجه، خطر SCC به طور قابل توجهی افزایش می یابد. منابع: NACE TM0177, TM0284, ISO 15156; راهنمای خوردگی Outokumpu; بولتن های فنی شرکت ویژه فلزات.

انتخاب مواد توسط بخش گیاه

یک کارخانه آب شیرین کن یک محیط خورنده واحد نیست - بلکه بسیار است. شوری، دما، فشار، pH، سرعت، و بار بیولوژیکی همگی از ورودی آب دریا تا خروجی آب محصول به طور چشمگیری تغییر می کنند. این بخش توصیه های خاصی را برای هر بخش اصلی کارخانه ارائه می دهد.

توجه: GRP=شیشه-پلاستیک تقویت شده. پلی اتیلن با چگالی بالا=HDPE. همه انتخاب‌های فلزی دارای شرایط مناسب رویه جوش و بازرسی بعد از جوش هستند. انتخاب نهایی باید به دلیل{7}}شیمی آب خاص سایت باشد. استانداردهای ذکر شده مراجع اولیه هستند. کدهای اضافی ممکن است بر اساس حوزه قضایی اعمال شود.

راهنمای انتخاب فناوری فرآیند

فناوری نمک‌زدایی - SWRO، MSF، MED، یا ترکیبی - اساساً استراتژی انتخاب مواد را شکل می‌دهد. دمای عملیات، فشار و شیمی جریان به طور چشمگیری بین فناوری‌ها متفاوت است، همانطور که در زیر خلاصه می‌شود.

SWRO=اسمز معکوس آب دریا. MSF=چند مرحله ای-فلش؛ MED=تقطیر چند اثر-; BWRO=آب شور RO; ED/EDR=الکترودیالیز/معکوس. GRP=شیشه-پلاستیک تقویت شده.

تجزیه و تحلیل دقیق مواد

316L نقطه شروع برای انتخاب فولاد ضد زنگ در هر برنامه مرتبط با آب است. با PRE تقریباً 24، مقاومت خوردگی مناسبی را برای لوله‌های توزیع آب محصول در محیط‌های کم{4}}تا-محیط کلرید متوسط ​​-، لوله‌های ابزار در جریان‌های غیر تهاجمی، ساختار لغزش با دوز شیمیایی، و بخش‌های پیش‌گرم{9} آب شیرین یا کم{9} فراهم می‌کند. این کاملاً برای غوطه وری مستقیم در آب دریا، جریان های کنسانتره یا هر خطی که غلظت کلرید بالاتر از حدود 5000 میلی گرم در لیتر را بدون اجازه خوردگی اضافی حمل می کند، مناسب نیست. با این حال، برای قسمت داخلی محصول آب کارخانه‌های SWRO، که در آن آب دارای{14}}محتوای معدنی-کم است، 316L مقرون به صرفه و مناسب است.

مناسب برای:لوله کشی آب محصول، مدارهای HX کناری آب شیرین، مخازن آماده سازی مواد شیمیایی، اتصالات ابزار در سرویس پایین{1}}Cl⁻.

برای موارد زیر استفاده نکنید:خطوط تامین آب دریا، کنسانتره RO، تخلیه آب نمک، مبدل های حرارتی آب دریا، MSF/MED آب نمک-سرویس جانبی.

Grade 2205 Duplex - The SWRO Backbone

گرید 2205 پرکاربردترین فولاد ضد زنگ برای ساخت کارخانه SWRO در سطح جهان است. PRE آن تقریباً 35، همراه با دو برابر قدرت تسلیم 316L و مقاومت عالی SCC در آب دریا با دمای متوسط-، آن را به هزینه{5}}گزینه بهینه برای لوله کشی آب دریا، مخازن قبل از تصفیه، لوله کشی با فشار بالا{{7} RO در سراسر کاربردهای ساختاری کارخانه تبدیل می کند. توانایی واجد شرایط بودن آن برای خدمات ترش تحت NACE MR0175 یک مزیت اضافی برای گیاهان دارای H2S در آب تغذیه است. 2205 در سراسر جهان در همه اشکال محصول مورد نیاز - لوله بدون درز و جوش داده شده، اتصالات، فلنج، صفحه، و میله - با زمان تولید رقابتی جهانی و پایه تولید جهانی بزرگ در دسترس است.

مناسب برای:لوله کشی تامین آب دریا (زیر 60 درجه)، لوله کشی تغذیه و کنسانتره RO، محفظه پمپ، مخازن فیلتر قبل از تصفیه، ساختارهای غربالگری ورودی.

محدودیت دما:بالاتر از 280 درجه استفاده نکنید. مانیتور برای خطر تردی فاز سیگما-بیش از 250 درجه در-سرویس حرارتی طولانی مدت.

احتیاط جوشکاری:برای حفظ تعادل فاز به ورودی گرمای کنترل شده و فلز پرکننده صحیح (2209) نیاز دارد. صلاحیت روش مناسب ضروری است.

درجه 2507 Super Duplex - ارتقاء عملکرد بالا-

2507 زمانی مشخص می شود که 2205 نتواند مقاومت در برابر خوردگی یا مقاومت مورد نیاز برنامه را برآورده کند. 2507 با PRE تقریباً 42، قدرت تسلیم 550-650 مگاپاسکال و مقاومت فوق‌العاده در برابر حفره‌ها، شکاف و SCC، درجه انتخابی برای دستگاه‌های بازیابی انرژی SWRO (ERD)، داخلی پمپ‌های فشار بالا، منیفولدهای تخلیه کنسانتره و هر مکانی است که خرابی آن هم هزینه و هم خطرناک است. مقاومت عالی آن در برابر خستگی همچنین برای محفظه های پمپ و کمپرسور مستعد ارتعاش مناسب است. حق بیمه بیش از 2205 در کاربردهایی که خرابی مستلزم تعطیلی کامل کارخانه و جایگزینی اجزای پیچیده است توجیه می شود.

مناسب برای:ERD ها، بدنه و پروانه های پمپ HP، سیستم های تخلیه کنسانتره، سازه های ورودی آب های عمیق، خم-لوله های با سرعت بالا.

254 SMO & AL-6XN - درجات سوپرآستنیتی 6% Mo

گریدهای آستنیتی سوپر{1}}مولیبدن 6 درصد موقعیت منحصر به فردی را اشغال می‌کنند: مقادیر PRE 43-47 را ارائه می‌کنند که نزدیک یا فراتر از فولاد ضد زنگ فوق‌العاده دوبلکس است، در حالی که ریزساختار آستنیتی را با مزایای ذاتی آن حفظ می‌کند - شکل‌پذیری عالی، سهولت کار با جوش سرد{} روش جوشکاری ساده‌تر از SMO{5}. (UNS S31254) و AL-6XN (UNS N08367) دو گرید بسیار مشخص هستند.

محتوای نیکل بالاتر AL{3}}6XN (24% در مقابل 18%) مقاومت برتر در محیط‌های اسیدی کاهش‌دهنده و مقاومت SCC را بهبود می‌بخشد. هر دو گرید به طور گسترده برای سیستم‌های لوله‌کشی آب دریا در سکوهای فراساحلی و کارخانه‌های نمک‌زدایی در مناطقی با آب دریا به‌ویژه تهاجمی (گرم،-شوری بالا،-فعالیت بیولوژیکی بالا) استفاده می‌شوند.

مناسب برای:لوله کشی آب دریا در محیط های گرم و گرمسیری، هدرهای کنسانتره، خطوط تزریق مواد شیمیایی، فلنج ها و اتصالات که در آن جوش پذیری آستنیتی نسبت به دوبلکس ترجیح داده می شود.

تیتانیوم درجه 2 و درجه 7 - استاندارد کارخانه حرارتی

برای لوله های مبدل حرارتی در کارخانه های آب شیرین کن MSF و MED، تیتانیوم انتخاب مهندسی بدون ابهام است. درجه 2 (تیتانیوم خالص تجاری) برای بیش از 50 سال استاندارد جهانی برای لوله های مبدل حرارتی آب دریا بوده است. انفعال آن در آب دریا از دمای انجماد نزدیک به 260 درجه حفظ می شود و کل پوشش عملیاتی هر کارخانه آب شیرین کن حرارتی را پوشش می دهد. فیلم غیرفعال TiO2 بلافاصله پس از هر گونه آسیب مکانیکی اصلاح می شود و در برابر کلریدهای آب دریا، اکسیژن محلول و موجودات رسوب زیستی غیرقابل نفوذ است.

درجه 7، با افزودن پالادیوم، این حفاظت را به کاهش-محیط های اسیدی - مربوط به برنامه های تمیز کردن اسید (CIP) در تعمیر و نگهداری کارخانه نمک زدایی گسترش می دهد. چگالی کم تیتانیوم (4.51 g/cm³) وزن مرده بسته‌های مبدل حرارتی بزرگ را کاهش می‌دهد و یک مزیت قابل توجه در برنامه‌های نمک‌زدایی مبتنی بر FPSO شناور است.

مناسب برای:لوله های اواپراتور MSF، سطوح انتقال حرارت MED، لوله های کندانسور، خنک کننده های آب دریا، همه مبدل های حرارتی در تماس با آب دریا یا آب نمک داغ.

مزیت کلیدی:کمترین هزینه کل چرخه عمر سرویس مبدل حرارتی - 40+ سال عمر سرویس با تعمیر و نگهداری تقریباً خوردگی صفر.

آلیاژهای 625 و C{1}} خدمات مهم آلیاژهای نیکل

آلیاژهای نیکل آخرین خط دفاعی - هستند که وقتی هر گزینه دیگری ارزیابی شده و ناکافی است مشخص شده است. آلیاژ 625 (با 8 تا 10 درصد مو و PRE ~ 51) و آلیاژ C-276 (با 15 تا 17 درصد مو و PRE ~ 73) به طور مؤثر در برابر خوردگی آب دریا تحت همه شرایطی که در خدمات نمک‌زدایی با آن مواجه می‌شویم مصون هستند.

آنها برای پروانه های پمپ و لاینرهای پوششی که کنسانتره آب نمک داغ را مدیریت می کنند، تریم سوپاپ در سرویس تهاجمی، نازل ها و هدرهای اسپری در محفظه های فلاش MSF، و هر جزء که در آن بازرسی، نگهداری یا جایگزینی بسیار دشوار یا گران است استفاده می شود. حق بیمه 8 تا 15× هزینه مواد نسبت به فولاد ضد زنگ استاندارد به این معنی است که استفاده از آنها به دقت برای قطعاتی که خرابی باعث آسیب نامتناسب می شود، هدف قرار می گیرد.

مناسب برای:نازل‌های محفظه فلاش MSF، ورق‌های لوله بخاری آب نمک، پروانه‌های پمپ HP (سرویس آب نمک داغ)، تزئینات شیر ​​در خطوط کنسانتره تهاجمی، اجزای ناحیه اسپلش.

تجزیه و تحلیل هزینه و ارزش چرخه عمر

انتخاب مواد یک تصمیم چرخه عمر است، نه یک تصمیم قیمت واحد-. یک اشتباه رایج مهندسی این است که برای هزینه سرمایه اولیه (CAPEX) بهینه سازی می شود در حالی که هزینه عملیاتی (OPEX) را نادیده می گیرد: بازرسی، نگهداری، تمیز کردن، تعمیر و در نهایت جایگزینی زودرس. در یک کارخانه آب شیرین کن طراحی شده برای عمر عملیاتی 25 تا 40 سال، ارزش کل چرخه عمر مواد تعیین کننده بهینه اقتصادی است.

هزینه های نسبی بر اساس شاخص های بازار جهانی 2024-2025. هزینه های واقعی بسته به منطقه، حجم سفارش، فرم محصول و شرایط بازار متفاوت است. تخمین‌های عمر مفید نشان‌دهنده هستند و به نصب، شرایط عملیاتی و نگهداری مناسب بستگی دارند. برآوردهای عمر انتخاب درجه صحیح برای محیط خدمات را فرض می کند. منابع: MEPS International; گروه SMR; گزارش IDA هزینه نمک زدایی آب.

کدها، استانداردها و مقررات قابل اجرا

تمام مواد انتخابی برای دستگاه های نمک زدایی باید با کدهای بین المللی و ملی قابل اجرا مطابقت داشته باشد. استانداردهای زیر مرجع اصلی هستند:

این فهرست نماینده است، نه جامع. استانداردهای ملی اضافی، الزامات مقامات محلی، و مشخصات پروژه ممکن است اعمال شوند. همیشه کدهای قابل اجرا را با مقام نظارتی مربوطه و تیم مهندسی پروژه تأیید کنید.

سوالات متداول (سؤالات متداول)

Q1: بهترین ماده برای لوله کشی کارخانه نمک زدایی آب دریا چیست؟

این به بخش خاص و فناوری فرآیند بستگی دارد. برای کارخانه‌های SWRO، فولاد ضد زنگ دوبلکس گرید 2205 -مواد ستون فقرات استاندارد برای تامین آب دریا و فشار RO{3}}لوله‌کشی جانبی است. برای جریانهای کنسانتره کلرید بالاتر، 2507 فوق دوبلکس یا 254 SMO ترجیح داده می شود. برای نیروگاه های حرارتی (MSF/MED)، تیتانیوم گرید 2 با 2205 یا 2507 برای لوله کشی ساختاری، انتخاب ثابت برای لوله های مبدل حرارتی است.

Q2: آیا می توان از فولاد ضد زنگ 316L در نمک زدایی آب دریا استفاده کرد؟

درجه 316L دارای PRE تقریباً 24 است که برای غوطه وری مستقیم در آب دریا کافی نیست. در یک کارخانه نمک‌زدایی، 316L برای لوله‌کشی آب محصول (کم کلرید)، سیستم‌های آماده‌سازی شیمیایی، اتصالات ابزار در سرویس‌های کم{4}کلرید، و هر قسمتی که با آب دریا یا کنسانتره آب در تماس نباشد، مناسب است. هرگز نباید برای خطوط تامین آب دریا، لوله کشی کنسانتره RO یا مبدل های حرارتی در تماس با آب دریا استفاده شود.

Q3: چرا تیتانیوم برای مبدل های حرارتی در کارخانه های آب شیرین کن مشخص شده است؟

فیلم غیرفعال TiO2 تیتانیوم اساساً در برابر حفره‌های آب دریا، خوردگی شکاف و ترک خوردگی استرس در تمام دماهای تا 260 درجه مصون است. این پوشش حرارتی کامل گیاهان MSF و MED را پوشش می دهد. لوله‌های تیتانیوم درجه 2 عمر مفید 40+ سال را در مبدل‌های حرارتی آب دریا در سرتاسر جهان نشان داده‌اند و کمترین هزینه کل چرخه عمر ممکن را برای این کاربرد حیاتی ارائه می‌کنند. هیچ نوع فولاد ضد زنگ نمی تواند با ترکیب تیتانیوم از ایمنی در برابر خوردگی آب دریا و پایداری حرارتی برابری کند.

Q4: چه چیزی باعث ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی (SCC) در کارخانه های آب شیرین کن می شود و چگونه از آن جلوگیری می شود؟

SCC در کارخانه‌های نمک‌زدایی به‌دلیل ترکیبی از موارد زیر ایجاد می‌شود: (1) تنش کششی (ناشی از فشار، باقیمانده‌های ساخت یا چرخه حرارتی)، (2) یون‌های کلرید در سیال فرآیند، و (3) یک ریزساختار حساس - معمولاً فولاد ضد زنگ کاملا آستنیتی بالای تقریباً 60 درجه. راهبردهای پیشگیری عبارتند از: انتخاب فولاد ضد زنگ دوبلکس (ذاتاً SCC-مقاوم به دلیل فاز فریتی)، استفاده از آلیاژهای تیتانیوم یا نیکل برای خدمات آب دریا/آب دریا با دمای بالا، مشخص کردن کاهش تنش پس از جوش در صورت امکان، و اجتناب از استفاده از درجه حرارت{9} بالاتر از درجه حرارت کمتر از حد استاندارد.

Q5: تفاوت بین 2205 و 2507 سوپر دوبلکس برای نمک زدایی چیست؟

2205 دارای PRE تقریباً 35 و قدرت تسلیم 450-650 MPa{4}} دارای PRE تقریباً 42 و قدرت تسلیم 550-650 MPa است. در عمل: 2205 انتخاب استاندارد برای اکثر لوله کشی آب دریا در کارخانه های SWRO است. 2507 برای بالاترین-فشار، بالاترین-سرعت، یا بالاترین{13}}قطعات کلریدی - ERD، قطعات داخلی پمپ HP و منیفولدهای تخلیه کنسانتره ارتقا یافته است. حق بیمه 2507 نسبت به 2205 تقریباً 50 تا 80 درصد است.

Q6: رسوب زیستی (MIC) چگونه بر انتخاب مواد تأثیر می گذارد؟

خوردگی ناشی از میکروبیولوژی (MIC) می تواند باعث ایجاد حفره در آلیاژهایی شود که در غیر این صورت در برابر خوردگی کلرید غیر زنده مقاوم هستند. باکتری‌های کاهش‌دهنده سولفات (SRB) در زیر بیوفیلم‌ها، شرایط بی‌هوازی و اسیدی موضعی ایجاد می‌کنند که می‌تواند لایه غیرفعال فولادهای ضدزنگ دوبلکس را نیز بشکند. استراتژی‌های مدیریتی عبارتند از: حفظ سرعت جریان کافی (بالاتر از 1 متر بر ثانیه)، کلرزنی دوره‌ای یا دوز بیوساید، انتخاب آلیاژهای PRE بالاتر برای پاهای کم سرعت پایین-و استفاده از آلیاژهای تیتانیوم یا نیکل برای حساس‌ترین مکان‌های MIC.

Q7: چه موادی برای مخازن تحت فشار RO استفاده می شود؟

مخازن تحت فشار RO (محفظه های غشایی) عمدتاً از-پلاستیک تقویت شده با شیشه (GRP) یا فیلامنت-پلیمر تقویت شده با فیبر زخمی{2}} (FRP) ساخته می شوند. این مواد غیر فلزی مقاومت بسیار خوبی در برابر آب دریا دارند، خطر خوردگی گالوانیکی ندارند و به طور قابل توجهی سبک تر از جایگزین های فلزی هستند. کلاهک‌های انتهایی، دستگاه‌های ضد تلسکوپ و منیفولدهای متصل معمولاً فولاد ضد زنگ 316 لیتری هستند که از 2205 یا 2507 برای منیفولدهای فشار بالا و هدرهای کنسانتره استفاده می‌شود.

Q8: آیا خوردگی گالوانیکی یک نگرانی در کارخانه های نمک زدایی است؟

بله - آب دریا یک الکترولیت بسیار رسانا است که به طور موثر هر دو فلز غیرمشابه را در تماس جفت می کند. هر زمان که فلزات یا آلیاژهای مختلف به یکدیگر متصل می شوند، باید از سری گالوانیکی در آب دریا استفاده کرد. قوانین کلیدی: همیشه تیتانیوم را از فولاد ضد زنگ در سیستم های لوله کشی جدا کنید (از واشرهای غیرفلزی و اتصالات دی الکتریک استفاده کنید). از اتصال فولاد کربنی (بسیار فعال) به فولاد ضد زنگ (نجیب) بدون حفاظت کاتدی اجتناب کنید. و هر گونه تماس دو فلزی را در محیط های زیر آب یا مرطوب طراحی کنید.

چک لیست انتخاب مواد برای طراحان

از این چک لیست به عنوان یک ابزار غربالگری سیستماتیک قبل از نهایی کردن هرگونه مشخصات مواد برای یک جزء کارخانه نمک‌زدایی استفاده کنید.

گام به گام-فرایند انتخاب مواد:

تعریف محیط:غلظت کلرید، دما، فشار، pH، سرعت جریان، فعالیت بیولوژیکی، و حضور H2S یا CO2.

محاسبه PRE مورد نیاز:< 35 ppm Cl⁻: PRE > 25 acceptable. Seawater (< 35,000 ppm): PRE > 40 required. Concentrate streams: PRE > 42 recommended.

محدودیت های دما را بررسی کنید:بالای 60 درجه با کلریدها → حذف آستنیتی SS. آلیاژ دوبلکس، تیتانیوم یا نیکل را انتخاب کنید. بالای 280 درجه → حذف دوبلکس. از آلیاژهای تیتانیوم یا نیکل استفاده کنید.

بررسی انطباق NACE MR0175:برای هر جریان با فشار جزئی H2S > 0.0003 مگاپاسکال (0.05 psi) مورد نیاز است. جداول انطباق درجه را در ISO 15156-3 بررسی کنید.

ارزیابی سرعت / خطر فرسایش:بالاتر از 3 متر بر ثانیه در آب دریا ← درجه-PRE یا تیتانیوم بالاتر را برای قسمتهای داخلی پمپ و شیر و همه زانوها مشخص کنید.

ارزیابی ریسک MIC:پاهای مرده-سرعت پایین-، بخش های بدون پیگ، و مناطق راکد ← PRE را با حداقل 5 نقطه ارتقا دهید یا از آلیاژهای تیتانیوم/نیکل استفاده کنید.

بررسی سازگاری گالوانیکی:همه رابط‌های دو فلزی را شناسایی کنید. اتصالات جداسازی را هر جا اختلاف پتانسیل > 250 میلی ولت در سری گالوانیکی آب دریا مشخص کنید.

انجام تجزیه و تحلیل هزینه چرخه عمر:هزینه کل 25 ساله (CAPEX + OPEX شامل تعمیر و نگهداری، جایگزینی و تولید از دست رفته) را برای 2 تا 3 ماده کاندید برتر مقایسه کنید.

بررسی عرضه و ساخت:در دسترس بودن درجه انتخاب شده را در فرم ها، اندازه ها و مقادیر محصول مورد نیاز تأیید کنید. صلاحیت سازنده محلی برای روش جوشکاری را تأیید کنید.

بررسی مهندسی خوردگی را دریافت کنید:تمام مواد انتخابی برای غوطه وری در آب دریا یا خدمات آب نمک با دمای بالا{0} باید قبل از مشخصات نهایی توسط یک مهندس خوردگی واجد شرایط بررسی شود.

نتیجه گیری

انتخاب مواد برای کارخانه‌های نمک‌زدایی آب دریا رشته‌ای است که به تفکر سیستماتیک، تجزیه و تحلیل داده‌ها{0}}و دیدگاه بلندمدت- پاداش می‌دهد. مواد موجود امروز - از فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 تا آلیاژهای تیتانیوم و نیکل - راه حل های مهندسی کاملی را برای هر بخش از هر فناوری نمک زدایی ارائه می دهند. کلید تطبیق مواد مناسب با شرایط خدمات مناسب است.

این الگو واضح است: ارتقاء مشخصات مواد در مرحله طراحی تقریباً همیشه ارزانتر از جایگزینی اجزای خراب پس از راه اندازی کارخانه است. درجه ای که دو برابر هر کیلوگرم هزینه دارد اما سه برابر بیشتر دوام می آورد، با یک چهارم-هزینه نگهداری، همیشه انتخاب اقتصادی بهتری است. چالش این است که این موضوع را به طور واضح به ذینفعان پروژه که بر به حداقل رساندن CAPEX اولیه متمرکز شده اند، اطلاع رسانی کند.

این راهنما پایه و اساس فنی را برای ارائه آن استدلال ها با اطمینان فراهم می کند. داده ها بدون ابهام هستند:در نمک زدایی آب دریا، مشخصات مواد مناسب هزینه ای نیست - این مهم ترین سرمایه گذاری عملکردی است که یک طراح کارخانه می تواند انجام دهد.

مراجع و استانداردها

ASTM A312 / A790 / A240 - مشخصات استاندارد برای لوله، صفحه و ورق فولادی ضد زنگ

ASTM B{0}} مشخصات استاندارد برای لوله‌های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم بدون درز و جوش داده شده

ASTM B443 / B575 / B574 - صفحه، ورق و لوله آلیاژ نیکل (آلیاژ 625 / C-276)

مواد NACE MR0175 / ISO 15156 - برای استفاده در H₂S-حاوی محیط‌هایی در تولید نفت و گاز

NACE SP{0}} کنترل خوردگی سازه های فراساحلی توسط پوشش های محافظ

NACE SP{0}} کنترل خوردگی خارجی در سیستم‌های لوله‌کشی فلزی زیرزمینی یا مستغرق

کد طراحی لوله‌کشی فرآیند ASME B{0}

کد ASME بویلر و مخزن تحت فشار، بخش هشتم

راهنمای خوردگی Outokumpu، ویرایش یازدهم

IDA (انجمن بین المللی نمک زدایی) - سالنامه نمک زدایی 2024–2025

دستورالعمل‌های WHO - برای نوشیدن-کیفیت آب، نسخه چهارم (2017، به‌روزرسانی‌شده در سال 2022)

ASM International - ASM Handbook, Volume 13B: Corrosion: Materials

بولتن‌های فنی Special Metals Corporation - برای آلیاژ 625 و C-276

استانداردهای TEMA برای طراحی مبدل حرارتی

گروه اطلاعات تیتانیوم - تیتانیوم در نمک‌زدایی: راهنمای فنی یادداشت شماره TIG. 12

این سند توسط متخصصان صنعت فلزات فقط برای اهداف اطلاعاتی و مرجع تهیه شده است.

همیشه قبل از نهایی کردن انتخاب مواد برای هر پروژه کارخانه آب شیرین کن، یک مهندس خوردگی واجد شرایط و مرجع استانداردهای قابل اجرا فعلی را درگیر کنید.