CorEr. Boden Energi AB utför prov med CoreEr i sopförbrännigspanna

Transkript

1 CorEr Boden Energi AB utför prov med CoreEr i sopförbrännigspanna År 2007 startade Boden Energi AB sin senaste sopförbränningspanna av typen Roster, levererad av B&W Volund. Pannan förbränner cirka ton hushållsavfall per år. Designen är 40 bars tryck och temperaturen 400 C. Den varmaste överhettaren behövdes bytas ut efter bara 2,5 års drift på grund av korrosion. År 2011 kopplades ordningsföljden på överhettare om och år 2012 sänktes temperaturen till 380 C. År 2013 fick överhettarna dock bytas igen efter tre års drift. Under revisionen 2011 utfördes prov med HVOF-sprutat CorEr på två tuber med dimensionerna 38 gånger fem millimeter. Den ena tuben monterades längst upp och den andra längst ner i en överhettares panel. CorEr applicerades i verkstad på två nya tuber och för insvetsning lämnades i vardera ända cirka 50 millimeter ej belagd yta för insvetsningen av proverna. CorEr sprutades med cirka 400 mikrometers tjocklek.

2 Inspektion 2012 Vid revisionsstoppet 2012 utförde Inspecta AB en visuell kontroll av proverna av CorEr vilket visade att ytan var helt opåverkad av korrosion (se foto 1 och 2). I änden där proverna svetsades in noterades att skiktet hade lossnat, vilket berodde på termiska spänningar som följd av att insvetsningen skedde mycket nära det metalliserade skiktet. Rören besputades enligt ritning, men rören monterades på plats av annan part vilket ledde till en något närmare insvetsning än planerat. Foto 1. CorEr efter ett års drift Foto 3. CorEr - alltför närliggande svetsskarv år 2012.

3 Inspektion 2013 Vid revisionsstoppet 2013 togs de med CorEr skyddade tuberna ut för analys. Visuellt visade skiktet inte på några skador och CorEr var intakt, se foto 4. De delar av tuberna som inte skyddats med CorEr hade under de två åren som provperioden pågått korroderat upp till cirka två millimeter; den ursprungliga nominella tjockleken hade minskat från fem millimeter till tre millimeter. Foto 4. Provtuber efter uttag ur pannan Behandlade delar är oskadda medan obehandlade partier har korroderat två millimeter. Tjockleksmätning av CorEr Mätningen av skiktet kallas SEE (Systematic Electronic Evaluation) och utfördes med skikttjockleksmätare av modell Elcometer 456/4, kalibrerad för cirka 500 mikrometer. Som framgår av bilaga 1 Boden ÖH efter 2 år tub 1 övre och bilaga 2 Boden ÖH efter 2 år tub 2 nedre har ingen mätbar påverkan av det ned CorEr behandlade skiktet skett efter två års drift.

4 Metallografisk analys Den metallografiska analysen utfördes av Protech Lab. Corp. Hilton Head, SC, USA, vilka är specialiserade på metallografisk och kemisk analys av metalliserade skikt. Provkutsar kapades upp för tub nummer ett och två enligt foto 5 och 6 nedan. Foto 5. Makro 20X tub 1 Foto 6. Makro 20X tub 2 Metallografisk analys utfördes enligt bilagor Testrapport tub ett och Testrapport tub två. Ingen skillnad framgår mellan tub 1 (övre rad överhettare) och tub 2 (nedre rad överhettare). Skikttjockleken är för båda tuberna den ursprungliga och porositet samt bindhållfasthet visar inte på någon skillnad.

5 Kemisk analys Proverna monterades för SEM/EDS och BSE (Backscatter Electron) mikroanalys. På den röda ytbeläggningen visade EDS på klor- och oxidkorrosionsprodukter som i övrigt bestod av järn- och zinkrik (Fe respektive Zn) fosfat. Analys utfördes på punkterna 1-3 enligt bild 8 nedan. Punkt 1 och 2 Punkt 3 Bild 8. BSE-bilder av rödrost från ytan av tub nummer 1, avlägsnad med tejp, punkter 1-3.

6 Analys av punkterna 1-6 med lokalisering visas enligt Foto 9 nedan. Analys enligt Foto 10 visar på korrosionsprodukter av klor och järn i en beläggning av zinkfosfat. Dessa korrosionsprodukter fortsätter vidare ca 30 procent in i skiktet med CorEr där de sedan stoppats från fortsatt penetration och därmed hindrats att fortsätta in i gränszon mellan CorEr och tubmaterial. Foto 9. Lokalisering av punkt 1-6 Punkt 4 i mitten av CorEr-skiktet visar normal analys av skiktet påvisar inga korrosionsprodukter. Punkt 5 i gränszon av CorEr-skiktet och tubmaterial och inga korrosionsprodukter. Punkt 6 visar normal analys av tubmaterialet. Tabell 1 nedan visar element analys av Punkt 1-6 för tub nr 1 och 2.

7 Kemisk EDS analys av punkt 1-6 tub nummer ett Punkt 1. Ytrost. Punkt 2. korrosions påverkad zon. Punkt 5. Gränszon CorEr och tubmaterial Punkt 6. tubmaterial

8 Tabell 1. SEM/EDS analys av punkter 1-6 för tub nummer 1 och 2 O Mg Al Si P S Cl K Ca Ti Cr Mn Fe Ni Cu Zn Cd Pb (wt%) EDS1 - Sample 1 Surface 18,5 1,5 4,2 5,3 13,8 2,9 3,0 3,8 0,2 3,1 0,6 1,7 17,9 1,1 19,1 3,6 EDS2 - Sample 1 Surface 22,8 2,0 4,8 2,6 16,7 3,3 3,1 3,9 0,4 1,7 0,3 1,1 13,7 1,0 19,9 2,9 EDS3 - Sample 1 Surface 23,7 2,7 6,3 0,7 17,5 2,4 2,1 4,2 0,7 0,2 5,6 8,2 1,0 14,9 9,7 EDS1 - Sample 2 Surface 27,3 0,7 2,5 0,1 1,9 0,4 0,3 0,2 1,0 0,2 57,7 4,9 0,3 2,5 EDS2 - Sample 2 Surface 27,6 0,5 0,8 0,1 1,7 1,6 0,2 0,1 0,2 62,1 2,1 0,3 2,5 EDS3 - Sample 2 Surface 25,5 0,1 0,8 1,3 0,2 1,2 0,6 0,2 0,1 0,3 0,2 60,2 2,6 0,3 3,8 0,1 2,6 O Na Mg Al Si P Cl K Ca Ti Cr Mn Fe Ni Cu Zn Nb Mo Sb Pb (wt%) EDS1 - Sample 1 Xsect 25,5 3,4 10,1 16,0 3,3 1,3 2,0 7,4 1,1 2,8 0,2 8,5 13,1 0,3 3,8 1,4 EDS2 - Sample 1 Xsect 22,2 0,8 35,0 0,8 6,1 0,9 1,3 1,1 6,1 0,2 3,6 8,8 0,2 9,1 3,8 EDS3 - Sample 1 Xsect 19,8 0,2 5,7 8,2 2,2 0,6 1,2 0,9 14,1 8,2 19,2 0,5 5,8 7,7 5,9 EDS4 - Sample 1 Xsect 0,5 4,1 20,0 7,6 49,5 0,6 4,4 13,3 EDS5 - Sample 1 Xsect 15,7 0,2 2,0 2,6 15,4 0,6 0,9 0,1 2,9 0,3 47,5 7,6 0,6 0,6 3,0 EDS6 - Sample 1 Xsect 0,6 0,8 0,6 93,3 3,1 1,7 EDS1 - Sample 2 Xsect 27,7 0,5 18,6 4,7 12,2 0,4 4,8 3,4 0,1 4,8 6,0 0,1 10,9 2,0 4,1 EDS2 - Sample 2 Xsect 33,3 0,4 52,9 0,4 2,0 0,7 2,0 0,1 2,1 3,9 0,9 1,4 EDS3 - Sample 2 Xsect 20,4 0,2 22,2 5,2 4,4 0,3 3,0 4,6 3,3 8,3 6,7 0,2 2,1 0,4 18,7 EDS4 - Sample 2 Xsect 0,4 4,0 20,0 7,9 49,5 4,6 13,7 EDS5 - Sample 2 Xsect 20,0 7,9 1,3 16,2 0,2 0,3 2,5 0,1 42,8 6,3 0,5 2,0 EDS6 - Sample 2 Xsect 0,5 0,4 0,6 95,8 1,4 1,3

9 Resultat Resultaten efter två års drift visar att korrosionsprodukter av klor och oxider stoppas cirka 30 procent in i skiktet bestående av CorEr. Det underliggande materialet är således helt intakt och skyddas från all åverkan. Detta förklaras av att korrosionsprodukterna tätar den ytporositet som kvarstår efter skiktets utförande samt dess självfluxande under drift. Beläggningen av CorEr är designat för att inom cirka tre veckor vid högtemperatursdrift täta porositeten som uppstår vid beläggning samt bilda hårdfasen som ger en slutgiltig hårdhet om ca 850 HV300 att jämföra med påläggsvetsad Alloy 625 med hårdhet ca 300 HV300. Detta ger slutsatsen att behandling med CorEr lämpar sig väl i områden utsatta för korrosion såväl som erosion. För att skydda skiktet med CorEr under den så kallade självtätningen* påförs efter applicering ett tunt lager av en högtemperaturstätare. Tätaren har som funktion att förhindra att korrosiva gaser kommer i kontakt med det sprutade skiktet under de första tre till fyra veckorna då pannan är driftsatt. *CorEr uppnår slutgiltig hårdhet efter att ha utsatts för förhöjd temperatur (300 C) under en viss tid. Från start ligger hårdheten på mellan HV300 för att sedan gå upp till ca HV300.