EC-HbsCC: Excel programma voor berekening van erosiecorrosie op basis van de publicatie van Kastner en Riedle (1986).

Vergelijkbare documenten
Erosie corrosie in waterstoom systemen.

de weerstandscoëfficiënt van de bochten is nagenoeg onafhankelijk van het slangtype.

de weerstandscoëfficiënt van de bochten is nagenoeg onafhankelijk van het slangtype.

Materiaalkeuze uit het oogpunt van corrosie en kostenoverwegingen.

Carbonaat spanningscorrosie, een ondergeschoven kindje!! Bron van het carbonaat voor SCC in lage druk ketels en stadsverwarmingssystemen.

DRUKVERLIES GELAMINEERDE FLEXIBELE SLANGEN

Phydrostatisch = gh (6)

Hoofdstuk 1 Beweging in beeld. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

4,4. Praktische-opdracht door een scholier 2528 woorden 23 juni keer beoordeeld. Natuurkunde. De Veer. Het bepalen van de veerconstante,

De olie uit opgave 1 komt terecht in een tank met een inhoud van liter. Hoe lang duurt het voordat de tank volledig met olie is gevuld?

NIVEAU 3 STOOMTECHNIEK AFVALVERBRANDING BE

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

NMi EuroLoop KROHNE Academy Procesverbetering door kennisoptimalisatie

natuurkunde havo 2015-II

Verdampercorrosie in ketels

TECHNISCHE GEGEVENS doorstromingsgegevens bepaling van de doorstromingsfactor en de doorlaatdiameter

Wiskundige vaardigheden

Vallen Wat houdt je tegen?

Hoofdstuk 1 Beweging in beeld. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

De hevel. Rik Schepens Rob Wu maart Modelleren A Vakcode: 2WH01. Begeleider: Arris Tijsseling

Validatie van simulatiemethode in Open FOAM

Corrosieonderzoek met betrekking tot elektriciteitsopwekking

Eindexamen havo natuurkunde pilot II

Afmetingen werden vroeger vergeleken met het menselijke lichaam (el, duim, voet)

Wanda 4 Heat 4 maart 2010

Het drie-reservoirs probleem

Definitie. In deze workshop kijken we naar 3 begrippen. Massa, Volume en Mol. Laten we eerst eens kijken wat deze begrippen nu precies inhouden.

Uitwerkingen Vacuümpomp, 3HV, 1: Onderzoeken: theorieën, modellen en experimenten.

schematische doorsnede van de wand van een oven Filmlaagjes zijn dunne (laminaire) laagjes lucht voor, direct tegen de wand

Voortgangstoets NAT 4 HAVO week 11 SUCCES!!!

- KLAS 5. a) Bereken de hellingshoek met de horizontaal. (2p) Heb je bij a) geen antwoord gevonden, reken dan verder met een hellingshoek van 15.

Tentamen Warmte-overdracht

Tentamen x 3

Gassnelheid en volume metingen. Deze code van goede meetpraktijk beschrijft de toegepaste. werkwijze bij de meting voor gassnelheid en volume

Aventuri met Bernoulli De wet van Bernoulli toegepast

TENTAMEN SCHEIDINGSPROCESSEN

WATERWERKBLAD. BEREKENINGSGRONDSLAGEN en tabellen voor het bepalen van drukverliezen in buizen

Significante cijfers en meetonzekerheid

Fysica. Een voorwerp wordt op de hoofdas van een dunne bolle lens geplaatst op 30 cm van de lens. De brandpuntsafstand f van de lens is 10 cm.

Uitwerkingen. T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

BETONSTAAL GERIBDE en GEDEUKTE STAVEN GERIBDE en GEDEUKTE DRAAD met hoge ductiliteit

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Basics flowmetingen. De basis informatie over: Thermal Mass / Positive Displacement / Turbine / Verschildruk en VA Flowmeters

LOPUC. Een manier om problemen aan te pakken

Significante cijfers en meetonzekerheid

Opgave Zonnestelsel 2005/2006: 3

wiskunde B pilot vwo 2017-II

Corrosiekennis is aan corrosie onderhevig

AAN DE SLAG Arbeid verricht door de wrijvingskracht (thema 1)

In het internationale eenhedenstelsel, ook wel SI, staan er negen basisgrootheden met bijbehorende grondeenheden. Dit is BINAS tabel 3A.

tentamen stromingsleer (wb1225), Faculteit 3mE, TU Delft, 28 juni 2011, u

Tentamen Warmte-overdracht

Titel: De titel moet kort zijn en toch aangeven waar het onderzoek over gaat. Een subtitel kan uitkomst bieden. Een bijpassend plaatje is leuk.

Basics flowmetingen. De basis informatie over: Magnetisch Inductieve/ Vortex/ Ultrasone en Coriolis Massa Flowmeters

Spleetcorrosie in zeewater elektrochemisch gemeten.

Meting zonnepaneel. Voorbeeld berekening diodefactor: ( ) Als voorbeeld wordt deze formule uitgewerkt bij een spanning van 7 V en 0,76 A:

natuurkunde havo 2017-II

4900 snelheid = = 50 m/s Grootheden en eenheden. Havo 4 Hoofdstuk 1 Uitwerkingen

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 21 juni uur

J De centrale draait (met de gegevens) gedurende één jaar. Het gemiddelde vermogen van de centrale kan dan berekend worden:

#''/0"12/%"1'&341'&/"

Voorbeeldverslag Enzymatisch gekatalyseerde ontbinding gevolgd door het kwantitatief meten van gasvolumes

T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

Om nu te berekenen hoeveel koelwater er per uur door een leiding stroomt, heb je een vergelijking of formule nodig. Je gebruikt de volgende formule:

De invloed van ph en het 02-gehalte in het ketelwater op de vervorminggeïnduceerde corrosie van laaggelegeerde staalsoorten

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2014 theorietoets deel 1

Prijsberekeningsmethode. van stalen kegeldaktanks. met een inhoud tussen de 50 en 500 m 3

VAK: Mechanica - Sterkteleer HWTK

natuurkunde vwo 2017-I

Opgave 1 Afdaling. Opgave 2 Fietser

Je kunt al: -de centrummaten en spreidingsmaten gebruiken -een spreidingsdiagram gebruiken als grafische weergave van twee variabelen

Eindexamen vwo scheikunde I

AAN DE SLAG Arbeid verricht door de wrijvingskracht (thema 1)

0,8 = m / = m / 650

Hoofdstuk 4 Trillingen en cirkelbewegingen. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Sterilisatie van Phaco-handstukken, onder welke hoek? Ralph van Wezel, ziekenhuisapotheker/dsmh

VAARDIGHEDEN EXCEL. MEETWAARDEN INVULLEN In de figuur hieronder zie je twee keer de ingevoerde meetwaarden, eerst ruw en daarna netjes opgemaakt.

IVF temperatuurregeling incubator

Tentamen Warmte-overdracht

Exact periode 2: Dichtheid

Meten is weten, dat geldt ook voor het vakgebied natuurkunde. Om te meten gebruik je hulpmiddelen, zoals timers, thermometers, linialen en sensoren.

GEWAPEND BETONSTAAL GERIBDE KOUDVERVORMDE DRAAD

Exact Periode 7 Radioactiviteit Druk

Rekentool DYKA AIR 3.0

Klassieke autotechniek (1)

De bisectie methode uitgelegd met een makkelijk voorbeeld

Scharnierende, veerbelaste regelafsluiter met hoge capaciteit

Examen Inleiding Atmosfeer 8 mei 2014 EXAMEN INLEIDING ATMOSFEER. 8 mei 2014, 13:30-16:30 uur

NATUURKUNDE OLYMPIADE EINDRONDE 2013 PRAKTIKUMTOETS

Geleidbaarheid. Ministerieel besluit van 29 jan Belgisch Staatsblad van 18 feb 2015

p V T Een ruimte van 24 ºC heeft een dauwpuntstemperatuur van 19 ºC. Bereken de absolute vochtigheid.

natuurkunde vwo 2017-I

Ar(C) = 12,0 u / 1 u = 12,0 Voor berekeningen ronden we de atoommassa s meestal eerst af tot op 1 decimaal. Voorbeelden. H 1,0 u 1,0.

natuurkunde havo 2017-I

WATERWERKBLAD. AANLEG VAN LEIDINGWATERINSTALLATIES Bevestiging van leidingen

Exact periode 2: Dichtheid

Q l = 23ste Vlaamse Fysica Olympiade. R s. ρ water = 1, kg/m 3 ( ϑ = 4 C ) Eerste ronde - 23ste Vlaamse Fysica Olympiade 1

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Basics flowmetingen. De basis informatie over: Thermal Mass / Positive Displacement / Turbine / Verschildruk en VA Flowmeters

Transcriptie:

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 1 - EC-HbsCC: Excel programma voor berekening van erosiecorrosie op basis van de publicatie van Kastner en Riedle (1986). In 1982 publiceerden Heitmann en Kastner 1 uitgebreid de resultaten van de erosiecorrosie experimenten van KWU Siemens. Enkele jaren na deze publicatie hebben Kastner en Riedle 2 (1986) bovenstaande model in een software programma verwerkt. Weer enkele jaren later is het programma door KWU Siemens tot een uitgebreid software pakket (WATCHEC) omgewerkt dat nu in veel centrales wordt toegepast. Met het hedendaagse Excell programma is het mogelijk de complexe formules van Kastner en Riedle in een flexibel programma om te zetten. Op basis van hun publicatie van 1986 is dan ook de EC- HbsCC excell file gemaakt. Eerder werd ook door KEMA al een dergelijke eenvoudige versie gemaakt, KASEC (KEMA Assist System for Erosion Corrosion) (Huijbregts,Uilhoorn en Wels 3, 1997). Vooral bij schades is een rekenmodel zeer gemakkelijk om te helpen de oorzaak van de erosie corrosie vast te stellen. Erosie corrosie experimenteel werk van Kastner en Riedle In 1982 publiceerden Heitman en Kastner 1 de resultaten van de uitgebreide erosiecorrosie experimenten van KWU Siemens. Voorbeelden van de meetgegevens zijn gegeven in de figuren 1, 2 en 3. Figuur 1. De invloed van stroomsnelheid en temperatuur op de erosie corrosie van 15Mo3 volgens de metingen van KWU. (Heitmann, 1982).

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 2 - Figuur 2. De invloed van ph waarde en zuurstofgehalte op de erosie corrosie van 15Mo3 volgens de metingen van KWU. (Heitmann 1, 1982). Figuur 3. De invloed van het Cr+Mo gehalte en de geometrie op de erosie corrosie volgens de metingen van KWU (Heitmann 1, 1982). Model van Kastner en Riedle voor één fase stroming Kastner en Riedle 2 stelden op basis van de eerdere meetgegevens een empirisch model op, weergegeven in onderstaande formules: ϕ = 6,25.k c.{b.e Nw.[1-0,175.(pH-7) 2 ].1,8.e -0,118.g +1). [f(t)] (1)

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 3 - De waarden B, N en f(t) zijn geformuleerd als : B = -10,5. h - 9,375.10-4.T 2 + 0,79.T - 132,5 (2) N = -0,0875.h - 1,275.10-5.T 2 + 0.01078. T - 2,15 voor 0 < h < 0,5 % (3) N = (-1,29.10-4.T 2 + 0,109.T -22,07).0,154.e -1.2.h voor 0,5< h < 5 % (4) f(t) = C 1 + C 2.t + C 3. t 2 + C 4.t 3 (5) De waarden C 1, C 2, C 3, en C 4 zijn constanten. C 1 = 0,9999934 C 2 = - 0,3356901.10-6 (6) C 3 = - 0,5624812.10-10 C 4 = 0,3849972. 10-15 (7) In bovenstaande vergelijkingen zijn onderstaande notaties gebruikt Omschrijving Dimensie Notatie Bijzonderheden materiaalvermindering µg/cm 2 /h ϕ De omrekeningsfactor van gr/cm2h naar mm/jaar is 0,011) Stroomsnelheid m/s w Watertemperatuur K T T<_ 613 ph -log(h + ) ph 7.0 <_ ph _< 9.39 zuurstofconcentratie µg/kg 0_< g < 30 Geometriefactor (Keller 4 ) Dimensieloos k c * Expositietijd Uur T t>200 uur Materiaalfactor (Cr+Mo) % h 0<h<5 * In tegenstelling tot de publicatie van Keller is de Keller-factor door Kastner dimensieloos ingevoerd. In Figuur 4 zijn de gemeten en berekende materiaalafname weergegeven. De formule (1) is zo opgesteld dat de gemeten materiaalafname conservatief waren, ofwel de berekende waarden waren hoger dan de gemeten waarden.

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 4 - Figuur 4. De gemeten en de volgens het KWU model berekende materiaal afnamen (Kastner 4, 1986). Model van Kastner en Riedle voor twee fasen stroming Ook voor twee fasen stromingen in waterstoom mengsels kan de formule (1) worden toegepast wanneer zogenaamde ringstroming optreedt. Bij ringstroming is er op de pijpwand een dunne snelstromende waterfilm aanwezig. In de formule (1) wordt dan dus niet de medium snelheid ingevuld maar de berekende watersnelheid van de waterfilm op de wand. Kastner en Riedle berekende deze met behulp van de vergelijkingen van Rouhani 5. De snelheid van de waterfilm wordt berekend met de formule : W F =(m'/ ρ W )*(1-x)/1- α) (8) De volume fractie van de stoom wordt berekend met de vergelijkingen 9, 10 en 11 die door Rouhani zijn gegeven: α =(x/ ρ D )/(C*((x/ ρ D )+(1-x)/ ρ W )+ w rel /m') (9) Voor de waarde van C geldt de formule:

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 5 - C= 1+0.12*(1-x) (10) Voor de relatieve watersnelheid geldt de formule: w rel =((1,18/ ρ W 0,5 )*(g' * σ *( ρ W - ρ D )) 0,25 )*(1-x) (11) Bij dimensieanalise van vergelijking 11 blijkt dat de waarde 0,25 een drukfout is. Dit getal moet worden gecorrigeerd in 0,5. Dit werd door de auteur (Riedle) bevestigd. Omschrijving Notatie Dimensie Waarde Referentie Stoom dichtheid bij ρ D kg/m 3 Stoomtabel verzadiging Water dichtheid ρ W kg/m 3 Stoomtabel Mass flow m' kg/m 2 /s. Stoomfractie (massa) x Diameter D mm Oppervlaktespanning σ kg/m 7.30E-03 Prins pg 18 (kracht) Zwaartekracht constante g* m 3 /s 2 /kg 6.67E-11 Prins pg 173 De waarden voor stoom dichtheid bij verzadiging en water dichtheid bij de opgegeven temperatuur worden afgelezen uit de stoomtabel. Een addertje onder het gras is nog wel dat de waterkwaliteit in de waterfilm duidelijk kan verschillen van die van het totale water-stoom mengsel. Door de verschillen in verdelingcoëfficiënt van het alkaliseringmiddel (bv ammonia, morpholine, hydrazine) en het zuurstof gehalte kunnen de chemische condities in de waterfilm duidelijk verschillen met de gemiddelde waarde van het water-stoom mengsel en dus ook een aanleiding zijn voor hoge erosiecorrosie snelheden. In het Siemens model wordt dan ook uitgegaan van een ph=7 en een zuurstofgehalte van 0 µg/kg. EC-HbsCC excell file gebruiksaanwijzing. Met het hedendaagse Excell programma is het mogelijk de complexe formules van Kastner en Riedle in een flexibel programma om te zetten. Op basis van hun publicatie van 1986 is dan ook de EC- HbsCC excell file gemaakt. Gebleken is dat in de publicatie één klein drukfoutje zat dat bij de berekeningen is gecorrigeerd, dit in overleg met de auteur van het artikel, de Hr Riedle. Lof voor zijn reactie. De gebruiksaanwijzing is eenvoudig. 1. In het Start blad zijn de rode cijfers de input gegevens. Er is keuze uit Main Choice, Choice 1 en Choice 2. Op deze wijze kunnen de EC waarden snel worden vergeleken. 2. Voor twee fasen stroming moet de snelheid uit de Grafiek 2 Phase Flow worden afgelezen.

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 6-3. Figuren worden gegenereerd met de Main Choice gegevens in het start blad. De volgende grafieken zijn mogelijk: De Erosie Corrosie snelheid tegen Cr+Mo gehalte van het staal De Erosie Corrosie snelheid tegen zuurstof gehalte De Erosie Corrosie snelheid tegen de stroomsnelheid De Erosie Corrosie snelheid tegen ph waarde De Erosie Corrosie snelheid tegen Keller getal De Erosie Corrosie snelheid tegen Temperatuur 4. Rekenbladen en formules zijn verborgen en kunnen niet worden gewijzigd. Ze zijn beveiligd met een wachtwoord. Referenties 1. Heitmann und Kastner (1982), VGB Kraftwerkstechnik 62, H. 3, pg. 211-219. 2. Kastner W., Riedle K. Empiracal Model for the Calculation of Material Losses due to Corrosion Erosion, VGB Kraftwerksrtechnik 66, nr 12, dec 1986, pg 1023-1029 3. Huijbregts W.M.M., Uilhoorn F., Wels H.C. (1997), "Erosion-corrosion in heat exchangers, the value of material specification", Euromat, Maastricht 4. Keller H. (1974), Erosionskorrosion in Nassdampfturbinen VGB Kraftwerkstechnik 54, 5, pg 292-295 5. Rouhani Z., Modified Correlations for Void and Two-Phase Pressure Drop. AE-RTV-841 (1969). Nog enkele schadegevallen. Met bovenstaand rekenmodel kunnen de verschillende invloedsfactoren goed worden ingeschat. Bij de experimenten van KWU Siemens werden de elementen Cr en Mo in de correlatieformules opgenomen. Het element Cu werd daarbij veronachtzaamd. In de uitgebreide erosie-corrosie experimenten bij KEMA werd vastgesteld dat het element Cu 40% meer effect had op de erosie-corrosie weerstand van het C-staal dan het element Cr. Deze relatieve erosieweerstand van de stalen werd uitgedrukt in onderstaande Cr-equivalent formule: Cr-equivalent = Cr +1.4 Cu + 0.3 Mo - 0.3 C > 0.09 Door van de stalen van schadegevallen en niet-schadegevallen het Cr-equivalent te bepalen bleek dat de stalen van de schadegevallen over het algemeen een Cr-equivalent lager dan 0.09 bezaten. Alleen in bijzonder sterk erosie corrosieve condities (bv zeer hoge snelheden) treedt ook onder deze condities aantasting op. Zie de voorbeelden op pg 10. Hieronder enkele voorbeelden van deze cases. Zie voor meer erosie-corrosie informatie de eerder uitgebrachte publicaties (papers nr: 21, 22, 27, 28, 46, 47, 58 en 60 op website www.hbscc.nl )

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 7 - Twee sterk door erosiecorrosie aangetaste schakelarmen van voedingwaterpompen. Foto links: Schakelarm na 10000 uur aangetast.(foto's KEMA). (2.83) 0.01 0.01 0.005 0.09-0.0015 Foto rechts: Schakelarm na 40000 uren in bedrijf. (2.108) 0.025 0.03 0.02 0.06 0.055

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 8 - Natte stoom pijpen. (foto KEMA) Aangetaste plaat (2.89-1) 0.01 0.02 0.003 0.17-0.0121 Niet aangetaste platen (2.90 en 2.89-2) 0.04 0.11 0.01 0.14 0.155 Hoge druk waterafscheider met tijger vel erosie patroon. (foto KEMA) (2.88). 0.01 0.04 0.003 0.15 0.0219 Gelaste platen in een waterafscheider. (foto KEMA) Niet-aangetaste plaat (2.120-2) 0.1 0.21 0.02 0.12 0.364 Aangetaste plaat (2.120-1) 0.01 0.006 0.01 0.12-0.0146

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 9 - Ontmantelde voorwarmer was gebouwd met 2 verschillende staal heats. (foto KEMA) Aangetaste pijpen (2.69-1A) 0.03 0.03 0.01 0.12 0.039 Niet-aangetaste pijpen (2.69-2B) 0.07 0.04 0.02 0.12 0.096 Steam blanketing aan de binnenzijde en erosie-corrosie aan de buitenzijde van de pijp. (foto KEMA) (2.131-2) 0.005 0.02 0.005 0.12-0.0015

E-mail: whuijbregts@xs4all.nl - 10 - Spindel (foto KEMA). (2.114) 0.02 0.05 0.02 0.01 0.093 Buffle plaat voor uitstromende stoom in proefketel KEMA.(foto KEMA). (2.133) 0.07 0.07 0.02 0.12 0.138 Erosie corrosie achter stomplassen.(foto KEMA). Sterke aantasting (1.123) 0.02 0.04 0.3 0.14 0.124 Aantasting (1.125) 0.03 0.03 0.36 0.14 0.138 Geen aantasting (1.127). 0.06 0.09 0.36 0.14 0.252