Revisión sobre la corrosión de tubos sobrecalentadores en plantas de biomasa

C. Berlanga-Labari; J. Fernández-Carrasquilla

doi:10.3989/revmetalm.2006.v42.i4.29

Autores/as

C. Berlanga-Labari Departamento de Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales. Universidad Pública de Navarra.
J. Fernández-Carrasquilla Departamento de Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales. Universidad Pública de Navarra.

DOI:

https://doi.org/10.3989/revmetalm.2006.v42.i4.29

Palabras clave:

Corrosión a altas temperaturas, Corrosión por depósitos, Corrosión gaseosa, Biomasa, Sobrecalentadores

Resumen

En el diseño de plantas de biomasa es muy importante tener en cuenta la temperatura del vapor para no tener problemas de corrosión. Esto, es debido al alto contenido de potasio y cloro que tienen la mayoría de los biocombustibles y, en especial, la paja de cereal. El objetivo de esta revisión es condensar el conocimiento actual sobre la corrosión de los sobrecalentadores a altas temperaturas provocada por compuestos clorados en plantas de biomasa. El cloro puede causar corrosión acelerada debido a la pérdida de metal del sobrecalentador, ataque interno y formación de capas de óxidos no adherentes. Los problemas de corrosión más severos en una caldera de biomasa se producen en los depósitos formados sobre los tubos sobrecalentadores. En la primera parte de esta revisión, se describen los mecanismos de corrosión propuestos en función de las condiciones de trabajo predominantes en la caldera. La segunda parte, se centra en revisar los estudios realizados para comprobar el comportamiento de los materiales mediante ensayos realizados en la caldera y en el laboratorio. En primer lugar, se describen las investigaciones realizadas sobre aleaciones convencionales y después las realizadas sobre las aleaciones desarrolladas en los últimos años y recubrimientos.

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Citas

[1] L.L. Baxter, T.R. Miles, B.M. Jenkins Y D. Dayton, The behaviour of inorganic material in a biomass-fired power boilers-field and laboratory experiences, vol. II of Alkali deposits found in a biomass power plants, National Renewable Energy Laboratory (Eds.), Colorado, EE.UU., 1996.

[2] B. Sander, Biomass Bioener. 10 (1997) 122- 177.

[3] L.L. Baxter Y H.P. Nielsen, Proc. American Chemical Society Fuel Division, Bringham, EE.UU., 1997, pp. 154.

[4] H.P. Nielsen, Tesis Doctoral, Departamento de Ingeniería Química, Universidad Técnica de Dinamarca, 1998.

[5] H.P. Michelsen, O.H. Larsen Y F.J. Frandsen, Fuel Process. Technol. (1998) 54-59.

[6] P.L. Daniel Y R.A. Rapp, Advances in Corrosion Science and Technology, Vol 5., Plenum Press (Eds), Nueva York, EE. UU., 1976.

[7] K.N. Strafford, P.K. Datta Y G. Foster, Mat. Sci. Eng. A 120 (1989) 61-68. doi:10.1016/0921-5093(89)90719-3

[8] A.S. Kim Y M.J. Mcnallan, Corrosion 46 (1990) 746-755.

[9] S.Y. Lee Y M.J. Mcnallan, Corrosion 47 (1991) 868-874.

[10] V.A.C. Haanappel, N.W.J. Haanappel Y T. Frandsen, Corrosion 48 (1992) 812-821.

[11] H. Chu, P.K. Datta, J.S. Gray Y K.N. Strafford, Corros. Sci. 35 (1993) 1091-1098. doi:10.1016/0010-938X(93)90328-E

[12] H.J. Grabke, M. Spiegel Y E. Reese, Corros. Sci. 37 (1995) 1.023-1.043.

[13] Y.N. Chang Y F.I. Wei, J. Mater. Sci. 26 (1991) 3.693-3.698.

[14] Y. Ihara, H. Oghame, K. Sakiyama Y K. Hashimoto, Corros. Sci. 23 (1983) 167-181. doi:10.1016/0010-938X(83)90114-2

[15] J.N. Harb Y E.E. Smith, Prog. Energ. Combust. 16 (1990) 169-190. doi:10.1016/0360-1285(90)90048-8

[16] M.K. Hossain Y R.J. Saunders, Oxid. Met. 12 (1978) 1-22. doi:10.1007/BF00609972

[17] P.A. Alexander, The Mechanics of Corrosion by Fuel Impurities, Londres, U.K., 1963, pp. 571.

[18] R.C. John, High Temperature Corrosion in Energy Systems, AIME (Eds), EE.UU., 1984, pp 501.

[19] C.J. Wang, C.C. Tsaur Y J.C. Rock, Mater. Chem. Phys. 89 (2005) 445-453. doi:10.1016/j.matchemphys.2004.10.002

[20] C.J. Wang, J.W. Lee Y J.G. Duh, J. Mater. Sci. 38 (2003) 3.619-3.628.

[21] C.J. Wang, Y.C. Chang Y Y.H. Su, Oxid. Met. 59 (2003) 115-133. doi:10.1023/A:1023022100300

[22] C.J. Wang Y C.C. Li, Oxid. Met. 61 (2004) 485- 505. doi:10.1023/B:OXID.0000032335.40917.4f

[23] C.J. Wang Y T.T. He, Oxid. Met. 58 (2002) 234- 242.

[24] C.J. Wang Y J.S. Lin, Mater. Chem. Phys. 76 (2002) 123-129. doi:10.1016/S0254-0584(01)00527-2

[25] C.J. Wang Y Y.C. Chang, Mater. Chem. Phys. 76 (2002) 151-161. doi:10.1016/S0254-0584(01)00515-6

[26] P. Hancock, Mater. Sci. Tech. 88 (1987) 303- 311.

[27] Y. Shinata, F. Takahashi Y K. Hashiura, Mater Sci. Eng. 87 (1987) 399-405. doi:10.1016/0025-5416(87)90404-6

[28] H. Fujikawa Y N. Maruyama, Mater. Sci. Eng. A 120 (1989) 301-306. doi:10.1016/0921-5093(89)90754-5

[29] N. Hiramatsu, Y. Uematsu, T. Tanaka Y M. Kinugasa, Mater Sci. Eng. A (120) 301- 306.

[30] L.D. Paul Y P.L. Daniel, Mater. Perform. 27 (1989) 22-25.

[31] K. Gotthjaelp, P. Bronsted, P. Jansen, J. Markussen, M. Montgomery y E. Maahan, High Temperature Corrosion in Biomass Incineration Plants, Project nº 1323/95-0008, Universidad Técnica de Dinamarca, 1996.

[32] A.J.B. Cutler, W.D. Halstead, J.W. Laxton y C.G. Stevens, J. Eng. Power 93 (1971) 307.

[33] P.D. Miller, H.H. Krause, J. Zupan y W. Boyd, Corrosion 28 (1972) 272

[34] D.A. Vaughan, H.H. Krause y W.D. Boyd, Proc. International Conference of Ash Deposits and Corrosion from impurities from combustion gases, Henniker, New Hampshier, EE.UU., 1997, pp. 473.

[35] K. Salmeneja, K. Makela, M. Hupa y R. Backman, J. Int. Energy 69 (1996) 155-162.

[36] M. Spiegel, H.P. Grabke, Incineration Industrial and Municipal Waste, R.W. Bryers (Eds), Nueva York, EE.UU.,1978, pp 758.

[37] P. Kofstad, High Temperature Corrosion, Elsevier Applied Science (Eds), New York, EE.UU., 1988.

[38] N. Otsuka, T. Kudo y Y. Saito, High Temperature Corrosion of Advanced Materials and Protective Coatings, Elsevier (Eds), Amsterdam, Holanda,1992.

[39] A. Karlsson, P.J. Moller y V. Johansen, Corros. Sci. 30 (1990) 153-158. doi:10.1016/0010-938X(90)90069-H

[40] Y. Schinata, Oxid. Met. 27 (1987) 315-332. doi:10.1007/BF00659274

[41] Y. Schinata y Y. Nishi, Oxid. Met. 26 (1986) 201-216. doi:10.1007/BF00659184

[42] W.T. Reid, External Corrosion and Deposits, Ed Elsevier, Nueva York, EE.UU., 1971.

[43] A.J.B. Cutler y E. Raask, Corros. Sci. 21 (1981) 789-800. doi:10.1016/0010-938X(81)90089-5

[44] R.A. Raap, Corrosion 42 (1986) 568.

[45] Guidelines for methods of testing for research in high temperature corrosion, European Federation of Corrosion Publications (Eds), nº 14, 1995.

[46] S. Sroda Y S. Tuurna, Mater. Corros. 57 (2006) 244-251. doi:10.1002/maco.200503931

[47] S. Sroda Y M. Makipaa Y S.C. CHA, Mater. Corros. 57 (2006) 176-181. doi:10.1002/maco.200503906

[48] S. Sroda, D. Baxter Y M. Arponen, Mater. Corros. 56 (2005) 791-795. doi:10.1002/maco.200503880

[49] S Sroda, S Tuurna, Y K. Penttila, Mater. Sci. Forum 461-464 (2004) 981-988.

[50] M. Makipaa, D. Baxter Y S. Sroda, Mater. Sci. Forum 461-464 (2004) 989-997.

[51] V. Higuera-Hidalgo, F.J. Belzunce-Varela Y J. Riba-Lopez, Rev. Metal. Madrid 41 (2005) 204-211.

[52] F. Almeraya, A. Martinez-Villafane Y C. Gaona, Rev. Metal. Madrid 34 (1998) 11-17

[53] E. Otero, A. Pardo, M.C. Merino, M.V. Utrilla, M.D. Lopez Y J.L. Del Peso, Oxid. Met. 51 (1999) 507-525. doi:10.1023/A:1018895312069

[54] E. Otero, A.Pardo, F.J. Perez, M.V. Utrilla Y T.Levi, Oxid. Met. 49 (1998) 467-484. doi:10.1023/A:1018851029023

[55] E. Otero, A. Pardo, F.J. Perez, M.V. Utrilla, T. Levi, M.L. Casado Y M.C. Merino, Mater. Sci. Forum 251-254 (1997) 519-526.

[56] N. Henriksen, O.H. Larsen Y R. Blum, Proc. VGB Conference in Corrosion in Power Plants, 1995, pp. 1-10.

[57] N. Henriksen, O.H. Larsen Y R. Blum, Proc. 9 th European Bioenergy Conference, Loughborough, U.K.,1996.

[58] F.J. Frandsen, K. Dam-Johanesen Y H.P. Michelsen, Fuel Process. Technol. 54 (1998) 95-108. doi:10.1016/S0378-3820(97)00062-3

[59] M. Montgomery Y A. Karlsson, Mater. Corros. 50 (1999) 579-584. doi:10.1002/(SICI)1521-4176(199910)50:10<579::AID-MACO579>3.0.CO;2-M

[60] M. Montgomery, A. Karlsson Y O.H. Larsen, Mater Corros. 53 (2002) 121-131. doi:10.1002/1521-4176(200202)53:2<121::AID-MACO121>3.0.CO;2-R

[61] M. Montgomery, A. Karlsson Y O.H. Larsen, Mater. Corros. 53 (2002) 185-194. doi:10.1002/1521-4176(200203)53:3<185::AID-MACO185>3.0.CO;2-K

[62] M. Montgomery, A. Karlsson Y O.H. Larsen, Proc. VDI Conference, Alemania, 2002.

[63] C. Berlanga-Labari Y J. Fernández-Carrasquilla, Proc. Eurocorr 05, European Federation of Corrosion (Eds), Lisboa, Portugal, 2005.

[64] I. Gutiérrez-Urrutia, I. Gallego, M.L. Nó Y J.M. San Juan, Rev. Metal. Madrid 37 (2001) 98-102.

[65] P.A. Jensen, F.J. Fradsen, K. Dam-Johanesen, J. Hansen, N. Henriksen Y J. Jansen, Enero. Fuel. 18 (2004) 378-384. doi:10.1021/ef030097l

[66] P. Andersson, M. Norell Y R. Gautheron, Mater. Sci. Forum 461-464 (2004) 1.015- 1.022.

[67] S. C. Cha Y M. Spiegel, Mater. Corros. 56 (2006) 159-164.

[68] S.C. Cha Y M. Spiegel, Corros. Eng. Sci. Tech. 40 (2005) 249-254. doi:10.1179/174327805X66317

[69] S.C. Cha Y M. Spiegel, Corrosion 61 (2005) 743-750

[70] A. Zahs, H.P. Grabke Y M. Spiegel, Mater. Corros. 50 (1999) 561-578.

[71] Y. Uematsu, N. Hiramatsu, T. Tanaka Y M. Kinugasa, Mater. Sci. Eng. A 120-121 (1989) 319-328. doi:10.1016/0921-5093(89)90757-0

[72] Y. LI, Y.S. Niu Y W.T. Wu, Mater. Sci. Eng A 345 (2003) 64-69. doi:10.1016/S0921-5093(02)00386-6

[73] Y. Shinata, Oxid. Met. 27 (1987) 201-209. doi:10.1007/BF00659274

[74] Y.S. LI, M. Spiegel Y M. Sanchez-Pasten, Mater. Sci. Forum 461-464 (2004) 1.047-1.054.

[75] F. Wang Y Y. Shu, Oxid. Met. 59 (2003) 201-214. doi:10.1023/A:1023083309041

[76] Y. S.Liu Y M. Spiegel, Oxid. Met. 61 (2004) 303-308. doi:10.1023/B:OXID.0000025337.64394.bf

[77] C.J. Wang Y Y.C. Chang, Mater. Chem. Phys. 76 (2002) 151-161. doi:10.1016/S0254-0584(01)00515-6

[78] F.H. Stott Y G.C. Wood, Mater. Sci. Tech. 4 (1988) 1072-1078.

[79] F.A. Lang Y Z.M. Yu, Intermetallics 11 (2003) 135-141. doi:10.1016/S0966-9795(02)00190-5

[80] G. Han Y W.D. Cho, Oxid. Met. 58 (2002) 391-413. doi:10.1023/A:1020167023654

[81] Y. Kawahara, Corros. Sci. 44 (2002) 223-245. doi:10.1016/S0010-938X(01)00058-0

[82] Y.S. LI, M. Spiegel Y S. Shimada, Mater. Chem. Phys. 93 (2005) 217-223. doi:10.1016/j.matchemphys.2005.03.015

[83] E.P. Lathan, D.B. Meadowcroft Y L. Pinder, Mater. Sci. Tech. 5 (1989) 813-815.

[84] U. Brill Y G.K. Grossmann, Proc. Corrosion 2001, Paper nº170, NACE (Eds.), Houston, EE.UU.

[85] J. Stringer, Surf. Coat. Tech. 108-109 (1998) 1-9. doi:10.1016/S0257-8972(98)00642-2

[86] V. Rohr, M. Schutze, E. Fortuna, A. Milewska Y F.J. Perez, Mater. Corros. 56 (2006) 874-881. doi:10.1002/maco.200503918

[87] V. Rohr, A. Donchev, M. Schutze, A. Milewska Y F.J. Perez, Corr Eng. Sci. Tech. 40 (2005) 226-232 doi:10.1179/174327805X66272

[88] E.J. Morgan-Warren, Weld Met. Fab. 60 (1992) 21-22.

[89] M.S. Breenan Y R.C. Gassmann, Proc. Corrosion 2000, Paper nº 235, NACE (Eds), Orlando, EE.UU.

[90] V. Higuera-Hidalgo, F.J. Belzunce-Varela, S. Poveda-Martínez Rev. Metal. Madrid 40 (2004) 347-351.

[91] C.J. Wang Y C.C. LI, Surf. Coat. Tech. 177-178 (2004) 37-43. doi:10.1016/j.surfcoat.2003.06.004

[92] C.J. Wang, J.W. Lee Y T.H. Twu, Surf. Coat. Tech. 163-164 (2003) 37-44. doi:10.1016/S0257-8972(02)00588-1

[93] Y.S. LI, M. Spiegel Y S. Shimada, Mater. Lett. 58 () 3.787-3.791.

[94] M.A. Uusitalo, P.M.J. Vuoristo Y T.A. Mantyla, Mater. Sci. Eng. A 346 (2003) 168-177. doi:10.1016/S0921-5093(02)00537-3

[95] M.A. Uusitalo, P.M.J. Vuoristo Y T.A. Mantyla, Surf. Coat. Tech. 161 (2002) 275- 285. doi:10.1016/S0257-8972(02)00472-3

[96] P. Pérez, F.J. Pérez, C. Gómez Y P. Adeva, Rev. Metal. Madrid Vol. Extr. (2005) 255-259.

[97] F.J. Pérez, J.A. Trillero, M.A. Hierro, A. Milewska, M.C. Carptintero Y F.J. Bolivar, Mater Sci Forum 461-464 (2004) 313-319.

[98] D.A. Skobir M. Spiegel, A Milewska, F.J. Pérez, V. Rohr Y M. Schutze, Proc. Eurrocorr. 2005, European Federation of Corrosion (Eds), Lisboa, Portugal, 2005.

[99] N.J. Simms, S.R.J. Saunders, S. Osgerby Y J.E. Oakey, Mater. High Temp. 20 (2003) 137- 151.

[100] L. Heikinheimo, D. Baxter, K. Hack, M. Spiegel, M. Hamalainen, U. Krupp, K. Penttila Y M. Arponen, Mater. Corros. 57 (2006) 230-236. doi:10.1002/maco.200503929

[101] A. Encinas-Oropesa, N.J. Simms, P.J. Kilgallon, S. Turna Y J.E. Oakey, Proc. Eurrocorr 2005, European Federation of Corrosion, Lisboa (Eds), Portugal, 2005.

[102] E.Arias Del Campo, A. Keer-Rendon, L. Manzanares-Papayanopoulos Y R. Bautista- Margulis, Rev. Metal. Madrid Vol. Extr. (2003) 15-22.