Способи запобігання корозійному зносу водогрійного котла. Корозія водогрійних котлів та теплообмінного обладнання

Низькотемпературної корозії піддаються поверхні нагрівання трубчастих і регенеративних повітропідігрівачів, низькотемпературних економайзерів, а також металеві газоходи та димові трубипри температурах металу нижче точки роси димових газів. Джерелом низькотемпературної корозії є сірчаний ангідрид SO 3 утворює в димових газах пари сірчаної кислоти, яка конденсується при температурах точки роси димових газів. Декілька тисячних часток відсотка SO 3 в газах достатньо для того, щоб викликати корозію металу зі швидкістю, що перевищує 1 мм/рік. Низькотемпературна корозія уповільнюється при організації топкового процесу з малими надлишками повітря, а також при застосуванні присадок до палива та підвищення корозійної стійкості металу.

Високотемпературної корозії піддаються топкові екрани барабанних та прямоточних котлів при спалюванні твердого палива, пароперегрівачі та їх кріплення, а також екрани нижньої радіаційної частини котлів надкритичного тиску при спалюванні сірчистого мазуту.

Корозія внутрішньої поверхнітруб є наслідком взаємодії з металом труб (газів кисню та вуглекислоти) або солей (хлоридів і сульфатів), що містяться в котловій воді. У сучасних котлах надкритичного тиску пари вміст газів та корозійноактивних солей внаслідок глибокого знесолення поживної води та термічної деаерації незначно та основною причиною корозії є взаємодія металу з водою та парою. Корозія внутрішньої поверхні труб проявляється у освіті оспин, виразок, раковин і тріщин; зовнішня поверхняпошкоджених труб може нічим не відрізнятись від здорових.

До пошкоджень внаслідок внутрішньої корозії труб також належать:
киснева стоянкова корозія, що вражає будь-які ділянки внутрішньої поверхні труб. Найбільш інтенсивно уражаються ділянки, вкриті водорозчинними відкладеннями (труби пароперегрівачів та перехідної зони прямоточних котлів);
підшламова лужна корозія кип'ятільних та екранних труб, що виникає під дією концентрованого лугу внаслідок упарювання води під шаром шламу;
корозійна втома, що виявляється у вигляді тріщин у кип'ятільних та екранних трубах внаслідок одночасного впливу корозійного середовища та змінних термічних напруг.

Окалина утворюється на трубах внаслідок перегріву їх до температур, що значно перевищують розрахункові. У зв'язку зі зростанням продуктивності котлоагрегатів у Останнім часомпочастішали випадки виходу з ладу труб пароперегрівачів через недостатню окалиностійкість до топкових газів. Інтенсивне окалиноутворення найчастіше спостерігається при спалюванні мазуту.

Зношування стінок труб відбувається в результаті стираючої дії вугільної та сланцевої пилу і золи, а також струменів пари, що виходять з пошкоджених сусідніх труб або сопел обдувальних апаратів. Іноді причиною зносу та наклепу стінок труб служить дріб, що застосовується для очищення поверхонь нагріву. Місця та ступінь зносу труб визначають зовнішнім оглядом та вимірюванням їх діаметра. Фактичну товщину стінки труби вимірюють ультразвуковим товщиноміром.

Короблення екранних та кип'ятільних труб, а також окремих труб та ділянок настінних панелей радіаційної частини прямоточних котлів виникає при встановленні труб з нерівномірним натягом, обриві кріплень труб, упуску води та через відсутність свободи для їх теплових переміщень. Короблення змійовиків та ширм пароперегрівача відбувається головним чином внаслідок обгорання підвісок та кріплень, надмірного та нерівномірного натягу, допущеного при встановленні чи заміні окремих елементів. Короблення змійовиків водяного економайзера відбувається внаслідок перегорання та усунення опор та підвісок.

Свищі, отдуліни, тріщини та розриви можуть з'явитися також у результаті: відкладення в трубах накипу, продуктів корозії, технологічної окалини, зварювального грата та інших сторонніх предметів, що уповільнюють циркуляцію води та сприяють перегріву металу труб; наклеп дробом; невідповідності марки стали параметрам пари та температурі газів; зовнішніх механічних ушкоджень; порушення режимів експлуатації.

Ряд котелень використовує для живлення теплових мереж річкові та водопровідні води з низьким значенням рН і малою жорсткістю. Додаткова обробкарічкової води на водопровідній станції зазвичай призводить до зниження рН, зменшення лужності та підвищення вмісту агресивної вуглекислоти. Поява агресивної вуглекислоти можлива також у схемах підключення, які застосовуються для великих систем теплопостачання з безпосереднім водорозбором гарячої води (2000-3000 т/год). Пом'якшення води за схемою Na-катіонування підвищує її агресивність внаслідок видалення природних інгібіторів корозії – солей жорсткості.

При погано налагодженій деаерації води та можливих підвищення концентрацій кисню та вуглекислоти через відсутність додаткових захисних заходів у системах теплопостачання внутрішньої корозії схильне теплосилове обладнання ТЕЦ.

Під час обстеження підживлювального тракту однієї з ТЕЦ м. Ленінграда було отримано такі дані щодо швидкості корозії, г/(м2 · 4):

Місце встановлення індикаторів корозії

У трубопроводі підживлювальної води після підігрівачів тепломережі перед деаераторами труби завтовшки 7 мм потонулися за рік експлуатації місцями до 1 мм на окремих ділянках утворилися наскрізні нориці.

Причини виразкової корозії труб водогрійних котлів такі:

недостатнє видалення кисню з підживлювальної води;

низьке значення рН обумовлене присутністю агресивної вуглекислоти

(До 10ч15 мг/л);

накопичення продуктів кисневої корозії заліза (Fe2O3;) на теплопередаючих поверхнях.

Експлуатація обладнання на мережній воді з концентрацією заліза понад 600 мкг/л зазвичай призводить до того, що на кілька тисяч годин роботи водогрійних котлів спостерігається інтенсивне (понад 1000 г/м2) занесення залізооксидними відкладеннями їх поверхонь нагріву. При цьому відзначаються течі, що часто з'являються, в трубах конвективної частини. У складі відкладень вміст оксидів заліза зазвичай сягає 80-90%.

Особливо важливими для експлуатації водогрійних казанів є пускові періоди. У початковий період експлуатації однією ТЕЦ не забезпечувалося видалення кисню до норм, встановлених ПТЕ. Вміст кисню у підживлювальній воді перевищував ці норми в 10 разів.

Концентрація заліза у підживлювальній воді досягала - 1000 мкг/л, а у зворотній воді тепломережі - 3500 мкг/л. Після першого року експлуатації були зроблені вирізки із трубопроводів мережної води, виявилося, що забруднення їх поверхні продуктами корозії становило понад 2000 г/м2.

Необхідно відзначити, що на цій ТЕЦ перед включенням котла в роботу внутрішні поверхні екранних труб та труб конвективного пучка зазнали хімічного очищення. До моменту вирізки зразків екранних труб котел пропрацював 5300 ч. Зразок екранної труби мав нерівний шар відкладень жовтоокисидних чорно-бурого кольору, міцно пов'язаний з металом; висота горбків 10ч12 мм; питома забрудненість 2303 г/м2.

Склад відкладень, %

Поверхня металу під шаром відкладень була уражена виразками глибиною до 1 мм. Трубки конвективного пучка з внутрішньої сторонибули занесені відкладеннями залізооксидного типу чорно-бурого кольору з висотою горбків до 3-4 мм. Поверхня металу під відкладеннями покрита виразками. різних розмірівглибиною 0,3ч1,2 та діаметром 0,35ч0,5 мм. Окремі трубки мали наскрізні отвори (нориці).

Коли водогрійні котли встановлюють у старих системах централізованого теплопостачання, в яких накопичилася значна кількість оксидів заліза, спостерігаються випадки відкладення цих оксидів в трубах котла, що обігріваються. Перед включенням котлів необхідно ретельне промивання всієї системи.

Ряд дослідників визнає важливу роль у виникненні підшламової корозії процесу іржавіння труб водогрійних котлів при їх простоях, коли не вжито належних заходів для запобігання стоянковій корозії. Вогнища корозії, що виникають під впливом атмосферного повітря вологі поверхнікотлів, продовжують функціонувати під час роботи котлів.

Власники патенту UA 2503747:

ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ

Винахід відноситься до теплоенергетики та може бути використане для захисту від накипу нагрівальних труб парових та водогрійних котлів, теплообмінників, бойлерних установок, випарників, теплотрас, систем опалення житлових будинків та промислових об'єктів у процесі поточної експлуатації.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

Експлуатація парових котлів пов'язана з одночасним впливом високих температур, тиску, механічних напруг та агресивного середовища, яким є котлова вода. Котлова вода і метал поверхонь нагріву котла є окремими фазами. складної системияка утворюється при їх контакті. Підсумком взаємодії цих фаз є поверхневі процеси, що виникають на межі їхнього розділу. В результаті цього в металі поверхонь нагріву виникають явища корозії та утворення накипу, що призводить до зміни структури та механічних властивостей металу, що сприяє розвитку різних пошкоджень. Оскільки теплопровідність накипу в п'ятдесят разів нижча, ніж у заліза нагрівальних труб, то мають місце втрати теплової енергії при теплопередачі - при товщині накипу 1 мм від 7 до 12%, а при 3 мм - 25%. Сильне утворення накипу в системі парового котла безперервної дії часто призводить до зупинки виробництва на кілька днів на рік для видалення накипу.

Якість живильної і, отже, казанової води визначається присутністю домішок, які можуть викликати різні видикорозії металу внутрішніх поверхонь нагріву, утворення первинного накипу на них, а також шламу, як джерела утворення вторинного накипу. Крім того, якість котлової води залежить і від властивостей речовин, що утворюються в результаті поверхневих явищ при транспортуванні води, і конденсату трубопроводами, в процесах водообробки. Видалення домішок з поживної води є одним із способів запобігання утворенню накипу та корозії та здійснюється методами попередньої (докотлової) обробки води, які спрямовані на максимальне видалення домішок, що знаходяться у вихідній воді. Однак методи, що застосовуються, не дозволяють повністю виключити вміст домішок у воді, що пов'язано не тільки з труднощами технічного характеру, але і економічною доцільністю застосування методів докотлової обробки води. Крім того, оскільки водопідготовка представляє складну технічну систему, вона є надмірною для котлів малої та середньої продуктивності.

Відомі методи видалення відкладень, що вже утворилися, використовують в основному механічні і хімічні способиочищення. Недоліком цих способів є те, що вони не можуть виконуватися під час експлуатації котлів. Крім того, способи хімічної очистки часто вимагають використання дорогих хімічних речовин.

Відомі також способи запобігання утворенню накипу та корозії, що здійснюються в процесі роботи котлів.

У патенті US 1877389 запропонований спосіб видалення накипу та запобігання її утворенню у водогрійних та парових котлах. У цьому способі поверхня котла є катодом, а анод розміщений всередині трубопроводу. Спосіб полягає в пропусканні постійного або змінного струмучерез систему. Автори відзначають, що механізм дії способу полягає в тому, що під дією електричного струмуна поверхні котла утворюються бульбашки газу, які призводять до відшарування існуючого накипу і перешкоджають утворенню нової. Недоліком зазначеного способу є необхідність постійно підтримувати перебіг електричного струму в системі.

У патенті US 5667677 запропоновано спосіб обробки рідини, зокрема води, у трубопроводі з метою уповільнення утворення накипу. Зазначений спосіб заснований на створенні в трубах електромагнітного поля, яке відштовхує розчинені у воді іони кальцію, магнію від стінок труб та обладнання, не даючи їм кристалізуватися у вигляді накипу, що дозволяє експлуатувати котли, бойлери, теплообмінники, системи охолодження на твердій воді. Недоліком зазначеного способу є дорожнеча і складність обладнання, що використовується.

У заявці WO 2004016833 запропоновано спосіб зменшення утворення накипу на металевій поверхні, що піддається впливу пересиченого лужного водного розчину, з якого здатна утворюватися накип після періоду впливу, що включає додаток катодного потенціалу до зазначеної поверхні.

Зазначений спосіб може використовуватися в різних технологічних процесах, в яких метал знаходиться в контакті з водним розчином, зокрема, у теплообмінниках. Недоліком цього способу є те, що він не забезпечує захист металевої поверхні від корозії після зняття катодного потенціалу.

Таким чином, в даний час існує потреба в розробці покращеного способу запобігання утворенню накипу нагрівальних труб, водогрійних і парових котлів, який був би економічним і високоефективним та забезпечував антикорозійний захист поверхні протягом тривалого проміжку часу після дії.

У цьому винаході зазначена задача вирішена за допомогою способу, згідно з яким на металевій поверхні створюється струмовідвідний електричний потенціал, достатній для нейтралізації електростатичної складової сили адгезії колоїдних частинок та іонів до металевої поверхні.

КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ

Завданням цього винаходу є забезпечення поліпшеного способу запобігання утворенню накипу нагрівальних труб водогрійних та парових котлів.

Іншим завданням цього винаходу є забезпечення можливості виключення або значного зменшення необхідності видалення накипу в процесі експлуатації водогрійних та парових котлів.

Ще одним завданням цього винаходу є виключення необхідності використання витратних реагентів для запобігання утворенню накипу та корозії нагрівальних труб водогрійних та парових котлів.

Ще одним завданням цього винаходу є забезпечення можливості початку роботи з запобігання утворенню накипу та корозії нагрівальних труб водогрійних та парових котлів на забруднених трубах котла.

Даний винахід відноситься до способу запобігання утворенню накипу і корозії на металевій поверхні, виконаної з залізовмісного сплаву і що знаходиться в контакті з пароводяним середовищем, з якої здатна утворюватися накип. Зазначений спосіб полягає у додатку до зазначеної металевої поверхні струмовідвідного електричного потенціалу, достатнього для нейтралізації електростатичної складової сили адгезії колоїдних частинок та іонів до металевої поверхні.

Згідно з деякими приватними варіантами реалізації заявленого способу струмовідвідний потенціал встановлюють в межах 61-150 В. Згідно з деякими окремими варіантами реалізації заявленого способу вищезазначений залізовмісний сплав являє собою сталь. У деяких варіантах реалізації металева поверхня є внутрішньою поверхнею нагрівальних труб водогрійного або парового котла.

Розкритий у цьому описі спосіб має такі переваги. Однією перевагою способу є зменшене утворення накипу. Іншою перевагою цього винаходу є можливість використання якось закупленого працюючого електрофізичного апарату без необхідності використання витратних синтетичних реагентів. Ще однією перевагою є можливість початку роботи на забруднених трубках казана.

Технічним результатом цього винаходу, таким чином, є підвищення ефективності роботи водогрійних та парових котлів, підвищення продуктивності, збільшення ефективності теплопередачі, зниження витрат палива на нагрівання котла, економія енергії та ін.

Інші технічні результати і переваги цього винаходу включають забезпечення можливості пошарового руйнування і видалення накипу, що вже утворився, а також запобігання її нової освіти.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

На Фіг.1 показаний характер розподілу відкладень на внутрішніх поверхнях котла в результаті застосування способу згідно з даним винаходом.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ

Спосіб згідно з цим винаходу полягає в додатку до металевої поверхні, схильної до утворення накипу, струмовідвідного електричного потенціалу, достатнього для нейтралізації електростатичної складової сили адгезії колоїдних частинок та іонів, що утворюють накип, до металевої поверхні.

Термін «струмовий електричний потенціал» у тому сенсі, в якому він використовується в даній заявці, означає змінний потенціал, що нейтралізує подвійний електричний шар на межі металу і пароводяного середовища, що містить солі, що призводять до утворення накипу.

Як відомо фахівцю в даній галузі техніки, носіями електричного зарядуу металі, повільними порівняно з основними носіями заряду -електронами, є дислокації його кристалічної структури, які несуть у собі електричний заряд і утворюють дислокаційні струми. Виходячи на поверхню нагрівальних труб котла ці струми входять до складу подвійного електричного шару при утворенні накипу. Струмовідвідний, електричний, пульсуючий (тобто змінний) потенціал ініціює відведення електричного заряду дислокацій із поверхні металу на землю. У цьому відношенні він є струмовідвідним дислокаційним струмом. В результаті дії цього струмовідвідного електричного потенціалу подвійний електричний шар руйнується, і накип поступово розпадається і переходить у котельну воду у вигляді шламу, який видаляється з котла при періодичних продувках.

Таким чином, термін "токовідвідний потенціал" зрозумілий для фахівця в даній галузі техніки і, крім того, відомий з рівня техніки (див., наприклад, патент UA 2128804 С1).

Як пристрій для створення струмовідвідного електричного потенціалу може, наприклад, бути використаний пристрій, описаний в UA 2100492 С1, який включає конвертер з частотним перетворювачем і регулятором пульсуючого потенціалу, а також регулятор форми імпульсів. Докладний описцього пристрою дано в UA 2100492 С1. Також може бути використаний будь-який інший аналогічний пристрій, як буде зрозуміло фахівцю в даній галузі техніки.

Струмовідвідний електричний потенціал згідно з цим винаходу може бути доданий до будь-якої частини металевої поверхні, віддаленої від основи котла. Місце застосування визначається зручністю та/або ефективністю застосування заявленого способу. Фахівець у цій галузі техніки, використовуючи інформацію, розкриту в цьому описі, і використовуючи стандартні методики випробувань, зможе визначити оптимальне місце застосування струмовідвідного електричного потенціалу.

У деяких варіантах реалізації цього винаходу струмовідвідний електричний потенціал є змінним.

Струмовідвідний електричний потенціал згідно з цим винаходу може бути доданий протягом різних періодів часу. Час застосування потенціалу визначається характером і ступенем забрудненості металевої поверхні, складом води, що використовується, температурним режимом і особливостями роботи теплотехнічного пристрою та іншими факторами, відомими фахівцям у даній обрості техніки. Фахівець у даній галузі техніки, використовуючи інформацію, розкриту в цьому описі та використовуючи стандартні методики випробувань, зможе визначити оптимальний час застосування струмовідвідного електричного потенціалу, виходячи з поставлених цілей, умов та стану теплотехнічного пристрою.

Величина струмовідвідного потенціалу, необхідна для нейтралізації електростатичної складової сили адгезії, може бути визначена фахівцем у галузі колоїдної хімії на підставі відомостей відомих з рівня техніки, наприклад, з книги Дерягін Б.В., Чураєв Н.В., Муллер В.М. «Поверхневі сили», Москва, "Наука", 1985. Згідно з деякими варіантами реалізації величина струмовідвідного електричного потенціалу знаходиться в діапазоні від 10 до 200 В, більш переважно від 60 до 150 В, ще більш переважно від 61 до 150 В. Значення струмовідвідного електричного потенціалу в діапазоні від 61 до 150 В призводять до розрядження подвійного електричного шару, що є основою електростатичної складової сил адгезії в накипі і, як наслідок, руйнування накипу. Значення струмовідвідного потенціалу нижче 61 є недостатніми для руйнування накипу, а при значеннях струмовідвідного потенціалу вище 150 В ймовірно початок небажаного електроерозійного руйнування металу нагрівальних трубок.

Металева поверхня, до якої може бути застосований спосіб згідно з цим винаходу, може бути частиною наступних теплотехнічних пристроїв: нагрівальних труб парових та водогрійних котлів, теплообмінників, бойлерних установок, випарників, теплотрас, систем опалення житлових будинків та промислових об'єктів у процесі поточної експлуатації. Цей список є ілюстративним і не обмежує список пристроїв, до яких може бути застосований спосіб згідно з даним винаходом.

У деяких варіантах реалізації винаходу залізовмісний сплав, з якого виконана металева поверхня, до якої може бути застосований спосіб згідно з цим винаходу, може бути сталь або інший залізовмісний матеріал, такий як чавун, підступ, фехраль, трансформаторну сталь, альсифер, магніко, альнико, хромисту сталь, інвар та ін. Даний список є ілюстративним і не обмежує список залізовмісних сплавів, до яких може бути застосований спосіб згідно з цим винаходу. Фахівець у даній галузі техніки на підставі відомостей, відомих з рівня техніки, зможе такі залізовмісні сплави, які можуть бути використані згідно з цим винаходу.

Водне середовище, з якого здатне утворюватися накип, згідно з деякими варіантами реалізації цього винаходу, являє собою водопровідну воду. Водне середовище також може бути водою, що містить розчинені сполуки металів. Розчинені сполуки металів можуть являти собою сполуки заліза та/або лужноземельних металів. Водне середовище також може бути водною суспензією колоїдних частинок сполук заліза та/або лужноземельних металів.

Спосіб згідно з цим винаходу видаляє відкладення, що раніше утворилися, і служить безреагентним засобом очищення внутрішніх поверхонь в ході експлуатації теплотехнічного пристрою, забезпечуючи в подальшому безнакипний режим його роботи. При цьому розміри зони, в межах якої досягається запобігання утворенню накипу та корозії, суттєво перевищує розміри зони ефективного руйнування накипу.

Спосіб згідно з цим винаходу має наступні переваги:

Не потребує застосування реагентів, тобто. екологічно безпечний;

Простий у здійсненні, не потребує спеціальних пристроїв;

Дозволяє підвищити коефіцієнт теплопередачі та підвищити ефективність роботи котлів, що суттєво позначається на економічні показникийого роботи;

Може використовуватися як доповнення до методів докотлової обробки води, що застосовуються, так і окремо;

Дозволяє відмовитися від процесів пом'якшення та деаерації води, що багато в чому спрощує технологічну схемукотелень і дає можливість значно знизити витрати при будівництві та експлуатації.

Можливими об'єктами способу можуть бути водогрійні котли, утилізатори, закриті системитеплопостачання, установки з термічного опріснення морської води, пароперетворювальні установки та ін.

Відсутність корозійних руйнувань, накипівтворення на внутрішніх поверхнях відкриває можливість для розробки принципово нових конструктивних та компонувальних рішень парових котлів малої та середньої потужності. Це дозволить, за рахунок інтенсифікації теплових процесів, досягти суттєвого зменшення маси та габаритів парових котлів. Забезпечити заданий температурний рівень поверхонь нагріву і, отже, зменшити витрату палива, обсяг димових газів та скоротити їх викиди в атмосферу.

ПРИКЛАД РЕАЛІЗАЦІЇ

Спосіб, заявлений у цьому винаході, був випробуваний на котельнях «Адміралтейські верфі» та «Червоний хімік». Було показано, що спосіб згідно з цим винаходу ефективно очищає внутрішні поверхні котлоагрегатів від відкладень. У ході цих робіт було отримано економію умовного палива 3-10%, у своїй розкид значень економії пов'язані з різним ступенем забрудненості внутрішніх поверхонь котлоагрегатів. Метою роботи була оцінка ефективності заявленого способу для забезпечення безреагентного, безнакипного режиму роботи парових котлоагрегатів середньої потужності в умовах якісної водопідготовки, дотримання водно-хімічного режиму та високого професійного рівняексплуатації обладнання.

Випробування способу, заявленого у цьому винаході, проводилося на паровому котлоагрегаті №3 ДКВр 20/13 4-ої Красносільської котельні Південно-Західної філії ГУП «ПЕК СПб». Експлуатація котлоагрегату проводилася у суворій відповідності до вимог нормативних документів. На котлі встановлені всі необхідні засоби контролю параметрів його роботи (тиску та витрати пари, що виробляється, температури і витрати поживної води, тиску дутьового повітря і палива на пальниках, розрядження в основних перерізах газового тракту котлоагрегату). Паропродуктивність котла підтримувалася лише на рівні 18 т/год, тиск пари в барабані котла - 8,1…8,3 кг/см 2 . Економайзер працював у теплофікаційному режимі. Як вихідна вода використовувалася вода міського водопроводу, яка відповідала вимогам ГОСТ 2874-82 «Вода питна». Необхідно відзначити, що кількість сполук заліза на введенні у вказану котельню, як правило, перевищує нормативні вимоги (0,3 мг/л) і становить 0,3-0,5 мг/л, що призводить до інтенсивного заростання внутрішніх поверхонь залізистими сполуками.

Оцінка ефективності способу проводилася станом внутрішніх поверхонь котлоагрегату.

Оцінка впливу способу згідно з цим винаходу на стан внутрішніх поверхонь нагрівання котлоагрегату.

До початку випробувань було проведено внутрішній огляд котлоагрегату та зафіксовано вихідний стан внутрішніх поверхонь. Попередній огляд котла було здійснено на початку опалювального сезонучерез місяць після його хімічного очищення. В результаті огляду виявлено: на поверхні барабанів суцільні тверді відкладення темно-коричневого кольору, що мають парамагнітні властивості і складаються, ймовірно, з оксидів заліза. Товщина відкладень складала до 0,4 мм візуально. У видимій частині окропу, переважно на стороні зверненої до топки, виявлені не суцільні тверді відкладення (до п'яти плям на 100 мм довжини труби з розміром від 2 до 15 мм і товщиною до 0,5 мм візуально).

Пристрій для створення струмовідвідного потенціалу, описаний у UA 2100492 С1, був приєднаний в точці (1) до лючка (2) верхнього барабана з тильного боку котла (див. Фіг.1). Струмовідвідний електричний потенціал дорівнював 100 В. Струмовідвідний електричний потенціал підтримувався безперервно протягом 1,5 місяців. Після закінчення цього періоду було зроблено розтин котлоагрегату. Внаслідок внутрішнього огляду котлоагрегату було встановлено практично повну відсутність відкладень (не більше 0,1 мм візуально) на поверхні (3) верхнього та нижнього барабанів у межах 2-2,5 метрів (зона (4)) від лючків барабанів (точки приєднання пристрою для створення струмовідвідного потенціалу (1)). На видаленні 2,5-3,0 м (зона (5)) від лючків відкладення (6) збереглися у вигляді окремих горбків (плям) завтовшки до 0,3 мм (див. Фіг.1). Далі, з просуванням до фронту, (на віддаленні 3,0-3,5 м від лючків) починаються суцільні відкладення (7) до 0,4 мм візуально, тобто. на цьому віддаленні від точки підключення пристрою ефект способу очищення згідно з цим винаходу практично не проявився. Струмовідвідний електричний потенціал дорівнював 100 В. Струмовідвідний електричний потенціал підтримувався безперервно протягом 1,5 місяців. Після закінчення цього періоду було зроблено розтин котлоагрегату. В результаті внутрішнього огляду котлоагрегату було встановлено практично повну відсутність відкладень (не більше 0,1 мм візуально) на поверхні верхнього та нижнього барабанів у межах 2-2,5 метрів від лючків барабанів (точки приєднання пристрою для створення струмовідвідного потенціалу). На віддаленні 2,5-3,0 м від лючків відкладення збереглися у вигляді окремих горбків (плям) завтовшки до 0,3 мм (див. Фіг.1). Далі, з просуванням до фронту (на віддаленні 3,0-3,5 м від лючків), починаються суцільні відкладення до 0,4 мм візуально, тобто. на цьому віддаленні від точки підключення пристрою ефект способу очищення згідно з цим винаходу практично не проявився.

У видимій частині окропу, в межах 3,5-4,0 м від лючків барабанів, спостерігалася практично повна відсутність відкладень. Далі, у міру просування до фронту, виявлено не суцільні тверді відкладення (до п'яти плям на 100 п.мм з розміром від 2 до 15 мм та товщиною до 0,5 мм візуально).

В результаті цього етапу випробувань був зроблений висновок про те, що спосіб згідно з цим винаходу без застосування будь-яких реагентів дозволяє ефективно руйнувати відкладення, що раніше утворилися, і забезпечує безнакипний режим роботи котлоагрегату.

На наступному етапі випробувань пристрій для створення струмовідвідного потенціалу було приєднано в точці "В" і випробування тривали ще 30-45 діб.

Чергове відкриття котлоагрегату було зроблено після 3,5 місяців безперервної експлуатації пристрою.

Огляд котлоагрегату показав, що відкладення, що залишилися раніше, повністю зруйновані і лише в незначній кількості збереглися на нижніх ділянках кип'ятільних труб.

Це дозволило зробити такі висновки:

Розміри зони, в межах якої забезпечується безнакипний режим роботи котлоагрегату, істотно перевищують розміри зони ефективного руйнування відкладень, що дозволяє подальшим перенесенням точки підключення струмовідвідного потенціалу провести очищення всієї внутрішньої поверхні котлоагрегату і далі підтримувати безнакипний режим його роботи;

Руйнування відкладень, що раніше утворилися, і запобігання утворенню нових забезпечується різними за характером процесами.

За результатами огляду було прийнято рішення продовжити випробування до кінця опалювального періоду з метою остаточного очищення барабанів та кип'ятільних труб та з'ясування надійності забезпечення безнакипного режиму роботи котла. Чергове розтин котлоагрегату було зроблено через 210 діб.

Результати внутрішнього огляду котла показали, що процес очищення внутрішніх поверхонь котла в межах верхнього та нижнього барабанів та окропу завершився практично повним видаленням відкладень. На всій поверхні металу утворилося тонке щільне покриття, що має чорний колір із синьою втечею, товщина якого навіть у зволоженому стані (практично відразу після розтину котла) не перевищувала 0,1 мм візуально.

Одночасно підтвердилася надійність забезпечення безнакипного режиму роботи котлоагрегату при застосуванні цього способу винаходу.

Захисне дія магнетитової плівки зберігалося до 2-х місяців після від'єднання пристрою, що цілком достатньо для забезпечення консервації котлоагрегату сухим способом при переведенні його в резерв або на ремонт.

Хоча даний винахід було описано щодо різних конкретних прикладіві варіантів реалізації винаходу, слід розуміти, що цей винахід не обмежений ними і що він може бути реалізований на практиці в рамках обсягу наведеної нижче формули винаходу

1. Спосіб запобігання утворенню накипу на металевій поверхні, виконаної з залізовмісного сплаву і яка знаходиться в контакті з пароводяним середовищем, з якої здатна утворюватися накип, що включає додаток до зазначеної металевої поверхні струмовідвідного електричного потенціалу в діапазоні від 61 В до 150 В для нейтрал. адгезії між зазначеною металевою поверхнеюі колоїдними частинками та іонами, що утворюють накип.

Винахід відноситься до теплоенергетики та може бути використане для захисту від накипу та корозії нагрівальних труб парових та водогрійних котлів, теплообмінників, бойлерних установок, випарників, теплотрас, систем опалення житлових будинків та промислових об'єктів у процесі експлуатації. Спосіб запобігання утворенню накипу на металевій поверхні, виконаної з залізовмісного сплаву і що знаходиться в контакті з пароводяним середовищем, з якої здатна утворюватися накип, включає додаток до зазначеної металевої поверхні струмовідвідного електричного потенціалу в діапазоні від 61 В до 150 В для нейтралізації електростат зазначеною металевою поверхнею та колоїдними частинками та іонами, що утворюють накип. Технічний результат - підвищення ефективності та продуктивності роботи водогрійних і парових котлів, збільшення ефективності теплопередачі, забезпечення пошарового руйнування і видалення накипу, що утворилася, а також запобігання її нової освіти. 2 з.п. ф-ли, 1 ін., 1 іл.

а) Киснева корозія

Найбільш часто від кисневої корозії страждають сталеві водяні економайзери котельних агрегатів, які при незадовільній деаерації живильної води виходять з ладу через 2-3 роки після встановлення.

Безпосереднім результатом кисневої корозії сталевих економайзерів є утворення трубок свищів, через які з великою швидкістю витікає струмінь води. Подібні струмені, спрямовані на стінку сусідньої труби, здатні зношувати її до утворення наскрізних отворів. Оскільки труби економайзерів розташовуються досить компактно, що корозійний свищ, що утворився, здатний викликати масове пошкодження труб, якщо котельний агрегат довго залишається в роботі з звищеним свищем. Чавунні економайзери кисневою корозією не ушкоджуються.

Кисневої корозіїнайчастіше піддаються вхідні ділянки економайзерів. Однак при значній концентрації кисню у поживній воді він проникає і в котельний агрегат. Тут кисневої корозії піддаються головним чином барабани та опускні труби. Основною формою кисневої корозії є утворення в металі заглиблень (виразок), що призводять при їх розвитку до утворення свищів.

Збільшення тиску інтенсифікує кисневу корозію. Тому для котелень з тиском 40 ата і вище небезпечними є навіть «Проскоки» кисню в деаераторах. Істотне значення має склад води, з якою стикається метал. Наявність невеликої кількості лугу посилює локалізацію корозії, присутність хлоридів розосереджує її поверхнею.

б) Стоянкова корозія

Котельні агрегати, що знаходяться у простої, уражаються електрохімічною корозією, яка отримала назву стоянкової. За умовами експлуатації котельні агрегати нерідко виводять із роботи і ставлять у резерв або зупиняють на тривалий час.

При зупинці котельного агрегату в резерв тиск у ньому починає падати і в барабані виникає вакуум, що викликає проникнення повітря та збагачення киснем котлової води. Остання створює умови для появи кисневої корозії. Навіть у тому випадку, коли вода повністю видаляється з котельного агрегату, внутрішня поверхня його не буває сухою. Коливання температури та вологості повітря спричиняють явище конденсації вологи з атмосфери, укладеної всередині котельного агрегату. Наявність на поверхні металу плівки, збагаченої при доступі повітря киснем, створює сприятливі умовиу розвиток електрохімічної корозії. Якщо на внутрішній поверхні котельного агрегату є відкладення, здатні розчинятися в плівці вологи, інтенсивність корозії значно зростає. Подібні явища можуть спостерігатися, наприклад, у пароперегрівачах, які часто страждають від корозії стоянки.

Якщо на внутрішній поверхні котельного агрегату є відкладення, здатні розчинятися в плівці вологи, інтенсивність корозії значно зростає. Подібні явища можуть спостерігатися, наприклад, у пароперегрівачах, які часто страждають від корозії стоянки.

Тому при виведенні котельного агрегату з роботи в тривалий простий необхідно видалити відкладення, що є, промиванням.

Стоянкова корозіяможе завдати серйозних пошкоджень котельним агрегатам, якщо не буде вжито спеціальних заходів їх захисту. Небезпека її полягає ще й у тому, що створені нею в період простою корозійні осередки продовжують діяти і в процесі роботи.

Для запобігання котельним агрегатам від стоянкової корозії роблять їх консервацію.

в) Міжкристалітна корозія

Міжкристалітна корозіявиникає в заклепувальних швах і з'єднаннях вальцювальних парових котельних агрегатів, які змиваються котловою водою. Вона характеризується появою в металі тріщин, спочатку дуже тонких, непомітних для ока, які, розвиваючись, перетворюються на великі видимі тріщини. Вони проходять між зернами металу, чому ця корозія і називається міжкристалітною. Руйнування металу при цьому відбувається без деформації, тому ці руйнування називають крихкими.

Досвідом встановлено, що міжкристалітна корозія виникає лише за одночасної наявності 3-х умов:

1) Високих розтягуючих напруг у металі, близьких до межі плинності.
2) Нещільності у заклепувальних швах або вальцювальних з'єднаннях.
3) Агресивних властивостей казанової води.

Відсутність однієї з перерахованих умов виключає появу крихких руйнувань, що використовують на практиці для боротьби з міжкристалітною корозією.

Агресивність котлової води визначається складом розчинених у ній солей. Важливе значення має вміст їдкого натру, який за високих концентрацій (5-10%) реагує з металом. Такі концентрації досягаються в нещільності заклепувальних швів і вальцювальних з'єднань, в яких відбувається упарювання котлової води. Ось чому наявність нещільностей може зумовити появу крихких руйнувань за умов. Крім цього, важливим показником агресивності котлової води є відносна лужність - Щот.

г) Пароводяна корозія

Пароводяною корозією називається руйнування металу в результаті хімічної взаємодії з водяною парою: ЗFe + 4Н20 = Fe304 + 4Н2
Руйнування металу стає можливим для вуглецевих сталей зі збільшенням температури стінки труб до 400°С.

Продуктами корозії є газоподібний водень та магнетит. Пароводяна корозія має як рівномірний, і локальний (місцевий) характер. У першому випадку на поверхні металу утворюється шар продуктів корозії. Місцевий характер корозії має вигляд виразок, борозенок, тріщин.

Основною причиною виникнення парової корозії є нагрівання стінки трубки до критичної температури, за якої прискорюється окислення металу водою. Тому боротьба з пароводяною корозієюздійснюється шляхом усунення причин, що викликають перегрів металу.

Пароводяну корозіюне можна усунути шляхом якоїсь зміни або покращення водно-хімічного режиму котельного агрегату, оскільки причини цієї корозії криються в топкових та внутрішньокотлових гідродинамічних процесах, а також умовах експлуатації.

д) Підшламова корозія

Цей вид корозії відбувається під шаром шламу, що утворився на внутрішній поверхні труби котельного агрегату внаслідок живлення котла недостатньо очищеною водою.

Ушкодження металу, що виникають при підшламової корозії, мають локальний (виразковий) характер і розташовуються зазвичай на напівпериметрі труби, зверненому в топку. Виразки, що утворюються, мають вигляд раковин діаметром до 20 мм і більше, заповнених оксидами заліза, що створюють «горбок» під виразкою.

Ідентифікація видів корозії утруднена, і, отже, нерідкі помилки щодо технологічно і економічно оптимальних заходів протидії корозії. Основні необхідні заходи вживаються відповідно до нормативних документів, де встановлено межі головних ініціаторів корозії.

ГОСТ 20995-75 «Котли парові стаціонарні тиском до 3,9 МПа. Показники якості поживної води та пари нормує показники в поживній воді: прозорість, тобто кількість зважених домішок; загальна жорсткість, вміст сполук заліза та міді - запобігання накипеутворенню та залізо- та мідноокисних відкладень; значення рН - запобігання лужній та кислотній корозії і також піноутворення в барабані котла; вміст кисню – запобігання кисневій корозії; вміст нітритів – запобігання нітритній корозії; вміст нафтопродуктів - запобігання піноутворенню в барабані котла.

Значення норм визначені ГОСТом залежно від тиску в котлі (отже, від температури води), потужності локального теплового потоку і технології водопідготовки.

При дослідженні причин корозії, насамперед, необхідно проводити огляд (де це доступно) місць руйнування металу, аналіз умов роботи котла в передаварійний період, аналіз якості поживної води, пари та відкладень, аналіз конструктивних особливостейказана.

При зовнішньому огляді можна підозрювати такі види корозії.

Киснева корозія

: вхідні ділянки труб сталевих економайзерів; живильні трубопроводи при зустрічі з недостатньо знекисненою (вищою за норму) водою - «прориви» кисню при поганій деаерації; підігрівачі живильної води; всі вологі ділянки котла під час його зупинки та неприйняття заходів щодо запобігання надходженню повітря в котел, особливо в застійних ділянках, при дренуванні води, звідки важко видалити конденсат пари або повністю залити водою, наприклад вертикальні трубипароперегрівачів. Під час простоїв корозія посилюється (локалізується) у присутності лугу (менше 100 мг/л).

Киснева корозія рідко (при вмісті кисню у воді, що значно перевищує норму, - 0,3 мг/л) проявляється в паросепараційних пристроях барабанів котлів і на стінці барабанів на межі рівня води; у опускних трубах. У підйомних трубах корозія не проявляється через деаеруючу дію парових бульбашок.

Вид та характер пошкодження. Виразки різної глибини і діаметра, часто покриті горбками, верхня кірка яких - червоні оксиди заліза (ймовірно, гематит Fе 2 Про 3). Свідчення активної корозії: під кіркою горбків - чорний рідкий осад, напевно, магнетит (Fе 3 Про 4) у суміші з сульфатами та хлоридами. При затухлій корозії під кіркою - порожнеча, а дно виразки покрите відкладами накипу та шламу.

При рН води > 8,5 - виразки рідкісні, але більші та глибокі, при рН< 8,5 - встречаются чаще, но меньших размеров. Только вскрытие бугорков помогает интерпретировать бугорки не как поверхностные отложения, а как следствие коррозии.

При швидкості води більше 2 м/с горбки можуть набути довгасту форму в напрямку руху струменя.

. Магнетитні кірки досить щільні і могли б служити надійною перешкодою для проникнення кисню всередину горбків. Але вони часто руйнуються в результаті корозійної втоми, коли циклічно змінюється температура води та металу: часті зупинки та пуски котла, пульсуючий рух пароводяної суміші, розшарування пароводяної суміші на окремі пробки пари та води, що йдуть один за одним.

Корозія посилюється зі зростанням температури (до 350 ° С) та збільшенням вмісту хлоридів у котловій воді. Іноді корозію посилюють продукти термічного розпаду деяких органічних поживної води.

Мал. 1. Зовнішній виглядкисневої корозії

Лужна (у вужчому сенсі - міжкристалітна) корозія

Місця корозійного пошкодження металу. Труби в зонах теплового потоку великої потужності (район пальників і навпроти витягнутого факела) - 300-400 кВт/м 2 і де температура металу на 5-10 ° С вище за температуру кипіння води при даному тиску; похилі та горизонтальні труби, де слабка циркуляція води; місця під товстими відкладеннями; зони поблизу підкладних кілець та у самих зварних швах, наприклад, у місцях приварювання внутрішньобарабанних паросепараційних пристроїв; місця біля заклепок.

Вид та характер пошкодження. Напівсферичні або еліптичні заглиблення, заповнені продуктами корозії, які часто включають блискучі кристали магнетиту (Fе 3 Про 4). Більшість заглиблень покрита твердою кіркою. На стороні труб, звернених до топки, поглиблення можуть з'єднуватися, утворюючи так звану доріжку корозійну шириною 20-40 мм і довжиною до 2-3 м.

Якщо кірка недостатньо стійка і щільна, то корозія може призвести - в умовах механічної напруги - до появи тріщин у металі, особливо біля щілин: заклепки, з'єднання вальцювання, місця приварювання паросепараційних пристроїв.

Причини корозійного ушкодження. При високих температурах – понад 200 °С – і великій концентрації їдкого натру (NаОН) – 10 % і більше – захисна плівка (кірка) на металі руйнується:

4NаОН + Fе 3 О 4 = 2NаFеО 2 + Nа 2 FеО 2 + 2Н 2 О (1)

Проміжний продукт NaFеО 2 піддається гідролізу:

4NаFеО 2 + 2Н 2 О = 4NаОН + 2Fe 2 О 3 + 2Н 2 (2)

Тобто в цій реакції (2) їдкий натр відновлюється, в реакціях (1), (2) не витрачається, а виступає як каталізатор.

Коли магнетит видалений, то їдкий натр і вода можуть реагувати із залізом безпосередньо з виділенням атомарного водню:

2NаОН + Fе = Nа 2 FеО 2 + 2Н (3)

4Н 2 Про + 3Fе = Fе 3 Про 4 + 8Н (4)

Водень, що виділяється, здатний дифундувати всередину металу і утворювати з карбідом заліза метан (CH 4):

4Н + Fе 3 С = СН 4 + 3Fе (5)

Можливе також об'єднання атомарного водню в молекулярний (Н+Н=Н2).

Метан і молекулярний водень не можуть проникати всередину металу, вони накопичуються на межах зерен та за наявності тріщин розширюють та поглиблюють їх. Крім того, ці гази перешкоджають утворенню та ущільненню захисних плівок.

Концентрований розчин їдкого натру утворюється в місцях глибокого упарювання котлової води: щільні накипні відкладення солей (вид підшламової корозії); криза бульбашкового кипіння, коли утворюється стійка парова плівка над металом - там метал майже не пошкоджується, але з обох боків плівки, де йде активне випаровування, їдкий натр концентрується; наявність щілин, де йде випаровування, відмінне від випаровування у всьому обсязі води: їдкий натр випаровується гірше, ніж вода, не розмивається водою і накопичується. Діючи на метал, їдкий натр утворює на межах зерен щілини, спрямовані всередину металу (вигляд міжкристалітної корозії – щілинна).

Міжкристалітна корозія під впливом лужної води котла найчастіше концентрується в барабані котла.

Мал. 3. Міжкристалітна корозія: а – мікроструктура металу до корозії, б – мікроструктура на стадії корозії, утворення тріщин по межі зерен металу

Такий корозійний вплив на метал можливий лише за одночасної наявності трьох факторів:

місцеві механічні напруги, що розтягують, близькі або дещо перевищують межу плинності, тобто 2,5 МН/мм 2 ;
нещільні зчленування деталей барабана (вказані вище), де може відбуватися глибоке упарювання котлової води і де їдкий натр, що накопичується, розчиняє захисну плівкуоксидів заліза (концентрація NaОН більше 10 %, температура води вище 200 ° С і - особливо - ближче до 300 ° С). Якщо котел експлуатується з меншим тиском, ніж паспортне (наприклад, 0,6-0,7 МПа замість 1,4 МПа), то ймовірність цього виду корозії зменшується;
несприятливе поєднання речовин у котловій воді, у якій відсутні необхідні захисні концентрації інгібіторів цього виду корозії. Як інгібітори можуть виступати натрієві солі: сульфати, карбонати, фосфати, нітрати, сульфітцелюлозний луг.

Мал. 4. Зовнішній вигляд міжкристалітної корозії

Корозійні тріщини не розвиваються, якщо дотримується відношення:

(Nа 2 SО 4 + Na 2 СО 3 + Na 3 РО 4 + NaNO 3)/(NaOH) ≥ 5, 3 (6)

де Na 2 SО 4 , Na 2 3 , Na 3 РО 4 , NaNO 3 , NaOH - вміст відповідно натрій сульфату, натрій карбонату, натрій фосфату, натрій нітрату і натрій гідроксиду, мг/кг.

У котлах, що виготовляються в даний час, принаймні одна з зазначених умов виникнення корозії відсутня.

Наявність у котловій воді кремнієвих сполук також може посилювати міжкристалітну корозію.

NаСl у даних умовах – не інгібітор корозії. Вище було показано: іони хлору (Сl -) - прискорювачі корозії, через велику рухливість і малих розмірів вони легко проникають через захисні плівки і дають із залізом добре розчинні солі (FеСl 2 , FеСl 3) замість малорозчинних оксидів заліза.

У воді котелень традиційно контролюють значення загальної мінералізації, а не вміст окремих солей. Ймовірно, з цієї причини було введено нормування не за вказаним співвідношенням (6), а за значенням відносної лужності котлової води:

Щ кв отн = Щ ов відн = Щ ов 40 100/S ов ≤ 20, (7)

де Щ кв отн - відносна лужність казанової води, %; Щ ов відн - відносна лужність обробленої (додаткової) води, %; Щ ів - загальна лужність обробленої (додаткової) води, ммоль/л; S ов - мінералізація обробленої (додаткової) води (зокрема - вміст хлоридів), мг/л.

Загальна лужність обробленої (додаткової) води може бути прийнята рівною, ммоль/л:

після натрій-катіонування - загальної лужності вихідної води;
після водень-натрій-катіонування паралельного - (0,3-0,4), або послідовного з «голодною» регенерацією водень-катіонітного фільтра - (0,5-0,7);
після натрій-катіонування з підкисленням та натрій-хлор-іонування - (0,5-1,0);
після амоній-натрій-катіонування - (0,5-0,7);
після вапнування при 30-40 ° С - (0,35-1,0);
після коагулювання - (Що вых - Д к), де Щ про вых - загальна лужність вихідної води, ммоль/л; Д до - доза коагулянту, ммоль/л;
після содовапнювання при 30-40 ° С - (1,0-1,5), а при 60-70 ° С - (1,0-1,2).

Значення відносної лужності котлової води за нормами Ростехнагляду приймаються, %, не більше:

для котлів із клепаними барабанами - 20;
для котлів зі звареними барабанами та ввальцьованими в них трубами - 50;
для котлів зі звареними барабанами та привареними до них трубами - будь-яке значення не нормується.

Мал. 4. Результат міжкристалітної корозії

За нормами Ростехнагляду Щ кв отн - один із критеріїв безпечної роботиказанів. Правильніше перевіряти критерій потенційної лужної агресивності котлової води, який не враховує вміст іону хлору:

К щ = (S ов - [Сl - ])/40 Щ ов, (8)

де К щ - критерій потенційної лужної агресивності казанової води; S ов - мінералізація обробленої (додаткової) води (у тому числі вміст хлоридів), мг/л; Сl - вміст хлоридів в обробленій (додатковій) воді, мг/л; Щ ів - загальна лужність обробленої (додаткової) води, ммоль/л.

Значення К щ можна набувати:

для котлів із клепаними барабанами тиском понад 0,8 МПа ≥ 5;
для котлів зі звареними барабанами та ввальцьованими в них трубами тиском понад 1,4 МПа ≥ 2;
для котлів зі звареними барабанами та привареними до них трубами, а також для котлів зі звареними барабанами та ввальцованими в них трубами тиском до 1,4 МПа та котлів із клепаними барабанами тиском до 0,8 МПа - не нормувати.

Підшламова корозія

Під цією назвою об'єднують кілька різних видівкорозії (лужна, киснева та ін.). Нагромадження в різних зонахкотла пухких та пористих відкладень, шламу викликає корозію металу під шламом. Головна причина: забруднення поживної води окислами заліза.

Нітритна корозія

. Екранні та кип'ятільні труби котла на боці, зверненій у топку.

Вид та характер пошкоджень. Рідкісні, різко обмежені великі виразки.

. За наявності у поживній воді нітритних іонів (NО - 2) більше 20 мкг/л, температурі води понад 200 °С, нітрити служать катодними деполяризатрами електрохімічної корозії, відновлюючись до НNО 2 , NО, N 2 (див. вище).

Пароводяна корозія

Місця корозійних ушкодженьметалу. Вихідна частина змійовиків пароперегрівачів, паропроводи перегрітої пари, горизонтальні та слабонахильні парогенеруючі труби на ділянках поганої циркуляції води, іноді по верхній утворює вихідних змійовиків киплячих водяних економайзерів.

Вид та характер пошкоджень. Нальоти щільних чорних оксидів заліза (Fе 3 Про 4), міцно зчеплених із металом. При коливаннях температури суцільність нальоту (кірки) порушується, лусочки відвалюються. Рівномірне витончення металу з отдулінами, поздовжніми тріщинами, розривами.

Може ідентифікуватися як підшламова корозія: у вигляді глибоких виразок з нечітко відмежованими краями, частіше біля труби зварних швів, що виступають усередину, де накопичується шлам.

Причини корозійних ушкоджень:

омиваюче середовище - пара в пароперегрівачах, паропроводах, парові «подушки» під шаром шламу;
температура металу (сталь 20) понад 450 °С, тепловий потік на ділянку металу - 450 кВт/м 2 ;
порушення топкового режиму: зашлаковування пальників, підвищене забруднення труб усередині та зовні, нестійке (вібраційне) горіння, подовження факела у напрямку до екранів.

В результаті: безпосередня хімічна взаємодія заліза з водяною парою (див. вище).

Мікробіологічна корозія

Викликається аеробними та анаеробними бактеріями, з'являється при температурах 20-80 °С.

Місця пошкоджень металу. Труби та ємності до котла з водою вказаної температури.

Вид та характер пошкоджень. Горбики різних розмірів: діаметр від кількох міліметрів до кількох сантиметрів, рідко – кілька десятків сантиметрів. Горбики покриті щільними оксидами заліза – продукт життєдіяльності аеробних бактерій. Усередині - порошок і суспензія чорного кольору (сульфід заліза FеS) - продукт анаеробних бактерій, що сульфатвідновлюють, під чорним утворенням - круглі виразки.

Причини пошкоджень. У природної водизавжди присутні сульфати заліза, кисень та різні бактерії.

Залізобактерії у присутності кисню утворюють плівку оксидів заліза, під нею анаеробні бактерії відновлюють сульфати до сульфіду заліза (FеS) та сірководню (Н 2 S). У свою чергу, сірководень дає старт утворенню сірчистої (дуже нестійкої) і сірчаної кислот, і корродує метал.

На корозію котла цей вид впливає непрямо: потік води при швидкості 2-3 м/с зриває горбики, відносить їх вміст у котел, збільшуючи накопичення шламу.

У поодиноких випадках можливе протікання цієї корозії в самому котлі, якщо під час тривалої зупинки котла в резерв він заповнюється водою з температурою 50-60 о С, температура підтримується за рахунок випадкових проривів пари з сусідніх котлів.

«Хелатна» корозія

Місця корозійного пошкодження. Обладнання, в якому пара відокремлюється від води: барабан котла, паросепараційні пристрої в барабані та поза ним, також - рідко - у трубопроводах живильної води та економайзері.

Вид та характер пошкодження. Поверхня металу – гладка, але якщо середовище рухається з великою швидкістю, то корродована поверхня – негладка, має підковоподібні заглиблення та «хвости», орієнтовані у напрямку руху. Поверхня покрита тонкою матовою або чорною блискучою плівкою. Явних відкладень немає, немає і продуктів корозії, бо «хелат» (органічні сполуки поліамінів, що спеціально вводяться в котел), вже прореагував.

У присутності кисню, що в нормально працюючому казані трапляється рідко, корозійна поверхня - «підбадьорена»: шорсткості, острівці металу.

Причини корозійного ушкодження. Механізм дії «хелату» описаний раніше («Промислові та опалювальні котельні та міні-ТЕЦ», 1(6) 2011, с.40).

«Хелатна» корозія виникає при передозуванні «хелату», але і при нормальній дозі можлива, оскільки «хелат» концентрується в зонах, де йде інтенсивне випаровування води: бульбашковий кипіння замінюється плівчастим. У паросепараційних пристроях бувають випадки особливо руйнівної дії «хелатної» корозії через великі турбулентні швидкості води та пароводяної суміші.

Всі описані корозійні пошкодження можуть мати синенергетичний ефект, тому сумарні збитки від спільної дії різних факторів корозії можуть перевищити суму збитків від окремих видів корозії.

Як правило, дія корозійних агентів посилює нестабільний тепловий режим котла, що викликає корозійну втому і збуджує термовтомну корозію: число пусків з холодного стану - більше 100, загальна кількість пусків - більше 200. Так як ці види руйнувань металу виявляються рідко, то тріщини, розрив труб мають вигляд, ідентичний ураженням металу від різних видів корозії.

Зазвичай, для ідентифікації причини руйнування металу потрібні додатково металографічні дослідження: рентгенографія, ультразвук, кольорова та магніто-порошкова дефектоскопія.

Різними дослідниками було запропоновано програми діагностування видів корозійних ушкоджень котельних сталей. Відомі програма ВТІ (А.Ф. Богачов із співробітниками) - в основному для енергетичних котлів високого тиску, та розробки об'єднання «Енергочермет» - в основному для енергетичних котлів низького та середнього тиску та котлів-утилізаторів.