Ця корозія за розміром та інтенсивністю часто буває значною і небезпечною, ніж корозія котлів під час їхньої роботи.

При залишенні води в системах залежно від її температури та доступу повітря можуть траплятися найрізноманітніші випадки прояву стоянкової корозії. Слід насамперед відзначити крайню небажаність наявності води в трубах агрегатів під час перебування їх у резерві.

Якщо вода з тих чи інших причин залишається в системі, то може спостерігатися сильна корозія стоянки в паровому і особливо у водяному просторі ємності (переважно по ватерлінії) при температурі води 60-70°С. Тому на практиці досить часто спостерігається різна за інтенсивністю стоянкова корозія, незважаючи на однакові режими зупинки системи і якість води, що міститься в них; апарати зі значною тепловою акумуляцією піддаються сильнішій корозії, ніж апарати, що мають розміри топки та поверхню нагріву, оскільки котлова вода в них швидше охолоджується; температура її стає нижчою за 60—70°С.

При температурі води вище 85-90 ° С (наприклад, при короткочасних зупинках апаратів) загальна корозія знижується, причому корозія металу парового простору, в якому спостерігається в цьому випадку підвищена конденсація парів, може перевищувати корозію металу водяного простору. Стоянкова корозія в паровому просторі завжди рівномірніша, ніж у водяному просторі котла.

Розвитку стоянкової корозії сильно сприяє шлам, що накопичується на поверхнях котла, який зазвичай утримує вологу. У зв'язку з цим значні корозійні раковини часто виявляються в агрегатах і трубах вздовж нижньої утворює і їх кінцях, т. е. на ділянках найбільшого скупчення шламу.

Способи консервації обладнання, що знаходиться у резерві

Для консервації обладнання можуть бути застосовані такі способи:

а) висушування - видалення з агрегатів води та вологи;

б) заповнення їх розчинами їдкого натру, фосфату, силікату, нітриту натрію, гідразину;

в) заповнення технологічної системиазотом.

Спосіб консервації слід вибирати в залежності від характеру та тривалості простою, а також від типу та конструктивних особливостейобладнання.

Простои обладнання за тривалістю можна розділити на дві групи: короткочасні-не більше 3 діб і тривалі - більше 3 діб.

Розрізняють два види короткочасних простоїв:

а) планові, пов'язані з виведенням у резерв на вихідні дні у зв'язку з падінням навантаження або виведенням у резерв на нічний час;

б) вимушені - через виходу з ладу труб або пошкоджень інших вузлів обладнання, для усунення яких не потрібна триваліша зупинка.

Залежно від мети тривалі простої можна розділити такі групи: а) виведення устаткування резерв; б) поточні ремонти; в) капітальні ремонти.

При короткочасних простоях обладнання необхідно використовувати консервацію шляхом заповнення водою деаерованої з підтриманням надлишкового тиску або газовий (азотний) спосіб. Якщо необхідна аварійна зупинка, то єдино прийнятний спосіб — консервація азотом.

При виведенні системи в резерв або тривалому простої без виконання ремонтних робітконсервацію доцільно вести шляхом заповнення розчином нітриту чи силікату натрію. У цих випадках можна використовувати і азотну консервацію, обов'язково вживаючи заходів для створення щільності системи з метою запобігання надмірній витраті газу та непродуктивній роботі азотної установки, а також створення безпечних умовпід час обслуговування устаткування.

Способи консервації шляхом створення надлишкового тиску заповнення азотом можна використовувати незалежно від конструктивних особливостей поверхонь нагрівання обладнання.

Для запобігання стоянковій корозії металу під час капітального та поточного ремонтів застосовні лише способи консервації, що дозволяють створити на поверхні металу захисну плівку, що зберігає властивості протягом не менше 1-2 місяців після зливу консервуючого розчину, оскільки випорожнення та розгерметизація системи неминучі. Термін дії захисної плівкина поверхні металу після обробки нітритом натрію може досягати 3 міс.

Способи консервації з використанням води та розчинів реагентів практично неприйнятні для захисту від стоянкової корозії проміжних пароперегрівачів котлів через труднощі, пов'язані з їх заповненням та подальшим відмиванням.

Способи консервації водогрійних та парових котлів низького тиску, а також іншого обладнання замкнутих технологічних контурів тепло-і водопостачання багато в чому відрізняються від методів, що застосовуються в даний час, попередження стоянкової корозії на ТЕС. Нижче описуються основні способи запобігання корозії в режимі простоювання обладнання подібних апаратів циркуляційних системз урахуванням специфіки їхньої роботи.

Спрощені способи консервації

Ці способи доцільно застосовувати для дрібних казанів. Вони полягають у повному видаленні води з котлів та розміщенні в них вологопоглиначів: прожареного хлористого кальцію, негашеного вапна, силікагелю з розрахунку 1-2 кг на 1 м 3 обсягу.

Цей спосіб консервації придатний при температурах приміщення нижче і вище від нуля. У приміщеннях, опалюваних у зимовий час, може бути реалізований один із контактних способів консервації. Він зводиться до заповнення всього внутрішнього об'єму агрегату лужним розчином (NaOH, Na 3 P0 4 та ін), що забезпечує повну стійкість захисної плівки на поверхні металу навіть при насиченні киснем рідини.

Зазвичай застосовують розчини, що містять від 1,5-2 до 10 кг/м 3 NaOH або 5-20 кг/м 3 Na 3 P0 4 залежно від вмісту нейтральних солей у вихідній воді. Найменші значення відносяться до конденсату, більші до води, що містить до 3000 мг/л нейтральних солей.

Корозію можна попередити також способом надлишкового тиску, при якому тиск пари в зупиненому агрегаті постійно підтримується на рівні вище атмосферного тиску, а температура води залишається вище 100°С, ніж запобігає доступу основного корозійного агента - кисню.

Важлива умова ефективності та економічності будь-якого способу захисту - максимально можлива герметичність паро-водяної арматури, щоб уникнути занадто швидкого зниження тиску, втрат захисного розчину(або газу) або потрапляння вологи. Крім того, у багатьох випадках корисне попереднє очищення поверхонь від різних відкладень (солей, шламу, накипу).

При здійсненні різних способівзахисту від корозії стоянки необхідно мати на увазі наступне.

1. При всіх видах консервації необхідно попереднє видалення (промивання) відкладень легкорозчинних солей (див. вище), щоб уникнути посилення стоянкової корозії на окремих ділянках агрегату, що захищається. Обов'язковим є здійснення цього заходу при контактній консервації, інакше можлива інтенсивна місцева корозія.

2. З аналогічних міркувань бажано видалення перед тривалою консервацією всіх видів нерозчинних відкладень (шламу, накипу, оксидів заліза).

3. При ненадійності арматури необхідно відключити резервне обладнання від працюючих агрегатів за допомогою заглушок.

Просочування пари та води менш небезпечне при контактній консервації, але неприпустимо при сухому та газовому методах захисту.

Вибір вологопоглиначів визначається порівняльною доступністю реагенту та бажаністю отримання максимально можливої ​​питомої вологоємності. Найкращий вологопоглинач - зернений хлористий кальцій. Негашене вапнозначно гірше хлористого кальцію не тільки внаслідок меншої вологоємності, а й швидкої втрати її активності. Вапно поглинає з повітря як вологу, а й вуглекислоту, у результаті вона покривається шаром вуглекислого кальцію, що перешкоджає подальшому поглинанню вологи.

Вступ

Коррозія (від лат. corrosio - роз'їдання) - це мимовільне руйнування металів в результаті хімічної або фізико-хімічної взаємодії з довкіллям. У загальному випадку це - руйнування будь-якого матеріалу - чи це метал чи кераміка, дерево чи полімер. Причиною корозії є термодинамічна нестійкість конструкційних матеріалівдо впливу речовин, що у контактуючому із нею середовищі. Приклад - киснева корозія заліза у воді:

4Fe + 2Н 2 О + ЗО 2 = 2 (Fe 2 O 3 Н 2 О)

У повсякденному життідля сплавів заліза (сталей) частіше використовують термін «іржавіння». Менш відомі випадки корозії полімерів. Стосовно них існує поняття «старіння», аналогічне терміну «корозія» для металів. Наприклад, старіння гуми через взаємодію з киснем повітря або руйнування деяких пластиків під впливом атмосферних опадів, а також біологічна корозія. Швидкість корозії, як і будь-якої хімічної реакціїдуже залежить від температури. Збільшення температури на 100 градусів може збільшити швидкість корозії на кілька порядків.

Корозійні процеси відрізняються широким поширенням та різноманітністю умов та середовищ, у яких вона протікає. Тому немає єдиної і всеосяжної класифікації випадків корозії. Головна класифікація проводиться у разі механізму протікання процесу. Розрізняються два види: хімічну корозію та електрохімічну корозію. У цьому рефераті докладно розглядається хімічна корозія з прикладу суднових котельних установках малих великих потужностей.

Корозійні процеси відрізняються широким поширенням та різноманітністю умов та середовищ, у яких вона протікає. Тому немає єдиної і всеосяжної класифікації випадків корозії.

За типом агресивних середовищ, у яких протікає процес руйнування, корозія може бути наступних видів:

1) -Газова корозія

2) -Корозія в неелектролітах

3) -Атмосферна корозія

4) -Корозія в електролітах

5) -Підземна корозія

6) -Біокрозія

7) -Корозія блукаючим струмом.

За умовами перебігу корозійного процесу розрізняються такі види:

1) -Контактна корозія

2) -Щілева корозія

3) -Корозія при неповному зануренні

4) -Корозія при повному зануренні

5) -Корозія при змінному зануренні

6) -Корозія при терті

7) -Корозія під напругою.

За характером руйнування:

Суцільна корозія, що охоплює всю поверхню:

1)-рівномірна;

2) -нерівномірна;

3) -виборча.

Локальна (місцева) корозія, що охоплює окремі ділянки:

1) -плямами;

2) -виразкова;

3) -точкова (або піттинг);

4) -наскрізна;

5) -міжкристалітна.

1. Хімічна корозія

Уявімо метал у процесі виробництва металевого прокату на металургійному заводі: по клітях прокатного табору рухається розпечена маса. На всі боки від неї розлітаються вогняні бризки. Це з поверхні металу сколюються частинки окалини – продукту хімічної корозії, що виникає внаслідок взаємодії металу з киснем повітря. Такий процес мимовільного руйнування металу через безпосередню взаємодію частинок окислювача і металу, що окислюється, називається хімічною корозією.

Хімічна корозія - взаємодія поверхні металу з (корозійно-активним) середовищем, що не супроводжується виникненням електрохімічних процесів на межі фаз. У цьому випадку взаємодії окислення металу та відновлення окисного компонента корозійного середовища протікають в одному акті. Наприклад, утворення окалини при взаємодії матеріалів на основі заліза за високої температури з киснем:

4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3

При електрохімічній корозії іонізація атомів металу та відновлення окисного компонента корозійного середовища протікають не в одному акті та їх швидкості залежать від електродного потенціалу металу (наприклад, іржавлення сталі в морській воді).

При хімічній корозії окиснення металу та відновлення окисного компонента корозійного середовища відбуваються одночасно. Така корозія спостерігається при дії на метали сухих газів (повітря, продуктів горіння палива) і рідких електролітів (нафти, бензину і т. д.) і являє собою гетерогенну хімічну реакцію.

Процес хімічної корозії відбувається в такий спосіб. Окислювальний компонент зовнішнього середовища, забираючи у металу валентні електрони, одночасно вступає з ним у хімічну сполуку, утворюючи на поверхні металу плівку (продукт корозії). Подальше утворення плівки відбувається за рахунок взаємної двосторонньої дифузії через плівку агресивного середовища до металу та атомів металу у напрямку до зовнішньому середовищіта їх взаємодії. При цьому якщо плівка, що утворюється, володіє захисними властивостями, Т. е. перешкоджає дифузії атомів, то корозія протікає з самогальмуванням у часі. Така плівка утворюється на міді за температури нагріву 100 °С, на нікелі - при 650, на залозі - при 400 °С. Нагрів сталевих виробів вище 600 ° С призводить до утворення на поверхні пухкої плівки. З підвищенням температури процес окиснення йде з прискоренням.

Найбільш поширеним видом хімічної корозії є корозія металів у газах за високої температури - газова корозія. Прикладами такої корозії є окислення арматури печей, деталей двигунів внутрішнього згоряння, колосників, деталей гасових ламп та окислення при високотемпературній обробці металів (ковці, прокаті, штампуванні). На поверхні металовиробів можливе утворення та інших продуктів корозії. Наприклад, при дії сірчистих сполук на залозі утворюються сірчисті сполуки, на сріблі при дії парів йоду - йодисте срібло і т. д. Однак найчастіше на поверхні металів утворюється шар оксидних сполук.

Великий вплив на швидкість хімічної корозії має температура. З підвищенням температури швидкість газової корозії зростає. Склад газового середовища специфічно впливає на швидкість корозії різних металів. Так, нікель стійкий серед кисню, вуглекислого газу, але сильно корродирует в атмосфері сірчистого газу. Мідь схильна до корозії в атмосфері кисню, але стійка в атмосфері сірчистого газу. Хром має корозійну стійкість у всіх трьох газових середовищах.

Для захисту від газової корозії використовують жаростійке легування хромом, алюмінієм та кремнієм, створення захисних атмосфер. захисних покриттівалюмінієм, хромом, кремнієм та жаростійкими емалями.

2. Хімічна корозія в суднових парових казанах.

Види корозії. У процесі роботи елементи парового котла піддаються впливу агресивних середовищ - води, пари та димових газів. Розрізняють корозію хімічну та електрохімічну.

Хімічній корозії схильні деталі і вузли машин, що працюють при високих температурах, - двигуни поршневого і турбінного типу, ракетні двигуни і т.п. і йти з рівноважної системи:

2Ме(т) + O2(г) 2МеО(т); МЕО(т) [МеО] (р-р)

У цих умовах окиснення завжди можливе, але поряд із розчиненням оксиду з'являється і оксидний шар на поверхні металу, який може гальмувати процес окиснення.

Швидкість окислення металу залежить від швидкості власне хімічної реакції та швидкості дифузії окислювача через плівку, а тому захисна дія плівки тим вища, чим краща її суцільність і нижча дифузійна здатність. Суцільність плівки, що утворюється на поверхні металу, можна оцінити по відношенню обсягу оксиду, що утворився, або іншого будь-якого з'єднання до обсягу витраченого на утворення цього оксиду металу (фактор Піллінга-Бедвордса). Коефіцієнт a (фактор Піллінга - Бедвордса) у різних металівмає різні значення. Метали, у яких a<1, не могут создавать сплошные оксидные слои, и через несплошности в слое (трещины) кислород свободно проникает к поверхности металла.

Суцільні та стійкі оксидні шари утворюються при a = 1,2-1,6, але при великих значеннях a плівки виходять несплошні, легко відокремлюються від поверхні металу (залізна окалина) в результаті внутрішніх напруг.

Фактор Піллінга - Бедвордса дає дуже наближену оцінку, оскільки склад оксидних шарів має велику широту області гомогенності, що відбивається і щільності оксиду. Так, наприклад, для хрому a = 2,02 (за чистими фазами), але плівка оксиду, що утворюється на ньому, дуже стійка до дії довкілля. Товщина оксидної плівки лежить на поверхні металу змінюється залежно від часу.

Хімічна корозія, викликана парою чи водою, руйнує метал поступово по всій поверхні. Швидкість такої корозії у сучасних суднових казанах низька. Більш небезпечна місцева хімічна корозія, що викликається агресивними хімічними сполуками, що містяться у відкладеннях золи (сірки, оксидів ванадію тощо).

p align="justify"> Електрохімічна корозія, як показує її назву, пов'язана не тільки з хімічними процесами, але і з пересуванням електронів у взаємодіючих середовищах, тобто. з появою електричного струму. Ці процеси відбуваються при взаємодії металу з розчинами електролітів, що і має місце в паровому котлі, в якому циркулює котлова вода, що є розчином солей і лугів, що розпалися на іони. Електрохімічна корозія протікає також при контактуванні металу з повітрям (при звичайній температурі), завжди містить пари води, які конденсуючись на поверхні металу у вигляді найтоншої плівки вологи, створюють умови для протікання електрохімічної корозії.

Корозійні явища в котлах найчастіше виявляються на внутрішній теплонапруженій поверхні та порівняно рідше – на зовнішній.

В останньому випадку руйнування металу обумовлено - у більшості випадків - спільною дією корозії та ерозії, яка іноді має переважне значення.
Зовнішня ознака ерозійного руйнування – чиста поверхня металу. При корозійному впливі продукти корозії зазвичай зберігаються на його поверхні.
Внутрішні (у водному середовищі) корозійні та накипні процеси можуть посилювати зовнішню корозію (у газовому середовищі) через тепловий опір шару накипних та корозійних відкладень, і, отже, зростання температури на поверхні металу.
Зовнішня корозія металу (з боку топки котла) залежить від різних факторів, але, перш за все, - від виду та складу палива, що спалюється.

Корозія газо-мазутних котлів
У мазуті містяться органічні сполуки ванадію та натрію. Якщо на стінці труби, зверненої в топку, накопичуються розплавлені відкладення шлаку, що містить з'єднання ванадію (V), то при великому надлишку повітря та/або температурі поверхні металу 520-880 оС відбуваються реакції:
4Fe + 3V2O5 = 2Fe2O3 + 3V2O3 (1)
V2O3 + O2 = V2O5 (2)
Fe2O3 + V2O5 = 2FeVO4 (3)
7Fe + 8FeVO4 = 5Fe3О4 + 4V2O3 (4)
(Сполуки натрію) + О2 = Na2O (5)
Можливий інший механізм корозії за участю ванадію (рідка евтектична суміш):
2Na2O. V2O4. 5V2O5 + O2 = 2Na2O. 6V2O5 (6)
Na2O. 6V2O5 + М = Na2O. V2O4. 5V2O5 + MO (7)
(М – метал)
З'єднання ванадію та натрію при згорянні палива окислюються до V2O5 та Na2O. У відкладах, що прилипають до поверхні металу, Na2O - сполучна. Рідина, що утворюється внаслідок реакцій (1)-(7), розплавляє захисну плівку магнетиту (Fe3O4), що призводить до окислення металу під відкладеннями (температура розплавлення відкладень (шлаку) - 590-880 оС).
Внаслідок зазначених процесів стінки екранних труб, звернених до топки, рівномірно витончуються.
Зростання температури металу, при якій з'єднання ванадію стають рідкими, сприяють внутрішні відкладення накипу в трубах. І, таким чином, при досягненні температури межі плинності металу виникає розрив труби – наслідок спільної дії зовнішніх та внутрішніх відкладень.
Кородирують і деталі кріплення трубних екранів, а також виступи зварних швів труб - зростання температури на їхній поверхні прискорюється: вони не охолоджуються пароводяною сумішшю, як труби.
Мазут може містити сірку (2,0-3,5%) у вигляді органічних сполук, елементарної сірки, сульфату натрію (Na2SO4), що потрапляє в нафту із пластових вод. На поверхні металу в таких умовах ванадієва корозія супроводжується сульфідно-оксидною. Їхня спільна дія найбільше виявляється, коли у відкладах присутні 87 % V2O5 та 13 % Na2SO4, що відповідає вмісту в мазуті ванадію та натрію у співвідношенні 13/1.
Взимку при розігріві мазуту пором у ємностях (для полегшення зливу) до нього додатково потрапляє вода у кількості 0,5-5,0 %. Наслідок: збільшується кількість відкладень на низькотемпературних поверхнях котла і, очевидно, зростає корозія мазутопроводів та мазутних ємностей.

Крім описаної вище схеми руйнування екранних труб котлів, корозія пароперегрівачів, труб фестонів, кип'ятільних пучків, економайзерів має деякі особливості через підвищені - у деяких перерізах - швидкості газів, що особливо містять незгорілі частинки мазуту і частинки шлаку, що відшарувалися.

Ідентифікація корозії
Зовнішня поверхня труб покрита щільним емалеподібним шаром відкладень сірого та темно-сірого кольору. На боці, зверненій у топку, - витончення труби: плоскі ділянки та неглибокі тріщини у вигляді «рисок» добре видно, якщо очистити поверхню від відкладів та оксидних плівок.
Якщо труба аварійно зруйнована, то видно наскрізну подовжню нешироку тріщину.

Корозія пиловугільних котлів
У корозії, що утворюється дією продуктів спалювання вугілля, визначальне значення мають сірка та її сполуки. Крім того, протягом корозійних процесів впливають хлориди (в основному NaCl) та сполуки лужних металів. Найбільш ймовірна корозія при вмісті у вугіллі понад 3,5 % сірки та 0,25 % хлору.
Летуча зола, що містить лужні сполуки та оксиди сірки, відкладається на поверхні металу за температури 560-730 оС. При цьому в результаті реакцій, що відбуваються, утворюються лужні сульфати, наприклад K3Fe(SO4)3 і Na3Fe(SO4)3. Цей розплавлений шлак, своєю чергою, руйнує (розплавляє) захисний оксидний шар на металі - магнетит (Fe3O4).
Швидкість корозії максимальна при температурі металу 680-730 оС, за її збільшення швидкість зменшується через термічного розкладання корозійних речовин.
Найбільша корозія – у вихідних трубах пароперегрівача, де найвища температура пари.

Ідентифікація корозії
На екранних трубах можна спостерігати плоскі ділянки по обидва боки труби, що зазнають корозійного руйнування. Ці ділянки розташовані під кутом одна до одної 30-45 оС і покриті шаром відкладень. Між ними – порівняно «чиста» ділянка, що піддається «лобовому» впливу газового потоку.
Відкладення складаються з трьох шарів: зовнішній - пориста летюча зола, проміжний шар - білі водорозчинні лужні сульфати, внутрішній шар - блискучі чорні оксиди заліза (Fe3O4) та сульфіди (FeS).
На низькотемпературних частинах котлів – економайзер, повітропідігрівач, витяжний вентилятор – температура металу падає нижче «точки роси» сірчаної кислоти.
При спалюванні твердого палива температура газів зменшується від 1650 оС у смолоскипі до 120 оС і менше у димарі.
Через охолодження газів утворюється сірчана кислота в паровій фазі, і при контакті з більш холодною поверхнею металу пари конденсуються з утворенням сірчаної рідкої кислоти. «Точка роси» сірчаної кислоти – 115-170 оС (можливо і більше – залежить від вмісту в газовому потоці парів води та оксиду сірки (SO3)).
Процес описується реакціями:
S + O2 = SO2 (8)
SO3 + H2O = H2SO4 (9)
H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2 (10)
У присутності оксидів заліза та ванадію можливе каталітичне окислення SO3:
2SO2 + O2 = 2SO3 (11)
У деяких випадках сірчанокислотна корозія при спалюванні кам'яного вугілля менш значуща, ніж при спалюванні бурого, сланцю, торфу і навіть природного газу - через відносно більше виділення водяної пари з них.

Ідентифікація корозії
Цей вид корозії спричиняє рівномірне руйнування металу. Зазвичай поверхня шорстка, з невеликим нальотом іржі і схожа на поверхню без корозійних явищ. При тривалому вплив метал може бути покритий відкладеннями продуктів корозії, які потрібно обережно зняти під час обстеження.

Корозія під час перерв в експлуатації
Цей вид корозії проявляється на економайзері і в тих місцях казана, де зовнішні поверхні покриті сполуками сірки. При охолодженні котла температура металу падає нижче «точки роси» і, як описано вище, якщо є сірчисті відкладення, утворюється сірчана кислота. Можливо проміжне з'єднання - сірчиста кислота (H2SO3), але вона дуже нестійка і відразу перетворюється на сірчану кислоту.

Ідентифікація корозії
Поверхні металу зазвичай покриті нанесенням. Якщо їх видалити, то виявляться ділянки руйнування металу, де були сірчисті відкладення та ділянки некорродованого металу. Такий зовнішній вигляд відрізняє корозію на зупиненому казані від вищеописаної корозії металу економайзера та інших холодних частин працюючого котла.
При обмиванні котла корозійні явища розподілені більш менш рівномірно по металевій поверхні через розмивання сірчистих відкладень і недостатню осушування поверхонь. При недостатньому обмиванні корозія локалізована там, де були сірчисті сполуки.

Ерозія металу
Ерозійного руйнування металу за певних умов піддаються різні системи котла як з внутрішньої, так і з зовнішнього боку металу, що обігрівається, і там, де виникають турбулентні потоки з великою швидкістю.
Нижче розглядається лише ерозія турбін.
Турбіни піддаються ерозії від ударів твердих частинок і крапель конденсату пари. Тверді частинки (оксиди) відшаровуються від внутрішньої поверхні пароперегрівачів та паропроводів, особливо в умовах перехідних теплових процесів.

Крапельки конденсату пари в основному руйнують поверхні лопаток останнього ступеня турбіни та дренажні трубопроводи. Можливий ерозійно-корозійний вплив конденсату пари, якщо конденсат «кислий» - рН нижче п'яти одиниць. Корозія також має небезпечний характер за наявності у водяних крапельках пари хлоридів (до 12 % від маси відкладень) та їдкого натру.

Ідентифікація ерозії
Руйнування металу від ударів крапель конденсату найбільш помітно на передніх кромках лопаток турбін. Кромки вкриті тонкими поперечними зубцями та канавками (борозенками), можуть бути похилі конічні виступи, спрямовані у бік ударів. Виступи є на передніх кромках лопаток і майже відсутні на задніх площинах.
Ушкодження від твердих частинок мають вигляд розривів, мікровм'ятин та зазубрин на передніх кромках лопаток. Борозни та похилі конуси відсутні.

Що таке Гідро-Ікс:

Гідро-Ікс (Hydro-X) називають винайдений у Данії 70 років тому метод і розчин, що забезпечують необхідну корекційну обробку води для систем опалення та котлів як водогрійних, так і парових з низьким тиском пари (до 40 атм). При використанні методу Гідро-Ікс в воду, що циркулює, додається тільки один розчин, що поставляється до споживача в пластикових каністрах або бочках у вже готовому для використання вигляді. Це дозволяє не мати на підприємствах спеціальних складів для хімічних реагентів, цеху для виготовлення необхідних розчинів тощо.

Використання Гідро-Ікс забезпечує підтримку необхідної величини рН, очищення води від кисню та вільної вуглекислоти, запобігання появі накипу, а за її наявності відмивання поверхонь, а також запобігання корозії.

Гідро-Ікс є прозорою жовтувато-коричневою рідиною, однорідною, сильно лужною, з питомою вагою близько 1,19 г/см при 20 °С. Її склад стабільний і навіть при тривалому зберіганні не має місце поділ рідини або випадання осаду, тому немає потреби в перемішуванні перед вживанням. Рідина не є вогненебезпечною.

Переваги методу Гідро-Ікс – простота та ефективність водопідготовки.

При роботі водонагрівальних систем, що включають теплообмінники, водогрійні або парові котли, як правило, проводиться їх підживлення додатковою водою. Для запобігання появі накипу необхідно здійснювати водопідготовку з метою зменшення вмісту шламу та солей у котловій воді. Водопідготовка може бути здійснена, наприклад, за рахунок використання фільтрів, що пом'якшують, застосування знесолення, зворотного осмосу та ін. Навіть після такої обробки залишаються проблеми, пов'язані з можливим протіканням корозії. При додаванні у воду каустичної соди, тринатрійфосфату і т. п. також залишається проблема корозії, а для парових котлів і забруднення пари.

Досить простим методом, що запобігає появі накипу та корозії, є метод Гідро-Ікс, згідно з яким додається в котлову воду невелика кількість вже приготовленого розчину, що містить 8 органічних та неорганічних компонентів. Переваги методу полягають у наступному:

– розчин надходить до споживача у вже готовому для використання вигляді;

- Розчин у невеликих кількостях вводиться у воду або вручну, або за допомогою насоса-дозатора;

- при використанні Гідро-Ікс немає необхідності застосовувати інші хімічні речовини;

– у котлову воду подається приблизно у 10 разів менше активних речовин, ніж при застосуванні традиційних методів обробки води;

Гідро-Ікс не містить токсичних компонентів. Крім гідроксиду натрію NaOH і тринатрійфосфату Na3PO4 решту речовин вилучено з нетоксичних рослин;

– при використанні в парових котлах та випарниках забезпечується чиста пара і запобігає можливості спінювання.

Склад Гідро-Ікс.

Розчин включає вісім різних речовин, як органічних, так і неорганічних. Механізм дії Гідро-Ікс має комплексний фізико-хімічний характер.

Напрямок впливу кожної складової приблизно такий.

Гідроксид натрію NaOH у кількості 225 г/л зменшує жорсткість води та регулює значення рН, оберігає шар магнетиту; тринатрійфосфат Na3PO4 у кількості 2,25 г/л – запобігає утворенню накипу та захищає поверхню із заліза. Усі шість органічних сполук у сумі не перевищують 50 г/л і включають лігнін, танін, крохмаль, гліколь, альгінат та маннуронат натрію. Загальна кількість базових речовин NaOH і Na3PO4 при обробці води Гідро-Ікс дуже мала, приблизно в десять разів менше, ніж використовують при традиційній обробці згідно з принципом стехіометрії.

Вплив компонентів Гідро-Ікс скоріше фізичний, ніж хімічний.

Органічні добавки служать наступним цілям.

Альгінат та маннуронат натрію використовуються разом з деякими каталізаторами та сприяють осадженню солей кальцію та магнію. Таніни поглинають кисень і утворюють захисний від корозії шар заліза. Лігнін діє подібно до таніну, а також сприяє видаленню наявного накипу. Крохмаль формує шлам, а гліколь перешкоджає спінювання та винесення крапель вологи. Неорганічні сполуки підтримують необхідну для ефективної дії органічних речовин слабко лужне середовище, служать індикатором концентрації Гідро-Ікс.

Принцип дії Гідро-Ікс.

Вирішальну роль дії Гідро-Ікс надають органічні складові. Хоча вони присутні в мінімальних кількостях, за рахунок глибокого диспергування їхня активна реакційна поверхня досить велика. Молекулярна вага органічних складових Гідро-Ікс є значною, що забезпечує фізичний ефект притягування молекул забруднювачів води. Цей етап водопідготовки відбувається без хімічних реакцій. Поглинання молекул забруднювачів є нейтральним. Це дозволяє зібрати всі такі молекули, як такі, що створюють жорсткість, так і солі заліза, хлориди, солі кремнієвої кислоти та ін. Всі забруднювачі води осаджуються в шламі, який рухливий, аморфний і не злипається. Це запобігає можливості утворення накипу на поверхнях нагріву, що є істотною перевагою методу Гідро-Ікс.

Нейтральні молекули Гідро-Ікс поглинають як позитивні, і негативні іони (аніони і катіони), які у своє чергу взаємно нейтралізуються. Нейтралізація іонів безпосередньо впливає зменшення електрохімічної корозії, оскільки цей вид корозії пов'язані з різним електричним потенціалом.

Гідро-Ікс ефективний проти корозійно небезпечних газів – кисню та вільної вуглекислоти. Концентрація Гідро-Ікс в 10 ррт цілком достатня, щоб запобігти цьому виду корозії незалежно від температури середовища.

Каустична сода може призвести до появи каустичної крихкості. Гідро-Ікс зменшує кількість вільних гідроксидів, значно знижуючи ризик каустичної крихкості сталі.

Без зупинки системи для промивання процес Гідро-Ікс дозволяє видалити старі накипи. Це відбувається завдяки наявності молекул лігніну. Ці молекули проникають у пори котлового накипу і руйнують його. Хоча все ж таки слід зазначити, що, якщо котел сильно забруднений, економічно доцільніше провести хімічне промивання, а потім вже для запобігання накипу використовувати Гідро-Ікс, що зменшить його витрату.

Шлам, що утворився, збирається в шламонакопичувачах і видаляється з них шляхом періодичних продувок. Як шламонакопичувачі можуть використовуватися фільтри (грязевики), через які пропускається частина води, що повертається в котел.

Важливо, щоб Гідро-Ікс, що утворився під дією, шлам по можливості видалявся щоденними продувками котла. Величина продування залежить від жорсткості води та типу підприємства. У початковий період, коли відбувається очищення поверхонь від вже наявного шламу і у воді знаходиться значний вміст забруднюючих речовин, продування має бути більшим. Продування проводиться повним відкриттям продувного клапана на 15-20 секунд щодня, а при великому підживленні сирої води 3-4 рази на день.

Гідро-Ікс може застосовуватися в опалювальних системах, системах централізованого теплопостачання, для парових котлів невисокого тиску (до 3,9 МПа). Одночасно з Гідро-Ікс жодні інші реагенти не повинні бути використані, крім сульфіту натрію та соди. Само собою зрозуміло, що реагенти для додаткової води не належать до цієї категорії.

У перші кілька місяців експлуатації витрата реагенту слід дещо збільшити, з метою усунення наявного в системі накипу. Якщо є побоювання, що пароперегрівач котла забруднений відкладеннями солей, його слід очистити іншими способами.

За наявності зовнішньої системи водопідготовки необхідно вибрати оптимальний режим експлуатації Гідро-Ікс, що дозволить забезпечити загальну економію.

Передозування Гідро-Ікс не позначається негативно ні на надійності роботи котла, ні на якості пари для парових котлів і тягне лише збільшення витрати самого реагенту.

Парові котли

Як додаткова вода використовується сира вода.

Постійне дозування: 0,2 л Гідро-Ікс на кожен метр кубічний додаткової води та 0,04 л Гідро-Ікс на кожен метр кубічний конденсату.

Як додаткова вода пом'якшена вода.

Початкове дозування: 1 л Гідро-Ікс на кожен метр кубічної води в казані.

Постійне дозування: 0,04 л Гідро-Ікс на кожен метр кубічний додаткової води та конденсату.

Дозування для очищення котла від накипу: Гідро-Ікс дозується у кількості на 50 % більше за постійну дозу.

Системи теплопостачання

Як підживлювальна вода - сира вода.

Початкове дозування: 1 л Гідро-Ікс на кожен метр кубічної води.

Постійне дозування: 1 л Гідро-Ікс на кожен метр кубічний підживлювальної води.

Як підживлювальна вода - пом'якшена вода.

Початкове дозування: 0,5 л Гідро-Ікс на кожен метр кубічної води.

Постійне дозування: 0,5 л Гідро-Ікс на кожен метр кубічний підживлювальної води.

На практиці додаткове дозування ґрунтується на результатах аналізів величини рН та жорсткості.

Вимірювання та контроль

Нормальне дозування Гідро-Ікс становить приблизно 200-400 мл на тонну додаткової води при середній жорсткості 350 мкгекв/дм3 у розрахунку на СаСО3, плюс 40 мл на тонну зворотної води. Це, зрозуміло, орієнтовні цифри, а точніше дозування може бути встановленим контролем якості води. Як уже зазначалося, передозування не завдасть жодної шкоди, але правильне дозування дозволить заощаджувати кошти. Для нормальної експлуатації проводиться контроль жорсткості (з розрахунку СаСО3), сумарної концентрації іоногенних домішок, питомої електропровідності, каустичної лужності, показника концентрації водневих іонів (рН) води. Завдяки простоті та великому діапазону надійності Гідро-Ікс може застосовуватись як ручним дозуванням, так і в автоматичному режимі. За бажання споживач може замовити систему контролю та комп'ютерного управління процесом.

МІНІСТЕРСТВО ЕНЕРГЕТИКИ ТА ЕЛЕКТРИФІКАЦІЇ СРСР

ГОЛОВНЕ НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ УПРАВЛІННЯ ЕНЕРГЕТИКИ ТА ЕЛЕКТРИФІКАЦІЇ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
З ПОПЕРЕДЖЕННЯ
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЇ
КОРОЗІЇ ПОВЕРХНОСТЕЙ
НАГРІВУ І ГАЗОХОДІВ КОТЛІВ

РД 34.26.105-84

СОЮЗТЕХЕНЕРГО

Москва 1986

РОЗРОБЛЕНО Всесоюзним двічі орденом Трудового Червоного Прапора теплотехнічним науково-дослідним інститутом імені Ф.Е. Дзержинського

ВИКОНАВЦІ Р.А. ПЕТРОСЯН, І.І. НАДІРІВ

ЗАТВЕРДЖЕНО Головним технічним управлінням з експлуатації енергосистем 22.04.84 р.

Заступник начальника Д.Я. ШАМАРАКІВ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ З ПОПЕРЕДЖЕННЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЇ КОРОЗІЇ ПОВЕРХНЬ НАГРІВУ І ГАЗОХОДІВ КОТЛІВ

РД 34.26.105-84

Термін дії встановлено
з 01.07.85 р.
до 01.07.2005 р.

Дані Методичні вказівки поширюються на низькотемпературні поверхні нагріву парових і водогрійних котлів (економайзери, газові випарники, повітропідігрівачі різних типів тощо), а також на газовий тракт за повітропідігрівачами (газоходи, золоуловлювачі, димососи, димові труби) та встановлюють метод нагрівання від низькотемпературної корозії

Методичні вказівки призначені для теплових електростанцій, що працюють на сірчистих паливах, та організацій, що проектують котельне обладнання.

1. Низькотемпературною корозією називається корозія хвостових поверхонь нагріву, газоходів і димових труб котлів під дією парів сірчаної кислоти, що конденсуються на них з димових газів.

2. Конденсація парів сірчаної кислоти, об'ємний вміст яких у димових газах при спалюванні сірчистих палив становить лише кілька тисячних часток відсотка, відбувається при температурах, що значно (на 50 - 100 °С) перевищують температуру конденсації водяної пари.

4. Для запобігання корозії поверхонь нагрівання в процесі експлуатації температура їх стінок повинна перевищувати температуру точки роси димових газів при всіх навантаженнях котла.

Для поверхонь нагріву, що охолоджуються середовищем з високим коефіцієнтом тепловіддачі (економайзери, газові випарники тощо), температури середовища на вході в них повинні перевищувати температуру точки роси приблизно на 10 °С.

5. Для поверхонь нагрівання водогрійних котлів при роботі їх на сірчистому мазуті умови повного виключення низькотемпературної корозії не можуть бути реалізовані. Для її зменшення необхідно забезпечити температуру води на вході в казан, що дорівнює 105 - 110 °С. При використанні водогрійних котлів як пікові такий режим може бути забезпечений при повному використанні підігрівачів мережної води. При використанні водогрійних котлів в основному режимі підвищення температури води на вході в казан може бути досягнуто за допомогою рециркуляції гарячої води.

В установках із застосуванням схеми включення водогрійних котлів у тепломережу через водяні теплообмінники умови зниження низькотемпературної корозії поверхонь нагріву забезпечуються повною мірою.

6. Для повітропідігрівачів парових котлів повне виключення низькотемпературної корозії забезпечується при розрахунковій температурі стінки найбільш холодної ділянки, що перевищує температуру точки роси при всіх навантаженнях котла на 5 - 10 ° С (мінімальне значення відноситься до мінімального навантаження).

7. Розрахунок температури стінки трубчастих (ТВП) та регенеративних (РВП) повітропідігрівачів виконується за рекомендаціями «Теплового розрахунку котельних агрегатів. Нормативний метод» (М.: Енергія, 1973).

8. При застосуванні в трубчастих повітропідігрівачах як перший (по повітрю) ходу змінних холодних кубів або кубів із труб з кислостійким покриттям (емальовані тощо), а також виготовлених з корозійностійких матеріалів на умови повного виключення низькотемпературної корозії перевіряються наступні за ними (По повітрю) металеві куби повітропідігрівача. У цьому випадку вибір температури стінки холодних металевих кубів змінюваних, а також корозійностійких кубів повинен виключати інтенсивне забруднення труб, для чого їх мінімальна температура стінки при спалюванні сірчистих мазутів повинна бути нижче точки роси димових газів не більше ніж на 30 - 40 °С. При спалюванні твердого сірчистого палива мінімальна температура стінки труби за умов попередження інтенсивного її забруднення повинна прийматися не менше 80 °С.

9. У РВП на умовах повного виключення низькотемпературної корозії розраховується їхня гаряча частина. Холодна частина РВП виконується корозійностійкою (емальована, керамічна, з низьколегованої сталі і т.п.) або змінюється з плоских металевих листів товщиною 1,0 - 1,2 мм, виготовлених з маловуглецевої сталі. Умови попередження інтенсивного забруднення набивання дотримуються під час виконання вимог п. цього документа.

10. Як емальоване застосовується набивання з металевих листів товщиною 0,6 мм. Термін служби емальованого набивання, виготовленого відповідно до ТУ 34-38-10336-89, становить 4 роки.

Як керамічне набивання можуть застосовуватися порцелянові трубки, керамічні блоки, або порцелянові пластини з виступами.

Враховуючи скорочення споживання мазуту тепловими електростанціями, доцільно застосовувати для холодної частини РВП набивання з низьколегованої сталі 10ХНДП або 10ХСНД, корозійна стійкість якої у 2 - 2,5 рази вища, ніж у маловуглецевої сталі.

11. Для захисту повітропідігрівачів від низькотемпературної корозії в пусковий період слід виконати заходи, викладені в «Керівних вказівках з проектування та експлуатації енергетичних калориферів з дротяним ребра» (М.: СПО Союзтехенерго, 1981).

Розпалювання котла на сірчистому мазуті слід проводити з попередньо включеною системою підігріву повітря. Температура повітря перед повітропідігрівачем у початковий період розпалювання повинна бути як правило, 90 °С.

11а. Для захисту повітропідігрівачів від низькотемпературної («стоянкової») корозії на зупиненому котлі, рівень якої приблизно вдвічі вищий за швидкість корозії в період експлуатації, перед зупинкою котла слід провести ретельне очищення повітропідігрівачів від зовнішніх відкладень. При цьому перед зупинкою котла температуру повітря на вході в підігрівач повітря рекомендується підтримувати на рівні її значення при номінальному навантаженні котла.

Очищення ТВП здійснюється дробом із щільністю її подання не менше 0,4 кг/м.с (п. цього документа).

Для твердих палив з урахуванням значної небезпеки корозії золоуловлювачів температура газів, що йдуть, повинна вибиратися вище точки роси димових газів на 15 - 20 °С.

Для сірчистих мазутів температура газів повинна перевищувати температуру точки роси при номінальному навантаженні котла приблизно на 10 °С.

Залежно від вмісту сірки в мазуті слід приймати розрахункове значення температури газів при номінальному навантаженні котла, вказане нижче:

Температура газів, що йдуть, ºС...... 140 150 160 165

При спалюванні сірчистого мазуту з гранично малими надлишками повітря (α ≤ 1,02) температура газів може прийматися нижчою з урахуванням результатів вимірювань точки роси. У середньому перехід від малих надлишків повітря до мало знижує температуру точки роси на 15 - 20 °С.

На умови забезпечення надійної роботи димової труби та попередження випадання вологи на її стінки впливає не тільки температура газів, що йдуть, але також і їх витрата. Робота труби з режимами навантаження істотно нижче за проектні збільшує ймовірність низькотемпературної корозії.

При спалюванні природного газу температуру газів рекомендується мати не нижче 80 °С.

13. При зниженні навантаження котла в діапазоні 100 - 50 % від номінальної слід прагнути до стабілізації температури газів, що йдуть, не допускаючи її зниження більш, ніж на 10 °С від номінальної.

Найбільш економічним способом стабілізації температури газів, що йдуть, є підвищення температури попереднього підігріву повітря в калориферах у міру зниження навантаження.

Мінімально допустимі значення температур попереднього підігріву повітря перед РВП приймається відповідно до п. 4.3.28 «Правил технічної експлуатації електричних станцій та мереж» (М.: Енергоатоміздат, 1989).

У тих випадках, коли оптимальні температури газів, що йдуть, не можуть бути забезпечені через недостатню поверхню нагріву РВП, повинні прийматися значення температур попереднього підігріву повітря, при яких температура газів, що йдуть, не перевищить значень, наведених у п. цих Методичних вказівок.

16. Зважаючи на відсутність надійних кислотостійких покриттів для захисту від низькотемпературної корозії металевих газоходів, надійна робота їх може бути забезпечена ретельною ізоляцією, що забезпечує різницю температур між димовими газами та стінкою не більше 5 °С.

Ізоляційні матеріали і конструкції, що застосовуються в даний час, недостатньо надійні в тривалій експлуатації, тому необхідно вести періодичний, не рідше одного разу на рік, контроль за їх станом і при необхідності виконувати ремонтно-відновлювальні роботи.

17. При використанні в дослідному порядку для захисту газоходів від низькотемпературної корозії різних покриттів слід враховувати, що останні повинні забезпечувати термостійкість і газощільність при температурах, що перевищують температуру газів не менше ніж на 10 °С, стійкість до впливу сірчаної кислоти концентрації 50 - 80 % в інтервалі температур відповідно 60 - 150 ° С та можливість їх ремонту та відновлення.

18. Для низькотемпературних поверхонь, конструкційних елементів РВП та газоходів котлів доцільно використання низьколегованих сталей 10ХНДП та 10ХСНД, що перевершують за корозійною стійкістю вуглецеву сталь у 2 - 2,5 рази.

Абсолютна корозійна стійкість має лише дуже дефіцитні та дорогі високолеговані сталі (наприклад, сталь ЕІ943, що містить до 25 % хрому і до 30 % нікелю).

додаток

1. Теоретично температура точки роси димових газів із заданим вмістом парів сірчаної кислоти і води може бути визначена як температура кипіння розчину сірчаної кислоти такої концентрації, при якій над розчином є той самий вміст парів води та сірчаної кислоти.

Виміряне значення температури точки роси в залежності від методики виміру може не збігатися з теоретичним. У цих рекомендаціях за температуру точки роси димових газів tрприйнята температура поверхні стандартного скляного датчика з впаяними на відстані 7 мм один від одного платиновими електродами довжиною 7 мм, при якій опір плівки роси між електродами в стані становить 107 Ом. У вимірювальному ланцюзі електродів використовується змінний струм низької напруги (6 - 12).

2. При спалюванні сірчистих мазутів із надлишками повітря 3 - 5 % температура точки роси димових газів залежить від вмісту сірки в паливі Sp(Мал.).

При спалюванні сірчистих мазутів із гранично низькими надлишками повітря (α ≤ 1,02) температура точки роси димових газів повинна прийматися за результатами спеціальних вимірювань. Умови переведення котлів у режим з α ≤ 1,02 викладені в «Керівних вказівках щодо переведення котлів, що працюють на сірчистих паливах, у режим спалювання з гранично малими надлишками повітря» (М.: СПО Союзтехенерго, 1980).

3. При спалюванні сірчистих твердих палив у пилоподібному стані температура точки роси димових газів tpможе бути підрахована за наведеним вмістом у паливі сірки та золи Sрпр, Арпрта температурі конденсації водяної пари tконза формулою

де aун- Частка золи у віднесенні (зазвичай приймається 0,85).

Мал. 1. Залежність температури точки роси димових газів від вмісту сірки в мазуті, що спалюється

Значення першого члена цієї формули при aун= 0,85 можна визначити за рис. .

Мал. 2. Різниці температур точки роси димових газів та конденсації водяної пари в них залежно від наведених вмістів сірки ( Sрпр) та золи ( Арпр) у паливі

4. При спалюванні газоподібних сірчистих палив точку роси димових газів можна визначити за рис. за умови, що вміст сірки в газі розраховується як наведене, тобто у відсотках масою на 4186,8 кДж/кг (1000 ккал/кг) теплоти згоряння газу.

Для газового палива наведений вміст сірки у відсотках за масою може бути визначений за формулою

де m- Число атомів сірки в молекулі сірковмісного компонента;

q- об'ємний відсоток сірки (сірковмісного компонента);

Qн- теплота згоряння газу кДж/м3 (ккал/нм3);

З- Коефіцієнт, рівний 4,187, якщо Qнвиражено в кДж/м3 та 1,0, якщо в ккал/м3.

5. Швидкість корозії змінного металевого набивання повітропідігрівачів при спалюванні мазуту залежить від температури металу та ступеня корозійної активності димових газів.

При спалюванні сірчистого мазуту з надлишком повітря 3 - 5 % і обдування поверхні пором швидкість корозії (з двох сторін мм/рік) набивання РВП орієнтовно може бути оцінена за даними табл. .

Таблиця 1

	Швидкість корозії (мм/рік) за температури стінки, ºС
				0,5Більше 2 0,20
св. 0,11 до 0,4 вкл.
св. 0,41 до 1,0 вкл.

6. Для вугілля з високим вмістом окису кальцію в золі температури точки роси виявляються нижчими від обчислених за п. цих Методичних вказівок. Для таких палив рекомендується використовувати результати безпосередніх вимірів.