Această coroziune este adesea mai semnificativă și mai periculoasă ca dimensiune și intensitate decât coroziunea cazanelor în timpul funcționării.
Atunci când apă este lăsată în sisteme, în funcție de temperatura acesteia și de accesul la aer, pot apărea o mare varietate de cazuri de coroziune prin stagnare. În primul rând, trebuie menționat că este extrem de nedorit să existe apă în conductele unităților atunci când acestea sunt în rezervă.
Dacă apă dintr-un motiv sau altul rămâne în sistem, atunci se poate observa o coroziune statică severă în abur și în special în spațiul de apă al rezervorului (în principal de-a lungul liniei de plutire) la o temperatură a apei de 60-70°C. Prin urmare, în practică, coroziunea la timp de oprire de intensitate variabilă este adesea observată, în ciuda acelorași moduri de oprire ale sistemului și a calității apei conținute în acestea; dispozitivele cu acumulare termică semnificativă sunt supuse unei coroziuni mai severe decât dispozitivele cu dimensiunea focarului și suprafața de încălzire, deoarece apa cazanului din ele se răcește mai repede; temperatura acestuia scade sub 60-70°C.
La temperaturi ale apei peste 85-90°C (de exemplu, în timpul opririlor pe termen scurt ale aparatului), coroziunea generală scade și coroziunea metalului din spațiul de abur, în care se observă o condensare crescută a vaporilor în acest caz, poate depăşi coroziunea metalului spaţiului de apă. Coroziunea de stagnare în spațiul de abur este în toate cazurile mai uniformă decât în spațiul de apă al cazanului.
Dezvoltarea coroziunii la oprire este mult facilitată de nămolul care se acumulează pe suprafețele cazanului, care reține de obicei umiditatea. În acest sens, gropi semnificative de coroziune se găsesc adesea în unități și conducte de-a lungul generatricei inferioare și la capetele acestora, adică în zonele cu cea mai mare acumulare de nămol.
Metode de păstrare a echipamentului în rezervă
Următoarele metode pot fi utilizate pentru conservarea echipamentului:
a) uscare - îndepărtarea apei și a umezelii din agregate;
b) umplerea acestora cu soluții de sodă caustică, fosfat, silicat, nitrit de sodiu, hidrazină;
c) umplere sistem tehnologic azot.
Metoda de conservare trebuie selectată în funcție de natura și durata timpului de nefuncționare, precum și de tipul și caracteristici de proiectare echipamente.
Timpul de oprire a echipamentului poate fi împărțit în două grupe în funcție de durată: pe termen scurt - nu mai mult de 3 zile și pe termen lung - mai mult de 3 zile.
Există două tipuri de opriri pe termen scurt:
a) planificat, legat de punerea în rezervă în weekend din cauza unei scăderi a încărcăturii sau de punerea în rezervă pe timp de noapte;
b) forțat - din cauza defectării conductelor sau a deteriorării altor componente ale echipamentelor, a căror eliminare nu necesită o oprire mai lungă.
În funcție de scop, perioadele de nefuncționare pe termen lung pot fi împărțite în următoarele grupe: a) punerea în rezervă a echipamentelor; b) reparatii curente; c) reparatii majore.
În timpul opririi pe termen scurt a echipamentului, este necesar să se folosească conservarea prin umplerea cu apă dezaerată și întreținerea suprapresiune sau metoda gazului (azot). Dacă este necesară oprirea de urgență, conservarea azotului este singura metodă acceptabilă.
Când sistemul este pus în standby sau este inactiv pentru o perioadă lungă de timp fără a fi executat lucrari de reparatii Este indicat să-l păstrați umplându-l cu o soluție de nitrit sau silicat de sodiu. În aceste cazuri, poate fi utilizată și conservarea azotului, asigurându-vă că luați măsuri pentru a crea densitatea sistemului pentru a preveni consumul excesiv de gaz și funcționarea neproductivă a instalației de azot, precum și pentru a crea condiții sigure la întreținerea echipamentelor.
Metodele de conservare prin crearea unei presiuni excesive și umplerea cu azot pot fi utilizate indiferent de caracteristicile de proiectare ale suprafețelor de încălzire ale echipamentului.
Pentru a preveni coroziunea de staţionare a metalului în timpul major şi reparatii curente Sunt aplicabile numai metode de conservare care fac posibilă crearea pe suprafața metalică folie protectoare, păstrându-și proprietățile timp de cel puțin 1-2 luni după scurgerea soluției de conservare, deoarece golirea și depresurizarea sistemului este inevitabilă. Perioada de valabilitate a foliei de protecție pe suprafața metalică după tratarea acestuia cu azotit de sodiu poate ajunge la 3 luni.
Metodele de conservare care utilizează apă și soluții de reactivi sunt practic inacceptabile pentru protejarea supraîncălzitoarelor intermediare ale cazanului de coroziunea prin staționare din cauza dificultăților asociate cu umplerea acestora și curățarea ulterioară.
Metode de conservare a cazanelor de apă caldă și abur joasă presiune, precum și alte echipamente ale circuitelor tehnologice închise de alimentare cu căldură și apă, diferă în multe privințe de metodele utilizate în prezent pentru prevenirea coroziunii în timpul opririi la centralele termice. Mai jos descriem principalele modalități de prevenire a coroziunii în timpul modului de repaus echipament al dispozitivelor precum sisteme de circulatieținând cont de specificul muncii lor.
Metode simplificate de conservare
Este recomandabil să folosiți aceste metode pentru cazane mici. Acestea constau în îndepărtarea completă a apei din cazane și introducerea desicantului în ele: clorură de calciu calcinată, var nestins, silicagel în proporție de 1-2 kg la 1 m 3 de volum.
Această metodă de conservare este potrivită la temperaturi ale camerei sub și peste zero. In camere incalzite ora de iarna, poate fi implementată una dintre metodele de conservare a contactului. Se rezumă la umplerea întregului volum intern al unității cu o soluție alcalină (NaOH, Na 3 P0 4 etc.), asigurând stabilitatea completă a filmului protector pe suprafața metalică chiar și atunci când lichidul este saturat cu oxigen.
În mod obișnuit, se folosesc soluții care conțin de la 1,5-2 până la 10 kg/m3 NaOH sau 5-20 kg/m3 Na3P04, în funcție de conținutul de săruri neutre din apa sursă. Valorile mai mici se aplică la condensat, valorile mai mari se aplică apei care conține până la 3000 mg/l de săruri neutre.
Coroziunea poate fi prevenită și prin metoda suprapresiunii, în care presiunea aburului din unitatea oprită este menținută constant la un nivel peste presiunea atmosferică, iar temperatura apei rămâne peste 100°C, ceea ce împiedică accesul principalului agent corosiv - oxigenul.
O condiție importantă pentru eficacitatea și eficiența oricărei metode de protecție este etanșeitatea maximă posibilă a fitingurilor abur-apă pentru a evita o scădere prea rapidă a presiunii, pierderea soluției de protecție (sau a gazului) sau pătrunderea umezelii. În plus, în multe cazuri este util pre-curățare suprafete din diverse depozite(săruri, nămol, sol).
La implementarea diferitelor metode de protecție împotriva coroziunii în parcare, trebuie avute în vedere următoarele.
1. Pentru toate tipurile de conservare, este necesar să se îndepărteze mai întâi (clătirea) depunerile de săruri ușor solubile (vezi mai sus) pentru a evita creșterea coroziunii de parcare în anumite zone ale unității protejate. Este obligatoriu să se efectueze această măsură în timpul conservării contactului, în caz contrar este posibilă coroziune locală intensă.
2. Din motive similare, este de dorit să se îndepărteze toate tipurile de depozite insolubile (nămol, calcar, oxizi de fier) înainte de conservarea pe termen lung.
3. Dacă supapele nu sunt de încredere, este necesar să deconectați echipamentul de rezervă de la unitățile de operare folosind mufe.
Scurgerile de abur și apă sunt mai puțin periculoase cu conservarea contactului, dar sunt inacceptabile cu metodele de protecție uscată și gaz.
Alegerea desicantului este determinată de disponibilitatea relativă a reactivului și de dorința de a obține cea mai mare capacitate de umiditate specifică posibilă. Cel mai bun desicant este clorura de calciu granulară. Varul viu este mult mai rău decât clorura de calciu, nu numai datorită capacității sale mai mici de umiditate, ci și datorită pierderii rapide a activității sale. Varul absoarbe nu numai umezeala din aer, ci și dioxidul de carbon, ca urmare a căruia devine acoperit cu un strat de carbonat de calciu, care împiedică absorbția ulterioară a umidității.
Deținătorii brevetului RU 2503747:
DOMENIUL TEHNIC
Invenția se referă la ingineria energiei termice și poate fi utilizată pentru a proteja conductele de încălzire ale cazanelor de abur și apă caldă, schimbătoarelor de căldură, unităților de cazane, evaporatoarelor, rețelei de încălzire, sistemelor de încălzire de la scară. cladiri rezidentialeŞi instalatii industrialeîn timpul funcționării curente.
CONTEXTUL ART
Funcționarea cazanelor cu abur este asociată cu expunerea simultană la temperaturi ridicate, presiune, solicitări mecanice și un mediu agresiv, care este apa din cazan. Apa cazanului și metalul suprafețelor de încălzire a cazanului sunt faze separate sistem complex, care se formează la contactul lor. Rezultatul interacțiunii acestor faze sunt procese de suprafață care au loc la interfața lor. Ca urmare a acestui fapt, în metalul suprafețelor de încălzire au loc coroziune și formarea de calcar, ceea ce duce la o modificare a structurii și proprietăților mecanice ale metalului și care contribuie la dezvoltarea diferitelor daune. Deoarece conductivitatea termică a calcarului este de cincizeci de ori mai mică decât cea a conductelor de încălzire din fier, există pierderi de energie termică în timpul transferului de căldură - cu o grosime de scară de 1 mm de la 7 la 12% și cu 3 mm - 25%. Formarea severă de calcar într-un sistem continuu de boiler cu abur determină adesea oprirea producției timp de câteva zile pe an pentru a elimina calcarul.
Calitatea apei de alimentare și deci a apei din cazan este determinată de prezența impurităților pe care le pot provoca diverse tipuri coroziunea metalului suprafețelor de încălzire interioară, formarea calcarului primar pe acestea, precum și a nămolului ca sursă de formare a calcarului secundar. În plus, calitatea apei din cazan depinde și de proprietățile substanțelor formate ca urmare a fenomenelor de suprafață în timpul transportului apei și a condensului prin conducte în timpul proceselor de tratare a apei. Îndepărtarea impurităților din apa de alimentare este una dintre modalitățile de a preveni formarea calcarului și a coroziunii și se realizează prin metode de tratare preliminară (pre-boiler) a apei, care vizează maximizarea eliminării impurităților găsite în apa sursă. Cu toate acestea, metodele utilizate nu ne permit să eliminăm complet conținutul de impurități din apă, care este asociat nu numai cu dificultăți tehnice, ci și fezabilitate economică aplicarea metodelor de tratare a apei înainte de boiler. În plus, deoarece tratarea apei este complexă sistem tehnic, este redundant pentru cazane de productivitate scăzută și medie.
Metodele cunoscute de îndepărtare a depozitelor deja formate folosesc în principal mecanice și metode chimice curatenie. Dezavantajul acestor metode este că nu pot fi produse în timpul funcționării cazanelor. În plus, metodele de curățare chimică necesită adesea utilizarea de substanțe chimice scumpe.
De asemenea, sunt cunoscute metode de prevenire a formării calcarului și coroziunii, efectuate în timpul funcționării cazanelor.
Brevetul SUA 1877389 propune o metodă pentru îndepărtarea calcarului și prevenirea formării acestuia în apă fierbinte și cazane cu abur. În această metodă, suprafața cazanului este catodul, iar anodul este plasat în interiorul conductei. Metoda constă în trecerea unei constante sau AC prin intermediul sistemului. Autorii notează că mecanismul de acțiune al metodei este cel sub influență curent electric Pe suprafața cazanului se formează bule de gaz, care duc la desprinderea calcarului existent și împiedică formarea unuia nou. Dezavantajul acestei metode este necesitatea de a menține constant fluxul de curent electric în sistem.
Brevetul US nr. 5.667.677 propune o metodă de tratare a unui lichid, în special a apei, într-o conductă, pentru a încetini formarea calcarului. Această metodă se bazează pe crearea unui câmp electromagnetic în conducte, care respinge ionii de calciu și magneziu dizolvați în apă din pereții conductelor și echipamentelor, împiedicând cristalizarea acestora sub formă de calcar, ceea ce permite funcționarea cazanelor, cazanelor, schimbătoare de căldură și sisteme de răcire pe apă dură. Dezavantajul acestei metode este costul ridicat și complexitatea echipamentului utilizat.
Cererea WO 2004016833 propune o metodă pentru reducerea formării de calcar pe o suprafaţă metalică expusă la o soluţie apoasă alcalină suprasaturată care este capabilă să formeze calcar după o perioadă de expunere, cuprinzând aplicarea unui potenţial catodic pe suprafaţa menţionată.
Această metodă poate fi utilizată în diverse procese tehnologice, în care metalul este în contact cu o soluție apoasă, în special în schimbătoare de căldură. Dezavantajul acestei metode este că nu protejează suprafața metalică de coroziune după îndepărtarea potențialului catodic.
Astfel, există în prezent necesitatea dezvoltării unei metode îmbunătățite pentru prevenirea formării de calcar a conductelor de încălzire, a cazanelor de apă caldă și a cazanelor de abur, care să fie economică și extrem de eficientă și să ofere protecție anticoroziune a suprafeței pentru o perioadă lungă de timp după expunere.
În prezenta invenție, această problemă este rezolvată folosind o metodă conform căreia pe o suprafață metalică este creat un potențial electric purtător de curent, suficient pentru a neutraliza componenta electrostatică a forței de adeziune a particulelor coloidale și a ionilor la suprafața metalului.
SCURTĂ DESCRIERE A INVENŢIEI
Un obiectiv al prezentei invenţii este acela de a furniza o metodă îmbunătăţită pentru prevenirea formării de calcar în conductele de încălzire ale cazanelor de apă caldă şi abur.
Un alt obiectiv al prezentei invenţii este acela de a asigura posibilitatea eliminării sau reducerii semnificative a necesităţii detartrajului în timpul funcţionării cazanelor de apă caldă şi abur.
Un alt obiectiv al prezentei invenţii este acela de a elimina necesitatea utilizării de reactivi consumabili pentru a preveni formarea calcarului şi coroziunea conductelor de încălzire ale cazanelor de încălzire a apei şi aburului.
Un alt obiectiv al prezentei invenţii este acela de a permite începerea lucrărilor pentru a preveni formarea depunerilor şi coroziunii ţevilor de încălzire ale cazanelor de apă caldă şi abur pe ţevile contaminate ale cazanului.
Prezenta invenție se referă la o metodă pentru prevenirea formării de calcar și coroziunea pe o suprafață metalică realizată dintr-un aliaj care conține fier și în contact cu un mediu abur-apă din care se poate forma calcar. Această metodă constă în aplicarea pe suprafața metalică specificată a unui potențial electric purtător de curent suficient pentru a neutraliza componenta electrostatică a forței de adeziune a particulelor coloidale și a ionilor la suprafața metalului.
Conform unor exemple de realizare private ale metodei revendicate, potențialul de purtare a curentului este stabilit în intervalul 61-150 V. Conform unor exemple de realizare private ale metodei revendicate, aliajul de mai sus care conține fier este oțel. În unele exemple de realizare, suprafața metalică este suprafața interioară a tuburilor de încălzire ale unui cazan de apă caldă sau de abur.
Dezvăluit în această descriere Metoda are următoarele avantaje. Un avantaj al metodei este formarea redusă a calcarului. Un alt avantaj al prezentei invenţii este capacitatea de a utiliza un aparat electrofizic de lucru odată achiziţionat, fără a fi nevoie de a utiliza reactivi sintetici consumabili. Un alt avantaj este posibilitatea de a începe lucrul pe tuburile de cazan murdare.
Rezultatul tehnic al prezentei invenții este, prin urmare, creșterea eficienței de funcționare a cazanelor de apă caldă și abur, creșterea productivității, creșterea eficienței transferului de căldură, reducerea consumului de combustibil pentru încălzirea cazanului, economisirea energiei etc.
Alte rezultate tehnice și avantaje ale prezentei invenții includ asigurarea posibilității de distrugere strat cu strat și îndepărtarea depunerilor deja formate, precum și prevenirea noii sale formări.
SCURTĂ DESCRIERE A DESENELOR
Figura 1 prezintă distribuţia depunerilor pe suprafeţele interioare ale cazanului ca rezultat al aplicării metodei conform prezentei invenţii.
DESCRIEREA DETALIATĂ A INVENŢIEI
Metoda prezentei invenţii implică aplicarea pe o suprafaţă metalică supusă formării calcarului a unui potenţial electric purtător de curent suficient pentru a neutraliza componenta electrostatică a forţei de adeziune a particulelor coloidale şi a ionilor care formează calcar la suprafaţa metalică.
Termenul „potențial electric conducător” așa cum este utilizat în această aplicație înseamnă un potențial alternativ care neutralizează stratul dublu electric de la interfața metalului și mediul abur-apă care conține săruri care duc la formarea calcarului.
După cum este cunoscut unui specialist în domeniu, purtătorii sarcina electricaÎntr-un metal, lent în comparație cu purtătorii principali de sarcină - electronii - sunt dislocații ale structurii sale cristaline, care poartă o sarcină electrică și formează curenți de dislocare. Venind la suprafața conductelor de încălzire ale cazanului, acești curenți devin parte a stratului electric dublu în timpul formării depunerilor. Potențialul purtător de curent, electric, pulsatoriu (adică, alternativ) inițiază îndepărtarea sarcinii electrice a dislocațiilor de pe suprafața metalului la sol. În acest sens, este un conductor al curenților de dislocare. Ca urmare a acțiunii acestui potențial electric purtător de curent, stratul dublu electric este distrus, iar scara se dezintegrează treptat și trece în apa cazanului sub formă de nămol, care este îndepărtat din cazan în timpul purjării periodice.
Astfel, termenul „potențial purtător de curent” este de înțeles pentru o persoană de specialitate în domeniu și, în plus, este cunoscut din stadiul tehnicii (a se vedea, de exemplu, brevetul RU 2128804 C1).
Ca dispozitiv pentru crearea unui potențial electric purtător de curent, de exemplu, poate fi utilizat un dispozitiv descris în RU 2100492 C1, care include un convertor cu convertor de frecvențăși un regulator de potențial pulsatoriu, precum și un regulator de formă de impuls. Descriere detaliată al acestui dispozitiv este dat în RU 2100492 C1. Orice alt dispozitiv similar poate fi, de asemenea, utilizat, după cum va fi apreciat de un specialist în domeniu.
Potențialul electric conductiv conform prezentei invenții poate fi aplicat oricărei părți a suprafeței metalice îndepărtate de baza cazanului. Locul de aplicare este determinat de comoditatea și/sau eficacitatea utilizării metodei revendicate. Un specialist în domeniu, folosind informațiile dezvăluite aici și folosind tehnici standard de testare, va fi capabil să determine locația optimă pentru aplicarea potențialului electric de absorbție a curentului.
în unele exemple de realizare ale prezentei invenţii, potenţialul electric de absorbţie a curentului este variabil.
Potențialul electric de absorbție a curentului conform prezentei invenții poate fi aplicat pentru diferite perioade de timp. Timpul de aplicare a potențialului este determinat de natura și gradul de contaminare a suprafeței metalice, compoziția apei utilizate, conditii de temperaturași caracteristicile de funcționare ale dispozitivului de încălzire și alți factori cunoscuți specialiștilor din acest domeniu al tehnologiei. O persoană de specialitate în domeniu, folosind informațiile dezvăluite aici și folosind tehnici standard de testare, va fi capabil să determine timp optim aplicarea potențialului electric purtător de curent, în funcție de obiectivele, condițiile și starea dispozitivului de încălzire.
Mărimea potențialului purtător de curent necesar pentru a neutraliza componenta electrostatică a forței de aderență poate fi determinată de un specialist în domeniul chimiei coloidului pe baza informațiilor cunoscute din stadiul tehnicii, de exemplu din cartea B.V. Deryagin, N.V. Churaev, V.M. „Surface Forces”, Moscova, „Nauka”, 1985. Conform unor exemple de realizare, mărimea potențialului electric purtător de curent este în intervalul de la 10 V la 200 V, mai preferabil de la 60 V la 150 V, chiar mai preferabil de la 61 V la 150 V. Valorile potențialului electric purtător de curent în intervalul de la 61 V la 150 V duc la descărcarea stratului electric dublu, care stă la baza componentei electrostatice a forțelor de adeziune la scară și, în consecință, distrugerea scării. Valorile potențialului de purtare a curentului sub 61 V sunt insuficiente pentru a distruge scara, iar la valorile potențialului de purtare a curentului de peste 150 V, este probabil să înceapă distrugerea nedorită prin eroziune electrică a metalului tuburilor de încălzire.
Suprafața metalică la care se poate aplica metoda conform prezentei invenții poate face parte din următoarele dispozitive termice: conducte de încălzire a cazanelor cu abur și apă caldă, schimbătoare de căldură, centrale termice, evaporatoare, rețea de încălzire, sisteme de încălzire a clădirilor rezidențiale și instalații industriale în timpul funcționării în desfășurare. Această listă este ilustrativă și nu limitează lista de dispozitive la care poate fi aplicată metoda conform prezentei invenții.
În unele exemple de realizare, aliajul care conține fier din care este realizată suprafața metalică la care se poate aplica metoda din prezenta invenție poate fi oțel sau alt material care conține fier, cum ar fi fonta, kovar, fechral, oțel de transformare, alsifer, magneto, alnico, oţel cromat, invar, etc. Această listă este ilustrativă şi nu limitează lista aliajelor care conţin fier la care se poate aplica metoda conform prezentei invenţii. Un specialist în domeniu, pe baza cunoştinţelor cunoscute în domeniu, va fi capabil să identifice astfel de aliaje care conţin fier care pot fi utilizate conform prezentei invenţii.
Mediul apos din care calcarul este capabil să se formeze, conform unor exemple de realizare ale prezentei invenții, este apa de la robinet. Mediul apos poate fi, de asemenea, apă care conţine compuşi metalici dizolvaţi. Compușii metalici dizolvați pot fi compuși de fier și/sau metale alcalino-pământoase. Mediul apos poate fi, de asemenea, o suspensie apoasă de particule coloidale de fier și/sau compuși ai metalelor alcalino-pământoase.
Metoda conform prezentei invenții îndepărtează depunerile formate anterior și servește ca mijloc fără reactiv de curățare a suprafețelor interioare în timpul funcționării unui dispozitiv de încălzire, asigurând ulterior funcționarea acestuia fără calcar. În acest caz, dimensiunea zonei în care se realizează prevenirea depunerilor și coroziunii depășește în mod semnificativ dimensiunea zonei de distrugere efectivă a scalei.
Metoda conform prezentei invenții are următoarele avantaje:
Nu necesită utilizarea de reactivi, de ex. ecologic;
Ușor de implementat, nu necesită dispozitive speciale;
Vă permite să creșteți coeficientul de transfer de căldură și să creșteți eficiența cazanelor, ceea ce afectează semnificativ indicatorii economici ai funcționării acestuia;
Poate fi folosit ca adaos la metodele aplicate de tratare a apei pre-boiler, sau separat;
Vă permite să abandonați procesele de dedurizare și dezaerare a apei, ceea ce simplifică foarte mult schema tehnologică a cazanelor și face posibilă reducerea semnificativă a costurilor în timpul construcției și exploatării.
Obiectele posibile ale metodei pot fi cazane de apa calda, cazane de căldură reziduală, sisteme închise alimentare termica, instalatii de desalinizare termica apa de mare, unități de conversie a aburului etc.
Absența deteriorării coroziunii și a formării de calcar pe suprafețele interioare deschide posibilitatea dezvoltării unor soluții fundamentale de proiectare și amenajare pentru cazanele cu abur de putere mică și medie. Aceasta va permite, datorită intensificării proceselor termice, să se realizeze o reducere semnificativă a greutății și dimensiunilor cazanelor cu abur. Asigurați nivelul de temperatură specificat al suprafețelor de încălzire și, prin urmare, reduceți consumul de combustibil, volumul gaze de ardereși reduc emisiile lor în atmosferă.
EXEMPLU DE IMPLEMENTARE
Metoda revendicată în prezenta invenție a fost testată la șantierele navale Amiralty și la centralele de cazane Krasny Khimik. S-a demonstrat că metoda din prezenta invenţie curăţă eficient suprafețe interioare centrale termice din depozite. În cursul acestor lucrări s-au obținut economii de combustibil echivalent de 3-10%, în timp ce variația valorilor de economii este asociată cu diferite grade de contaminare a suprafețelor interioare ale unităților cazanului. Scopul lucrării a fost evaluarea eficacității metodei revendicate pentru asigurarea funcționării fără reactivi, fără calcar a cazanelor cu abur de putere medie în condiții de tratare a apei de înaltă calitate, respectarea regimului chimic al apei și înaltă calitate. nivel profesional funcţionarea echipamentului.
Metoda revendicată în prezenta invenție a fost testată pe unitatea de cazan cu abur nr. 3 DKVR 20/13 a celei de-a 4-a case de cazane Krasnoselskaya a filialei de sud-vest a Întreprinderii Unitare de Stat „TEK SPb”. Funcționarea unității cazanului a fost efectuată în strictă conformitate cu cerințele documentelor de reglementare. Totul este instalat pe centrală fondurile necesare controlul parametrilor săi de funcționare (presiunea și debitul aburului generat, temperatura și debitul apei de alimentare, presiunea aerului de explozie și a combustibilului pe arzătoare, vid în secțiunile principale ale traseului de gaz al unității cazanului). Debitul de abur al cazanului a fost menținut la 18 t/oră, presiunea aburului în tamburul cazanului a fost de 8,1...8,3 kg/cm2. Economizorul a funcționat în modul de încălzire. Apa de alimentare cu apă a orașului a fost folosită ca sursă de apă, care a îndeplinit cerințele GOST 2874-82 „Apă potabilă”. Trebuie remarcat faptul că numărul de compuși de fier care intră în camera cazanului specificat, de regulă, depășește cerințele de reglementare(0,3 mg/l) și se ridică la 0,3-0,5 mg/l, ceea ce duce la supra-creșterea intensivă a suprafețelor interne cu compuși feroși.
Eficacitatea metodei a fost evaluată pe baza stării suprafețelor interioare ale unității cazanului.
Evaluarea influenței metodei conform prezentei invenții asupra stării suprafețelor de încălzire interioare ale unității de cazan.
Înainte de începerea testelor, a fost efectuată o inspecție internă a unității cazanului și a fost înregistrată starea inițială a suprafețelor interioare. La început a fost efectuată o inspecție preliminară a cazanului sezonul de incalzire, la o lună după curățarea sa chimică. În urma inspecției, s-a dezvăluit: pe suprafața tobelor există depozite solide continue de culoare maro închis, care posedă proprietăți paramagnetice și constau probabil din oxizi de fier. Grosimea depunerilor a fost de până la 0,4 mm vizual. În partea vizibilă a țevilor de fierbere, în principal pe partea îndreptată spre cuptor, s-au găsit depuneri solide necontinue (până la cinci pete la 100 mm lungime a țevii cu o dimensiune de 2 până la 15 mm și o grosime vizuală de până la 100 mm). 0,5 mm).
Dispozitivul pentru crearea unui potențial purtător de curent, descris în RU 2100492 C1, a fost conectat în punctul (1) la trapa (2) a tamburului superior de pe partea din spate a cazanului (vezi Fig. 1). Potențialul electric purtător de curent a fost egal cu 100 V. Potențialul electric purtător de curent a fost menținut continuu timp de 1,5 luni. La sfarsitul acestei perioade, centrala termica a fost deschisa. Ca urmare a unei inspecții interne a unității cazanului, s-a constatat o absență aproape completă a depunerilor (nu mai mult de 0,1 mm vizual) pe suprafața (3) a tamburelor superioare și inferioare la 2-2,5 metri (zona (4) ) de la trapele tamburului (puncte de conectare a dispozitivului pentru a crea un potențial purtător de curent (1)). La o distanță de 2,5-3,0 m (zona (5)) de trape, sedimentele (6) s-au păstrat sub formă de tuberculi individuali (pete) de până la 0,3 mm grosime (vezi Figura 1). Mai departe, pe măsură ce vă deplasați spre față, (la o distanță de 3,0-3,5 m de trape) încep depuneri continue (7), până la 0,4 mm vizual, adică. la această distanță de punctul de conectare al dispozitivului, efectul metodei de curățare conform prezentei invenții nu a fost practic evident. Potențialul electric purtător de curent a fost egal cu 100 V. Potențialul electric purtător de curent a fost menținut continuu timp de 1,5 luni. La sfarsitul acestei perioade, centrala termica a fost deschisa. Ca urmare a unei inspecții interne a unității cazanului, a fost stabilită o absență aproape completă a depunerilor (nu mai mult de 0,1 mm vizual) pe suprafața tamburelor superioare și inferioare la 2-2,5 metri de trapele tamburului (punctele de atașare ale dispozitivul de creare a potențialului purtător de curent). La o distanță de 2,5-3,0 m de trape, depozitele s-au păstrat sub formă de tuberculi individuali (pete) de până la 0,3 mm grosime (vezi Fig. 1). Mai departe, pe măsură ce vă deplasați spre față (la o distanță de 3,0-3,5 m de trape), încep vizual depuneri continue de până la 0,4 mm, adică. la această distanță de punctul de conectare al dispozitivului, efectul metodei de curățare conform prezentei invenții nu a fost practic evident.
În partea vizibilă a conductelor de fierbere, la 3,5-4,0 m de trapele tamburului, s-a observat o absență aproape completă a depunerilor. În plus, pe măsură ce ne îndreptăm spre față, se găsesc depozite solide necontinue (până la cinci pete la 100 l.mm cu o dimensiune de la 2 la 15 mm și o grosime vizuală de până la 0,5 mm).
Ca rezultat al acestei etape de testare, s-a ajuns la concluzia că metoda conform prezentei invenții, fără utilizarea niciunui reactiv, poate distruge în mod eficient depunerile formate anterior și poate asigura funcționarea fără calcar a unității cazanului.
La următoarea etapă de testare, dispozitivul pentru crearea unui potențial purtător de curent a fost conectat la punctul „B” și testele au continuat încă 30-45 de zile.
Următoarea deschidere a unității cazanului a fost efectuată după 3,5 luni de funcționare continuă a dispozitivului.
O inspecție a unității cazanului a arătat că depozitele rămase anterior au fost complet distruse și doar o cantitate mică a rămas în secțiunile inferioare ale conductelor cazanului.
Acest lucru ne-a permis să tragem următoarele concluzii:
Dimensiunea zonei în care este asigurată funcționarea fără calcar a unității cazanului depășește semnificativ dimensiunea zonei de distrugere efectivă a depunerilor, ceea ce permite transferul ulterior al punctului de conectare al potențialului purtător de curent pentru a curăța întregul interior. suprafața unității cazanului și menține în continuare modul de funcționare fără calcar;
Distrugerea depozitelor formate anterior și prevenirea formării altora noi este asigurată prin procese de natură diferită.
Pe baza rezultatelor inspecției, s-a decis continuarea testării până la sfârșitul perioadei de încălzire pentru a curăța definitiv tamburele și țevile de fierbere și pentru a determina fiabilitatea asigurării funcționării fără calcar a cazanului. Următoarea deschidere a unității cazanului a fost efectuată după 210 zile.
Rezultatele inspecției interne a cazanului au arătat că procesul de curățare a suprafețelor interioare ale cazanului din tamburele superioare și inferioare și conductele de fierbere a dus la îndepărtarea aproape completă a depunerilor. Pe întreaga suprafață a metalului s-a format un strat subțire dens, de culoare neagră cu o pată albastră, a cărui grosime, chiar și în stare umedă (aproape imediat după deschiderea cazanului), nu depășea vizual 0,1 mm.
În același timp, a fost confirmată fiabilitatea asigurării funcționării fără calcar a unității cazanului atunci când se utilizează metoda din prezenta invenție.
Efectul protector al peliculei de magnetit a durat până la 2 luni după deconectarea dispozitivului, ceea ce este suficient pentru a asigura conservarea unității cazanului folosind metoda uscată la transferul în rezervă sau pentru reparații.
Deși prezenta invenție a fost descrisă în legătură cu diverse exemple concreteși formele de realizare ale invenției, trebuie să se înțeleagă că această invenție nu este limitată la aceasta și că poate fi pusă în practică în scopul următoarelor revendicări
1. O metodă pentru prevenirea formării calcarului pe o suprafață metalică realizată dintr-un aliaj care conține fier și în contact cu un mediu abur-apă din care se poate forma calcar, inclusiv aplicarea unui potențial electric purtător de curent pe suprafața metalică menționată în interval de la 61 V la 150 V pentru a neutraliza componenta electrostatică a forței de aderență dintre suprafața metalică menționată și particulele coloidale și ionii care formează scara.
Invenția se referă la ingineria energiei termice și poate fi utilizată pentru a proteja împotriva calcarului și coroziunii țevilor de încălzire a cazanelor cu abur și apă caldă, schimbătoarelor de căldură, unităților de cazane, evaporatoarelor, rețelei de încălzire, sistemelor de încălzire ale clădirilor rezidențiale și a instalațiilor industriale în timpul funcționării. O metodă pentru prevenirea formării calcarului pe o suprafață metalică realizată dintr-un aliaj care conține fier și în contact cu un mediu de abur și apă din care se poate forma calcarul implică aplicarea pe suprafața metalică menționată a unui potențial electric purtător de curent în intervalul de la 61 V la 150 V pentru a neutraliza componenta electrostatică a forței de aderență dintre suprafața metalică specificată și particulele coloidale și ioni care formează scara. Rezultatul tehnic este creșterea eficienței și productivității cazanelor de apă caldă și abur, creșterea eficienței transferului de căldură, asigurând distrugerea strat cu strat și îndepărtarea depunerilor formate, precum și prevenirea noii sale formări. 2 salariu f-ly, 1 av., 1 ill.
Coroziunea țevilor ecranului este cea mai activă în locurile în care sunt concentrate impuritățile lichidului de răcire. Acestea includ zone de conducte de ecran cu sarcini termice mari, unde are loc o evaporare profundă a apei din cazan (mai ales dacă există depuneri poroase cu conductivitate termică scăzută pe suprafața de evaporare). Prin urmare, în ceea ce privește prevenirea deteriorării țevilor ecranate asociate cu coroziunea internă a metalului, este necesar să se țină cont de necesitatea abordare integrată, adică impact atât asupra chimiei apei, cât și asupra condițiilor de ardere.
Deteriorările la conductele de ecranare sunt în principal de natură mixtă, acestea pot fi împărțite în două grupuri:
1) Deteriorări cu semne de supraîncălzire a oțelului (deformarea și subțierea pereților conductei în punctul de distrugere; prezența granulelor de grafit etc.).
2) Fracturi fragile fără trăsături caracteristice supraîncălzirea metalului.
Pe suprafața interioară a multor țevi există depozite semnificative de natură cu două straturi: cea superioară este slab aderentă, cea inferioară este ca o scară, strâns lipită de metal. Grosimea stratului inferior de sol este de 0,4-0,75 mm. În zona de deteriorare, scara de pe suprafața interioară este distrusă. În apropierea locurilor de distrugere și la o oarecare distanță de acestea, suprafața interioară a țevilor este afectată de gropi de coroziune și microdeteriorări fragile.
Aspectul general al deteriorării indică natura termică a distrugerii. Modificările structurale pe partea frontală a țevilor - sferidizarea și descompunerea profundă a perlitei, formarea grafitului (tranziția carbonului în grafit 45-85%) - indică faptul că nu numai temperatura de funcționare a ecranelor, ci și temperatura admisă pentru oțel este depăşită 20.500 °C. Prezența FeO confirmă, de asemenea nivel înalt temperaturile metalelor în timpul funcționării (peste 845 oK - adică 572 oC).
Daunele fragile cauzate de hidrogen apar de obicei în zonele cu fluxuri mari de căldură, sub straturi groase de depozite și țevi înclinate sau orizontale, precum și în zonele de transfer de căldură din apropierea inelelor de sudură sau a altor dispozitive care împiedică mișcarea liberă a fluxurilor a demonstrat că daunele cauzate de hidrogen au loc în cazanele care funcționează la presiuni sub 1000 psi. inch (6,9 MPa).
Daunele cauzate de hidrogen au ca rezultat, de obicei, lacrimi cu margini groase. Alte mecanisme care contribuie la formarea de rupturi cu margini groase sunt fisurarea prin coroziune la stres, oboseala prin coroziune, rupturile de tensiune și (în unele cazuri rare) supraîncălzirea extremă. Poate fi dificil să distingem vizual daunele cauzate de deteriorarea hidrogenului de alte tipuri de daune, dar mai multe caracteristici pot ajuta.
De exemplu, deteriorarea hidrogenului implică aproape întotdeauna pipăirea metalului (vezi precauțiile din capitolele 4 și 6). Alte tipuri de defecțiuni (cu posibila excepție a oboselii de coroziune, care începe adesea în carcase individuale) nu sunt de obicei asociate cu coroziune severă.
Defecțiunile conductelor ca urmare a deteriorării metalului cu hidrogen se manifestă adesea sub forma formării unei „ferestre” dreptunghiulare în peretele conductei, ceea ce nu este tipic pentru alte tipuri de daune.
Pentru a evalua deteriorarea țevilor de ecran, trebuie să se țină cont de faptul că conținutul metalurgic (inițial) de hidrogen gazos din oțel din clasa perlită (inclusiv Art. 20) nu depășește 0,5-1 cm3/100g. Când conținutul de hidrogen este mai mare de 4-5 cm3/100g, proprietățile mecanice ale oțelului se deteriorează semnificativ. În acest caz, trebuie să se concentreze în primul rând pe conținutul local de hidrogen rezidual, deoarece în cazul fracturilor fragile ale conductelor de ecran, o deteriorare accentuată a proprietăților metalului este observată numai într-o zonă îngustă de-a lungul secțiunii transversale a metalului. teava cu structura invariabil satisfacatoare si proprietăți mecanice metal adiacent la o distanță de numai 0,2-2mm.
Valorile obținute ale concentrațiilor medii de hidrogen la marginea distrugerii sunt de 5-10 ori mai mari decât conținutul său inițial pentru stația 20, ceea ce nu ar putea decât să aibă un impact semnificativ asupra deteriorabilității conductelor.
Rezultatele prezentate indică faptul că fragilizarea hidrogenului s-a dovedit a fi un factor decisiv în deteriorarea tuburilor de ecran ale cazanelor KrCHPP.
A fost necesar să se studieze în continuare care factor are o influență decisivă asupra acestui proces: a) ciclul termic din cauza destabilizarii regimului normal de fierbere în zonele cu fluxuri de căldură crescute în prezența depunerilor pe suprafața de evaporare și, ca urmare, deteriorarea filmelor de oxid de protecție care o acoperă; b) prezența în mediu de lucru impurități corozive concentrate în depozite din apropierea suprafeței de evaporare; c) acţiunea combinată a factorilor „a” şi „b”.
Deosebit de importantă este problema rolului regimului de ardere. Natura curbelor indică acumularea de hidrogen într-un număr de cazuri în apropierea suprafeței exterioare a conductelor de ecran. Acest lucru este posibil în primul rând dacă există un strat dens de sulfuri pe suprafața specificată, care sunt în mare parte impermeabile la hidrogenul care se difuzează de la suprafața interioară la cea exterioară. Formarea sulfurilor se datorează: conținutului ridicat de sulf al combustibilului ars; aruncând o lanternă pe panourile ecranului. Un alt motiv pentru hidrogenarea metalului la suprafața exterioară este apariția proceselor de coroziune atunci când metalul intră în contact cu gazele de ardere. După cum a arătat analiza depunerilor exterioare ale conductelor cazanului, ambele motive de mai sus au avut loc de obicei.
Rolul regimului de ardere se manifestă și în coroziunea conductelor de ecran sub influența apă curată, care se observă cel mai adesea la generatoarele de abur presiune mare. Focurile de coroziune sunt de obicei localizate în zona de sarcini termice locale maxime și numai pe suprafața încălzită a țevii. Acest fenomen duce la formarea unor depresiuni rotunde sau eliptice cu un diametru mai mare de 1 cm.
Supraîncălzirea metalului are loc cel mai adesea în prezența depunerilor datorită faptului că cantitatea de căldură primită va fi aproape aceeași atât pentru o țeavă curată, cât și pentru o țeavă care conține scară, temperatura țevii va fi diferită.
În cazanele cu abur de nave, coroziunea poate apărea atât din circuitul abur-apă, cât și din produsele de ardere a combustibilului.
Suprafețele interioare ale circuitului abur-apă pot fi supuse următoarelor tipuri de coroziune;
Coroziunea cu oxigen- este cel mai periculos tip de coroziune. Trăsătură caracteristică coroziunea cu oxigen este formarea coroziunii punctuale locale care ajunge la gropi adânci și prin găuri; Secțiunile de admisie ale economizoarelor, colectoarelor și conductelor de scurgere ale circuitelor de circulație sunt cele mai susceptibile la coroziunea cu oxigen.
Coroziunea nitriților - spre deosebire de coroziunea cu oxigen, afectează suprafețele interioare ale tuburilor de ridicare solicitate termic și provoacă formarea de gropi mai adânci cu un diametru de 15 ^ 20 mm.
Coroziunea intergranulară este un fel deosebit coroziunea și are loc în locurile cu cele mai mari solicitări metalice (suduri, laminare și conexiuni cu flanșă) ca urmare a interacțiunii metalului cazanului cu alcalii foarte concentrați. O trăsătură caracteristică este apariția pe suprafața metalică a unei rețele de fisuri mici, care se dezvoltă treptat în fisuri traversante;
Coroziunea nămolului are loc în locurile în care se depune nămol și în zonele stagnante ale circuitelor de circulație a cazanelor. Procesul este de natură electrochimică atunci când oxizii de fier intră în contact cu metalul.
Următoarele tipuri de coroziune pot fi observate de la produsele de ardere a combustibilului;
Coroziunea gazelor afectează suprafețele de încălzire prin evaporare, supraîncălzire și economizor, căptușeala carcasei,
Scuturi de ghidare a gazelor și alte elemente ale cazanului expuse la temperaturi ridicate ale gazului Când temperatura metalului din conductele cazanului crește peste 530 0C (pentru oțel carbon), începe distrugerea peliculei de oxid de protecție de pe suprafața conductelor, oferind acces nestingherit. de oxigen la metalul pur. În acest caz, coroziunea are loc pe suprafața țevilor cu formarea de calcar.
Cauza imediată a acestui tip de coroziune este o încălcare a regimului de răcire al acestor elemente și o creștere a temperaturii lor peste nivelul admis. Din motive pentru suprafețele de încălzire a conductelor Ysh Pot exista variații ale temperaturii peretelui; formarea unui strat semnificativ de scară, perturbări ale regimului de circulație (stagnare, răsturnare, formare de blocaje de abur), pierderi de apă din cazan, distribuție neuniformă a apei și extragerea aburului pe lungimea colectorului de abur.
Coroziunea la temperatură înaltă (vanadiu) afectează suprafețele de încălzire ale supraîncălzitoarelor cu abur situate în zona cu temperaturi ridicate ale gazului. Când combustibilul este ars, se formează oxizi de vanadiu. În acest caz, când există o lipsă de oxigen, se formează trioxid de vanadiu, iar când există un exces, pentoxid de vanadiu. Pentoxidul de vanadiu U205, care are un punct de topire de 675 0C, este coroziv. Pentoxidul de vanadiu, eliberat în timpul arderii păcurului, se lipește de suprafețele de încălzire la temperaturi ridicate și provoacă distrugerea activă a metalului. Experimentele au arătat că chiar și conținutul de vanadiu de până la 0,005% în greutate poate provoca coroziune periculoasă.
Coroziunea vanadiului poate fi prevenită prin reducerea temperaturii admisibile a metalului elementelor cazanului și organizarea arderii cu coeficienți de aer în exces minim a = 1,03 + 1,04.
Coroziunea la temperatură scăzută (acidă) afectează în principal suprafețele de încălzire a cozii. Produșii de combustie ai păcurelor sulfuroase conțin întotdeauna vapori de apă și compuși de sulf, care se formează atunci când sunt combinați unul cu celălalt acid sulfuric. Când gazele spală suprafețele de încălzire relativ reci, vaporii de acid sulfuric se condensează pe ele și provoacă coroziunea metalului. Intensitatea coroziunii la temperaturi scăzute depinde de concentrația de acid sulfuric din pelicula de umiditate depusă pe suprafețele de încălzire. În același timp, concentrația de SO3 în produsele de ardere este determinată nu numai de conținutul de sulf din combustibil. Principalii factori care influențează viteza de coroziune la temperatură joasă sunt;
Condiții pentru ca reacția de ardere să aibă loc în cuptor. Pe măsură ce raportul de aer în exces crește, procentul de gaz B03 crește (la a = 1,15, 3,6% din sulful conținut în combustibil este oxidat; la a = 1,7, aproximativ 7% din sulf este oxidat). La coeficienții de exces de aer a = 1,03 - 1,04, practic nu se formează anhidridă sulfurică B03;
Starea suprafetelor de incalzire;
Puterea cazanului de asemenea apa rece, determinând o scădere a temperaturii pereților țevilor economizorului sub punctul de rouă pentru acid sulfuric;
Concentrația apei în combustibil; La arderea combustibililor saturati cu apa, punctul de roua creste datorita cresterii presiunii partiale a vaporilor de apa din produsele de ardere.
Coroziunea prin stagnare afectează suprafețele exterioare ale țevilor și colectoarelor, carcasei, dispozitivelor de ardere, fitingurilor și alte elemente ale conductei gaz-aer a cazanului. Funinginea formată în timpul arderii combustibilului acoperă suprafețele de încălzire și părțile interne ale conductei gaz-aer a cazanului. Funinginea este higroscopică, iar când cazanul se răcește, absoarbe ușor umiditatea, provocând coroziune. Coroziunea este de natură ulceroasă atunci când pe suprafața metalului se formează o peliculă de soluție de acid sulfuric atunci când cazanul se răcește și temperatura elementelor sale scade sub punctul de rouă pentru acidul sulfuric.
Lupta împotriva coroziunii prin staționare se bazează pe crearea unor condiții care să împiedice umiditatea să pătrundă pe suprafața metalului cazanului, precum și pe aplicarea de acoperiri anticorozive pe suprafețele elementelor cazanului.
În timpul inactivității pe termen scurt a cazanelor, după inspectarea și curățarea suprafețelor de încălzire pentru a preveni precipitatii atmosfericeîn conductele de evacuare ale cazanelor coș de fum este necesar să puneți un capac, să închideți registrele de aer și orificiile de inspecție. Este necesar să monitorizați în mod constant umiditatea și temperatura în MKO.
Pentru a preveni coroziunea cazanului în perioadele de inactivitate, se folosesc diverse metode de depozitare a cazanului. Există două metode de stocare; umed si uscat.
Principala metodă de depozitare a cazanelor este depozitarea umedă. Implică umplerea completă a cazanului cu apă de alimentare trecută prin schimbul electron-ion și filtre de deoxigenare, inclusiv un supraîncălzitor și economizor. Cazanele pot fi păstrate în depozite umede nu mai mult de 30 de zile. În caz de inactivitate mai lungă a cazanelor, se folosește depozitarea uscată a cazanului.
Depozitarea uscată presupune golirea completă a apei a cazanului și plasarea pungilor de calicot cu silicagel, care absoarbe umezeala, în colectoarele cazanului. Colectoarele sunt deschise periodic, se efectuează o măsurare de control a masei de silicagel pentru a determina masa de umiditate absorbită și evaporarea umidității absorbite din silicagel.
Identificarea tipurilor de coroziune este dificilă și, prin urmare, erorile sunt frecvente în determinarea măsurilor optime din punct de vedere tehnologic și economic pentru combaterea coroziunii. Principalele măsuri necesare sunt luate în conformitate cu documentele de reglementare, care stabilesc limitele principalelor inițiatori de coroziune.
GOST 20995-75 „Cazane staționare cu abur cu presiune de până la 3,9 MPa. Indicatori de calitate a apei de alimentare și a aburului” normalizează indicatorii din apa de alimentare: transparență, adică cantitatea de impurități în suspensie; duritatea generală, conținutul de fier și compuși de cupru - prevenirea formării calcarului și a depunerilor de fier și oxizi de cupru; Valoarea pH - prevenirea coroziunii alcaline și acide și, de asemenea, a formării de spumă în tamburul cazanului; continutul de oxigen - prevenirea coroziunii cu oxigen; conținut de nitriți - prevenirea coroziunii nitriților; conținutul de produse petroliere - prevenirea formării spumei în tamburul cazanului.
Valorile normative sunt determinate de GOST în funcție de presiunea din cazan (prin urmare, de temperatura apei), de puterea localului. fluxul de căldurăși din tehnologia de tratare a apei.
Atunci când se investighează cauzele coroziunii, în primul rând, este necesar să se inspecteze (acolo unde sunt disponibile) locurile de distrugere a metalelor, să se analizeze condițiile de funcționare ale cazanului în perioada anterioară accidentului, să se analizeze calitatea apei de alimentare, a aburului și a depunerilor, și analizați caracteristicile de proiectare ale cazanului.
La inspecția externă, pot fi suspectate următoarele tipuri de coroziune.
Coroziunea cu oxigen
: secțiuni de admisie ale conductelor economizoare din oțel; conducte de alimentare atunci când întâlnesc apă insuficient deoxigenată (peste normal) - „descoperiri” de oxigen din cauza dezaerării slabe; încălzitoare de apă de alimentare; toate zonele umede ale cazanului în timpul opririi și nerespectarea măsurilor de prevenire a pătrunderii aerului în cazan, în special în zonele stagnante, la scurgerea apei, de unde este dificil să se elimine condensul de abur sau să se umple complet cu apă, de exemplu conducte verticale supraîncălzitoare cu abur. În timpul nefuncționării, coroziunea este îmbunătățită (localizată) în prezența alcaline (mai puțin de 100 mg/l).
Coroziunea cu oxigen rareori (când conținutul de oxigen din apă este semnificativ mai mare decât norma - 0,3 mg/l) apare în dispozitivele de separare a aburului din butoaiele cazanului și pe peretele tamburului la limita nivelului apei; în burlane. Coroziunea nu are loc în conductele de ridicare din cauza efectului de dezaerare al bulelor de abur.
Tipul și natura daunei. Ulcere de adâncime și diametru diferite, adesea acoperite cu tuberculi, a căror crustă superioară este oxizi de fier roșiatici (probabil hematit Fe 2 O 3). Dovada coroziunii active: sub crusta tuberculilor se afla un sediment lichid negru, probabil magnetita (Fe 3 O 4) amestecata cu sulfati si cloruri. Odată cu coroziunea stinsă, există un gol sub crustă, iar fundul ulcerului este acoperit cu depozite de calcar și nămol.
La pH-ul apei > 8,5 - ulcerele sunt rare, dar mai mari și mai profunde, la pH< 8,5 - встречаются чаще, но меньших размеров. Только вскрытие бугорков помогает интерпретировать бугорки не как поверхностные отложения, а как следствие коррозии.
Când viteza apei este mai mare de 2 m/s, tuberculii pot lua o formă alungită în direcția mișcării jetului.
. Crustele magnetice sunt destul de dense și ar putea servi ca o barieră sigură la pătrunderea oxigenului în tuberculi. Dar ele sunt adesea distruse ca urmare a oboselii de coroziune, atunci când temperatura apei și a metalului se modifică ciclic: opriri și porniri frecvente ale cazanului, mișcare pulsatorie a amestecului de abur și apă, stratificarea amestecului de abur și apă în dopuri separate de abur și apă, urmându-se.
Coroziunea crește odată cu creșterea temperaturii (până la 350 °C) și cu creșterea conținutului de clorură în apa cazanului. Uneori, coroziunea este sporită de produșii de descompunere termică a anumitor substanțe organice din apa de alimentare.
Orez. 1. Aspectul coroziunii cu oxigen
Coroziune alcalină (în sens mai restrâns - intergranulară).
Locuri cu deteriorarea coroziunii metalelor. Conducte in zonele cu flux termic de mare putere (zona arzatorului si vizavi de pistolul alungit) - 300-400 kW/m2 si unde temperatura metalului este cu 5-10 °C mai mare decat punctul de fierbere al apei la o presiune data; înclinat şi conducte orizontale unde există o circulație slabă a apei; locuri sub sedimente groase; zone în apropierea inelelor de suport și în sudurile în sine, de exemplu, în locurile în care sunt sudate dispozitive de separare a vaporilor intra-tambur; locuri lângă nituri.
Tipul și natura daunei. Depresiuni emisferice sau eliptice umplute cu produse de coroziune, incluzând adesea cristale strălucitoare de magnetit (Fe 3 O 4). Majoritatea depresiunilor sunt acoperite cu o crustă tare. Pe partea țevilor orientată spre focar, adânciturile se pot conecta, formând o așa-numită cale de coroziune de 20-40 mm lățime și până la 2-3 m lungime.
Dacă crusta nu este suficient de stabilă și densă, atunci coroziunea poate duce - în condiții de solicitare mecanică - la apariția de fisuri în metal, în special în apropierea fisurilor: nituri, îmbinări de rulare, puncte de sudură ale dispozitivelor de separare a vaporilor.
Cauzele daunelor cauzate de coroziune. La temperaturi ridicate- peste 200 °C - și o concentrație mare de sodă caustică (NaOH) - 10% sau mai mult - filmul protector (crusta) de pe metal este distrus:
4NaOH + Fe 3 O 4 = 2NaFeO 2 + Na 2 FeO 2 + 2H 2 O (1)
Produsul intermediar NaFeO 2 suferă hidroliză:
4NaFeO 2 + 2H 2 O = 4NaOH + 2Fe 2 O 3 + 2H 2 (2)
Adică în această reacție (2) se reduce soda caustică, în reacțiile (1), (2) nu se consumă, ci acționează ca un catalizator.
Când magnetitul este îndepărtat, soda caustică și apa pot reacționa direct cu fierul pentru a elibera hidrogen atomic:
2NaOH + Fe = Na 2 FeO 2 + 2H (3)
4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 8H (4)
Hidrogenul eliberat este capabil să difuzeze în metal și să formeze metan (CH4) cu carbură de fier:
4H + Fe 3 C = CH 4 + 3Fe (5)
De asemenea, este posibilă combinarea hidrogenului atomic în hidrogen molecular (H + H = H 2).
Metanul și hidrogenul molecular nu pot pătrunde în metal, se acumulează la granițele granulelor și, în prezența fisurilor, le extind și le adâncesc. În plus, aceste gaze împiedică formarea și compactarea peliculelor de protecție.
O soluție concentrată de sodă caustică se formează în locurile de evaporare adâncă a apei cazanului: depozite dense de săruri (un tip de coroziune sub-nămol); o criză de fierbere nucleată, când se formează o peliculă stabilă de vapori deasupra metalului - acolo metalul aproape că nu este deteriorat, dar la marginile filmului, unde are loc evaporarea activă, se concentrează soda caustică; prezența fisurilor unde are loc evaporarea, care este diferită de evaporarea în întregul volum de apă: soda caustică se evaporă mai rău decât apa, nu este spălată de apă și se acumulează. Acționând asupra metalului, soda caustică formează fisuri la granițele granulelor direcționate în metal (un tip de coroziune intergranulară - crevașă).
Coroziunea intergranulară sub influența apei alcaline din cazan este cel mai adesea concentrată în tamburul cazanului.
Orez. 3. Coroziunea intergranulară: a - microstructura metalului înainte de coroziune, b - microstructura în stadiul de coroziune, formarea fisurilor de-a lungul granițelor metalului
Un astfel de efect coroziv asupra metalului este posibil numai cu prezența simultană a trei factori:
- întindere locală stres mecanic, aproape sau depășind ușor limita de curgere, adică 2,5 MN/mm2;
- îmbinări libere ale pieselor tamburului (indicate mai sus), unde poate apărea evaporarea profundă a apei din cazan și unde acumularea de sodă caustică dizolvă filmul protector al oxizilor de fier (concentrația de NaOH este mai mare de 10%, temperatura apei este peste 200 ° C și - în special - mai aproape de 300 ° C). Dacă cazanul funcționează la o presiune mai mică decât presiunea nominală (de exemplu, 0,6-0,7 MPa în loc de 1,4 MPa), atunci probabilitatea acestui tip de coroziune scade;
- o combinație nefavorabilă de substanțe din apa cazanului, căreia îi lipsesc concentrațiile de protecție necesare de inhibitori ai acestui tip de coroziune. Sărurile de sodiu pot acționa ca inhibitori: sulfați, carbonați, fosfați, nitrați, lichior sulfit de celuloză.
Orez. 4. Aspectul coroziunii intergranulare
Fisurile de coroziune nu se dezvoltă dacă se observă următorul raport:
(Na 2 SO 4 + Na 2 CO 3 + Na 3 PO 4 + NaNO 3)/(NaOH) ≥ 5,3 (6)
unde Na2SO4, Na2CO3, Na3PO4, NaN03, NaOH sunt conținutul de sulfat de sodiu, carbonat de sodiu, fosfat de sodiu, azotat de sodiu și respectiv hidroxid de sodiu, mg/kg.
În cazanele fabricate în prezent, cel puțin una dintre condițiile specificate pentru apariția coroziunii este absentă.
Prezența compușilor de siliciu în apa cazanului poate crește, de asemenea, coroziunea intergranulară.
NaCl în aceste condiții nu este un inhibitor de coroziune. S-a arătat mai sus: ionii de clor (Cl -) sunt acceleratori ai coroziunii datorită mobilității mari și dimensiunilor reduse, pătrund ușor în peliculele de oxizi protectoare și produc săruri foarte solubile cu fier (FeCl 2, FeCl 3) în loc de oxizi de fier slab solubili; .
În apa cazanului, valorile mineralizării totale sunt monitorizate în mod tradițional, mai degrabă decât conținutul de săruri individuale. Probabil din acest motiv, standardizarea a fost introdusă nu după relația indicată (6), ci după valoarea alcalinității relative a apei din cazan:
Sh q rel = Sh ov rel = Sh ov 40 100/S ov ≤ 20, (7)
unde Shk rel - alcalinitatea relativă a apei din cazan, %; Shch ov rel - alcalinitatea relativă a apei (suplimentare) tratate, %; Shch ov - alcalinitatea totală a apei (suplimentare) tratate, mmol/l; S ov - mineralizarea apei tratate (suplimentare) (inclusiv continutul de cloruri), mg/l.
Alcalinitatea totală a apei tratate (suplimentare) poate fi luată egală, mmol/l:
- după cationizarea sodiului - alcalinitatea totală a apei sursei;
- după cationizarea hidrogen-sodiu paralelă - (0,3-0,4), sau secvenţial cu regenerarea „fometă” a filtrului de schimb hidrogen-cationi - (0,5-0,7);
- după cationizare de sodiu cu acidificare și ionizare cu clor de sodiu - (0,5-1,0);
- după cationizare amoniu-sodiu - (0,5-0,7);
- după varare la 30-40 °C - (0,35-1,0);
- după coagulare - (Sh aproximativ ref - D k), unde Sh aproximativ ref este alcalinitatea totală a apei sursei, mmol/l; D k - doza de coagulant, mmol/l;
- după sifonare la 30-40 °C - (1,0-1,5), iar la 60-70 °C - (1,0-1,2).
Valorile alcalinității relative a apei din cazan conform standardelor Rostechnadzor sunt acceptate, %, nu mai mult de:
- pentru cazane cu tobe nituite - 20;
- pentru cazane cu tobe sudate și țevi laminate în ele - 50;
- pentru cazane cu tobe sudate și țevi sudate la ele - orice valoare, nestandardizate.
Orez. 4. Rezultatul coroziunii intergranulare
Conform standardelor Rostechnadzor, Shch kv rel este unul dintre criteriile pentru funcționarea în siguranță a cazanelor. Este mai corect să verificați criteriul pentru potențiala agresivitate alcalină a apei din cazan, care nu ia în considerare conținutul de ion de clor:
K sh = (S ov - [Cl - ])/40 Shch ov, (8)
unde Ksh este un criteriu pentru potențiala agresivitate alcalină a apei din cazan; S ov - mineralizarea apei (suplimentare) tratate (inclusiv continutul de clor), mg/l; Cl - - continutul de cloruri in apa tratata (suplimentara), mg/l; Shch ov - alcalinitatea totală a apei (suplimentare) tratate, mmol/l.
Valoarea lui K sch poate fi luată:
- pentru cazane cu butoaie nituite presiune mai mare de 0,8 MPa ≥ 5;
- pentru cazanele cu butoaie sudate și țevi laminate în ele cu o presiune mai mare de 1,4 MPa ≥ 2;
- pentru cazanele cu tobe sudate și țevi sudate pe ele, precum și pentru cazane cu tamburi sudate și țevi rulate în ele cu o presiune de până la 1,4 MPa și cazane cu tobe nituite cu o presiune de până la 0,8 MPa - nu se standardizează.
Coroziunea nămolului
Sub acest nume mai multe diferite tipuri coroziune (alcali, oxigen etc.). Acumularea în zone diferite cazan depuneri libere și poroase, nămolul provoacă coroziunea metalului de sub nămol. Motivul principal: contaminarea apei de alimentare cu oxizi de fier.
Coroziunea nitriților
. Ecran și conducte de cazan ale cazanului pe partea orientată spre focar.
Tipul și natura daunei. Ulcere mari rare, puternic limitate.
. Dacă în apa de alimentare există mai mult de 20 μg/l de ioni de nitriți (NO - 2), iar temperatura apei este mai mare de 200 ° C, nitriții servesc ca depolarizatori catodici ai coroziunii electrochimice, reducându-se la HNO 2, NO, N2 (vezi mai sus).
Coroziunea abur-apă
Locațiile de deteriorare a coroziunii metalelor. Partea de ieșire a serpentinelor de supraîncălzire, conducte de abur supraîncălzite, conducte de generare a aburului orizontale și ușor înclinate în zonele cu circulație slabă a apei, uneori de-a lungul formei superioare a serpentinelor de evacuare a economizoarelor de apă clocotită.
Tipul și natura daunei. Plăci de oxizi de fier negri denși (Fe 3 O 4), ferm lipite de metal. Când temperatura fluctuează, continuitatea plăcii (crustei) este întreruptă și solzii cad. Subțierea uniformă a metalului cu umflături, fisuri longitudinale, rupturi.
Poate fi identificat ca coroziune sub-nămol: sub formă de ulcere profunde cu margini vag delimitate, cel mai adesea lângă sudurile care ies în afară în conductă, unde se acumulează nămol.
Cauzele deteriorării coroziunii:
- mediu de spălare - abur în supraîncălzitoare, conducte de abur, „perne” de abur sub un strat de nămol;
- temperatura metalului (oțel 20) mai mare de 450 °C, flux de căldură către secțiunea metalică - 450 kW/m 2;
- încălcarea regimului de ardere: zgură arzătoare, contaminare crescută a conductelor în interior și exterior, ardere instabilă (vibratoare), alungirea pistoletului spre conductele de ecran.
Rezultatul: interacțiunea chimică directă a fierului cu vaporii de apă (vezi mai sus).
Coroziunea microbiologică
Cauzat de bacterii aerobe și anaerobe, apare la temperaturi de 20-80 ° C.
Locații de deteriorare a metalelor. Conducte și recipiente la cazan cu apă la temperatura specificată.
Tipul și natura daunei. tuberculi dimensiuni diferite: diametru de la câțiva milimetri la câțiva centimetri, rareori câteva zeci de centimetri. Tuberculii sunt acoperiți cu oxizi denși de fier - un produs rezidual al bacteriilor aerobe. În interior există o pulbere neagră și suspensie (sulfură de fier FeS) - un produs al bacteriilor anaerobe reducătoare de sulfat sub formarea neagră există ulcere rotunde;
Cauzele daunelor. Apa naturală conține întotdeauna sulfați de fier, oxigen și diverse bacterii.
Bacteriile de fier în prezența oxigenului formează o peliculă de oxizi de fier, sub care bacteriile anaerobe reduc sulfații în sulfură de fier (FeS) și hidrogen sulfurat (H 2 S). La rândul său, hidrogenul sulfurat începe formarea acizilor sulfuros (foarte instabili) și sulfuric, iar metalul se corodează.
Acest tip are un efect indirect asupra coroziunii cazanului: un flux de apă cu o viteză de 2-3 m/s rupe tuberculii, transportă conținutul acestora în cazan, crescând acumularea de nămol.
În cazuri rare, această coroziune poate apărea în cazanul însuși dacă, în timpul unei opriri îndelungate a cazanului, rezerva este umplută cu apă la o temperatură de 50-60 o C, iar temperatura este menținută din cauza spargerii aleatorii de abur din cazane vecine.
Coroziunea chelatului
Locații de deteriorare a coroziunii. Echipamente în care aburul este separat de apă: tamburul cazanului, dispozitivele de separare a aburului în și în afara tamburului, de asemenea - rareori - în conductele de apă de alimentare și economizor.
Tipul și natura daunei. Suprafața metalului este netedă, dar dacă mediul se mișcă cu viteză mare, atunci suprafața corodata nu este netedă, are depresiuni în formă de potcoavă și „cozi” orientate în direcția de mișcare. Suprafața este acoperită cu o peliculă subțire, mată sau neagră, lucioasă. Nu există depuneri evidente și nu există produse de coroziune, deoarece „chelatul” (introdus special în cazan). compuși organici poliamine) a reacţionat deja.
În prezența oxigenului, ceea ce se întâmplă rar într-un cazan care funcționează normal, suprafața corodata este „vigorată”: rugozitate, insule de metal.
Cauzele daunelor cauzate de coroziune. Mecanismul de acțiune al „chelatului” a fost descris mai devreme („Cazane industriale și de încălzire și mini-CHP”, 1(6)΄ 2011, p. 40).
Coroziunea „chelat” apare atunci când există o supradoză de „chelat”, dar este posibilă și cu o doză normală, deoarece „chelatul” este concentrat în zonele în care are loc o evaporare intensă a apei: fierberea nucleelor este înlocuită cu fierberea filmului. În dispozitivele de separare a aburului, există cazuri de coroziune „chelat” deosebit de distructivă datorită vitezelor mari de turbulente ale apei și amestecului abur-apă.
Toate daunele de coroziune descrise pot avea un efect sinenergetic, astfel încât daunele totale din acțiunea combinată a diferiților factori de coroziune pot depăși suma daunelor cauzate de tipurile individuale de coroziune.
De regulă, acțiunea agenților corozivi îmbunătățește regimul termic instabil al cazanului, care provoacă oboseală prin coroziune și inițiază coroziunea prin oboseală termică: numărul de porniri de la o stare rece este mai mare de 100, numărul total de porniri este mai mare de 200. Deoarece aceste tipuri de deteriorări ale metalelor apar rar, fisurile, țevile de rupere au un aspect identic cu deteriorarea metalelor cauzate de diferite tipuri de coroziune.
De obicei, pentru a identifica cauza distrugerii metalelor, sunt necesare studii metalografice suplimentare: radiografie, ultrasunete, detectarea defectelor de culoare și particule magnetice.
Diferiți cercetători au propus programe pentru diagnosticarea tipurilor de deteriorare a coroziunii la oțelurile cazanelor. Programul VTI (A.F. Bogachev și colegii) este cunoscut - în principal pentru cazane de înaltă presiune, iar evoluțiile asociației Energochermet - în principal pentru cazane de joasă și medie presiune și cazane de căldură reziduală.
