Vrste korozije. Tijekom rada izloženi su elementi parnog kotla agresivna okruženja- voda, para i dimni plinovi. Razlikovati kemijsku i elektrokemijsku koroziju.
Kemijska korozija , uzrokovano parom ili vodom, ravnomjerno uništava metal po cijeloj površini. Stopa takve korozije u modernim brodskim kotlovima je niska. Opasnija je lokalna kemijska korozija uzrokovana agresivnim kemijskim spojevima sadržanim u naslagama pepela (sumpor, vanadijevi oksidi itd.).
Najčešći i opasniji je elektrokemijska korozija, koji teče u vodenim otopinama elektrolita kada se pojavi električna struja, uzrokovano razlikom potencijala između pojedinih dijelova metala koji se razlikuju po kemijskoj heterogenosti, temperaturi ili kvaliteti obrade.
Ulogu elektrolita obavlja voda (kod unutarnje korozije) ili kondenzirana vodena para u naslagama (kod vanjske korozije).
Pojava takvih mikrogalvanskih parova na površini cijevi dovodi do toga da metalni ioni-atomi prelaze u vodu u obliku pozitivno nabijenih iona, a površina cijevi na tom mjestu poprima negativan naboj. Ako je razlika u potencijalima takvih mikrogalvanskih parova neznatna, tada se na granici metal-voda postupno stvara dvostruki električni sloj, što usporava daljnji tijek procesa.
Međutim, u većini slučajeva potencijali pojedinih sekcija su različiti, što uzrokuje pojavu EMF-a usmjerenog od većeg potencijala (anode) prema manjem (katoda).
U tom slučaju metalni ioni-atomi prelaze iz anode u vodu, a višak elektrona se nakuplja na katodi. Kao rezultat toga, EMF i, posljedično, intenzitet procesa uništavanja metala naglo se smanjuju.
Taj se fenomen naziva polarizacija. Ako se anodni potencijal smanjuje kao rezultat stvaranja zaštitnog oksidnog filma ili povećanja koncentracije metalnih iona u anodnom području, a katodni potencijal ostaje praktički nepromijenjen, tada se polarizacija naziva anodna.
S katodnom polarizacijom u otopini blizu katode, koncentracija iona i molekula sposobnih za uklanjanje suvišnih elektrona s metalne površine naglo pada. Iz ovoga proizlazi da je glavna točka u borbi protiv elektrokemijske korozije stvaranje takvih uvjeta kada će se održati obje vrste polarizacije.
To je praktički nemoguće postići, jer voda u kotlu uvijek sadrži depolarizatore - tvari koje uzrokuju poremećaj procesa polarizacije.
Depolarizatori uključuju molekule O 2 i CO 2, ione H +, Cl - i SO - 4, kao i okside željeza i bakra. Otopljeni u vodi, CO 2 , Cl - i SO - 4 inhibiraju stvaranje gustog zaštitnog oksidnog filma na anodi i na taj način doprinose intenzivnom tijeku anodnih procesa. Vodikovi ioni H + smanjuju negativni naboj katode.
Utjecaj kisika na brzinu korozije počeo se očitovati u dva suprotna smjera. S jedne strane, kisik povećava brzinu procesa korozije, budući da je snažan depolarizator katodnih dijelova, s druge strane ima pasivizirajući učinak na površinu.
Uobičajeno, dijelovi kotla izrađeni od čelika imaju dovoljno jak početni oksidni film koji štiti materijal od izlaganja kisiku sve dok ga ne unište kemijski ili mehanički čimbenici.
Brzina heterogenih reakcija (uključujući koroziju) regulirana je intenzitetom sljedećih procesa: dovod reagensa (prvenstveno depolarizatora) na površinu materijala; uništavanje zaštitnog oksidnog filma; uklanjanje produkta reakcije s mjesta njegovog nastanka.
Intenzitet ovih procesa uvelike je određen hidrodinamičkim, mehaničkim i toplinskim čimbenicima. Stoga su mjere za smanjenje koncentracije agresivnih kemikalija pri visokom intenzitetu druga dva procesa, kako pokazuje iskustvo rada kotlova, obično neučinkovite.
Iz toga proizlazi da bi rješenje problema sprječavanja oštećenja od korozije trebalo biti kompleksno, kada se uzmu u obzir svi čimbenici koji utječu na početne uzroke uništenja materijala.
Elektrokemijska korozija
Ovisno o mjestu strujanja i tvarima koje sudjeluju u reakcijama, razlikuju se sljedeće vrste elektrokemijske korozije:
- kisik (i njegova raznolikost - parking),
- podmulj (ponekad nazvan "ljuska"),
- intergranularni (alkalna lomljivost kotlovskih čelika),
- utor i
- sumporna.
Korozija kisikom promatrano u ekonomajzerima, armaturama, dovodnim i odvodnim cijevima, kolektorima pare i vode i intrakolektorskim uređajima (štitovi, cijevi, odogrijači itd.). Zavojnice sekundarnog kruga kotlova s dva kruga, kotlova za korištenje i parnih grijača zraka posebno su osjetljivi na kisikovu koroziju. Korozija kisika nastaje tijekom rada kotlova i ovisi o koncentraciji kisika otopljenog u kotlovskoj vodi.
Stopa korozije kisika u glavnim kotlovima je niska zbog učinkovit rad deaeratori i fosfatno-nitratni vodni režim. U pomoćnim kotlovima s vodenim cijevima često doseže 0,5 - 1 mm / godišnje, iako u prosjeku leži u rasponu od 0,05 - 0,2 mm / godišnje. Priroda oštećenja kotlovskih čelika su male jame.
Opasniji tip kisikove korozije je parking korozija teče tijekom razdoblja neaktivnosti kotla. Zbog specifičnosti svog rada svi brodski kotlovi (osobito pomoćni) podložni su intenzivnoj parking korozija. Parking korozija u pravilu ne dovodi do kvarova kotla, međutim, metal korodiran tijekom isključivanja, ceteris paribus, intenzivnije se uništava tijekom rada kotla.
Glavni uzrok korozije parkiranja je prodiranje kisika u vodu ako je kotao pun, odnosno u film vlage na metalnoj površini ako je kotao suh. Važnu ulogu imaju kloridi i NaOH sadržani u vodi, te naslage soli topive u vodi.
Ako su u vodi prisutni kloridi, jednolična korozija metala je pojačana, a ako sadrži malu količinu lužina (manje od 100 mg/l), tada je korozija lokalizirana. Kako bi se izbjegla korozija parkiranja pri temperaturi od 20 - 25 °C, voda treba sadržavati do 200 mg/l NaOH.
Vanjski znakovi korozije uz sudjelovanje kisika: lokalni ulkusi mala veličina(Sl. 1, a), ispunjen smeđim korozijskim produktima, koji tvore tuberkule iznad ulkusa.
Uklanjanje kisika iz napojne vode jedna je od važnih mjera za smanjenje kisikove korozije. Od 1986. godine sadržaj kisika u napojnoj vodi za pomorske i otpadne kotlove je ograničen na 0,1 mg/l.
Međutim, čak i uz takav sadržaj kisika u napojnoj vodi, uočava se korozijska oštećenja elemenata kotla u radu, što ukazuje na prevladavajući utjecaj procesa uništavanja oksidnog filma i ispiranja produkta reakcije iz središta korozije. Najviše dobar primjer koji ilustriraju učinak ovih procesa na oštećenja od korozije su uništavanje zavojnica kotlova otpadne topline s prisilnom cirkulacijom.
Riža. 1. Oštećenja uslijed korozije kisikom
Oštećenja od korozije u slučaju korozije kisikom, obično su strogo lokalizirane: na unutarnjoj površini ulaznih dijelova (vidi sliku 1, a), u području zavoja (slika 1, b), na izlaznim dijelovima i u koljeno zavojnice (vidi sliku 1, c), kao i u parovodnim kolektorima kotlova za korištenje (vidi sliku 1, d). Upravo u tim područjima (2 - područje uzzidne kavitacije) hidrodinamičke značajke strujanja stvaraju uvjete za uništavanje oksidnog filma i intenzivno ispiranje produkata korozije.
Doista, svaka deformacija protoka vode i mješavine pare i vode popraćena je pojavom kavitacija u slojevima uz zid ekspandirajući tok 2, gdje nastali i odmah kolabirajući mjehurići pare uzrokuju uništavanje oksidnog filma zbog energije hidrauličkih mikroudara.
Tome također doprinose izmjenična naprezanja u filmu, uzrokovana vibracijama zavojnica i fluktuacijama temperature i tlaka. Povećana lokalna turbulencija strujanja u tim područjima uzrokuje aktivno ispiranje produkata korozije.
Na direktnim izlaznim dijelovima zavojnica dolazi do uništavanja oksidnog filma uslijed udara o površinu kapljica vode tijekom turbulentnih pulsacija toka smjese pare i vode, čiji disperzno-prstenasti način gibanja ovdje prelazi u dispergirani pri brzina protoka do 20-25 m/s.
U tim uvjetima čak i nizak sadržaj kisika (~ 0,1 mg/l) uzrokuje intenzivno uništavanje metala, što dovodi do pojave fistula u ulaznim dijelovima zavojnica kotlova za otpadnu toplinu tipa La Mont nakon 2- 4 godine rada, au ostalim područjima - nakon 6-12 godina.
Riža. Slika 2. Oštećenja od korozije na zavojnicama ekonomajzera utilizacijskih kotlova KUP1500R motornog broda "Indira Gandhi".
Kao ilustraciju navedenog, razmotrimo uzroke oštećenja namotaja ekonomajzera dvaju utilizacijskih kotla tipa KUP1500R ugrađenih na nosač upaljača Indira Gandhi (tip Alexey Kosygin), koji je u promet ušao u listopadu 1985. Već u veljači 1987. zbog oštećenja su zamijenjeni ekonomajzeri oba kotla. Nakon 3 godine, oštećenja na zavojnicama se pojavljuju i u ovim ekonomajzerima, koji se nalaze u područjima do 1-1,5 m od ulaznog razvodnika. Priroda oštećenja ukazuje (slika 2, a, b) na tipičnu kisikovu koroziju praćenu zamorom (poprečne pukotine).
Međutim, priroda umora u pojedinim područjima je različita. Pojava pukotine (i ranije pucanja oksidnog filma) u području šava (vidi sliku 2, a) posljedica je naizmjeničnih naprezanja uzrokovanih vibracijom snopa cijevi i značajka dizajna spojna jedinica zavojnica s kolektorom (kraj svitka promjera 22x2 zavaren je na zakrivljeni okov promjera 22x3).
Uništavanje oksidnog filma i stvaranje pukotina od zamora na unutarnjoj površini ravnih dijelova zavojnica, udaljenih od ulaza za 700-1000 mm (vidi sliku 2, b), uzrokovani su izmjeničnim toplinskim naprezanjima koja nastaju tijekom puštanja u rad kotla, kada je vruća površina služila hladna voda. U tom je slučaju djelovanje toplinskih naprezanja pojačano činjenicom da rebra zavojnica otežava slobodno širenje metala cijevi, stvarajući dodatna naprezanja u metalu.
Podmuljna korozija obično se promatra u glavnim kotlovima za vodu na unutarnjim površinama sita i parnih cijevi dovodnih snopova okrenutih prema baklji. Priroda podmuljne korozije su ovalne jame veličine duž glavne osi (paralelno s osi cijevi) do 30-100 mm.
Na ulkusima se nalazi gusti sloj oksida u obliku "školjki" 3 (Sl. 3.) Podmuljna korozija se odvija uz prisutnost čvrstih depolarizatora - željeznih i bakrenih oksida 2, koji se talože na toplinski najopterećenijim cijevima. presjeci na mjestima aktivnih središta korozije koji nastaju prilikom razaranja oksidnih filmova .
Na vrhu se stvara labav sloj kamenca i produkata korozije. mehanički. Pod "ljuskama" se pogoršava prijenos topline, što dovodi do pregrijavanja metala i pojave izbočina.
Za pomoćne kotlove ova vrsta korozije nije tipična, ali pod visokim toplinskim opterećenjima i odgovarajućim načinima obrade vode nije isključena pojava korozije ispod mulja u ovim kotlovima.
Korozija čelika u parni kotlovi, koji teče pod djelovanjem vodene pare, svodi se uglavnom na sljedeću reakciju:
3Fe + 4H20 = Fe2O3 + 4H2
Možemo pretpostaviti da je unutarnja površina kotla tanak film magnetskog željeznog oksida. Tijekom rada kotla, oksidni film se kontinuirano uništava i ponovno formira, a oslobađa se vodik. Budući da je površinski film magnetskog željeznog oksida glavna zaštita čelika, treba ga održavati u stanju najmanje vodopropusnosti.
Za kotlove, armature, cjevovode za vodu i paru koriste se uglavnom jednostavni ugljični ili niskolegirani čelici. Korozivni medij u svim slučajevima je voda ili vodena para različitog stupnja čistoće.
Temperatura na kojoj se može odvijati proces korozije varira od temperature prostorije u kojoj je kotao neaktivan do vrelišta zasićenih otopina tijekom rada kotla, ponekad doseže 700°. Otopina može imati temperaturu mnogo veću od kritične temperature čiste vode (374°). Međutim, visoke koncentracije soli u kotlovima su rijetke.
Mehanizam kojim fizikalni i kemijski uzroci mogu dovesti do kvara filma u parnim kotlovima u biti se ne razlikuje od onog koji je istražen na više niske temperature na manje kritičnoj opremi. Razlika je u tome što je stopa korozije u kotlovima mnogo veća zbog visoke temperature i tlaka. Visoka brzina prijenosa topline sa zidova kotla na medij, koja doseže 15 cal/cm2sec, također pojačava koroziju.
PITTING KOROZIJA
Oblik korozivnih jama i njihova raspodjela na metalnoj površini mogu varirati u širokom rasponu. Korozijske jame ponekad se formiraju unutar već postojećih jama i često su toliko blizu jedna drugoj da površina postaje izrazito neravna.Prepoznavanje udubljenja
Otkrivanje uzroka nastanka korozijskih oštećenja određene vrste često je vrlo teško, budući da više uzroka može djelovati istovremeno; osim toga, brojne promjene koje nastaju kada se kotao ohladi od visoke temperature i kada se voda ispusti, ponekad maskira pojave koje su se dogodile tijekom rada. Međutim, iskustvo uvelike pomaže u prepoznavanju udubljenja u kotlovima. Na primjer, uočeno je da prisutnost crnog magnetskog željeznog oksida u korozivnoj šupljini ili na površini tuberkuloze ukazuje na to da se u kotlu odvijao aktivni proces. Takva se opažanja često koriste u provjeri mjera poduzetih za zaštitu od korozije.
Ne miješajte željezni oksid koji nastaje u područjima aktivne korozije s crnim magnetskim željeznim oksidom, koji je ponekad prisutan kao suspenzija u vodi kotla. Treba imati na umu da ni ukupna količina fino raspršenog magnetskog željeznog oksida, niti količina vodika koji se oslobađa u kotlu ne mogu poslužiti kao pouzdan pokazatelj stupnja i opsega korozije koja je u tijeku. Hidrat željeznog oksida koji ulazi u kotao iz vanjskih izvora, kao što su spremnici kondenzata ili cjevovodi koji napajaju kotao, može djelomično objasniti prisutnost i željeznog oksida i vodika u kotlu. Hidrat željeznog oksida koji dolazi iz napojnu vodu, djeluje u kotlu prema reakciji.
ZFe (OH) 2 \u003d Fe3O4 + 2H2O + H2.
Uzroci koji utječu na razvoj pitting korozije
Strane nečistoće i naprezanja. Nemetalne inkluzije u čeliku, kao i naprezanja, mogu stvoriti anodna područja na metalnoj površini. Obično su korozivne šupljine različite veličine i raspršeno po površini. U prisutnosti naprezanja, položaj školjki podliježe smjeru primijenjenog naprezanja. Tipični primjeri su cijevi s perajima gdje su peraja napukla i gdje su peraja proširena.
otopljeni kisik.
Moguće je da je najsnažniji aktivator piting korozije kisik otopljen u vodi. Na svim temperaturama, čak i u alkalna otopina, kisik služi kao aktivni depolarizator. Osim toga, elementi koncentracije kisika mogu se lako formirati u kotlovima, posebno pod kamencem ili kontaminacijom, gdje se stvaraju stagnirajuća područja. Uobičajena mjera za suzbijanje ove vrste korozije je odzračivanje.
Otopljeni ugljični anhidrid.
Budući da otopine ugljičnog anhidrida imaju blago kiselu reakciju, ubrzava koroziju u kotlovima. Alkalna kotlovska voda smanjuje korozivnost otopljenog ugljičnog anhidrida, ali rezultirajuća korist se ne proteže na površine isprane parom ili cijevi za kondenzat. Uklanjanje ugljičnog anhidrida zajedno s otopljenim kisikom mehaničkim odzračivanjem uobičajena je praksa.
Nedavno su učinjeni pokušaji korištenja cikloheksilamina za uklanjanje korozije u cijevima za paru i kondenzat u sustavima grijanja.
Naslage na zidovima kotla.
Vrlo često se uz vanjsku površinu (ili ispod površine) mogu naći korozijske jame kao što su mlinski kamenac, kotlovski mulj, kotlovski kamenac, produkti korozije, uljni filmovi. Jednom kada se započne, udubljenje će se nastaviti razvijati ako se produkti korozije ne uklone. Ova vrsta lokalizirane korozije je pogoršana katodnom (u odnosu na čelik za kotao) prirodom taloženja ili iscrpljivanja kisika ispod naslaga.
Bakar u kotlovskoj vodi.
Ako uzmemo u obzir velike količine bakrene legure koje se koriste za pomoćnu opremu (kondenzatori, pumpe, itd.), onda ne čudi da se u većini slučajeva bakrene naslage nalaze u naslagama kotlova. Obično je prisutan u metalnom stanju, ponekad u obliku oksida. Količina bakra u naslagama varira od udjela postotka do gotovo čistog bakra.
Pitanje značaja naslaga bakra u koroziji kotla ne može se smatrati riješenim. Neki tvrde da je bakar prisutan samo u procesu korozije i ne utječe na njega ni na koji način, drugi, naprotiv, vjeruju da bakar, budući da je katoda u odnosu na čelik, može doprinijeti pitingu. Niti jedno od ovih stajališta nije potvrđeno izravnim eksperimentima.
U mnogim slučajevima uočena je mala ili nikakva korozija, unatoč činjenici da su naslage u cijelom kotlu sadržavale značajne količine metalnog bakra. Također postoje dokazi da kada bakar dođe u dodir s blagim čelikom u alkalnoj kotlovskoj vodi, na povišenim temperaturama, bakar se uništava brže od čelika. Bakreni prstenovi koji pritišću krajeve šišanih cijevi, bakrene zakovice i zasloni pomoćne opreme kroz koje prolazi kotlovska voda gotovo su potpuno uništeni čak i pri relativno niskim temperaturama. S obzirom na to, vjeruje se da metalni bakar ne povećava koroziju kotlovskog čelika. Taloženi bakar može se jednostavno smatrati krajnjim proizvodom redukcije bakrenog oksida vodikom u trenutku njegovog nastanka.
Naprotiv, u blizini naslaga posebno bogatih bakrom često se uočava vrlo jaka korozija metala kotla. Ova zapažanja dovela su do sugestije da bakar, budući da je katodan u odnosu na čelik, pospješuje pitting.
Na površini kotlova rijetko je izloženo metalno željezo. Najčešće ima zaštitni sloj, koji se uglavnom sastoji od željeznog oksida. Moguće je da je na mjestu nastanka pukotina u ovom sloju izložena površina koja je anodna u odnosu na bakar. Na takvim mjestima se pojačava stvaranje korozijskih ljuski. To također može objasniti ubrzanu koroziju u nekim slučajevima gdje se formirala ljuska, kao i jake udubljenja koja se ponekad uoče nakon čišćenja kotlova kiselinama.
Nepravilno održavanje neaktivnih kotlova.
Jedan od naj česti uzroci stvaranje korozijskih jama je nedostatak pravilne skrbi za kotlove u praznom hodu. Neaktivni kotao mora biti ili potpuno suh ili napunjen vodom tretiranom na način da nije moguća korozija.
Voda koja ostaje na unutarnjoj površini neaktivnog kotla otapa kisik iz zraka, što dovodi do stvaranja ljuski, koje kasnije postaju središta oko kojih će se razviti proces korozije.
Uobičajene upute za čuvanje neaktivnih kotlova od hrđe su sljedeće:
1) ispuštanje vode iz još vrućeg kotla (oko 90°); puhati kotao zrakom dok se potpuno ne isprazni i drži u suhom stanju;
2) punjenje kotla alkalnom vodom (pH = 11), koja sadrži višak iona SO3" (oko 0,01%) i skladištenje ispod vodene ili parne brave;
3) punjenje kotla alkalnom otopinom koja sadrži soli kromne kiseline (0,02-0,03% CrO4").
Tijekom kemijskog čišćenja kotlova na mnogim mjestima će se ukloniti zaštitni sloj željeznog oksida. Nakon toga, ta mjesta možda neće biti prekrivena novonastalim kontinuiranim slojem, a na njima će se pojaviti školjke, čak i u nedostatku bakra. Stoga se preporuča odmah nakon kemijskog čišćenja obnoviti sloj željeznog oksida obradom kipućom alkalnom otopinom (slično kako se to radi kod novih kotlova koji puštaju u pogon).
Korozija ekonomizatora
Opće odredbe o koroziji kotla jednako se odnose i na ekonomajzere. Međutim, ekonomajzer, koji zagrijava napojnu vodu, a nalazi se ispred kotla, posebno je osjetljiv na stvaranje korozijskih jama. Predstavlja prvu visokotemperaturnu površinu koja je izložena štetnom djelovanju kisika otopljenog u napojnoj vodi. Osim toga, voda koja prolazi kroz ekonomajzer općenito ima nizak pH i ne sadrži kemijske usporivače.
Borba protiv korozije ekonomajzera sastoji se od odzračivanja vode i dodavanja alkalijskih i kemijskih usporivača.
Ponekad se obrada kotlovske vode provodi propuštanjem dijela kroz ekonomajzer. U tom slučaju treba izbjegavati taloženje mulja u ekonomajzeru. Također se mora uzeti u obzir učinak takve recirkulacije vode u kotlu na kvalitetu pare.
OBRADA VODE KOTLOVA
Prilikom obrade kotlovske vode radi zaštite od korozije dolazi do stvaranja i održavanja zaštitnog filma na metalne površine. Kombinacija tvari koje se dodaju vodi ovisi o radnim uvjetima, posebice o tlaku, temperaturi, toplinskom naprezanju kvalitete napojne vode. Međutim, u svim slučajevima potrebno je poštivati tri pravila: voda u kotlu mora biti alkalna, ne smije sadržavati otopljeni kisik i onečišćavati površinu grijanja.Kaustična soda najbolju zaštitu pruža pri pH = 11-12. U praksi se kod složenog sastava kotlovske vode najbolji rezultati postižu pri pH = 11. Za kotlove koji rade na tlakovima ispod 17,5 kg/cm2, pH se obično održava između 11,0 i 11,5. Za veće tlakove, zbog mogućnosti razaranja metala zbog nepravilne cirkulacije i lokalnog povećanja koncentracije alkalne otopine, pH se obično uzima jednakim 10,5 - 11,0.
Za uklanjanje zaostalog kisika naširoko se koriste kemijska redukcijska sredstva: soli sumporne kiseline, željezov oksid hidrat i organska redukcijska sredstva. Spojevi željeza vrlo su dobri u uklanjanju kisika, ali stvaraju mulj koji ima nepoželjan učinak na prijenos topline. Organska redukcijska sredstva, zbog njihove nestabilnosti na visoke temperature, općenito se ne preporučuju za kotlove koji rade na tlakovima iznad 35 kg/cm2. Postoje podaci o razgradnji sumpornih soli na povišenim temperaturama. Međutim, njihova primjena u malim koncentracijama u kotlovima koji rade pod tlakom do 98 kg/cm2 se široko prakticira. Mnoga visokotlačna postrojenja rade bez ikakve kemijske deaeracije.
Trošak posebne opreme za odzračivanje, unatoč njezinoj nesumnjivoj korisnosti, nije uvijek opravdan za male instalacije koje rade relativno niskim pritiscima. Pri tlakovima ispod 14 kg/cm2, djelomično odzračivanje u grijačima napojne vode može dovesti udio otopljenog kisika do približno 0,00007%. Dodavanje kemijskih redukcijskih sredstava daje dobre rezultate, posebno kada je pH vode iznad 11, a hvatači kisika se dodaju prije ulaska vode u kotao, čime se osigurava preuzimanje kisika izvan kotla.
KOROZIJA U KONCENTRIRANOJ VODI KOTLOVA
Niske koncentracije kaustične sode (reda 0,01%) doprinose očuvanju oksidnog sloja na čeliku u stanju koje pouzdano pruža zaštitu od korozije. Lokalno povećanje koncentracije uzrokuje jaku koroziju.Područja površine kotla, gdje koncentracija alkalija doseže opasnu vrijednost, obično su karakterizirana prekomjernom opskrbom toplinom u odnosu na cirkulacijsku vodu. Zone obogaćene alkalijama u blizini metalne površine mogu se pojaviti na različitim mjestima u kotlu. Korozijske jame su raspoređene u trake ili izdužene dijelove, ponekad glatke, a ponekad ispunjene tvrdim i gustim magnetskim oksidom.
Cijevi postavljene vodoravno ili blago nagnute i izložene intenzivnom zračenju odozgo korodiraju iznutra, duž gornja generatriksa. Slični slučajevi uočeni su u kotlovima velikog kapaciteta, a također su reproducirani u posebno dizajniranim eksperimentima.
Cijevi u kojima je cirkulacija vode neravnomjerna ili slomljena kada je kotao jako opterećena mogu biti podložne uništenju duž donjeg generatriksa. Ponekad je korozija izraženija uz promjenjivu razinu vode na bočnim površinama. Često se mogu uočiti obilne nakupine magnetskog željeznog oksida, ponekad rastresite, ponekad predstavljaju guste mase.
Pregrijavanje čelika često povećava uništenje. To se može dogoditi kao rezultat stvaranja sloja pare na vrhu nagnute cijevi. Formiranje parnog omotača moguće je i u vertikalnim cijevima s povećanom opskrbom toplinom, što pokazuju mjerenja temperature na različitim mjestima cijevi tijekom rada kotla. Karakteristični podaci dobiveni tijekom ovih mjerenja prikazani su na sl. 7. Ograničena područja pregrijavanja u okomitim cijevima s normalna temperatura iznad i ispod "vruće točke" vjerojatno su posljedica filmskog ključanja vode.
Svaki put kada se na površini cijevi kotla stvori mjehur pare, temperatura metala ispod raste.
Povećanje koncentracije lužine u vodi trebalo bi nastati na granici: mjehur pare - voda - površina grijanja. Na sl. pokazalo se da čak i neznatno povećanje temperature vodenog filma u dodiru s metalom i s mjehurom pare koja se širi dovodi do koncentracije kaustične sode, već mjerene u postocima, a ne u dijelovima na milijun. Film vode obogaćen lužinom, nastao kao rezultat pojave svakog mjehurića pare, utječe na malu površinu metala i to vrlo kratko. Međutim, ukupni učinak pare na površinu grijanja može se usporediti s kontinuirano djelovanje koncentrirana alkalna otopina, unatoč činjenici da Totalna tezina voda sadrži samo milijunti dio kaustične sode. Učinjeno je nekoliko pokušaja da se pronađe rješenje problema povezanog s lokalnim povećanjem koncentracije kaustične sode na grijaćim površinama. Stoga je predloženo dodavanje neutralnih soli (na primjer, metalnih klorida) u vodu u višoj koncentraciji od kaustične sode. Ipak, najbolje je potpuno isključiti dodatak kaustične sode i osigurati potrebnu pH vrijednost uvođenjem hidrolizirajućih soli fosforne kiseline. Odnos između pH otopine i koncentracije natrij-fosforne soli prikazan je na sl. Unatoč činjenici da voda koja sadrži natrijevu fosfornu sol ima visoka vrijednost pH, može se ispariti bez značajnog povećanja koncentracije hidroksilnih iona.
Međutim, treba imati na umu da isključenje djelovanja kaustične sode samo znači da je uklonjen jedan čimbenik koji ubrzava koroziju. Ako se u cijevima stvori parna košuljica, tada je, iako voda ne sadrži alkalije, korozija još uvijek moguća, iako u manjoj mjeri nego u prisutnosti kaustične sode. Rješenje problema također treba tražiti promjenom dizajna, vodeći pritom u obzir sklonost ka stalno povećanje energetski intenzitet grijaćih površina, što zauzvrat svakako pojačava koroziju. Ako temperatura tankog sloja vode, neposredno na grijaćoj površini cijevi, čak i za malu količinu premašuje prosječnu temperaturu vode u gruboj, koncentracija kaustične sode može relativno snažno porasti u takvom sloju. Krivulja približno prikazuje ravnotežne uvjete u otopini koja sadrži samo kaustičnu sodu. Točni podaci donekle ovise o tlaku u kotlu.
ALKALNA FRITABILNOST ČELIKA
Alkalna lomljivost može se definirati kao pojava pukotina u području šavova zakovice ili u drugim spojevima gdje se može nakupljati koncentrirana otopina lužine i gdje postoje velika mehanička naprezanja.Najozbiljnija oštećenja gotovo uvijek se javljaju u području zakovnih šavova. Ponekad uzrokuju eksploziju kotla; češće je potrebno vršiti skupe popravke čak i relativno novih kotlova. Jedna američka željeznica zabilježila je pukotine u 40 kotlova lokomotiva u godini, što je zahtijevalo popravke vrijedne oko 60.000 dolara. Pojava krhkosti nađena je i na cijevima na mjestima razbuktanja, na spojevima, razdjelnicima i na mjestima navojnih spojeva.
Naprezanje potrebno za pojavu alkalne krhkosti
Praksa pokazuje malu vjerojatnost krtog loma konvencionalnog kotlovskog čelika ako naprezanja ne prelaze granicu tečenja. napon, stvorene pritiskom para ili ravnomjerno raspoređeno opterećenje od vlastite težine konstrukcije, ne može dovesti do stvaranja pukotina. Međutim, naprezanja nastala kotrljanjem lisnatog materijala, namijenjena za proizvodnju kotlova, deformacije tijekom zakivanja ili bilo kakve hladne obrade, zajedno s trajnom deformacijom, mogu uzrokovati stvaranje pukotina.
Prisutnost vanjskih naprezanja nije potrebna za nastanak pukotina. Uzorak kotlovskog čelika, prethodno držan pri konstantnom naprezanju savijanja, a zatim otpušten, može puknuti u lužnatoj otopini čija je koncentracija jednaka povećanoj koncentraciji lužine u kotlovskoj vodi.
Koncentracija alkalija
Normalna koncentracija lužine u bubnju kotla ne može uzrokovati pucanje, jer ne prelazi 0,1% NaOH, a najniža koncentracija pri kojoj se uočava alkalno krhkost je približno 100 puta veća od normalne.
Takve visoke koncentracije mogu proizaći iz izuzetno sporog infiltracije vode kroz šav zakovice ili neki drugi zazor. To objašnjava pojavu tvrdih soli na vanjskoj strani većine spojeva zakovica u parnim kotlovima. Najopasnije curenje je ono koje je teško otkriti.Ostavlja čvrstu naslagu unutar spoja zakovice gdje postoje velika zaostala naprezanja. Kombinirano djelovanje naprezanja i koncentrirane otopine može uzrokovati pojavu alkalnih krhkih pukotina.
Uređaj za alkalno krhkost
Poseban uređaj za kontrolu sastava vode reproducira proces isparavanja vode s povećanjem koncentracije lužine na napregnutom uzorku čelika pod istim uvjetima u kojima se to događa u području šava zakovice. Pucanje ispitnog uzorka ukazuje da je kotlovska voda ovog sastava sposobna uzrokovati alkalno krhkost. Stoga je u ovom slučaju potrebno pročišćavanje vode kako bi se to uklonilo. opasna svojstva. Međutim, pucanje kontrolnog uzorka ne znači da su se pukotine već pojavile ili će se pojaviti u kotlu. U šavovima zakovice ili u drugim spojevima ne mora nužno doći do curenja (parenja), naprezanja i povećanja koncentracije lužine, kao u kontrolnom uzorku.
Upravljački uređaj se postavlja izravno na parni kotao i omogućuje procjenu kvalitete vode u kotlu.
Ispitivanje traje 30 i više dana uz konstantnu cirkulaciju vode kroz kontrolni uređaj.
Prepoznavanje alkalnih pukotina krhkosti
Alkalijske lomljive pukotine u konvencionalnom čeliku za kotlove su drugačije prirode od pukotina od zamora ili pukotina uzrokovanih visoki napon. To je ilustrirano na sl. I9, koji pokazuje intergranularnu prirodu takvih pukotina koje tvore finu mrežu. Razlika između intergranularnih alkalnih krhkih pukotina i intragranularnih pukotina uzrokovanih korozijskim zamorom može se vidjeti usporedbom.
U legiranim čelicima (na primjer, nikal ili silicij-mangan) koji se koriste za kotlove za lokomotive, pukotine su također raspoređene u mreži, ali ne prolaze uvijek između kristalita, kao u slučaju običnog čelika za kotlove.
Teorija alkalne krhkosti
Atomi u kristalnoj rešetki metala, smješteni na granicama kristalita, doživljavaju manje simetričan učinak svojih susjeda od atoma u ostatku mase zrna. Stoga lakše napuštaju kristalnu rešetku. Moglo bi se pomisliti da će uz pažljiv odabir agresivnog medija takvo selektivno uklanjanje atoma s granica kristalita biti moguće. Doista, pokusi pokazuju da se u kiselim, neutralnim (koristeći slabu električnu struju koja stvara uvjete pogodne za koroziju) i koncentriranim lužnatim otopinama može dobiti intergranularno pucanje. Ako se opća otopina korozije promijeni dodatkom neke tvari koja tvori zaštitni film na površini kristalita, korozija se koncentrira na granicama između kristalita.
Agresivna otopina u ovom slučaju je otopina kaustične sode. Silicij natrijeva sol može zaštititi površine kristalita bez utjecaja na granice između njih. Rezultat zajedničkog zaštitnog i agresivnog djelovanja ovisi o mnogim okolnostima: koncentraciji, temperaturi, stanju naprezanja metala i sastavu otopine.
Također postoji koloidna teorija alkalne krhkosti i teorija učinka otapanja vodika u čeliku.
Načini borbe protiv alkalne krhkosti
Jedan od načina za suzbijanje alkalne krhkosti je zamijeniti zakivanje kotlova zavarivanjem, čime se eliminira mogućnost propuštanja. Krtost se također može eliminirati korištenjem čelika otpornog na međugranularnu koroziju, odn kemijska obrada kotlovska voda. U trenutno korištenim kotlovima s zakovicama, potonji način je jedini prihvatljiv.
Preliminarna ispitivanja na kontrolnom uzorku predstavljaju najbolji način utvrđivanje djelotvornosti pojedinih zaštitnih aditiva vodi. Sol natrijevog sulfida ne sprječava pucanje. Dušikovo-natrijeva sol uspješno se koristi za sprječavanje pucanja pri tlakovima do 52,5 kg/cm2. Koncentrirane otopine natrijeve dušikove soli, ključanja na atmosferski pritisak, može uzrokovati naponske korozijske pukotine u mekom čeliku.
Trenutno se natrijeva dušikova sol široko koristi u stacionarnim kotlovima. Koncentracija natrijeve dušikove soli odgovara 20-30% koncentracije lužine.
KOROZIJA PARNIH PREGRIJAČA
Korozija na unutarnjim površinama cijevi pregrijača prvenstveno je posljedica međudjelovanja metala i pare na visokoj temperaturi i, u manjoj mjeri, uvlačenja soli iz kotlovske vode parom. U potonjem slučaju na metalnim stijenkama se mogu formirati filmovi od otopina s visokom koncentracijom kaustične sode, izravno korodirajući čelik ili dajući naslage koje sinteriraju na stijenci cijevi, što može dovesti do stvaranja izbočina. U kotlovima u praznom hodu iu slučajevima kondenzacije pare u relativno hladnim pregrijačima, pod utjecajem kisika i ugljičnog anhidrida može nastati jamica.Vodik kao mjera brzine korozije
Temperatura pare u moderni kotlovi približava se temperaturama koje se koriste u industrijska proizvodnja vodik izravnom reakcijom između pare i željeza.
Brzina korozije cijevi izrađenih od ugljičnih i legiranih čelika pod djelovanjem pare, na temperaturama do 650 °, može se suditi po volumenu oslobođenog vodika. Evolucija vodika se ponekad koristi kao mjera opće korozije.
NA novije vrijeme U američkim elektranama koriste se tri vrste minijaturnih jedinica za uklanjanje plina i zraka. Oni pružaju potpuno uklanjanje plinova, a otplinjeni kondenzat prikladan je za određivanje soli u njemu odnesenih parom iz kotla. Približna vrijednost opće korozije pregrijača tijekom rada kotla može se dobiti određivanjem razlike u koncentracijama vodika u uzorcima pare uzetim prije i nakon njenog prolaska kroz pregrijač.
Korozija uzrokovana nečistoćama u pari
Zasićena para koja ulazi u pregrijač nosi sa sobom male, ali mjerljive količine plinova i soli iz kotlovske vode. Najčešći plinovi su kisik, amonijak i ugljični dioksid. Kada para prolazi kroz pregrijač, ne opaža se primjetna promjena u koncentraciji tih plinova. Ovim se plinovima može pripisati samo manja korozija metalnog pregrijača. Do sada nije dokazano da soli otopljene u vodi, u suhom obliku ili taložene na elementima pregrijača, mogu doprinijeti koroziji. Međutim, kaustična soda je glavna sastavni dio soli uvučene u vodu iz kotla mogu doprinijeti koroziji vrlo vruće cijevi, osobito ako se lužina zalijepi za metalni zid.
Povećanje čistoće zasićene pare postiže se preliminarnim pažljivim uklanjanjem plinova iz napojne vode. Smanjenje količine soli uvučene u paru postiže se temeljitim čišćenjem u gornjem kolektoru korištenjem mehanički separatori, ispiranje zasićenom parom napojnom vodom ili odgovarajuća kemijska obrada vode.
Određivanje koncentracije i prirode plinova uvučenih u zasićenu paru provodi se pomoću gore navedenih uređaja i kemijska analiza. Prikladno je odrediti koncentraciju soli u zasićenoj pari mjerenjem električne vodljivosti vode ili isparavanja veliki broj kondenzat.
Predložena je poboljšana metoda mjerenja električne vodljivosti i dane su odgovarajuće korekcije za neke otopljene plinove. Kondenzat u gore spomenutim minijaturnim degasatorima također se može koristiti za mjerenje električne vodljivosti.
Kada kotao miruje, pregrijač je hladnjak u kojem se nakuplja kondenzat; u ovom slučaju, normalno podvodno pitting je moguće ako je para sadržavala kisik ili ugljični dioksid.
Popularni članci
Uvod
Korozija (od latinskog corrosio - korozija) je spontano uništavanje metala kao rezultat kemijske ili fizikalno-kemijske interakcije s okoliš. U općem slučaju, to je uništavanje bilo kojeg materijala - bilo da je to metal ili keramika, drvo ili polimer. Korozija je uzrokovana termodinamičkom nestabilnošću građevinski materijali na učinke tvari u okolišu u dodiru s njima. Primjer je kisikova korozija željeza u vodi:
4Fe + 2H 2 O + ZO 2 \u003d 2 (Fe 2 O 3 H 2 O)
NA Svakidašnjica za legure željeza (čelike) češće se koristi izraz "hrđanje". Manje poznati slučajevi korozije polimera. U odnosu na njih postoji koncept "starenja", sličan izrazu "korozija" za metale. Na primjer, starenje gume zbog interakcije s atmosferskim kisikom ili uništavanje neke plastike pod utjecajem taloženje i biološka korozija. Stopa korozije, kao i svaka kemijska reakcija jako ovisi o temperaturi. Povećanje temperature za 100 stupnjeva može povećati brzinu korozije za nekoliko redova veličine.
Procese korozije karakterizira široka rasprostranjenost te različiti uvjeti i okruženja u kojima se javlja. Stoga ne postoji jedinstvena i sveobuhvatna klasifikacija slučajeva korozije. Glavna klasifikacija je napravljena prema mehanizmu procesa. Postoje dvije vrste: kemijska korozija i elektrokemijska korozija. U ovom sažetku detaljno se razmatra kemijska korozija na primjeru brodskih kotlovnica malih i velikih kapaciteta.
Procese korozije karakterizira široka rasprostranjenost te različiti uvjeti i okruženja u kojima se javlja. Stoga ne postoji jedinstvena i sveobuhvatna klasifikacija slučajeva korozije.
Prema vrsti agresivnog medija u kojem se odvija proces uništavanja, korozija može biti sljedećih vrsta:
1) - Korozija plina
2) - Korozija u neelektrolitima
3) - Atmosferska korozija
4) -Korozija u elektrolitima
5) - Podzemna korozija
6) -Biokorozija
7) -Korozija lutajućom strujom.
Prema uvjetima za tijek procesa korozije razlikuju se sljedeće vrste:
1) -Kontaktna korozija
2) - Korozija pukotina
3) -Korozija s nepotpunim uranjanjem
4) -Korozija pri punom uranjanju
5) -Korozija pod promjenjivim uranjanjem
6) - Korozija trenjem
7) -Korozija pod naprezanjem.
Po prirodi uništenja:
Kontinuirana korozija koja pokriva cijelu površinu:
1) - uniforma;
2) - neravnomjeran;
3) - selektivno.
Lokalna (lokalna) korozija, koja pokriva pojedina područja:
1) - mrlje;
2) - ulcerozni;
3) -točka (ili pitting);
4) - kroz;
5) - interkristalni.
1. Kemijska korozija
Zamislimo metal u procesu proizvodnje valjanih metalnih proizvoda na čeličana: užarena masa se kreće duž štandova valjaonice. Iz nje se prskaju vatre na sve strane. S površine metala se otkidaju čestice kamenca - produkt kemijske korozije koja je rezultat interakcije metala s atmosferskim kisikom. Takav proces spontanog razaranja metala zbog izravne interakcije čestica oksidacijskog sredstva i oksidiranog metala naziva se kemijska korozija.
Kemijska korozija je interakcija metalne površine s (korozivnim) medijem, koja nije popraćena pojavom elektrokemijskih procesa na granici faza. U tom slučaju interakcije oksidacije metala i redukcije oksidirajuće komponente korozivnog medija odvijaju se u jednom činu. Na primjer, stvaranje kamenca kada su materijali na bazi željeza izloženi kisiku na visokoj temperaturi:
4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3
Tijekom elektrokemijske korozije, ionizacija atoma metala i redukcija oksidirajuće komponente korozivnog medija ne dolazi u jednom činu, a njihove brzine ovise o elektrodnom potencijalu metala (na primjer, hrđanje čelika u morskoj vodi).
Kod kemijske korozije istovremeno se događa oksidacija metala i redukcija oksidirajuće komponente korozivnog medija. Takva korozija se opaža kada suhi plinovi (zrak, produkti izgaranja goriva) i tekući neelektroliti (ulje, benzin, itd.) djeluju na metale i predstavlja heterogenu kemijsku reakciju.
Proces kemijske korozije odvija se na sljedeći način. Oksidirajuća komponenta okoliša, oduzimajući valentne elektrone metalu, istovremeno ulazi u kemijski spoj, stvarajući film na metalnoj površini (proizvod korozije). Daljnje stvaranje filma događa se zbog međusobne dvosmjerne difuzije kroz film agresivnog medija na metal i atome metala prema vanjsko okruženje i njihove interakcije. U ovom slučaju, ako rezultirajući film ima zaštitna svojstva, tj. sprječava difuziju atoma, tada korozija nastavlja sa samokočenjem u vremenu. Takav film nastaje na bakru pri temperaturi zagrijavanja od 100°C, na niklu na 650°C i na željezu na 400°C. Zagrijavanje čeličnih proizvoda iznad 600 °C dovodi do stvaranja labavog filma na njihovoj površini. Kako temperatura raste, proces oksidacije se ubrzava.
Najčešći tip kemijske korozije je korozija metala u plinovima na visokim temperaturama – plinska korozija. Primjeri takve korozije su oksidacija armatura peći, dijelova motora s unutarnjim izgaranjem, rešetki, dijelova kerozinskih žarulja i oksidacija tijekom visokotemperaturne obrade metala (kovanje, valjanje, štancanje). Na površini metalnih proizvoda također je moguće stvaranje drugih produkata korozije. Na primjer, pod djelovanjem spojeva sumpora na željezo nastaju spojevi sumpora, na srebru, pod djelovanjem para joda, srebrnog jodida itd. Međutim, najčešće na površini metala nastaje sloj oksidnih spojeva.
Temperatura ima veliki utjecaj na brzinu kemijske korozije. Kako temperatura raste, brzina korozije plina se povećava. Sastav plinovitog medija ima specifičan učinak na brzinu korozije različitih metala. Dakle, nikal je stabilan u okruženju kisika, ugljični dioksid, ali jako korodira u atmosferi kiselog plina. Bakar je osjetljiv na koroziju u atmosferi kisika, ali je stabilan u atmosferi kiselog plina. Krom ima otpornost na koroziju u sva tri plinska okruženja.
Za zaštitu od plinske korozije koristi se legiranje kromom, aluminijem i silicijem otpornim na toplinu, stvaranje zaštitnih atmosfera i zaštitni premazi aluminij, krom, silicij i emajli otporni na toplinu.
2. Kemijska korozija u brodskim parnim kotlovima.
Vrste korozije. Tijekom rada, elementi parnog kotla su izloženi agresivnim medijima - vodi, pari i dimnim plinovima. Razlikovati kemijsku i elektrokemijsku koroziju.
Dijelovi i sastavni dijelovi strojeva koji rade na visokim temperaturama osjetljivi su na kemijsku koroziju - klipni i turbinski motori, raketni motori itd. Kemijski afinitet većine metala prema kisiku pri visokim temperaturama je gotovo neograničen, budući da su oksidi svih tehnički važnih metala sposobni otapaju se u metalima i izlaze iz ravnotežnog sustava:
2Me(t) + O2 (g) 2MeO(t); MeO(t) [MeO] (otopina)U tim uvjetima oksidacija je uvijek moguća, ali uz otapanje oksida na površini metala nastaje sloj oksida koji može usporiti proces oksidacije.
Brzina oksidacije metala ovisi o brzini stvarne kemijske reakcije i brzini difuzije oksidatora kroz film, te stoga zaštitno djelovanje film je veći, što je bolji njegov kontinuitet i niža je difuzijska sposobnost. Kontinuitet filma koji nastaje na površini metala može se procijeniti omjerom volumena nastalog oksida ili bilo kojeg drugog spoja i volumena metala utrošenog za stvaranje ovog oksida (Pilling-Bedwords faktor). Koeficijent a (Pilling-Bedwords faktor) y različitih metala Ima različita značenja. Metali s a<1, не могут создавать сплошные оксидные слои, и через несплошности в слое (трещины) кислород свободно проникает к поверхности металла.
Čvrsti i stabilni oksidni slojevi nastaju na a = 1.2-1.6, ali pri visokim vrijednostima a, filmovi su diskontinuirani, lako se odvajaju od metalne površine (željeznog kamenca) kao rezultat unutarnjih naprezanja.
Faktor Pilling-Badwords daje vrlo približnu procjenu, budući da sastav oksidnih slojeva ima veliku širinu područja homogenosti, što se također odražava na gustoću oksida. Tako, na primjer, za krom a = 2,02 (za čiste faze), ali na njemu nastali film oksida vrlo je otporan na djelovanje okoline. Debljina oksidnog filma na metalnoj površini mijenja se s vremenom.
Kemijska korozija uzrokovana parom ili vodom ravnomjerno uništava metal po cijeloj površini. Stopa takve korozije u modernim brodskim kotlovima je niska. Opasnija je lokalna kemijska korozija uzrokovana agresivnim kemijskim spojevima sadržanim u naslagama pepela (sumpor, vanadijevi oksidi itd.).
Elektrokemijska korozija, kako joj ime pokazuje, povezana je ne samo s kemijskim procesima, već i s kretanjem elektrona u međudjelujućim medijima, t.j. s pojavom električne struje. Ovi se procesi događaju u interakciji metala s otopinama elektrolita, što se odvija u parnom kotlu u kojem cirkulira kotlovska voda, koja je otopina soli i lužina razloženih na ione. Elektrokemijska korozija nastaje i kada metal dođe u dodir sa zrakom (na uobičajenoj temperaturi), koji uvijek sadrži vodenu paru, koja kondenzacijom na površini metala u obliku tankog filma vlage stvara uvjete za nastanak elektrokemijske korozije.
Sustav željezo-vodena para je termodinamički nestabilan. Interakcija ovih tvari može se nastaviti s stvaranjem magnetita Fe 3 O 4 ili wustita FeO:
|
| |
;Analiza reakcija (2.1) - (2.3) ukazuje na osebujnu razgradnju vodene pare pri interakciji s metalom s stvaranjem molekularnog vodika, što nije posljedica stvarne toplinske disocijacije vodene pare. Iz jednadžbi (2.1) - (2.3) proizlazi da tijekom korozije čelika u pregrijanoj pari u odsutnosti kisika na površini može nastati samo Fe 3 O 4 ili FeO.
U prisutnosti kisika u pregrijanoj pari (na primjer, u režimima neutralne vode, uz doziranje kisika u kondenzat), u pregrijanoj zoni može nastati hematit Fe 2 O 3 zbog dodatne oksidacije magnetita.
Vjeruje se da je korozija u pari, počevši od temperature od 570 ° C, kemijska. Trenutno je granična temperatura pregrijavanja za sve kotlove smanjena na 545 °C, a posljedično se javlja elektrokemijska korozija u pregrijačima. Izlazni dijelovi primarnih pregrijača izrađeni su od austenitnog nehrđajućeg čelika otpornog na koroziju, a izlazni dijelovi međupregrijača, koji imaju istu konačnu temperaturu pregrijavanja (545 °C), izrađeni su od perlitnih čelika. Stoga se korozija međupregrijača obično manifestira u velikoj mjeri.
Kao rezultat djelovanja pare na čelik, na njegovoj prvobitno čistoj površini, postupno formira se takozvani topotaktički sloj, čvrsto vezan za sam metal i stoga ga štiti od korozije. S vremenom na tom sloju raste drugi takozvani epitaktički sloj. Oba ova sloja za temperature pare do 545 °C su magnetit, ali njihova struktura nije ista - epitaktički sloj je krupnozrnast i ne štiti od korozije.
Brzina razgradnje pare
mgN 2 /(cm 2 h)
Riža. 2.1. Ovisnost brzine razgradnje pregrijane pare
na temperaturu zida
Metodama vodnog režima nije moguće utjecati na koroziju pregrijanih površina. Stoga je glavna zadaća vodeno-kemijskog režima samih pregrijača sustavno praćenje stanja metala pregrijača kako bi se spriječilo uništavanje topotaktičkog sloja. To se može dogoditi zbog prodiranja pojedinačnih nečistoća u pregrijače i taloženja u njima, posebno soli, što je moguće, na primjer, kao rezultat naglog povećanja razine u bubnju visokotlačnih kotlova. Naslage soli povezane s tim u pregrijaču mogu dovesti i do povećanja temperature stijenke i do uništenja zaštitnog oksidnog topotaktičkog filma, o čemu se može suditi po oštrom porastu brzine razgradnje pare (slika 2.1).
3.3. Korozija puta napojne vode i voda kondenzata
Značajan dio korozijskih oštećenja opreme termoelektrana pada na put napojne vode, gdje se metal nalazi u najtežim uvjetima, a uzrok tome je korozivna agresivnost kemijski obrađene vode, kondenzata, destilata i njihovih smjese u dodiru s njom. U parnim turbinskim elektranama glavni izvor onečišćenja napojne vode spojevima bakra je amonijačna korozija turbinskih kondenzatora i niskotlačnih regenerativnih grijača, čiji je cijevni sustav izrađen od mjedi.
Put napojne vode parnoturbinske elektrane može se podijeliti u dva glavna dijela: prije i poslije termalnog deaeratora, te uvjeti protoka u njihove stope korozije su oštro različite. Elementi prvog dijela puta napojne vode, koji se nalazi prije deaeratora, uključuju cjevovode, spremnike, kondenzatne pumpe, cjevovode kondenzata i drugu opremu. Karakteristična značajka korozije ovog dijela hranjivog trakta je nedostatak mogućnosti iscrpljivanja agresivnih sredstava, tj. ugljične kiseline i kisika sadržanih u vodi. Zbog kontinuiranog dotoka i kretanja novih dijelova vode duž trakta, dolazi do stalnog nadopunjavanja njihovog gubitka. Kontinuirano uklanjanje dijela produkta reakcije željeza s vodom i dotok svježih porcija agresivnih sredstava stvaraju povoljne uvjete za intenzivan tijek korozivnih procesa.
Izvor kisika u kondenzatu turbine je usis zraka u repnom dijelu turbina i u žlijezdama kondenzatnih pumpi. Zagrijavanje vode koja sadrži O2 i CO 2 u površinskim grijačima smještenim u prvom dijelu dovodnog kanala, do 60–80 °C i više dovodi do ozbiljnih oštećenja mjedenih cijevi od korozije. Potonji postaju krhki, a često mjed nakon nekoliko mjeseci rada dobiva spužvastu strukturu kao rezultat izražene selektivne korozije.
Elementi drugog dijela puta napojne vode - od deaeratora do generatora pare - uključuju napojne pumpe i vodove, regenerativne grijače i ekonomajzere. Temperatura vode u ovom području kao rezultat uzastopnog zagrijavanja vode u regenerativnim grijačima i vodenim ekonomajzerima približava se temperaturi kotlovske vode. Uzrok korozije opreme koja se odnosi na ovaj dio trakta je uglavnom djelovanje na metal slobodnog ugljičnog dioksida otopljenog u napojnoj vodi, čiji je izvor dodatno kemijski obrađena voda. Kod povećane koncentracije vodikovih iona (pH< 7,0), обусловленной наличием растворенной углекислоты и значительным подогревом воды, процесс коррозии на этом участке питательного тракта развивается преимущественно с выделением водорода. Коррозия имеет сравнительно равномерный характер.
U prisutnosti opreme od mjedi (niskotlačni grijači, kondenzatori), obogaćivanje vode spojevima bakra kroz put kondenzata pare odvija se u prisutnosti kisika i slobodnog amonijaka. Do povećanja topljivosti hidratiziranog bakrenog oksida dolazi zbog stvaranja kompleksa bakra-amonijaka, kao što je Su(NH 3) 4 (OH) 2 . Ovi produkti korozije mjedenih cijevi niskotlačnih grijača počinju se razlagati u dijelovima puta visokotlačnih regenerativnih grijača (p.h.p.) uz stvaranje manje topljivih bakrenih oksida, djelomično taloženih na površini p.p. cijevi. e. Naslage bakra na cijevima a.e. doprinose njihovoj koroziji tijekom rada i dugotrajnom parkiranju opreme bez konzervacije.
Uz nedovoljno duboko toplinsko odzračivanje napojne vode, korozija se uočava uglavnom na ulaznim dijelovima ekonomajzera, gdje se oslobađa kisik zbog primjetnog povećanja temperature napojne vode, kao i u stagnirajućim dijelovima napojnog trakta .
Oprema za korištenje topline potrošača pare i cjevovodi, kroz koje se proizvodni kondenzat vraća u CHPP, podložni su koroziji pod djelovanjem kisika i ugljične kiseline sadržane u njoj. Pojava kisika objašnjava se kontaktom kondenzata sa zrakom u otvorenim spremnicima (s otvorenom shemom prikupljanja kondenzata) i usisom kroz curenje u opremi.
Glavne mjere za sprječavanje korozije opreme koja se nalazi u prvom dijelu puta napojne vode (od uređaja za pročišćavanje vode do termalnog deaeratora) su:
1) korištenje zaštitnih antikorozivnih premaza na površinama opreme za pročišćavanje vode i spremnika, koji se ispiru otopinama kiselih reagensa ili korozivnih voda pomoću gume, epoksidnih smola, lakova na bazi perklovinila, tekućeg nayrita i silikona;
2) korištenje kiselootpornih cijevi i fitinga izrađenih od polimernih materijala (polietilen, poliizobutilen, polipropilen i dr.) ili čeličnih cijevi i fitinga obloženih iznutra zaštitnim premazima nanesenim plamenim raspršivanjem;
3) korištenje cijevi izmjenjivača topline od metala otpornih na koroziju (crveni bakar, nehrđajući čelik);
4) uklanjanje slobodnog ugljičnog dioksida iz dodatno kemijski obrađene vode;
5) stalno uklanjanje nekondenzirajućih plinova (kisika i ugljične kiseline) iz parnih komora niskotlačnih regenerativnih grijača, hladnjaka i grijača mrežne vode i brzo uklanjanje kondenzata koji se u njima stvara;
6) pažljivo brtvljenje žljebova kondenzatnih pumpi, armature i prirubničkih spojeva dovodnih cjevovoda pod vakuumom;
7) osiguranje dovoljne nepropusnosti turbinskih kondenzatora sa strane rashladne vode i zraka i praćenje usisavanja zraka uz pomoć mjernih mjerača kisika;
8) opremanje kondenzatora posebnim uređajima za otplinjavanje za uklanjanje kisika iz kondenzata.
Za uspješno suzbijanje korozije opreme i cjevovoda koji se nalaze u drugom dijelu puta napojne vode (od termalnih deaeratora do parogeneratora) poduzimaju se sljedeće mjere:
1) opremanje termoelektrana termodeaeratorima, koji u svim uvjetima rada proizvode deaeriranu vodu s ostatkom kisika i ugljičnog dioksida koji ne prelazi dopuštene norme;
2) maksimalno uklanjanje plinova koji se ne mogu kondenzirati iz parnih komora visokotlačnih regenerativnih grijača;
3) korištenje metala otpornih na koroziju za izradu elemenata napojnih pumpi koji dolaze u dodir s vodom;
4) antikorozivna zaštita spremnika hranjivih tvari i drenaže primjenom nemetalnih premaza otpornih na temperature do 80-100°C, na primjer, asbovinila (mješavina laka etinola s azbestom) ili boja i lakova na bazi epoksidnih smola ;
5) odabir konstrukcijskih metala otpornih na koroziju prikladnih za izradu cijevi za visokotlačne regenerativne grijače;
6) kontinuirana obrada napojne vode alkalnim reagensima radi održavanja specificirane optimalne pH vrijednosti napojne vode, pri čemu se suzbija korozija ugljičnog dioksida i osigurava dovoljna čvrstoća zaštitnog filma;
7) kontinuirana obrada napojne vode hidrazinom kako bi se vezao preostali kisik nakon termičkih deaeratora i stvorio inhibitorni učinak inhibicije prijenosa željeznih spojeva s površine opreme u napojnu vodu;
8) brtvljenje spremnika napojne vode organiziranjem tzv. zatvorenog sustava za sprječavanje ulaska kisika u ekonomajzere parogeneratora s napojnom vodom;
9) provedba pouzdanog očuvanja opreme trakta napojne vode za vrijeme zastoja u rezervi.
Učinkovita metoda za smanjenje koncentracije produkata korozije u kondenzatu koji potrošači pare vraćaju u CHPP je uvođenje filmotvornih amina - oktadecilamina ili njegovih nadomjestaka u selektivnu paru turbina koje se šalju potrošačima. Pri koncentraciji ovih tvari u pari od 2-3 mg / dm 3 , moguće je smanjiti sadržaj željeznih oksida u proizvodnom kondenzatu za 10–15 puta. Doziranje vodene emulzije poliamina pomoću dozirne pumpe ne ovisi o koncentraciji ugljične kiseline u kondenzatu, budući da njihovo djelovanje nije povezano s neutralizirajućim svojstvima, već se temelji na sposobnosti ovih amina da tvore netopive i vodo- otporne folije na površini čelika, mesinga i drugih metala.
Vlasnici patenta RU 2503747:
PODRUČJE TEHNOLOGIJE
Izum se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti za zaštitu cijevi za grijanje parnih i toplovodnih kotlova, izmjenjivača topline, kotlovskih postrojenja, isparivača, toplinskih cjevovoda, sustava grijanja stambenih zgrada i industrijskih objekata od kamenca tijekom trenutnog rada.
Pozadina izuma
Rad parnih kotlova povezan je s istodobnim izlaganjem visokim temperaturama, tlaku, mehaničkom naprezanju i agresivnom okruženju, a to je kotlovska voda. Kotlovska voda i metal grijaćih površina kotla odvojene su faze složenog sustava koji nastaje kada dođu u dodir. Rezultat interakcije ovih faza su površinski procesi koji se javljaju na međusklopu između njih. Kao rezultat toga, u metalu grijaćih površina dolazi do korozije i stvaranja kamenca, što dovodi do promjene strukture i mehaničkih svojstava metala, a što pridonosi nastanku raznih oštećenja. Budući da je toplinska vodljivost ljestvice pedeset puta manja od željeza cijevi za grijanje, dolazi do gubitaka toplinske energije tijekom prijenosa topline - s debljinom skale od 1 mm od 7 do 12%, a s 3 mm - 25 %. Ozbiljno stvaranje kamenca u sustavu kontinuiranog parnog kotla često rezultira zaustavljanjem proizvodnje na nekoliko dana u godini kako bi se uklonio kamenac.
Kvaliteta hrane, a time i kotlovske vode određena je prisutnošću nečistoća koje mogu uzrokovati različite vrste korozije metala unutarnjih grijaćih površina, stvaranje primarnog kamenca na njima, kao i mulja kao izvora. formiranja sekundarne ljestvice. Osim toga, kvaliteta kotlovske vode ovisi i o svojstvima tvari koje nastaju kao rezultat površinskih pojava tijekom transporta vode, te kondenzata kroz cjevovode, u procesima obrade vode. Uklanjanje nečistoća iz napojne vode jedan je od načina sprječavanja stvaranja kamenca i korozije, a provodi se metodama preliminarne (predkotlovske) obrade vode, koje imaju za cilj maksimalno uklanjanje nečistoća prisutnih u izvorišnoj vodi. Međutim, korištene metode ne eliminiraju u potpunosti sadržaj nečistoća u vodi, što je povezano ne samo s tehničkim poteškoćama, već i s ekonomskom isplativosti korištenja metoda obrade vode prije kotla. Osim toga, budući da je pročišćavanje vode složen tehnički sustav, on je suvišan za kotlove malih i srednjih kapaciteta.
Poznate metode za uklanjanje već formiranih naslaga uglavnom se koriste mehaničkim i kemijskim metodama čišćenja. Nedostatak ovih metoda je što se ne mogu provoditi tijekom rada kotlova. Osim toga, kemijske metode čišćenja često zahtijevaju korištenje skupih kemikalija.
Također su poznati načini za sprječavanje stvaranja kamenca i korozije, koji se provode tijekom rada kotlova.
US patent 1,877,389 predlaže metodu za uklanjanje kamenca i sprječavanje njegovog stvaranja u kotlovima za toplu vodu i paru. Kod ove metode, površina kotla je katoda, a anoda se postavlja unutar cjevovoda. Metoda se sastoji u propuštanju istosmjerne ili izmjenične struje kroz sustav. Autori napominju da je mehanizam metode da se pod djelovanjem električne struje na površini kotla stvaraju mjehurići plina koji dovode do ljuštenja postojećeg kamenca i sprječavaju stvaranje novog. Nedostatak ove metode je potreba za stalnim održavanjem protoka električne struje u sustavu.
US patent 5,667,677 predlaže metodu za obradu tekućine, posebno vode, u cjevovodu kako bi se usporilo stvaranje kamenca. Ova metoda temelji se na stvaranju elektromagnetskog polja u cijevima, koje odbija ione kalcija i magnezija otopljene u vodi sa stijenki cijevi i opreme, sprječavajući njihovu kristalizaciju u obliku kamenca, što omogućuje rad kotlova, bojlera, topline. izmjenjivača i rashladnih sustava na tvrdoj vodi. Nedostatak ove metode je visoka cijena i složenost korištene opreme.
WO 2004016833 predlaže metodu za smanjenje stvaranja kamenca na metalnoj površini izloženoj prezasićenoj alkalnoj vodenoj otopini koja je sposobna za stvaranje kamenca nakon razdoblja izlaganja, a koja uključuje primjenu katodnog potencijala na navedenu površinu.
Ova metoda se može koristiti u različitim tehnološkim procesima u kojima je metal u kontaktu s vodenom otopinom, posebice u izmjenjivačima topline. Nedostatak ove metode je što ne štiti metalnu površinu od korozije nakon uklanjanja katodnog potencijala.
Dakle, trenutno postoji potreba za razvojem poboljšane metode za sprječavanje stvaranja kamenca u grijaćim cijevima, toplovodnim i parnim bojlerima, koja je ekonomična i vrlo učinkovita te pruža antikorozivnu zaštitu površine kroz duži vremenski period nakon izlaganje.
U ovom izumu, ovaj je problem riješen korištenjem metode prema kojoj se na metalnoj površini stvara električni potencijal koji nosi struju, dovoljan da neutralizira elektrostatičku komponentu adhezijske sile koloidnih čestica i iona na metalnu površinu.
KRATAK OPIS IZUMA
Predmet ovog izuma je osigurati poboljšanu metodu za sprječavanje stvaranja kamenca na cijevima za grijanje u toplovodnim i parnim kotlovima.
Drugi cilj ovog izuma je pružiti mogućnost eliminacije ili značajnog smanjenja potrebe za uklanjanjem kamenca tijekom rada toplovodnih i parnih kotlova.
Drugi cilj ovog izuma je eliminirati potrebu za korištenjem potrošnih reagensa za sprječavanje stvaranja kamenca i korozije grijaćih cijevi toplovodnih i parnih kotlova.
Drugi cilj ovog izuma je omogućiti početak rada na sprječavanju stvaranja kamenca i korozije cijevi za grijanje toplovodnih i parnih kotlova na kontaminiranim cijevima kotla.
Predmetni izum odnosi se na metodu za sprječavanje stvaranja kamenca i korozije na metalnoj površini izrađenoj od legure koja sadrži željezo u kontaktu s okolinom vodene pare iz koje se kamenac može formirati. Navedena metoda sastoji se u primjeni električnog potencijala koji nosi struju na navedenu metalnu površinu, dovoljnog da neutralizira elektrostatičku komponentu sile adhezije koloidnih čestica i iona na metalnu površinu.
U skladu s nekim posebnim izvedbama zatražene metode, strujni potencijal je postavljen u rasponu od 61-150 V. Prema nekim posebnim izvedbama navedene metode, gornja legura koja sadrži željezo je čelik. U nekim izvedbama, metalna površina je unutarnja površina cijevi za grijanje toplovodnog ili parnog kotla.
Otkrivena u ovom opisu, metoda ima sljedeće prednosti. Jedna od prednosti metode je smanjeno stvaranje kamenca. Još jedna prednost ovog izuma je mogućnost korištenja jednom kupljenog radnog elektrofizičkog aparata bez potrebe za potrošnim sintetičkim reagensima. Još jedna prednost je mogućnost početka rada na kontaminiranim kotlovskim cijevima.
Stoga je tehnički rezultat ovog izuma povećanje učinkovitosti toplovodnih i parnih kotlova, povećanje produktivnosti, povećanje učinkovitosti prijenosa topline, smanjenje potrošnje goriva za grijanje kotla, ušteda energije itd.
Ostali tehnički rezultati i prednosti ovog izuma uključuju mogućnost razaranja sloj po sloj i uklanjanje već formiranog kamenca, kao i sprječavanje njegovog novog stvaranja.
KRATAK OPIS CRTEŽA
Slika 1 prikazuje raspodjelu naslaga na unutarnjim površinama kotla kao rezultat primjene metode prema ovom izumu.
DETALJAN OPIS IZUMA
Metoda prema ovom izumu sastoji se u primjeni na metalnu površinu koja je podložna stvaranju kamenca vodljivog električnog potencijala dovoljnog da neutralizira elektrostatičku komponentu adhezijske sile koloidnih čestica i iona koji tvore kamenac na metalnu površinu.
Izraz "vodljivi električni potencijal" u smislu u kojem se koristi u ovoj aplikaciji znači izmjenični potencijal koji neutralizira dvostruki električni sloj na granici između metala i vodeno-parnog medija koji sadrži soli koje dovode do stvaranja kamenca.
Kao što je stručnjaku poznato, nosioci električnih naboja u metalu, koji su spori u usporedbi s glavnim nosiocima naboja - elektronima, su dislokacije njegove kristalne strukture, koje nose električni naboj i formiraju dislokacijske struje. Dolazeći na površinu cijevi za grijanje kotla, te su struje dio dvostrukog električnog sloja tijekom stvaranja kamenca. Strujni, električni, pulsirajući (tj. izmjenični) potencijal pokreće uklanjanje električnog naboja dislokacija s površine metala na tlo. S tim u vezi, to je struja dislokacije koja nosi struju. Djelovanjem ovog strujnog električnog potencijala dolazi do uništenja dvostrukog električnog sloja, a kamenac se postupno raspada i prelazi u kotlovsku vodu u obliku mulja, koji se tijekom povremenih ispuhivanja uklanja iz kotla.
Stoga je izraz "potencijal uklanjanja struje" razumljiv stručnjaku u ovom području tehnologije i, osim toga, poznat je iz stanja tehnike (vidi, na primjer, patent RU 2128804 C1).
Uređaj opisan u RU 2100492 C1, koji uključuje pretvarač s frekventnim pretvaračem i regulator pulsirajućeg potencijala, kao i regulator oblika impulsa, može se koristiti kao uređaj za stvaranje električnog potencijala koji nosi struju, na primjer. Detaljan opis ovog uređaja dat je u RU 2100492 C1. Također se može koristiti bilo koji drugi sličan uređaj, kao što će razumjeti osoba koja je vična struci.
Vodljivi električni potencijal prema ovom izumu može se primijeniti na bilo koji dio metalne površine udaljen od baze kotla. Mjesto primjene određeno je praktičnošću i/ili učinkovitošću primjene tražene metode. Stručnjak u ovom području tehnike, koristeći ovdje otkrivene informacije i koristeći standardne postupke ispitivanja, moći će odrediti optimalno mjesto za primjenu električnog potencijala koji se raspršuje.
U nekim izvedbama ovog izuma, vodljivi električni potencijal je promjenjiv.
Vodljivi električni potencijal prema ovom izumu može se primijeniti na različita vremenska razdoblja. Potencijalno vrijeme primjene određeno je prirodom i stupnjem kontaminacije metalne površine, sastavom vode koja se koristi, temperaturnim režimom i značajkama rada uređaja za toplinsku tehniku i drugim čimbenicima poznatim stručnjacima u ovom području. tehnologija. Osoba vični struci, koristeći informacije otkrivene u ovom opisu i koristeći standardne metode ispitivanja, moći će odrediti optimalno vrijeme za primjenu električnog potencijala koji provodi struju, na temelju ciljeva, uvjeta i stanja toplinskog uređaja .
Vrijednost strujnog potencijala potrebnog za neutralizaciju elektrostatičke komponente adhezijske sile može odrediti stručnjak iz područja koloidne kemije na temelju informacija poznatih iz stanja tehnike, na primjer, iz knjige Deryagin B.V., Churaev N.V., Muller V.M. "Površinske sile", Moskva, "Nauka", 1985. Prema nekim izvedbama, vrijednost električnog potencijala koji nosi struju je u rasponu od 10 V do 200 V, poželjnije od 60 V do 150 V, još poželjnije od 61 V do 150 V. Vrijednosti strujnog električnog potencijala u rasponu od 61 V do 150 V dovode do pražnjenja dvostrukog električnog sloja, koji je osnova elektrostatičke komponente adhezijskih sila u razmjera i, kao rezultat, do uništenja mjerila. Vrijednosti potencijala uklanjanja struje ispod 61 V nedostatne su za uništavanje kamenca, a pri vrijednostima potencijala uklanjanja struje iznad 150 V vjerojatno će početi nepoželjno elektroerozivno uništavanje metala grijaćih cijevi.
Metalna površina na koju se može primijeniti metoda prema ovom izumu može biti dio sljedećih uređaja za toplinsku tehniku: cijevi za grijanje parnih i toplovodnih kotlova, izmjenjivači topline, kotlovnice, isparivači, grijanje, sustavi grijanja za stambene zgrade i industrijskih objekata tijekom tekućeg rada. Ovaj popis je ilustrativan i ne ograničava popis uređaja na koje se može primijeniti metoda ovog izuma.
U nekim izvedbama, legura koja sadrži željezo od koje se metalna površina na koju se može primijeniti metoda ovog izuma može biti čelik ili drugi materijal koji sadrži željezo kao što je lijevano željezo, kovar, fechral, transformatorski čelik, alsifer, magnico, alnico, krom čelik, invar, itd. Ovaj popis je ilustrativan i ne ograničava popis željeznih legura na koje se može primijeniti metoda ovog izuma. Osoba vješt u ovom području tehnike, na temelju znanja poznatog iz prijašnjeg stanja tehnike, moći će napraviti takve legure koje sadrže željezo koje se mogu koristiti prema ovom izumu.
Vodeni medij iz kojeg se može formirati kamenac, prema nekim izvedbama ovog izuma, je voda iz slavine. Vodeni medij također može biti voda koja sadrži otopljene metalne spojeve. Otopljeni metalni spojevi mogu biti spojevi željeza i/ili zemnoalkalijskih metala. Vodeni medij također može biti vodena suspenzija koloidnih čestica spojeva željeza i/ili zemnoalkalijskih metala.
Metoda prema ovom izumu uklanja prethodno formirane naslage i služi kao sredstvo bez reagensa za čišćenje unutarnjih površina tijekom rada uređaja za toplinsku tehniku, dodatno osiguravajući njegov rad bez kamenca. Istodobno, veličina zone unutar koje se postiže sprječavanje stvaranja kamenca i korozije značajno premašuje veličinu zone efektivnog uništenja kamenca.
Metoda prema ovom izumu ima sljedeće prednosti:
Ne zahtijeva upotrebu reagensa, t.j. ekološki prihvatljiv;
Jednostavan za implementaciju, ne zahtijeva posebne uređaje;
Omogućuje povećanje koeficijenta prijenosa topline i povećanje učinkovitosti kotlova, što značajno utječe na ekonomsku učinkovitost njegovog rada;
Može se koristiti kao dodatak primijenjenim metodama prečišćavanja vode prije kotla, ili zasebno;
Omogućuje vam napuštanje procesa omekšavanja i odzračivanja vode, što uvelike pojednostavljuje tehnološku shemu kotlovnica i omogućuje značajno smanjenje troškova tijekom izgradnje i rada.
Mogući objekti metode mogu biti toplovodni kotlovi, kotlovi na otpadnu toplinu, zatvoreni sustavi opskrbe toplinom, postrojenja za termičku desalinizaciju morske vode, postrojenja za pretvorbu pare itd.
Odsutnost oštećenja od korozije, stvaranje kamenca na unutarnjim površinama otvara mogućnost za razvoj temeljno novih rješenja dizajna i rasporeda parnih kotlova male i srednje snage. To će omogućiti, zbog intenziviranja toplinskih procesa, postizanje značajnog smanjenja mase i dimenzija parnih kotlova. Osigurati zadanu temperaturnu razinu ogrjevnih površina i, posljedično, smanjiti potrošnju goriva, volumen dimnih plinova i smanjiti njihovu emisiju u atmosferu.
PRIMJER IMPLEMENTACIJE
Metoda za koju se traži ovaj izum ispitana je u kotlovnicama "Admiralty Shipyards" i "Red Chemist". Pokazalo se da metoda prema ovom izumu učinkovito čisti unutarnje površine kotlova od naslaga. Tijekom ovih radova postignuta je ekvivalentna ušteda goriva od 3-10%, dok je širenje vrijednosti ušteda povezano s različitim stupnjevima onečišćenja unutarnjih površina kotlova. Cilj rada bio je ocijeniti učinkovitost predložene metode kako bi se osigurao rad parnih kotlova srednje veličine bez reagensa i kamenca u uvjetima visokokvalitetnog tretmana vode, usklađenosti s vodo-kemijskim režimom i visoke profesionalna razina rada opreme.
Ispitivanje metode za koju se traži u ovom izumu provedeno je na parnom kotlu br. 3 DKVr 20/13 4. kotlovnice Krasnoselskaya jugozapadne podružnice Državnog jedinstvenog poduzeća "TEK SPb". Rad kotlovske jedinice izveden je u strogom skladu sa zahtjevima regulatornih dokumenata. Kotao je opremljen svim potrebnim sredstvima za praćenje parametara njegovog rada (tlak i protok generirane pare, temperatura i protok napojne vode, tlak zraka za puhanje i gorivo na plamenicima, vakuum u glavnim dijelovima plina putanja kotlovske jedinice). Kapacitet pare kotla je održavan na 18 t/h, tlak pare u bubnju kotla bio je 8,1...8,3 kg/cm 2 . Ekonomajzer je radio u načinu grijanja. Izvorna voda bila je gradska vodoopskrba, koja je ispunjavala zahtjeve GOST 2874-82 "Pitka voda". Treba napomenuti da količina željeznih spojeva na ulazu u navedenu kotlovnicu u pravilu premašuje zakonske zahtjeve (0,3 mg/l) i iznosi 0,3-0,5 mg/l, što dovodi do intenzivnog zarastanja vode. unutarnje površine s željeznim spojevima.
Procjena učinkovitosti metode provedena je prema stanju unutarnjih površina kotla.
Procjena utjecaja metode prema ovom izumu na stanje unutarnjih grijaćih površina kotlovske jedinice.
Prije početka ispitivanja izvršen je unutarnji pregled kotlovske jedinice i evidentirano početno stanje unutarnjih površina. Prethodni pregled kotla obavljen je na početku ogrjevne sezone, mjesec dana nakon kemijskog čišćenja. Kao rezultat inspekcije, otkriveno je: na površini bubnjeva postoje čvrste tamnosmeđe naslage s paramagnetskim svojstvima i, vjerojatno, koje se sastoje od željeznih oksida. Vizualno je debljina naslaga bila do 0,4 mm. Na vidljivom dijelu kotlovskih cijevi, uglavnom na strani okrenutoj prema peći, pronađene su neprekidne čvrste naslage (do pet mrlja na 100 mm duljine cijevi veličine od 2 do 15 mm i debljine do 0,5 mm vizualno).
Uređaj za stvaranje strujnog potencijala, opisan u EN 2100492 C1, pričvršćen je u točki (1) na otvor (2) gornjeg bubnja sa stražnje strane kotla (vidi sl.1). Električni potencijal koji nosi struju bio je jednak 100 V. Električni potencijal koji nosi struju održavao se neprekidno 1,5 mjeseca. Na kraju tog razdoblja otvorena je kotlovnica. Kao rezultat internog pregleda kotla, ustanovljeno je da gotovo da nema naslaga (ne više od 0,1 mm vizualno) na površini (3) gornjeg i donjeg bubnja unutar 2-2,5 metara (zona (4) ) iz otvora bubnjeva (priključne točke uređaja za stvaranje strujnog potencijala (1)). Na udaljenosti od 2,5-3,0 m (zona (5)) od grotla naslage (6) su očuvane u obliku pojedinačnih tuberkula (pjega) debljine do 0,3 mm (vidi sl.1). Nadalje, kako se krećete prema naprijed, (na udaljenosti od 3,0-3,5 m od otvora), vizualno počinju kontinuirane naslage (7) do 0,4 mm, t.j. na ovoj udaljenosti od priključne točke uređaja, učinak metode čišćenja prema ovom izumu praktički se nije očitovao. Električni potencijal koji nosi struju bio je jednak 100 V. Električni potencijal koji nosi struju održavao se neprekidno 1,5 mjeseca. Na kraju tog razdoblja otvorena je kotlovnica. Kao rezultat unutarnjeg pregleda kotla, ustanovljeno je da gotovo da nema naslaga (ne više od 0,1 mm vizualno) na površini gornjeg i donjeg bubnja unutar 2-2,5 metra od otvora bubnjeva ( priključna točka uređaja za stvaranje strujno-pražnjenog potencijala). Na udaljenosti od 2,5-3,0 m od grotla, naslage su sačuvane u obliku pojedinačnih tuberkula (pjega) debljine do 0,3 mm (vidi sl. 1). Nadalje, kako se krećete prema naprijed (na udaljenosti od 3,0-3,5 m od grotla), vizualno počinju kontinuirane naslage do 0,4 mm, t.j. na ovoj udaljenosti od priključne točke uređaja, učinak metode čišćenja prema ovom izumu praktički se nije očitovao.
U vidljivom dijelu kotlovskih cijevi, unutar 3,5-4,0 m od otvora bubnjeva, bilo je gotovo potpuno odsustvo naslaga. Nadalje, kako se krećemo prema prednjoj strani, pronađene su nekontinuirane čvrste naslage (do pet točaka na 100 linearnih mm veličine od 2 do 15 mm i vizualno debljine do 0,5 mm).
Kao rezultat ove faze ispitivanja, zaključeno je da metoda prema ovom izumu, bez upotrebe ikakvih reagensa, učinkovito uništava prethodno nastale naslage i osigurava rad kotla bez kamenca.
U sljedećoj fazi ispitivanja na točku "B" spojen je uređaj za stvaranje strujnog potencijala i ispitivanja su nastavljena još 30-45 dana.
Sljedeće otvaranje kotlovske jedinice izvršeno je nakon 3,5 mjeseca neprekidnog rada uređaja.
Pregledom kotlovske jedinice utvrđeno je da su dotadašnje preostale naslage potpuno uništene i da je na donjim dijelovima kotlovskih cijevi ostala samo mala količina.
To je dovelo do sljedećih zaključaka:
Veličina zone unutar koje je osiguran rad kotlovske jedinice bez kamenca značajno premašuje veličinu zone efektivnog uništavanja naslaga, što omogućuje naknadni prijenos priključne točke potencijala za uklanjanje struje za čišćenje cijele unutarnje jedinice. površine kotlovske jedinice i dalje održavati njezin način rada bez kamenca;
Uništavanje prethodno formiranih naslaga i sprječavanje stvaranja novih osiguravaju se procesi različite prirode.
Na temelju rezultata inspekcijskog nadzora odlučeno je da se nastavi ispitivanje do kraja razdoblja grijanja kako bi se konačno očistili bubnjevi i kotlovske cijevi te utvrdila pouzdanost osiguranja rada kotla bez kamenca. Sljedeće otvaranje kotlovnice izvršeno je nakon 210 dana.
Rezultati internog pregleda kotla pokazali su da je proces čišćenja unutarnjih površina kotla unutar gornjeg i donjeg bubnja i kotlovskih cijevi završio gotovo potpunim uklanjanjem naslaga. Na cijeloj površini metala formiran je tanki gusti premaz, koji je imao crnu boju s plavom bojom, čija debljina čak ni u mokrom stanju (gotovo odmah nakon otvaranja kotla) vizualno nije prelazila 0,1 mm.
Istodobno, pouzdanost osiguravanja rada kotlovske jedinice bez kamenca potvrđena je korištenjem metode ovog izuma.
Zaštitni učinak magnetitnog filma potrajao je i do 2 mjeseca nakon isključivanja uređaja, što je sasvim dovoljno da se osigura suha konzervacija kotlovske jedinice kada se premješta u rezervu ili na popravak.
Iako je ovaj izum opisan u odnosu na različite specifične primjere i utjelovljenja izuma, treba razumjeti da ovaj izum nije ograničen na njih i da se može prakticirati unutar opsega sljedećih zahtjeva.
1. Metoda za sprječavanje stvaranja kamenca na metalnoj površini izrađenoj od legure koja sadrži željezo i u kontaktu s parovodnim medijem iz kojeg se može formirati kamenac, uključujući primjenu električnog potencijala koji nosi struju u rasponu od 61 V do 150 V na specificiranu metalnu površinu kako bi se neutralizirala elektrostatička komponenta sile adhezije između navedene metalne površine i koloidnih čestica i iona koji stvaraju kamenac.
Izum se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti za zaštitu od kamenca i korozije grijaćih cijevi parnih i toplovodnih kotlova, izmjenjivača topline, kotlovskih postrojenja, isparivača, toplinskih cjevovoda, sustava grijanja stambenih zgrada i industrijskih objekata tijekom rada. Metoda za sprječavanje stvaranja kamenca na metalnoj površini izrađenoj od legure koja sadrži željezo i u kontaktu s parovodnim medijem iz kojeg se kamenac može formirati uključuje primjenu električnog potencijala koji nosi struju u rasponu od 61 V do 150 V na navedenu metalnu površinu kako bi se neutralizirala elektrostatička komponenta sile prianjanja između određene metalne površine i koloidnih čestica i iona koji stvaraju kamenac. UČINAK: povećanje učinkovitosti i produktivnosti toplovodnih i parnih kotlova, povećanje učinkovitosti prijenosa topline, uništavanje slojeva po sloju i uklanjanje formiranog kamenca, kao i sprječavanje njegovog novog stvaranja. 2 w.p. f-ly, 1 pr., 1 ill.
