Anzeichen für korrosive Aggressivität des Wassers in Kesselanlagen. Korrosionsschäden an Wandrohren von Gasölkesseln

Die Inhaber des Patents RU 2503747:

GEBIET DER TECHNOLOGIE

STOFF: Erfindung bezieht sich auf die thermische Energietechnik und kann zum Schutz von Heizungsrohren von Dampf- und Heißwasserkesseln, Wärmetauschern, Kesselanlagen, Verdampfern, Heizungsleitungen, Heizungsanlagen von Wohngebäuden und Industrieanlagen im laufenden Betrieb vor Verkalkung eingesetzt werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Der Betrieb von Dampfkesseln ist mit der gleichzeitigen Einwirkung von hohen Temperaturen, Druck, mechanischer Beanspruchung und einer aggressiven Umgebung, dem Kesselwasser, verbunden. Kesselwasser und Metall der Kesselheizflächen sind getrennte Phasen Komplexes System, die bei ihrem Kontakt entsteht. Das Ergebnis der Wechselwirkung dieser Phasen sind Oberflächenprozesse, die an der Grenzfläche zwischen ihnen stattfinden. Dadurch kommt es im Metall der Heizflächen zu Korrosion und Zunderbildung, was zu einer Veränderung des Gefüges und mechanische Eigenschaften Metall, und das trägt zur Entwicklung verschiedener Schäden bei. Da die Wärmeleitfähigkeit des Zunders fünfzigmal geringer ist als die des Eisens der Heizungsrohre, kommt es bei der Wärmeübertragung zu Wärmeenergieverlusten - bei einer Zunderdicke von 1 mm von 7 bis 12% und bei 3 mm - 25 %. Starke Ablagerungen in einer Durchlaufdampfkesselanlage führen oft dazu, dass die Produktion für mehrere Tage im Jahr gestoppt wird, um die Ablagerungen zu entfernen.

Die Qualität der Beschickung und damit des Kesselwassers wird durch das Vorhandensein von Verunreinigungen bestimmt, die verschiedene Arten von Korrosion des Metalls der inneren Heizflächen, die Bildung von Primärablagerungen auf ihnen sowie Schlamm als Quelle verursachen können der sekundären Kesselsteinbildung. Darüber hinaus hängt die Qualität des Kesselwassers auch von den Eigenschaften der Substanzen ab, die durch Oberflächenphänomene beim Transport von Wasser und Kondensat durch Rohrleitungen in Wasseraufbereitungsprozessen entstehen. Die Entfernung von Verunreinigungen aus dem Speisewasser ist eine der Möglichkeiten, um die Bildung von Ablagerungen und Korrosion zu verhindern, und wird durch Verfahren der Wasservorbehandlung (vor dem Kessel) durchgeführt, die darauf abzielen, die Entfernung von im Quellwasser vorhandenen Verunreinigungen zu maximieren. Die eingesetzten Verfahren eliminieren jedoch den Gehalt an Verunreinigungen im Wasser nicht vollständig, was nicht nur mit technischen Schwierigkeiten, sondern auch mit der wirtschaftlichen Machbarkeit des Einsatzes von Vorverbunden ist. Da die Wasseraufbereitung außerdem ein komplexes technisches System ist, ist sie für kleine und mittlere Kessel überflüssig.

Bekannte Verfahren zum Entfernen bereits gebildeter Ablagerungen verwenden hauptsächlich mechanische und chemische Methoden Reinigung. Der Nachteil dieser Verfahren ist, dass sie nicht während des Kesselbetriebs durchgeführt werden können. Außerdem Wege chemische Reinigung erfordern oft den Einsatz teurer Chemikalien.

Es gibt auch bekannte Möglichkeiten, die Bildung von Kesselstein und Korrosion zu verhindern, die während des Betriebs der Kessel durchgeführt werden.

Das US-Patent Nr. 1,877,389 schlägt ein Verfahren zum Entfernen von Kesselstein und zum Verhindern seiner Bildung in heißem Wasser vor Dampfkocher. Bei diesem Verfahren ist die Oberfläche des Kessels die Kathode und die Anode wird innerhalb der Rohrleitung platziert. Das Verfahren besteht darin, Gleich- oder Wechselstrom durch das System zu leiten. Die Autoren stellen fest, dass der Mechanismus der Methode darin besteht, dass sich unter Einwirkung eines elektrischen Stroms Gasblasen auf der Oberfläche des Kessels bilden, die zum Abblättern der vorhandenen Ablagerungen führen und die Bildung einer neuen verhindern. Der Nachteil dieser Methode ist die Notwendigkeit, den Stromfluss im System ständig aufrechtzuerhalten.

Das US-Patent Nr. 5,667,677 schlägt ein Verfahren zum Behandeln einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in einer Rohrleitung vor, um die Kesselsteinbildung zu verlangsamen. Diese Methode basiert auf der Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes in Rohren, das in Wasser gelöste Calcium- und Magnesiumionen von den Wänden von Rohren und Geräten abstößt und verhindert, dass sie in Form von Kesselstein kristallisieren, was den Betrieb von Kesseln, Kesseln und Wärme ermöglicht Wärmetauscher und Kühlsysteme auf hartem Wasser. Der Nachteil dieses Verfahrens sind die hohen Kosten und die Komplexität der verwendeten Ausrüstung.

WO 2004016833 schlägt ein Verfahren zum Reduzieren der Kesselsteinbildung auf einer Metalloberfläche vor, die einer übersättigten alkalischen wässrigen Lösung ausgesetzt ist, die zur Kesselsteinbildung nach einer Expositionsdauer fähig ist, umfassend das Anlegen eines kathodischen Potentials an die Oberfläche.

Dieses Verfahren kann in verschiedenen technologischen Prozessen verwendet werden, bei denen das Metall mit in Kontakt kommt wässrige Lösung insbesondere in Wärmetauschern. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es die Metalloberfläche nach dem Entfernen des Kathodenpotentials nicht vor Korrosion schützt.

Es besteht daher derzeit Bedarf, ein verbessertes Verfahren zur Verhinderung der Kesselsteinbildung in Heizungsrohren, Heißwasser- und Dampfkesseln zu entwickeln, das wirtschaftlich und hochwirksam ist und einen Korrosionsschutz der Oberfläche für lange Zeit gewährleistet Exposition.

In der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem unter Verwendung eines Verfahrens gelöst, gemäß dem ein stromführendes elektrisches Potential auf der Metalloberfläche erzeugt wird, das ausreicht, um die elektrostatische Komponente der Adhäsionskraft von kolloidalen Partikeln und Ionen an der Metalloberfläche zu neutralisieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Verhindern von Ablagerungen an Heizungsrohren in Heißwasser- und Dampfkesseln bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Möglichkeit bereitzustellen, die Notwendigkeit einer Entkalkung während des Betriebs von Heißwasser- und Dampfkesseln zu eliminieren oder erheblich zu reduzieren.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Notwendigkeit der Verwendung von verbrauchbaren Reagenzien zu beseitigen, um die Bildung von Kesselstein und Korrosion der Heizrohre von Heißwasser- und Dampfkesseln zu verhindern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Beginn von Arbeiten zur Verhinderung von Kesselsteinbildung und Korrosion von Heißwasser- und Dampfkessel-Heizrohren an kontaminierten Kesselrohren zu ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern der Bildung von Zunder und Korrosion auf einer Metalloberfläche aus einer eisenhaltigen Legierung in Kontakt mit einer Wasserdampfumgebung, aus der sich Zunder bilden kann. Dieses Verfahren besteht darin, ein stromführendes elektrisches Potential an die Metalloberfläche anzulegen, das ausreicht, um die elektrostatische Komponente der Adhäsionskraft von kolloidalen Teilchen und Ionen an der Metalloberfläche zu neutralisieren.

Gemäß einigen besonderen Ausführungsformen des beanspruchten Verfahrens wird das Stromführungspotential im Bereich von 61–150 V eingestellt. Gemäß einigen besonderen Ausführungsformen des beanspruchten Verfahrens ist die obige eisenhaltige Legierung Stahl. In einigen Ausführungsformen ist die Metalloberfläche die Innenoberfläche der Heizrohre eines Heißwasser- oder Dampfkessels.

Das in dieser Beschreibung offenbarte Verfahren hat die folgenden Vorteile. Ein Vorteil des Verfahrens ist die verringerte Kesselsteinbildung. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, eine einmal gekaufte, funktionierende elektrophysikalische Vorrichtung zu verwenden, ohne dass verbrauchbare synthetische Reagenzien benötigt werden. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, an verschmutzten Kesselrohren zu arbeiten.

Das technische Ergebnis der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Effizienz von Heißwasser- und Dampfkesseln zu erhöhen, die Produktivität zu steigern, die Wärmeübertragungseffizienz zu erhöhen, den Brennstoffverbrauch zum Heizen des Kessels zu reduzieren, Energie zu sparen usw.

Weitere technische Ergebnisse und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind die Möglichkeit der schichtweisen Zerstörung und Entfernung bereits gebildeter Beläge sowie die Verhinderung ihrer Neubildung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abbildung 1 zeigt die Art der Verteilung der Ablagerungen auf innere Oberflächen Boiler als Ergebnis der Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das erfindungsgemße Verfahren besteht darin, an eine Metalloberfläche, die der Bildung von Ablagerungen ausgesetzt ist, ein leitendes elektrisches Potential anzulegen, das ausreicht, um die elektrostatische Komponente der Adhäsionskraft von kolloidalen Partikeln und ablagerungsbildenden Ionen an der Metalloberfläche zu neutralisieren.

Der Begriff "leitfähiges elektrisches Potential" im Sinne dieser Anmeldung bedeutet ein Wechselpotential, das die elektrische Doppelschicht an der Grenzfläche zwischen dem Metall und dem Wasser-Dampf-Medium neutralisiert, das Salze enthält, die zur Bildung von Kesselstein führen.

Wie dem Fachmann bekannt ist, sind elektrische Ladungsträger in einem Metall, die im Vergleich zu den Hauptladungsträgern – Elektronen – langsam sind, Versetzungen seiner Kristallstruktur, die eine elektrische Ladung tragen und Versetzungsströme bilden. Diese Ströme, die an die Oberfläche der Heizrohre des Kessels gelangen, sind Teil der doppelten elektrischen Schicht während der Bildung von Kesselstein. Das stromführende, elektrische, pulsierende (dh Wechsel-)Potenzial initiiert den Abtransport der elektrischen Ladung von Versetzungen von der Metalloberfläche zum Boden. Insofern handelt es sich um einen stromdurchflossenen Versetzungsstrom. Durch die Einwirkung dieses stromführenden elektrischen Potentials wird die elektrische Doppelschicht zerstört, der Zunder zersetzt sich allmählich und gelangt in Form von Schlamm in das Kesselwasser, der bei periodischen Abschlämmungen aus dem Kessel entfernt wird.

Somit ist der Begriff "stromentfernendes Potential" einem Fachmann auf diesem Gebiet verständlich und zudem aus dem Stand der Technik bekannt (siehe beispielsweise Patent RU 2128804 C1).

Als Vorrichtung zum Erzeugen eines stromdurchflossenen elektrischen Potentials kann beispielsweise die in der RU 2100492 C1 beschriebene Vorrichtung verwendet werden, die einen Umrichter mit einem Frequenzumrichter und einem Pulsspannungsregler sowie einem Pulsformregler umfasst. Detaillierte Beschreibung dieses Gerät ist in RU 2100492 C1 angegeben. Wie dem Fachmann bekannt ist, kann auch jede andere ähnliche Vorrichtung verwendet werden.

Das leitfähige elektrische Potential gemäß der vorliegenden Erfindung kann an jeden Teil der Metalloberfläche angelegt werden, der von der Basis des Kessels entfernt ist. Der Ort der Anwendung wird durch die Bequemlichkeit und/oder Effizienz der Anwendung des beanspruchten Verfahrens bestimmt. Ein Fachmann wird unter Verwendung der hierin offenbarten Informationen und unter Verwendung von Standardtestverfahren in der Lage sein, die optimale Stelle zum Anlegen des stromableitenden elektrischen Potentials zu bestimmen.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das leitende elektrische Potential variabel.

Das leitfähige elektrische Potential gemäß der vorliegenden Erfindung kann für verschiedene Zeiträume angelegt werden. Die mögliche Einwirkzeit wird bestimmt durch die Art und den Verschmutzungsgrad der Metalloberfläche, die Zusammensetzung des verwendeten Wassers, Temperaturregime und Merkmale des Betriebs des wärmetechnischen Geräts und andere Faktoren, die Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind. Ein Fachmann wird unter Verwendung der in dieser Beschreibung offenbarten Informationen und unter Verwendung von Standardtestverfahren in der Lage sein, dies zu bestimmen optimale Zeit Anwendung des stromführenden elektrischen Potentials, basierend auf den Zielen, Bedingungen und dem Zustand der wärmetechnischen Einrichtung.

Der zur Neutralisierung der elektrostatischen Komponente der Adhäsionskraft erforderliche Wert des stromführenden Potentials kann von einem Fachmann auf dem Gebiet der Kolloidchemie auf der Grundlage von Informationen bestimmt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise aus dem Buch Deryagin BV. Churaev NV, Muller VM "Surface Forces", Moskau, "Nauka", 1985. Gemäß einigen Ausführungsformen liegt der Wert des stromführenden elektrischen Potentials im Bereich von 10 V bis 200 V, weiter bevorzugt von 60 V bis 150 V, noch weiter bevorzugt von 61 V bis 150 V. Die Werte des stromführenden elektrischen Potentials im Bereich von 61 V bis 150 V führen zur Entladung der elektrischen Doppelschicht, die der elektrostatischen Komponente der Adhäsionskräfte zugrunde liegt der Waage und in der Folge zur Zerstörung der Waage. Stromentfernende Potentialwerte unter 61 V sind für die Zerstörung von Ablagerungen unzureichend, und bei stromentfernenden Potentialwerten über 150 V beginnt wahrscheinlich eine unerwünschte elektroerosive Zerstörung des Metalls der Heizrohre.

Die Metalloberfläche, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann, kann Bestandteil folgender wärmetechnischer Geräte sein: Heizrohre von Dampf- und Heißwasserkesseln, Wärmetauschern, Kesselanlagen, Verdampfern, Heizungsleitungen, Heizsystemen für Wohngebäude und Industrieanlagen im laufenden Betrieb. Diese Liste dient der Veranschaulichung und schränkt die Liste der Vorrichtungen, auf die das Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, nicht ein.

In einigen Ausführungsformen kann die eisenhaltige Legierung, aus der die Metalloberfläche, auf die das Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, angewendet werden kann, Stahl oder ein anderes eisenhaltiges Material wie Gusseisen, Kovar, Fechral, ​​Transformatorstahl, Alsifer sein. Magnico, Alnico, Chromstahl, Invar usw. Diese Liste dient der Veranschaulichung und schränkt die Liste der Eisenlegierungen, auf die das Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, nicht ein. Der Fachmann wird aufgrund der aus dem Stand der Technik bekannten Kenntnisse in der Lage sein, solche eisenhaltigen Legierungen zu finden, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Das wässrige Medium, aus dem sich Kesselstein bilden kann, ist gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Leitungswasser. Das wässrige Medium kann auch Wasser sein, das gelöste Metallverbindungen enthält. Die gelösten Metallverbindungen können Eisen- und/oder Erdalkalimetallverbindungen sein. Das wässrige Medium kann auch eine wässrige Suspension von kolloidalen Partikeln von Eisen- und/oder Erdalkalimetallverbindungen sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren entfernt zuvor gebildete Ablagerungen und dient als reagenzfreies Mittel zur Reinigung der Innenflächen während des Betriebs eines wärmetechnischen Geräts, wodurch dessen zunderfreier Betrieb weiter sichergestellt wird. Gleichzeitig übersteigt die Größe der Zone, in der die Verhinderung von Kesselsteinbildung und Korrosion erreicht wird, die Größe der effektiven Kesselsteinzerstörungszone erheblich.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Vorteile:

Erfordert keine Verwendung von Reagenzien, d.h. umweltfreundlich;

Einfach zu implementieren, erfordert keine speziellen Geräte;

Ermöglicht es Ihnen, den Wärmeübertragungskoeffizienten zu erhöhen und die Effizienz von Kesseln zu steigern, was sich erheblich auswirkt Ökonomische Indikatoren Seine Arbeiten;

Es kann als Ergänzung zu den angewendeten Methoden der Vorkesselwasserbehandlung oder separat verwendet werden;

Ermöglicht es Ihnen, die Prozesse der Enthärtung und Entlüftung von Wasser aufzugeben, was dies erheblich vereinfacht technologisches Schema Heizräume und ermöglicht deutliche Kosteneinsparungen bei Bau und Betrieb.

Mögliche Methodenobjekte können sein Warmwasserboiler, Abhitzekessel, geschlossene Systeme Wärmeversorgung, Anlagen zur thermischen Meerwasserentsalzung, Dampfumwandlungsanlagen etc.

Das Fehlen von Korrosionsschäden, Kesselsteinbildung auf den Innenflächen eröffnet die Möglichkeit zur Entwicklung grundlegend neuer Design- und Layoutlösungen für Dampfkessel kleiner und mittlerer Leistung. Dadurch wird durch die Intensivierung thermischer Prozesse eine deutliche Reduzierung der Masse und Abmessungen von Dampfkesseln erreicht. Um das vorgegebene Temperaturniveau der Heizflächen zu gewährleisten und folglich den Brennstoffverbrauch zu reduzieren, das Volumen der Rauchgase und deren Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren.

IMPLEMENTIERUNGSBEISPIEL

Das in der vorliegenden Erfindung beanspruchte Verfahren wurde in den Kesselanlagen "Admiralty Shipyards" und "Red Chemist" getestet. Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Innenflächen von Kesseln wirksam von Ablagerungen reinigt. Im Zuge dieser Arbeiten wurden Einsparungen erzielt Bezugskraftstoff 3-10%, während die Streuung der Einsparwerte mit unterschiedlichem Verschmutzungsgrad der Innenflächen der Kessel verbunden ist. Ziel der Arbeit war es, die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Verfahrens zu bewerten, um einen reagenzfreien, zunderfreien Betrieb von mittelgroßen Dampfkesseln unter Bedingungen einer hochwertigen Wasseraufbereitung, Einhaltung des wasserchemischen Regimes und eines hohen zu gewährleisten professionelles Niveau der Gerätebedienung.

Der Test des in der vorliegenden Erfindung beanspruchten Verfahrens wurde an der Dampfkesseleinheit Nr. 3 DKVr 20/13 des 4. Krasnoselskaja-Kesselhauses der südwestlichen Niederlassung des Staatlichen Einheitsunternehmens "TEK SPb" durchgeführt. Der Betrieb der Kesseleinheit wurde in strikter Übereinstimmung mit den Anforderungen der behördlichen Dokumente durchgeführt. Der Kessel ist mit allen notwendigen Mitteln zur Überwachung seiner Betriebsparameter ausgestattet (Druck und Durchfluss des erzeugten Dampfes, Temperatur und Durchfluss des Speisewassers, Druck der Blasluft und des Brennstoffs an den Brennern, Vakuum in den Hauptgasabschnitten). Pfad der Kesseleinheit). Die Dampfleistung des Kessels wurde auf 18 t/h gehalten, der Dampfdruck in der Kesseltrommel betrug 8,1...8,3 kg/cm 2 . Der Economizer arbeitete im Heizmodus. Als Quellwasser Es wurde eine städtische Wasserversorgung verwendet, die den Anforderungen von GOST 2874-82 "Trinkwasser" entsprach. Es ist zu beachten, dass die Menge an Eisenverbindungen am Eingang des angegebenen Heizraums in der Regel die gesetzlichen Anforderungen (0,3 mg/l) überschreitet und 0,3-0,5 mg/l beträgt, was zu einer intensiven Überwucherung der führt Innenflächen mit eisenhaltigen Verbindungen.

Die Bewertung der Wirksamkeit des Verfahrens wurde nach dem Zustand der Innenflächen des Kessels durchgeführt.

Bewertung des Einflusses des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den Zustand der inneren Heizflächen der Kesseleinheit.

Vor Beginn der Versuche wurde eine Innenbesichtigung der Kesselanlage durchgeführt und der Ausgangszustand der Innenflächen aufgenommen. Die Vorinspektion des Kessels wurde zu Beginn der Heizperiode, einen Monat nach seiner chemischen Reinigung, durchgeführt. Als Ergebnis der Inspektion wurde festgestellt: Auf der Oberfläche der Trommeln befinden sich feste dunkelbraune Ablagerungen mit paramagnetischen Eigenschaften, die vermutlich aus Eisenoxiden bestehen. Die Dicke der Ablagerungen betrug visuell bis zu 0,4 mm. Im sichtbaren Teil der Kesselrohre, hauptsächlich auf der dem Ofen zugewandten Seite, wurden nicht durchgehende Feststoffablagerungen gefunden (bis zu fünf Stellen pro 100 mm Rohrlänge mit einer Größe von 2 bis 15 mm und einer Dicke von bis zu 0,5 mm optisch).

An der Luke (2) der oberen Trommel von der Rückseite des Kessels wurde an Punkt (1) eine Vorrichtung zum Erzeugen eines stromführenden Potentials, beschrieben in EN 2100492 C1, angebracht (siehe Abb.1). Das stromführende elektrische Potential war gleich 100 V. Das stromführende elektrische Potential wurde kontinuierlich für 1,5 Monate aufrechterhalten. Am Ende dieses Zeitraums wurde die Kesseleinheit geöffnet. Als Ergebnis einer Inneninspektion des Kessels wurde festgestellt, dass auf der Oberfläche (3) der oberen und unteren Trommel innerhalb von 2 bis 2,5 Metern (Zone (4)) fast keine Ablagerungen (nicht mehr als 0,1 mm visuell) vorhanden waren. ) aus den Luken der Trommeln (Anschlusspunkte des Gerätes zum Erzeugen eines stromführenden Potentials (1)). In einem Abstand von 2,5-3,0 m (Zone (5)) von den Luken sind Ablagerungen (6) in Form von einzelnen Knötchen (Flecken) mit einer Dicke von bis zu 0,3 mm erhalten (siehe Abb.1). Wenn Sie sich weiter nach vorne bewegen (in einem Abstand von 3,0-3,5 m von den Luken), beginnen kontinuierlich Ablagerungen (7) bis zu 0,4 mm visuell, d.h. bei diesem Abstand vom Verbindungspunkt der Vorrichtung zeigte sich die Wirkung des Reinigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung praktisch nicht. Das stromführende elektrische Potential war gleich 100 V. Das stromführende elektrische Potential wurde kontinuierlich für 1,5 Monate aufrechterhalten. Am Ende dieses Zeitraums wurde die Kesseleinheit geöffnet. Als Ergebnis einer internen Inspektion des Kessels wurde festgestellt, dass es fast keine Ablagerungen (nicht mehr als 0,1 mm visuell) auf der Oberfläche der oberen und unteren Trommeln innerhalb von 2 bis 2,5 Metern von den Luken der Trommeln (der Anschlusspunkt des Gerätes zum Aufbau eines stromableitenden Potentials). In einem Abstand von 2,5-3,0 m von den Luken blieben die Ablagerungen in Form einzelner Knötchen (Flecken) von bis zu 0,3 mm Dicke erhalten (siehe Abb.1). Wenn Sie sich weiter nach vorne bewegen (in einem Abstand von 3,0 bis 3,5 m von den Luken), beginnen visuell kontinuierliche Ablagerungen bis zu 0,4 mm, d. H. bei diesem Abstand vom Verbindungspunkt der Vorrichtung zeigte sich die Wirkung des Reinigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung praktisch nicht.

Im sichtbaren Teil der Kesselrohre, innerhalb von 3,5 bis 4,0 m von den Luken der Trommeln, gab es fast keine Ablagerungen. Weiter nach vorne wurden nicht durchgehende feste Ablagerungen gefunden (bis zu fünf Flecken pro 100 mm linear mit einer Größe von 2 bis 15 mm und einer Dicke von bis zu 0,5 mm visuell).

Als Ergebnis dieser Teststufe wurde geschlussfolgert, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ohne die Verwendung irgendwelcher Reagenzien zuvor gebildete Ablagerungen wirksam zerstört und einen kalkfreien Betrieb des Kessels bereitstellt.

In der nächsten Testphase wurde am Punkt "B" ein Gerät zum Erzeugen eines stromführenden Potentials angeschlossen und die Tests weitere 30-45 Tage fortgesetzt.

Die nächste Öffnung der Kesselanlage erfolgte nach 3,5 Monaten Dauerbetrieb des Gerätes.

Die Inspektion der Kesseleinheit zeigte, dass die zuvor verbliebenen Ablagerungen vollständig zerstört waren und nur noch eine geringe Menge an den unteren Abschnitten der Kesselrohre zurückblieb.

Dies führte zu folgenden Schlussfolgerungen:

Die Größe der Zone, innerhalb derer der zunderfreie Betrieb der Kesseleinheit gewährleistet ist, übersteigt die Größe der Zone der effektiven Zerstörung von Ablagerungen deutlich, was eine nachträgliche Übertragung des Verbindungspunkts des stromabnehmenden Potentials zur Reinigung des gesamten Innenraums ermöglicht Oberfläche der Kesseleinheit und behält weiterhin ihre zunderfreie Betriebsweise bei;

Die Zerstörung zuvor gebildeter Ablagerungen und die Verhinderung der Bildung neuer Ablagerungen wird durch Prozesse verschiedener Art bereitgestellt.

Aufgrund der Ergebnisse der Inspektion wurde entschieden, die Tests bis zum Ende der Heizperiode fortzusetzen, um die Trommeln und Kesselrohre abschließend zu reinigen und die Zuverlässigkeit des kalkfreien Betriebs des Kessels zu ermitteln. Die nächste Öffnung der Kesselanlage erfolgte nach 210 Tagen.

Die Ergebnisse der Inneninspektion des Kessels zeigten, dass der Prozess der Reinigung der Innenflächen des Kessels innerhalb der oberen und unteren Trommeln und Kesselrohre mit einer fast vollständigen Entfernung von Ablagerungen endete. Auf der gesamten Oberfläche des Metalls bildete sich eine dünne dichte Beschichtung, die eine schwarze Farbe mit einem blauen Farbton aufwies, deren Dicke selbst im nassen Zustand (fast unmittelbar nach dem Öffnen des Kessels) visuell 0,1 mm nicht überschritt.

Gleichzeitig wurde die Zuverlässigkeit des Sicherstellens des kalkfreien Betriebs der Kesseleinheit bestätigt, wenn das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.

Die Schutzwirkung des Magnetitfilms hielt bis zu 2 Monate nach dem Abschalten des Gerätes an, was völlig ausreicht, um die Trockenkonservierung des Kesselaggregats bei Überführung in die Reserve oder zur Reparatur zu gewährleisten.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf verschiedene spezifische Beispiele und Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, sollte klar sein, dass diese Erfindung nicht darauf beschränkt ist und dass sie innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche praktiziert werden kann.

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Verhinderung der Zunderbildung auf einer Metalloberfläche aus einer eisenhaltigen Legierung und in Kontakt mit einem Dampf-Wasser-Medium, aus dem sich Zunder bilden kann, umfassend das Anlegen eines stromführenden elektrischen Potentials im Bereich von 61 V bis 150 V an die spezifizierte Metalloberfläche, um die elektrostatische Komponente der Kraftadhäsion zwischen der Metalloberfläche und kolloidalen Partikeln und ablagerungsbildenden Ionen zu neutralisieren.

Die Erfindung bezieht sich auf die thermische Energietechnik und kann zum Schutz gegen Kesselstein und Korrosion von Heizungsrohren von Dampf- und Heißwasserkesseln, Wärmetauschern, Kesselanlagen, Verdampfern, Heizungsleitungen, Heizungsanlagen für Wohngebäude und Industrieanlagen während des Betriebs verwendet werden. Ein Verfahren zum Verhindern der Bildung von Zunder auf einer Metalloberfläche aus einer eisenhaltigen Legierung und in Kontakt mit einem Dampf-Wasser-Medium, aus dem sich Zunder bilden kann, umfasst das Anlegen eines stromführenden elektrischen Potentials im Bereich von 61 V bis 150 V an die angegebene Metalloberfläche, um die elektrostatische Komponente der Adhäsionskraft zwischen der angegebenen Metalloberfläche und kolloidalen Partikeln und ablagerungsbildenden Ionen zu neutralisieren. WIRKUNG: Erhöhung der Effizienz und Produktivität von Heißwasser- und Dampfkesseln, Erhöhung der Wärmeübertragungseffizienz, schichtweise Zerstörung und Entfernung des gebildeten Zunders sowie Verhinderung seiner Neubildung. 2 Wp. f-ly, 1 pr., 1 ill.

Einige Kesselhäuser verwenden Fluss- und Leitungswasser mit niedrigem pH-Wert und geringer Härte zur Speisung von Heizungsnetzen. Eine zusätzliche Behandlung von Flusswasser in einem Wasserwerk führt normalerweise zu einer Verringerung des pH-Werts, einer Verringerung der Alkalität und einer Erhöhung des Gehalts an korrosivem Kohlendioxid. Das Auftreten von aggressivem Kohlendioxid ist auch in Anschlussschemata möglich, die für große Wärmeversorgungssysteme mit direkter Wasseraufnahme verwendet werden. heißes Wasser(2000h3000 t/h). Die Wasserenthärtung nach dem Na-Kationisierungsschema erhöht seine Aggressivität durch die Entfernung natürlicher Korrosionsinhibitoren - Härtesalze.

Bei schlecht eingestellter Wasserentgasung und möglichen Erhöhungen der Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen, bedingt durch fehlende zusätzliche Schutzmaßnahmen in den Wärmeversorgungssystemen, ist die KWK-Anlage anfällig für innere Korrosion.

Bei der Untersuchung des Nachspeisekanals eines der BHKW in Leningrad wurden folgende Daten zur Korrosionsrate in g/(m2 4) erhalten:

Ort der Installation von Korrosionsindikatoren

In der Nachspeisewasserleitung nach den Heiznetzerhitzern vor den Entlüftern wurden im Laufe des Betriebsjahres stellenweise bis zu 1 mm dünne Rohre von 7 mm Dicke teilweise Durchgangsbohrungen gebildet.

Die Ursachen für Lochkorrosion von Rohren von Heißwasserkesseln sind wie folgt:

unzureichende Entfernung von Sauerstoff aus Zusatzwasser;

niedriger pH-Wert durch das Vorhandensein von aggressivem Kohlendioxid

(bis zu 10h15 mg/l);

Ansammlung von Sauerstoffkorrosionsprodukten von Eisen (Fe2O3;) auf Wärmeübertragungsflächen.

Der Betrieb von Geräten an Netzwasser mit einer Eisenkonzentration von mehr als 600 μg / l führt in der Regel dazu, dass es bei mehreren tausend Betriebsstunden von Heißwasserkesseln zu einer intensiven (über 1000 g / m2) Drift von Eisenoxidablagerungen kommt auf ihren Heizflächen. Gleichzeitig werden häufige Lecks in den Rohren des konvektiven Teils festgestellt. In der Zusammensetzung der Ablagerungen erreicht der Gehalt an Eisenoxiden normalerweise 80–90%.

Besonders wichtig für den Betrieb von Warmwasserboilern sind Anfahrzeiten. Während der anfänglichen Betriebszeit gewährleistete ein BHKW die Entfernung von Sauerstoff nicht gemäß den von der PTE festgelegten Standards. Der Sauerstoffgehalt im Zusatzwasser übertraf diese Normen um das Zehnfache.

Die Eisenkonzentration im Zusatzwasser erreichte 1000 µg/l und im Rücklaufwasser des Heizungsnetzes 3500 µg/l. Nach dem ersten Betriebsjahr wurden Stecklinge aus den Wasserleitungen des Netzes entnommen, es stellte sich heraus, dass die Kontamination ihrer Oberfläche mit Korrosionsprodukten mehr als 2000 g/m2 betrug.

Zu beachten ist, dass bei diesem BHKW vor Inbetriebnahme des Kessels die Innenflächen der Siebrohre und Rohre des Konvektionsbündels einer chemischen Reinigung unterzogen wurden. Zum Zeitpunkt des Ausschneidens der Wandrohrproben hatte der Kessel 5300 Betriebsstunden gehabt.Die Wandrohrprobe wies eine ungleichmäßige Schicht aus schwarzbraunen Eisenoxidablagerungen auf, die fest mit dem Metall verbunden waren; Knollenhöhe 10x12 mm; spezifische Verschmutzung 2303 g/m2.

Einlagenzusammensetzung, %

Die Oberfläche des Metalls unter der Ablagerungsschicht war von bis zu 1 mm tiefen Geschwüren betroffen. Konvektionsstrahlrohre mit Innerhalb waren mit Ablagerungen vom Typ Eisenoxid von schwarzbrauner Farbe mit bis zu 3 x 4 mm hohen Knollen bedeckt. Die Oberfläche des Metalls unter den Ablagerungen ist mit Geschwüren bedeckt verschiedene Größen mit einer Tiefe von 0,3 x 1,2 und einem Durchmesser von 0,35 x 0,5 mm. Separate Röhren hatten Durchgangslöcher (Fisteln).

Beim Einbau von Heißwasserboilern in alte Fernwärmesysteme, in denen sich erhebliche Mengen an Eisenoxiden angesammelt haben, kam es zu Ablagerungen dieser Oxide in den beheizten Rohren des Boilers. Vor dem Einschalten der Kessel muss das gesamte System gründlich gespült werden.

Eine Reihe von Forschern erkennt eine wichtige Rolle beim Auftreten von Unterschlammkorrosion dem Prozess des Rostens von Rohren von Wasserheizkesseln während ihrer Stillstandszeit an, wenn keine geeigneten Maßnahmen ergriffen werden, um Standkorrosion zu verhindern. Die unter dem Einfluss atmosphärischer Luft auf den nassen Oberflächen der Kessel entstehenden Korrosionsherde funktionieren während des Betriebs der Kessel weiter.

2.1. Heizflächen.

Die charakteristischsten Schäden an Rohren von Heizflächen sind: Risse in der Oberfläche von Sieb- und Kesselrohren, korrosive Erosion der Außen- und Innenflächen von Rohren, Brüche, Verdünnung der Rohrwände, Risse und Zerstörung von Glocken.

Die Gründe für das Auftreten von Rissen, Brüchen und Fisteln: Ablagerungen in den Rohren von Salzkesseln, Korrosionsprodukten, Schweißblitzen, die die Zirkulation verlangsamen und eine Überhitzung des Metalls verursachen, äußere mechanische Beschädigungen, Verletzung des wasserchemischen Regimes.

Die Korrosion der Außenfläche von Rohren wird in Niedertemperatur- und Hochtemperatur-Korrosion unterteilt. Kältekorrosion tritt bei Gebläseanlagen auf, wenn sich durch unsachgemäßen Betrieb Kondenswasser auf verrußten Heizflächen bilden kann. Bei der Verbrennung von schwefelhaltigem Heizöl kann es in der zweiten Stufe des Überhitzers zu Hochtemperaturkorrosion kommen.

Die häufigste Korrosion der Innenfläche von Rohren tritt auf, wenn korrosive Gase (Sauerstoff, Kohlendioxid) oder Salze (Chloride und Sulfate), die im Kesselwasser enthalten sind, mit dem Rohrmetall in Wechselwirkung treten. Die Korrosion der Innenfläche von Rohren äußert sich in der Bildung von Pockennarben, Geschwüren, Schalen und Rissen.

Zur Korrosion der Innenoberfläche von Rohren gehören auch: Sauerstoffstandkorrosion, alkalische Unterschlammkorrosion von Kessel- und Siebrohren, Korrosionsermüdung, die sich in Form von Rissen in Kessel- und Siebrohren äußert.

Rohrschäden durch Kriechen sind durch eine Durchmesservergrößerung und die Bildung von Längsrissen gekennzeichnet. Verformungen an den Stellen von Rohrbögen und Schweißverbindungen können unterschiedliche Richtungen haben.

Durchbrennen und Ablagerungen in Rohren entstehen durch deren Überhitzung auf Temperaturen, die über der berechneten liegen.

Die Hauptschadensarten an Schweißnähten, die durch das Lichtbogenhandschweißen hergestellt wurden, sind Fisteln, die durch mangelnden Einbrand, Schlackeneinschlüsse, Gasporen und Nichtverschmelzungen an den Rohrkanten entstehen.

Die Hauptmängel und -schäden an der Oberfläche des Überhitzers sind: Korrosion und Kesselsteinbildung an den Außen- und Innenflächen der Rohre, Risse, Risiken und Delaminierung des Rohrmetalls, Fisteln und Brüche der Rohre, Defekte an Rohrschweißnähten, Restverformungen als Folge von Kriechen.

Schäden an den Kehlnähten der Spulen und Armaturen an den Kopfstücken, die eine Verletzung der Schweißtechnologie verursachen, haben die Form von Ringrissen entlang der Schmelzlinie von der Seite der Spule oder Armaturen.

Typische Störungen, die beim Betrieb des Oberflächenkühlers des Kessels DE-25-24-380GM auftreten, sind: innere und äußere Korrosion von Rohren, Risse und Fisteln in Schweißnähten

Nähte und Biegungen von Rohren, Schalen, die bei Reparaturen auftreten können, Risiken am Spiegel von Flanschen, Undichtigkeiten von Flanschverbindungen aufgrund von Fehlausrichtung der Flansche. Wenn Sie den Kessel hydraulisch testen, können Sie dies tun

nur das Vorhandensein von Lecks im Enthitzer feststellen. Zu identifizieren versteckte Mängel Der Enthitzer sollte einzeln hydrostatisch geprüft werden.

2.2. Kesseltrommeln.

Typische Beschädigungen der Kesseltrommeln sind: Risse an den Innen- und Außenflächen der Mäntel und Böden, Risse um die Rohrlöcher an der Innenfläche der Trommeln und an der zylindrischen Oberfläche der Rohrlöcher, interkristalline Korrosion von der Mäntel und Böden, Korrosionsablösung der Oberflächen der Mäntel und Böden, Ovalität der Trommelausbuchtungen (Beulen) an den dem Ofen zugewandten Oberflächen der Trommeln, verursacht durch die Temperatureinwirkung des Brenners bei Zerstörung (oder Verlust) von einzelnen Teilen der Auskleidung.

2.3. Metallkonstruktionen und Auskleidung des Kessels.

Abhängig von der Qualität der vorbeugenden Arbeiten sowie von den Betriebsarten und Betriebszeiten des Kessels können seine Metallkonstruktionen folgende Mängel und Schäden aufweisen: Brüche und Biegungen von Gestellen und Verbindungen, Risse, Korrosionsschäden an der Metalloberfläche.

Als Folge einer längeren Einwirkung von Temperaturen, Rissen und Verletzungen der Unversehrtheit des geformten Ziegels, der an Stiften an der oberen Trommel von der Seite des Ofens befestigt ist, sowie Risse im Mauerwerk entlang der unteren Trommel und des Herds Ofen, stattfinden.

Besonders häufig sind die Zerstörung der Ziegelscharte des Brenners und die Verletzung der geometrischen Abmessungen durch das Schmelzen des Ziegels.

3. Zustand der Kesselelemente prüfen.

Die Überprüfung des Zustands der zur Reparatur entnommenen Elemente des Kessels erfolgt auf der Grundlage der Ergebnisse einer hydraulischen Prüfung, einer äußeren und inneren Inspektion sowie anderer Arten von Kontrollen, die im Umfang und gemäß dem Programm durchgeführt werden der Sachverständigenprüfung des Kessels (Abschnitt „Programm der Sachverständigenprüfung des Kessels“).

3.1. Heizflächen prüfen.

Die Inspektion der Außenflächen von Rohrelementen sollte besonders sorgfältig an Stellen durchgeführt werden, an denen Rohre durch die Auskleidung, Ummantelung, in Bereichen mit maximaler thermischer Belastung verlaufen - im Bereich von Brennern, Luken, Mannlöchern sowie in B. an Stellen, an denen Siebrohre gebogen werden, und an Schweißnähten.

Um Unfällen im Zusammenhang mit Rohrwandverdünnung durch Schwefel und Standkorrosion vorzubeugen, ist es erforderlich, bei der jährlichen technischen Prüfung durch die Betriebsverwaltung die Rohre der Heizflächen von in Betrieb befindlichen Kesseln auf mehr zu prüfen als zwei Jahre.

Die Kontrolle erfolgt durch äußere Inspektion durch Klopfen der zuvor gereinigten Außenflächen der Rohre mit einem Hammer mit einem Gewicht von nicht mehr als 0,5 kg und Messen der Dicke der Rohrwände. In diesem Fall müssen Rohrabschnitte ausgewählt werden, die am stärksten abgenutzt und korrodiert sind (horizontale Abschnitte, Abschnitte mit Rußablagerungen und mit Koksablagerungen bedeckt).

Die Rohrwanddicke wird mit Ultraschalldickenmessgeräten gemessen. Es ist möglich, Rohrabschnitte an zwei oder drei Rohren von Ofensieben und Rohren eines Konvektionsstrahls zu schneiden, die sich am Einlass und Auslass von Gasen befinden. Die Restdicke der Rohrwandungen muss mindestens die nach Festigkeitsberechnung (dem Kesselpass beigefügte) errechnete sein, unter Berücksichtigung des Korrosionszuschlags für die Dauer des Weiterbetriebs bis zur nächsten Besichtigung und Erhöhung der Rand von 0,5 mm.

Die berechnete Wandstärke der Sieb- und Kesselrohre für einen Arbeitsdruck von 1,3 MPa (13 kgf / cm 2) beträgt 0,8 mm, für 2,3 MPa (23 kgf / cm 2) - 1,1 mm. Der Zuschlag für Korrosion wird auf der Grundlage der Messergebnisse und unter Berücksichtigung der Betriebsdauer zwischen den Besichtigungen akzeptiert.

In Unternehmen, in denen infolge des Langzeitbetriebs kein intensiver Verschleiß der Rohre von Heizflächen beobachtet wurde, kann die Dicke der Rohrwände während größerer Reparaturen, jedoch mindestens alle 4 Jahre, kontrolliert werden.

Kollektor, Überhitzer und Heckscheibe unterliegen der inneren Prüfung. Obligatorische Öffnung und Inspektion sollten die Luken des oberen Sammlers der Heckscheibe unterzogen werden.

Der Außendurchmesser der Rohre muss im Bereich maximaler Temperaturen gemessen werden. Verwenden Sie für Messungen spezielle Schablonen (Heftklammern) oder Messschieber. Auf der Rohroberfläche sind Dellen mit glatten Übergängen mit einer Tiefe von nicht mehr als 4 mm zulässig, wenn sie die Wandstärke nicht über die Grenzen von Minusabweichungen bringen.

Zulässiger Unterschied in der Wandstärke von Rohren - 10%.

Die Ergebnisse der Inspektion und Messungen werden im Reparaturprotokoll festgehalten.

3.2. Trommelkontrolle.

Bevor durch Korrosion beschädigte Bereiche des Fasses identifiziert werden, ist es notwendig, die Oberfläche vor der Innenreinigung zu inspizieren, um die Intensität der Korrosion zu bestimmen und die Tiefe der Metallkorrosion zu messen.

Es wird eine gleichmäßige Korrosion entlang der Wandstärke gemessen, in der zu diesem Zweck ein Loch mit einem Durchmesser von 8 mm gebohrt wird. Setzen Sie nach der Messung einen Stopfen in das Loch ein und schweißen Sie ihn auf beiden Seiten oder im Extremfall nur von der Innenseite der Trommel. Die Messung kann auch mit einem Ultraschall-Dickenmessgerät erfolgen.

Die Hauptkorrosion und der Lochfraß sollten anhand der Eindrücke gemessen werden. Reinigen Sie dazu die beschädigte Stelle der Metalloberfläche von Ablagerungen und schmieren Sie sie leicht mit technischer Vaseline ein. Der genaueste Abdruck wird erzielt, wenn sich die beschädigte Stelle auf einer horizontalen Fläche befindet und es in diesem Fall möglich ist, sie mit geschmolzenem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt zu füllen. Das gehärtete Metall bildet einen exakten Abdruck der beschädigten Oberfläche.

Um Abdrücke zu erhalten, verwenden Sie einen Tretnik, Babbitt, Zinn und, wenn möglich, Gips.

Mit Wachs und Plastilin werden Abdrücke von Schäden an senkrechten Deckenflächen gewonnen.

Die Inspektion von Rohrlöchern und Trommeln wird in der folgenden Reihenfolge durchgeführt.

Überprüfen Sie nach dem Entfernen der aufgeweiteten Rohre den Durchmesser der Löcher mit einer Schablone. Wenn die Schablone bis zur Anschlagleiste in das Loch eindringt, bedeutet dies, dass der Durchmesser des Lochs über die Norm hinaus vergrößert wurde. Die Messung des exakten Wertes des Durchmessers erfolgt mit einem Messschieber und wird im Reparaturprotokoll vermerkt.

Bei der Überprüfung der Schweißnähte von Fässern muss das angrenzende Grundmetall auf einer Breite von 20-25 mm auf beiden Seiten der Naht untersucht werden.

Die Ovalität der Trommel wird mindestens alle 500 mm entlang der Trommellänge gemessen, in Zweifelsfällen öfter.

Das Messen der Durchbiegung der Trommel wird durchgeführt, indem die Saite entlang der Oberfläche der Trommel gespannt wird und die Lücken entlang der Länge der Saite gemessen werden.

Die Kontrolle der Oberfläche der Trommel, Rohrlöcher und Schweißnähte erfolgt durch externe Inspektion, Methoden, Magnetpulver-, Farb- und Ultraschallfehlerprüfung.

Unebenheiten und Dellen außerhalb der Zone von Nähten und Löchern sind zulässig (erfordern kein Richten), vorausgesetzt, dass ihre Höhe (Durchbiegung) als Prozentsatz der kleinsten Größe ihrer Basis Folgendes nicht überschreitet:

gegen atmosphärischen Druck (Wölbungen) - 2%;

in Richtung des Dampfdrucks (Dellen) - 5%.

Zulässige Verringerung der Dicke der Bodenwand - 15 %.

Zulässige Vergrößerung des Durchmessers der Löcher für Rohre (zum Schweißen) - 10%.

Die Identifizierung von Korrosionsarten ist schwierig und daher sind Fehler bei der Bestimmung technologisch und wirtschaftlich optimaler Maßnahmen zur Korrosionsbekämpfung keine Seltenheit. Die wichtigsten notwendigen Maßnahmen werden gemäß den Vorschriften getroffen, die die Grenzen der Hauptauslöser von Korrosion festlegen.

GOST 20995-75 „Stationäre Dampfkessel mit einem Druck von bis zu 3,9 MPa. Qualitätsindikatoren für Speisewasser und Dampf“ standardisiert die Indikatoren im Speisewasser: Transparenz, dh die Menge an suspendierten Verunreinigungen; allgemeine Härte, Gehalt an Eisen- und Kupferverbindungen - Verhinderung von Kalkbildung und Eisen- und Kupferoxidablagerungen; pH-Wert - Verhinderung von Alkali- und Säurekorrosion sowie Schaumbildung im Kesselkörper; Sauerstoffgehalt - Verhinderung von Sauerstoffkorrosion; Nitritgehalt - Vermeidung von Nitritkorrosion; Ölgehalt - Vermeidung von Schaumbildung im Kesselkörper.

Die Werte der Normen werden von GOST in Abhängigkeit vom Druck im Kessel (also von der Wassertemperatur), von der Leistung des lokalen Wärmeflusses und von der Technologie der Wasseraufbereitung bestimmt.

Bei der Untersuchung der Korrosionsursachen müssen zunächst (sofern vorhanden) die Orte der Metallzerstörung inspiziert, die Betriebsbedingungen des Kessels in der Zeit vor dem Unfall analysiert, die Qualität von Speisewasser, Dampf und Ablagerungen analysiert werden , analysieren Design-Merkmale Kessel.

Bei äußerer Untersuchung können folgende Korrosionsarten vermutet werden.

Sauerstoffkorrosion

: Einlassrohrabschnitte von Stahlvorwärmern; Versorgungsleitungen bei Treffen mit unzureichend sauerstofffreiem (über dem Normalwert) Wasser - „Durchbrüche“ von Sauerstoff bei schlechter Entlüftung; Speisewassererhitzer; alle Nassbereiche des Kessels während des Abschaltens und Unterlassen von Maßnahmen gegen das Eindringen von Luft in den Kessel, insbesondere in stagnierenden Bereichen, beim Ablassen von Wasser, wo z. B. Dampfkondensat nur schwer entfernt oder vollständig mit Wasser gefüllt werden kann, vertikale Rohre von Überhitzern. Während der Stillstandszeit wird die Korrosion in Gegenwart von Alkali (weniger als 100 mg/l) verstärkt (lokalisiert).

Sauerstoffkorrosion selten (wenn der Sauerstoffgehalt im Wasser deutlich über der Norm liegt - 0,3 mg / l) manifestiert sich in den Dampftrennvorrichtungen der Kesseltrommeln und an der Wand der Trommeln an der Wasserspiegelgrenze; in Fallrohren. In Steigleitungen kommt es durch die entlüftende Wirkung von Dampfblasen nicht zu Korrosion.

Art und Art des Schadens. Geschwüre unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser, oft mit Tuberkel bedeckt, deren obere Kruste aus rötlichen Eisenoxiden (wahrscheinlich Hämatit Fe 2 O 3) besteht. Hinweise auf aktive Korrosion: Unter der Knollenkruste - ein schwarzer flüssiger Niederschlag, wahrscheinlich Magnetit (Fe 3 O 4), gemischt mit Sulfaten und Chloriden. Bei gedämpfter Korrosion befindet sich ein Hohlraum unter der Kruste, und der Boden des Geschwürs ist mit Ablagerungen von Kesselstein und Schlamm bedeckt.

Bei pH > 8,5 - Geschwüre sind selten, aber bei pH größer und tiefer< 8,5 - встречаются чаще, но меньших размеров. Только вскрытие бугорков помогает интерпретировать бугорки не как поверхностные отложения, а как следствие коррозии.

Bei einer Wassergeschwindigkeit von mehr als 2 m/s können die Tuberkel in Strahlrichtung eine längliche Form annehmen.

. Die Magnetitkrusten sind ausreichend dicht und könnten als zuverlässige Barriere gegen das Eindringen von Sauerstoff in die Tuberkel dienen. Sie werden jedoch häufig durch Korrosionsermüdung zerstört, wenn sich die Temperatur von Wasser und Metall zyklisch ändert: häufiges Abschalten und Starten des Kessels, pulsierende Bewegung des Dampf-Wasser-Gemisches, Schichtung des Dampf-Wasser-Gemisches in getrennten Dampf und Wasserpfropfen nacheinander.

Die Korrosion verstärkt sich mit steigender Temperatur (bis 350 °C) und steigendem Chloridgehalt im Kesselwasser. Manchmal wird die Korrosion durch bestimmte thermische Zersetzungsprodukte verstärkt organische Materie Speisewasser.

Reis. ein. Aussehen Sauerstoffkorrosion

Alkalische (im engeren Sinne - interkristalline) Korrosion

Stellen von Korrosionsschäden am Metall. Rohre in Wärmeflusszonen mit hoher Leistung (Brennerbereich und gegenüber dem länglichen Brenner) - 300-400 kW / m 2 und wo die Metalltemperatur 5-10 ° C höher ist als der Siedepunkt von Wasser bei einem bestimmten Druck; geneigte und horizontale Rohre, wo es eine schlechte Wasserzirkulation gibt; Orte unter dicken Ablagerungen; Zonen in der Nähe der Stützringe und in den Schweißnähten selbst, beispielsweise an den Schweißstellen von Dampftrennvorrichtungen im Fass; Stellen in der Nähe der Nieten.

Art und Art des Schadens. Halbkugelförmige oder elliptische Vertiefungen, gefüllt mit Korrosionsprodukten, oft mit glänzenden Magnetitkristallen (Fe 3 O 4). Die meisten Vertiefungen sind mit einer harten Kruste bedeckt. Auf der dem Ofen zugewandten Seite der Rohre können die Aussparungen verbunden werden, wodurch eine sogenannte Korrosionsbahn mit einer Breite von 20 bis 40 mm und einer Länge von bis zu 2 bis 3 m entsteht.

Wenn die Kruste nicht ausreichend stabil und dicht ist, kann Korrosion unter Bedingungen mechanischer Beanspruchung zum Auftreten von Rissen im Metall führen, insbesondere in der Nähe von Rissen: Nieten, Rollverbindungen, Schweißstellen von Dampftrennvorrichtungen.

Ursachen von Korrosionsschäden. Bei hohen Temperaturen - mehr als 200 ° C - und einer hohen Konzentration an Natronlauge (NaOH) - 10% oder mehr - wird der Schutzfilm (Kruste) auf dem Metall zerstört:

4NaOH + Fe 3 O 4 \u003d 2NaFeO 2 + Na 2 FeO 2 + 2H 2 O (1)

Das Zwischenprodukt NaFeO 2 wird hydrolysiert:

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

Das heißt, in dieser Reaktion (2) Natriumhydroxid reduziert wird, wird es in den Reaktionen (1), (2) nicht verbraucht, sondern wirkt als Katalysator.

Wenn Magnetit entfernt wird, können Natriumhydroxid und Wasser direkt mit Eisen reagieren, um atomaren Wasserstoff freizusetzen:

2NaOH + Fe \u003d Na 2 FeO 2 + 2H (3)

4H 2 O + 3Fe \u003d Fe 3 O 4 + 8H (4)

Der freigesetzte Wasserstoff kann in das Metall diffundieren und mit Eisencarbid Methan (CH 4 ) bilden:

4H + Fe 3 C \u003d CH 4 + 3Fe (5)

Es ist auch möglich, atomaren Wasserstoff zu molekularem Wasserstoff zu verbinden (H + H = H 2).

Methan und molekularer Wasserstoff können nicht in das Metall eindringen, sie reichern sich an den Korngrenzen an und erweitern und vertiefen diese bei Vorhandensein von Rissen. Außerdem verhindern diese Gase die Bildung und Verdichtung von Schutzfilmen.

An Stellen, an denen Kesselwasser tief verdampft, bildet sich eine konzentrierte Natronlauge: dichte Kalkablagerungen von Salzen (eine Art Unterschlammkorrosion); Blasensiedekrise, wenn sich über dem Metall ein stabiler Dampffilm bildet - dort wird das Metall fast nicht beschädigt, aber an den Rändern des Films konzentriert sich Ätznatron, wo eine aktive Verdampfung stattfindet; das Vorhandensein von Rissen, an denen Verdunstung auftritt, was sich von der Verdunstung im gesamten Wasservolumen unterscheidet: Natronlauge verdunstet schlechter als Wasser, wird nicht vom Wasser weggespült und sammelt sich an. Natronlauge wirkt auf das Metall ein und bildet an den ins Metall gerichteten Korngrenzen Risse (eine Form der interkristallinen Korrosion ist die Spaltkorrosion).

Interkristalline Korrosion unter dem Einfluss von alkalischem Kesselwasser konzentriert sich am häufigsten auf die Kesseltrommel.

Reis. Abb. 3. Interkristalline Korrosion: a - Metallmikrostruktur vor der Korrosion, b - Mikrostruktur im Korrosionsstadium, Rissbildung entlang der Metallkorngrenze

Eine solche korrosive Wirkung auf das Metall ist nur bei gleichzeitigem Vorhandensein von drei Faktoren möglich:

• lokale mechanische Zugspannungen in der Nähe oder leicht über der Streckgrenze, dh 2,5 MN/mm 2 ;
• lose Verbindungen von Trommelteilen (oben aufgeführt), wo es zu einer tiefen Verdunstung des Kesselwassers kommen kann und wo sich die angesammelte Natronlauge auflöst Schutzfilm Eisenoxide (NaOH-Konzentration über 10 %, Wassertemperatur über 200 °C und insbesondere näher an 300 °C). Wenn der Kessel mit einem niedrigeren Druck als dem Passdruck betrieben wird (z. B. 0,6 bis 0,7 MPa anstelle von 1,4 MPa), nimmt die Wahrscheinlichkeit dieser Art von Korrosion ab.
• eine ungünstige Stoffkombination in Kesselwasser, in der die notwendigen Schutzkonzentrationen von Inhibitoren dieser Art von Korrosion fehlen. Als Inhibitoren können Natriumsalze wirken: Sulfate, Carbonate, Phosphate, Nitrate, Sulfit-Celluloselauge.

Reis. 4. Auftreten interkristalliner Korrosion

Korrosionsrisse entstehen nicht, wenn das Verhältnis eingehalten wird:

(Na 2 SO 4 + Na 2 CO 3 + Na 3 PO 4 + NaNO 3) / (NaOH) ≥ 5, 3 (6)

wo Na 2 SO 4, Na 2 CO 3, Na 3 PO 4, NaNO 3, NaOH - der Gehalt an Natriumsulfat, Natriumcarbonat, Natriumphosphat, Natriumnitrat bzw. Natriumhydroxid, mg / kg.

Gegenwärtig hergestellte Kessel weisen nicht mindestens einen dieser Korrosionszustände auf.

Das Vorhandensein von Siliziumverbindungen im Kesselwasser kann auch die interkristalline Korrosion verstärken.

NaCl ist unter diesen Bedingungen kein Korrosionsinhibitor. Oben wurde gezeigt: Chlorionen (Сl -) sind Korrosionsbeschleuniger. Aufgrund ihrer hohen Mobilität und geringen Größe durchdringen sie leicht schützende Oxidfilme und bilden mit Eisen hochlösliche Salze (FeCl 2, FeCl 3) anstelle von schwer löslichen Eisenoxiden .

Im Wasser von Kesselhäusern werden traditionell die Werte der Gesamtmineralisierung kontrolliert und nicht der Gehalt an einzelnen Salzen. Wahrscheinlich wurde aus diesem Grund die Rationierung nicht nach dem angegebenen Verhältnis (6), sondern nach dem Wert der relativen Alkalität des Kesselwassers eingeführt:

SH kv rel = SH ov rel = SH ov 40 100/S ov ≤ 20, (7)

wo U q rel - relative Alkalität von Kesselwasser,%; Shch ov rel – relative Alkalinität von behandeltem (zusätzlichem) Wasser, %; Shch ov - Gesamtalkalität des behandelten (zusätzlichen) Wassers, mmol/l; S ov - Mineralisierung des behandelten (zusätzlichen) Wassers (einschließlich des Gehalts an Chloriden), mg / l.

Die Gesamtalkalität des behandelten (zusätzlichen) Wassers kann gleichgesetzt werden, mmol/l:

• nach Natriumkationisierung - Gesamtalkalität des Quellwassers;
• nach Wasserstoff-Natrium-Kationisierung parallel - (0,3-0,4) oder sequentiell mit "hungriger" Regeneration des Wasserstoff-Kationit-Filters - (0,5-0,7);
• nach Natriumkationisierung mit Ansäuerung und Natriumchlorionisierung - (0,5-1,0);
• nach Ammonium-Natrium-Kationisierung - (0,5-0,7);
• nach dem Kalken bei 30-40 ° C - (0,35-1,0);
• nach der Koagulation - (W ungefähr ref - D to), wobei W ungefähr ref - Gesamtalkalität des Quellwassers, mmol/l; D bis - Dosis des Gerinnungsmittels, mmol/l;
• nach Atemkalk bei 30-40 °C - (1,0-1,5) und bei 60-70 °C - (1,0-1,2).

Die Werte der relativen Alkalität von Kesselwasser gemäß den Normen von Rostekhnadzor werden akzeptiert,%, nicht mehr als:

• für Kessel mit genieteten Trommeln - 20;
• für Kessel mit geschweißten Trommeln und darin eingerollten Rohren - 50;
• für Kessel mit geschweißten Trommeln und daran geschweißten Rohren - beliebiger Wert, nicht genormt.

Reis. 4. Das Ergebnis interkristalliner Korrosion

Nach den Normen von Rostekhnadzor ist U kv rel eines der Kriterien sicheres Arbeiten Kessel. Richtiger ist es, das Kriterium der möglichen alkalischen Aggressivität des Kesselwassers zu prüfen, das den Gehalt an Chlorionen nicht berücksichtigt:

K u = (S ov - [Сl - ]) / 40 u ov, (8)

wo K u - Kriterium der potentiellen alkalischen Aggressivität des Kesselwassers; S s - Salzgehalt des behandelten (zusätzlichen) Wassers (einschließlich Chloridgehalt), mg/l; Cl - - der Gehalt an Chloriden im behandelten (zusätzlichen) Wasser, mg/l; Shch ov - Gesamtalkalität des behandelten (zusätzlichen) Wassers, mmol/l.

Der Wert von Ku kann genommen werden:

• für Kessel mit genieteten Trommeln mit einem Druck von mehr als 0,8 MPa ≥ 5;
• für Kessel mit geschweißten Trommeln und darin eingerollten Rohren mit einem Druck von mehr als 1,4 MPa ≥ 2;
• für Kessel mit geschweißten Trommeln und daran angeschweißten Rohren sowie für Kessel mit geschweißten Trommeln und darin eingerollten Rohren mit einem Druck von bis zu 1,4 MPa und Kessel mit genieteten Trommeln mit einem Druck von bis zu 0,8 MPa - nicht standardisieren.

Subslurry-Korrosion

Unter diesem Namen werden verschiedene Korrosionsarten (Laugen, Sauerstoff usw.) zusammengefasst. Die Ansammlung von losen und porösen Ablagerungen und Schlamm in verschiedenen Zonen des Kessels verursacht eine Korrosion des Metalls unter dem Schlamm. Hauptgrund: Verunreinigung des Speisewassers mit Eisenoxiden.

Nitritkorrosion

. Sieb und Kesselrohre des Kessels auf der dem Feuerraum zugewandten Seite.

Art und Art des Schadens. Seltene, scharf begrenzte große Geschwüre.

. Bei Vorhandensein von Nitritionen (NO - 2) im Speisewasser von mehr als 20 μg / l und einer Wassertemperatur von mehr als 200 ° C dienen Nitrite als kathodische Depolarisatoren der elektrochemischen Korrosion und erholen sich zu HNO 2, NO, N 2 (siehe oben).

Dampf-Wasser-Korrosion

Stellen von Korrosionsschäden am Metall. Auslassteil von Überhitzerschlangen, Heißdampfleitungen, horizontale und leicht geneigte Dampferzeugungsrohre in Bereichen mit schlechter Wasserzirkulation, manchmal entlang der oberen Erzeugenden der Auslassschlangen von Siedewasser-Economisern.

Art und Art des Schadens. Plaques aus dichten schwarzen Eisenoxiden (Fe 3 O 4), die fest mit dem Metall verbunden sind. Bei Temperaturschwankungen wird die Kontinuität der Plaque (Kruste) unterbrochen, die Schuppen fallen ab. Gleichmäßiges Ausdünnen von Metall mit Wölbungen, Längsrisse, geht kaputt.

Sie kann als Subslurry-Korrosion identifiziert werden: in Form von tiefen Gruben mit undeutlich abgegrenzten Rändern, häufiger in der Nähe von Schweißnähten, die in das Rohr hineinragen, wo sich Slurry ansammelt.

Ursachen von Korrosionsschäden:

• waschmedium - Dampf in Überhitzern, Dampfleitungen, Dampfkissen unter einer Schlammschicht;
• die Temperatur des Metalls (Stahl 20) beträgt mehr als 450 ° C, der Wärmefluss zum Metallabschnitt beträgt 450 kW / m 2;
• Verletzung des Verbrennungsmodus: Verschlackung der Brenner, erhöhte Verschmutzung der Rohre innen und außen, instabile (Vibrations-) Verbrennung, Verlängerung des Brenners zu den Rohren der Siebe.

Folge: direkte chemische Wechselwirkung von Eisen mit Wasserdampf (siehe oben).

Mikrobiologische Korrosion

Verursacht durch aerobe und anaerobe Bakterien, tritt bei Temperaturen von 20-80 °C auf.

Orte mit Metallschäden. Rohre und Behälter zum Kessel mit Wasser der angegebenen Temperatur.

Art und Art des Schadens. Tuberkel unterschiedlicher Größe: Durchmesser von mehreren Millimetern bis zu mehreren Zentimetern, selten - mehrere zehn Zentimeter. Die Tuberkel sind mit dichten Eisenoxiden bedeckt - einem Abfallprodukt aerober Bakterien. Innen - Schwarzpulver und Suspension (Eisensulfid FeS) - ein Produkt sulfatreduzierender anaerober Bakterien, unter der schwarzen Bildung - runde Geschwüre.

Schadensursachen. Eisensulfate, Sauerstoff und verschiedene Bakterien sind in natürlichem Wasser immer vorhanden.

Eisenbakterien bilden in Gegenwart von Sauerstoff einen Film aus Eisenoxiden, unter dem anaerobe Bakterien Sulfate zu Eisensulfid (FeS) und Schwefelwasserstoff (H 2 S) reduzieren. Schwefelwasserstoff wiederum führt zur Bildung von schwefliger (sehr instabiler) und Schwefelsäure, und das Metall korrodiert.

Diese Art der Korrosion wirkt sich indirekt auf die Korrosion des Kessels aus: Der Wasserfluss mit einer Geschwindigkeit von 2-3 m / s reißt die Tuberkel ab, trägt ihren Inhalt in den Kessel und erhöht die Ansammlung von Schlamm.

In seltenen Fällen kann diese Korrosion im Kessel selbst auftreten, wenn er während eines längeren Stillstands des Kessels in der Reserve mit Wasser mit einer Temperatur von 50-60 ° C gefüllt ist und die Temperatur aufgrund zufälliger Dampfdurchbrüche von gehalten wird benachbarte Kessel.

"Chelatkorrosion".

Orte von Korrosionsschäden. Ausrüstung, bei der Dampf von Wasser getrennt wird: Kesseltrommel, Dampfabscheider in und aus der Trommel, auch - selten - in Speisewasserleitungen und Vorwärmern.

Art und Art des Schadens. Die Oberfläche des Metalls ist glatt, aber wenn sich das Medium mit hoher Geschwindigkeit bewegt, dann ist die korrodierte Oberfläche nicht glatt, hat hufeisenförmige Vertiefungen und "Schwänze", die in Bewegungsrichtung ausgerichtet sind. Die Oberfläche ist mit einem dünnen matten oder schwarz glänzenden Film bedeckt. Es gibt keine offensichtlichen Ablagerungen und keine Korrosionsprodukte, da die „Chelate“ (organische Verbindungen von Polyaminen, die speziell in den Kessel eingebracht wurden) bereits reagiert haben.

In Anwesenheit von Sauerstoff, was bei einem normal arbeitenden Kessel selten vorkommt, wird die korrodierte Oberfläche „aufgeheitert“: Rauheit, Metallinseln.

Ursachen von Korrosionsschäden. Der Wirkungsmechanismus des „Chelats“ wurde bereits früher beschrieben („Industrie- und Heizkesselhäuser und Mini-KWK“, 1 (6) ΄ 2011, S. 40).

"Chelat"-Korrosion tritt bei einer Überdosierung von "Chelat" auf, aber auch bei einer normalen Dosis ist möglich, da "Chelat" in Bereichen konzentriert wird, in denen eine intensive Wasserverdunstung stattfindet: Blasensieden wird durch hauchdünnes Sieden ersetzt. In Dampftrennvorrichtungen gibt es Fälle von besonders zerstörerischer Wirkung von "Chelat"-Korrosion aufgrund hoher turbulenter Geschwindigkeiten von Wasser und Dampf-Wasser-Gemisch.

Alle beschriebenen Korrosionsschäden können synergistisch wirken, so dass der Gesamtschaden aus der kombinierten Wirkung verschiedener Korrosionsfaktoren die Schadenshöhe einzelner Korrosionsarten übersteigen kann.

In der Regel verstärkt die Wirkung von Korrosionsmitteln das instabile thermische Regime des Kessels, was zu Korrosionsermüdung führt und thermische Ermüdungskorrosion anregt: Die Anzahl der Starts aus kaltem Zustand beträgt mehr als 100, Gesamtzahl Starts - mehr als 200. Da diese Arten von Metallzerstörung selten sind, sehen Risse, Rohrbrüche genauso aus wie Metallschäden durch verschiedene Arten von Korrosion.

Um die Ursache der Metallzerstörung zu ermitteln, sind normalerweise zusätzliche metallografische Untersuchungen erforderlich: Röntgen, Ultraschall, Farb- und Magnetpulverfehlererkennung.

Verschiedene Forscher haben Programme zur Diagnose von Arten von Korrosionsschäden an Kesselstählen vorgeschlagen. Das VTI-Programm ist bekannt (A. F. Bogachev mit Mitarbeitern) - hauptsächlich für Kraftwerkskessel hoher Druck, und Entwicklungen des Energochermet-Verbandes - hauptsächlich für Kraftkessel des Nieder- und Mitteldrucks und Abhitzekessel.

Die Korrosion von Stahl in Dampfkesseln, die unter Einwirkung von Wasserdampf abläuft, wird hauptsächlich auf die folgende Reaktion zurückgeführt:

3Fe + 4H20 = Fe2O3 + 4H2

Wir können davon ausgehen, dass die Innenfläche des Kessels ein dünner Film aus magnetischem Eisenoxid ist. Während des Betriebs des Kessels wird der Oxidfilm kontinuierlich zerstört und neu gebildet, und Wasserstoff wird freigesetzt. Da der Oberflächenfilm aus magnetischem Eisenoxid der Hauptschutz für Stahl ist, sollte er in einem Zustand der geringsten Wasserdurchlässigkeit gehalten werden.
Für Kessel, Armaturen, Wasser- und Dampfleitungen werden hauptsächlich einfache Kohlenstoff- oder niedriglegierte Stähle verwendet. Das korrosive Medium ist in allen Fällen Wasser oder Wasserdampf unterschiedlicher Reinheit.
Die Temperatur, bei der der Korrosionsprozess ablaufen kann, variiert von der Temperatur des Raums, in dem der Kessel inaktiv ist, bis zum Siedepunkt gesättigter Lösungen während des Kesselbetriebs und erreicht manchmal 700 °. Die Lösung kann eine viel höhere Temperatur haben als kritische Temperatur reines Wasser(374°). Hohe Salzkonzentrationen in Kesseln sind jedoch selten.
Der Mechanismus, durch den physikalische und chemische Ursachen zu Filmversagen in Dampfkesseln führen können, unterscheidet sich wesentlich von dem, der bei niedrigeren Temperaturen in weniger kritischen Anlagen untersucht wurde. Der Unterschied besteht darin, dass die Korrosionsrate in Kesseln aufgrund der hohen Temperatur und des hohen Drucks viel höher ist. Die hohe Wärmeübertragungsrate von den Kesselwänden auf das Medium, die 15 cal/cm2sec erreicht, fördert ebenfalls die Korrosion.

Lochkorrosion

Erkennung von Lochfraß

Die Ursache für die Entstehung von Korrosionsschäden einer bestimmten Art herauszufinden, ist oft sehr schwierig, da mehrere Ursachen gleichzeitig wirken können; Darüber hinaus maskieren einige Änderungen, die auftreten, wenn der Kessel von hoher Temperatur abgekühlt wird und wenn das Wasser abgelassen wird, manchmal die Phänomene, die während des Betriebs aufgetreten sind. Die Erfahrung hilft jedoch sehr, Lochfraß in Kesseln zu erkennen. Beispielsweise wurde beobachtet, dass das Vorhandensein von schwarzem magnetischem Eisenoxid in einem korrosiven Hohlraum oder auf der Oberfläche eines Tuberkels darauf hindeutet, dass im Kessel ein aktiver Prozess stattfand. Solche Beobachtungen werden häufig zur Überprüfung von Maßnahmen zum Schutz vor Korrosion verwendet.
Mischen Sie Eisenoxid, das sich an Orten aktiver Korrosion bildet, nicht mit schwarzem magnetischem Eisenoxid, das manchmal als Suspension im Kesselwasser vorhanden ist. Es ist zu beachten, dass weder die Gesamtmenge an fein verteiltem magnetischem Eisenoxid noch die im Kessel freigesetzte Wasserstoffmenge ein zuverlässiger Indikator für den Grad und das Ausmaß der fortschreitenden Korrosion sein können. Eisenoxidhydrat, das aus externen Quellen in den Kessel gelangt, wie zum Beispiel Kondensattanks oder Rohrleitungen, die den Kessel speisen, kann teilweise das Vorhandensein von sowohl Eisenoxid als auch Wasserstoff im Kessel erklären. Mit Speisewasser zugeführtes Eisenoxid-Hydrat wechselwirkt im Kessel entsprechend der Reaktion.

ZFe (OH) 2 \u003d Fe3O4 + 2H2O + H2.

Ursachen für die Entstehung von Lochkorrosion

Fremde Verunreinigungen und Spannungen. Nichtmetallische Einschlüsse in Stahl sowie Spannungen können anodische Bereiche auf einer Metalloberfläche erzeugen. Typischerweise gibt es korrosive Granaten in verschiedenen Größen und sie sind ungeordnet über die Oberfläche verstreut. Bei Spannungen folgt die Lage der Schalen der Richtung der aufgebrachten Spannung. Typische Beispiele sind Rippenrohre, bei denen die Rippen Risse aufweisen und bei denen die Rippen aufgeweitet sind.
gelöster Sauerstoff.
Es ist möglich, dass der stärkste Aktivator für Lochkorrosion in Wasser gelöster Sauerstoff ist. Bei allen Temperaturen, auch in alkalischer Lösung, dient Sauerstoff als aktiver Depolarisator. Darüber hinaus können sich in Kesseln leicht Sauerstoffkonzentrationselemente bilden, insbesondere unter Ablagerungen oder Verunreinigungen, wo stagnierende Bereiche entstehen. Die übliche Maßnahme zur Bekämpfung dieser Art von Korrosion ist die Entlüftung.
Gelöstes Kohlensäureanhydrid.
Da Lösungen von Kohlensäureanhydrid leicht sauer reagieren, beschleunigt es die Korrosion in Kesseln. Alkalisches Kesselwasser reduziert die Korrosivität von gelöstem Kohlensäureanhydrid, der daraus resultierende Vorteil erstreckt sich jedoch nicht auf dampfgespülte Oberflächen oder Kondensatleitungen. Die Entfernung von Kohlensäureanhydrid zusammen mit gelöstem Sauerstoff durch mechanische Entlüftung ist eine übliche Praxis.
In letzter Zeit wurden Versuche unternommen, Cyclohexylamin zur Beseitigung von Korrosion in Dampf- und Kondensatleitungen in Heizungssystemen zu verwenden.
Ablagerungen an den Kesselwänden.
Korrosionsnarben sind sehr oft entlang der Außenfläche (oder unter der Oberfläche) von Ablagerungen wie Walzzunder, Kesselschlamm, Kesselstein, Korrosionsprodukten, Ölfilmen zu finden. Einmal begonnen, entwickelt sich Lochfraß weiter, wenn Korrosionsprodukte nicht entfernt werden. Diese Art von lokalisierter Korrosion wird durch die kathodische (im Vergleich zu Kesselstahl) Art der Ausfällung oder Sauerstoffverarmung unter den Ablagerungen verschlimmert.
Kupfer im Kesselwasser.
Wenn wir die großen Mengen an verwendeten Kupferlegierungen berücksichtigen Zusatzausrüstung(Kondensatoren, Pumpen usw.) ist es nicht verwunderlich, dass Kesselablagerungen in den meisten Fällen kupferhaltig sind. Es liegt normalerweise im metallischen Zustand vor, manchmal in Form eines Oxids. Die Kupfermenge in Lagerstätten variiert von Bruchteilen eines Prozents bis hin zu fast reinem Kupfer.
Die Frage nach der Bedeutung von Kupferablagerungen bei der Kesselkorrosion kann nicht als gelöst betrachtet werden. Einige argumentieren, dass Kupfer nur im Korrosionsprozess vorhanden ist und ihn in keiner Weise beeinflusst, während andere im Gegenteil glauben, dass Kupfer als Kathode in Bezug auf Stahl zur Lochfraßbildung beitragen kann. Keiner dieser Standpunkte wird durch direkte Experimente bestätigt.
In vielen Fällen wurde wenig oder keine Korrosion beobachtet, trotz der Tatsache, dass Ablagerungen im gesamten Kessel erhebliche Mengen an metallischem Kupfer enthielten. Es gibt auch Hinweise darauf, dass Kupfer bei Kontakt mit Weichstahl in alkalischem Kesselwasser bei erhöhten Temperaturen schneller zerstört wird als Stahl. Kupferringe, die die Enden von aufgeweiteten Rohren drücken, Kupfernieten und Siebe von Hilfsgeräten, durch die Kesselwasser fließt, werden selbst bei relativ niedrigen Temperaturen fast vollständig zerstört. Angesichts dessen wird angenommen, dass metallisches Kupfer die Korrosion von Kesselstahl nicht erhöht. Das abgeschiedene Kupfer kann zum Zeitpunkt seiner Entstehung einfach als Endprodukt der Reduktion von Kupferoxid mit Wasserstoff angesehen werden.
Im Gegenteil, in der Nähe von besonders kupferreichen Lagerstätten wird oft sehr starker Korrosionsfraß des Kesselmetalls beobachtet. Diese Beobachtungen führten zu der Vermutung, dass Kupfer, da es gegenüber Stahl kathodisch ist, Lochfraß fördert.
Die Oberfläche der Kessel weist selten freiliegendes metallisches Eisen auf. Meistens hat es eine Schutzschicht, die hauptsächlich aus Eisenoxid besteht. Es ist möglich, dass dort, wo sich Risse in dieser Schicht bilden, eine gegenüber Kupfer anodische Oberfläche freigelegt wird. An solchen Stellen wird die Bildung von Korrosionsschalen verstärkt. Dies kann auch die beschleunigte Korrosion in einigen Fällen erklären, in denen sich die Schale gebildet hat, sowie den starken Lochfraß, der manchmal nach der Reinigung der Kessel mit Säuren beobachtet wird.
Unsachgemäße Wartung von inaktiven Kesseln.
Einer der meisten häufige Ursachen Die Bildung von Korrosionsnarben ist die mangelnde Pflege stillstehender Kessel. Der stillgelegte Kessel muss entweder vollständig trocken gehalten oder mit so aufbereitetem Wasser gefüllt werden, dass keine Korrosion möglich ist.
Das an der Innenfläche des inaktiven Kessels verbleibende Wasser löst Sauerstoff aus der Luft, was zur Bildung von Schalen führt, die später zu Zentren werden, um die sich der Korrosionsprozess entwickelt.
Die üblichen Anweisungen, um inaktive Kessel vor Rost zu bewahren, lauten wie folgt:
1) Wasser aus dem noch heißen Boiler ablassen (ca. 90°); Blasen des Kessels mit Luft, bis er vollständig entleert und in einem trockenen Zustand gehalten wird;
2) Befüllen des Boilers mit alkalischem Wasser (pH = 11), das einen Überschuss an SO3"-Ionen (etwa 0,01 %) enthält, und Aufbewahren unter einer Wasser- oder Dampfschleuse;
3) Füllen des Kessels mit einer alkalischen Lösung, die Chromsäuresalze (0,02-0,03% CrO4") enthält.
Bei der chemischen Reinigung von Kesseln wird an vielen Stellen die Schutzschicht aus Eisenoxid entfernt. Anschließend dürfen diese Stellen nicht mit einer neu gebildeten durchgehenden Schicht bedeckt werden, und auch ohne Kupfer erscheinen Muscheln darauf. Es wird daher empfohlen, unmittelbar nach der chemischen Reinigung die Eisenoxidschicht durch Behandlung mit einer siedenden Lauge zu erneuern (ähnlich wie bei neu in Betrieb genommenen Kesseln).

Korrosion von Economizern

Für Economizer gelten die allgemeinen Bestimmungen zur Kesselkorrosion gleichermaßen. Allerdings ist der Economizer, der das Speisewasser erwärmt und sich vor dem Kessel befindet, besonders empfindlich gegenüber der Bildung von Korrosionsnarben. Es stellt die erste Hochtemperaturoberfläche dar, die den schädlichen Auswirkungen von im Speisewasser gelöstem Sauerstoff ausgesetzt ist. Außerdem hat das den Economizer passierende Wasser im Allgemeinen einen niedrigen pH-Wert und enthält keine chemischen Verzögerer.
Der Kampf gegen die Korrosion von Economizern besteht in der Entlüftung von Wasser und der Zugabe von Alkali und chemischen Verzögerern.
Manchmal wird die Behandlung von Kesselwasser durchgeführt, indem ein Teil davon durch einen Economizer geleitet wird. Dabei sollten Schlammablagerungen im Economizer vermieden werden. Auch die Auswirkung einer solchen Kesselwasserrückführung auf die Dampfqualität muss berücksichtigt werden.

KESSELWASSERAUFBEREITUNG

KORROSION IN KONZENTRIERTEM KESSELWASSER

ALKALINE FRITABILITÄT VON STAHL

Spannung, die für das Auftreten einer Alkaliversprödung erforderlich ist

Die Praxis zeigt eine geringe Sprödbruchwahrscheinlichkeit von konventionellem Kesselstahl, wenn die Spannungen die Streckgrenze nicht überschreiten. Spannungen entstehen durch Dampfdruck oder gleichmäßig verteilte Last B. durch das Eigengewicht der Konstruktion, nicht zur Rissbildung führen können. Allerdings entstehen die Spannungen durch das Walzen Blattmaterial, die für die Herstellung von Heizkesseln bestimmt sind, können Verformungen beim Nieten oder Kaltverformen in Verbindung mit bleibenden Verformungen zur Rissbildung führen.
Das Vorhandensein von von außen aufgebrachten Spannungen ist für die Bildung von Rissen nicht erforderlich. Eine zuvor unter konstanter Biegespannung gehaltene und dann entspannte Probe aus Kesselstahl kann in einer alkalischen Lösung reißen, deren Konzentration gleich der erhöhten Alkalikonzentration im Kesselwasser ist.

Alkalikonzentration

Die normale Alkalikonzentration in der Kesseltrommel kann keine Rissbildung verursachen, da sie 0,1 % NaOH nicht übersteigt, und die niedrigste Konzentration, bei der eine Alkaliversprödung beobachtet wird, ist etwa 100-mal höher als normal.
Solche hohen Konzentrationen können durch extrem langsames Eindringen von Wasser durch die Nietnaht oder einen anderen Spalt entstehen. Dies erklärt das Auftreten von Hartsalzen an der Außenseite der meisten Nietverbindungen in Dampfkesseln. Das gefährlichste Leck ist das schwer zu entdeckende Leck, das eine feste Ablagerung innerhalb der Nietverbindung hinterlässt, wo hohe Restspannungen vorhanden sind. Die kombinierte Einwirkung von Spannung und konzentrierter Lösung kann zu Alkali-Sprödrissen führen.

Alkalisches Versprödungsgerät

Ein spezielles Gerät zur Kontrolle der Wasserzusammensetzung reproduziert den Prozess der Wasserverdunstung mit Erhöhung der Alkalikonzentration an einer belasteten Stahlprobe unter den gleichen Bedingungen, unter denen dies im Bereich der Nietnaht auftritt. Das Reißen der Testprobe weist darauf hin, dass Kesselwasser dieser Zusammensetzung eine alkalische Versprödung hervorrufen kann. Daher ist in diesem Fall eine Wasserbehandlung erforderlich, um seine gefährlichen Eigenschaften zu beseitigen. Das Reißen der Kontrollprobe bedeutet jedoch nicht, dass bereits Risse im Kessel aufgetreten sind oder auftreten werden. In Nietnähten oder anderen Verbindungen kommt es nicht zwangsläufig sowohl zu einer Undichtigkeit (Dämpfung), einer Spannung als auch zu einer Erhöhung der Alkalikonzentration wie bei der Kontrollprobe.
Das Regelgerät wird direkt am Dampfkessel installiert und ermöglicht die Beurteilung der Kesselwasserqualität.
Der Test dauert 30 oder mehr Tage bei ständiger Wasserzirkulation durch das Kontrollgerät.

Erkennen von Alkaliversprödungsrissen

Alkalisprödrisse in herkömmlichem Kesselstahl sind anderer Natur als Ermüdungsrisse oder Risse, die durch hohe Spannungen entstehen. Dies ist in Abb. I9, die die intergranulare Natur solcher Risse zeigt, die ein feines Netzwerk bilden. Der Unterschied zwischen interkristallinen Alkali-Sprödrissen und intrakristallinen Rissen, die durch Korrosionsermüdung verursacht werden, ist im Vergleich zu sehen.
In legierten Stählen (z. B. Nickel oder Silizium-Mangan), die für Lokomotivkessel verwendet werden, sind Risse ebenfalls in einem Gitter angeordnet, verlaufen jedoch nicht immer zwischen den Kristalliten, wie im Fall von gewöhnlichem Kesselstahl.

Theorie der Alkaliversprödung

Die Atome im Kristallgitter des Metalls, die sich an den Grenzen der Kristallite befinden, erfahren eine weniger symmetrische Wirkung ihrer Nachbarn als die Atome in der übrigen Kornmasse. Daher verlassen sie das Kristallgitter leichter. Man könnte meinen, dass bei sorgfältiger Auswahl des aggressiven Mediums eine solche selektive Entfernung von Atomen von den Grenzen von Kristalliten möglich sein wird. Tatsächlich zeigen Experimente, dass in sauren, neutralen (unter Verwendung eines schwachen elektrischen Stroms, der für Korrosion günstige Bedingungen schafft) und konzentrierten Alkalilösungen interkristalline Risse erhalten werden können. Ändert man die allgemeine Korrosionslösung durch Zugabe einer Substanz, die einen Schutzfilm auf der Oberfläche der Kristallite bildet, konzentriert sich die Korrosion an den Grenzen zwischen den Kristalliten.
Aggressive Lösung ist in diesem Fall eine Lösung von Natronlauge. Siliziumnatriumsalz kann die Oberflächen von Kristalliten schützen, ohne die Grenzen zwischen ihnen zu beeinträchtigen. Das Ergebnis einer fugenschützenden und aggressiven Wirkung hängt von vielen Umständen ab: Konzentration, Temperatur, Spannungszustand des Metalls und Zusammensetzung der Lösung.
Es gibt auch eine kolloidale Theorie der Alkaliversprödung und eine Theorie der Wirkung von Wasserstoff, der sich in Stahl auflöst.

Möglichkeiten gegen Alkaliversprödung

Eine Möglichkeit, die alkalische Sprödigkeit zu bekämpfen, besteht darin, das Nieten der Kessel durch Schweißen zu ersetzen, wodurch die Möglichkeit eines Auslaufens ausgeschlossen wird. Die Sprödigkeit kann auch durch die Verwendung von Stahl, der gegen interkristalline Korrosion beständig ist, oder durch eine chemische Behandlung des Kesselwassers beseitigt werden. Bei den derzeit verwendeten genieteten Kesseln ist letzteres Verfahren das einzig akzeptable.
Vorversuche mit einer Kontrollprobe sind die beste Methode, um die Wirksamkeit bestimmter Wasserschutzmittel zu bestimmen. Natriumsulfidsalz verhindert keine Rissbildung. Stickstoff-Natriumsalz wird erfolgreich verwendet, um Rissbildung bei Drücken bis zu 52,5 kg/cm2 zu verhindern. Konzentrierte Lösungen von Natriumstickstoffsalz, siedend bei Luftdruck, können in Baustahl Spannungskorrosionsrisse verursachen.
Derzeit wird Natriumstickstoffsalz in stationären Kesseln weit verbreitet verwendet. Die Konzentration an Natriumstickstoffsalz entspricht 20-30 % der Alkalikonzentration.

KORROSION VON DAMPFÜBERHITZERN

Wasserstoff als Maß für die Korrosionsgeschwindigkeit

Dampftemperatur ein moderne Kessel nähert sich den Temperaturen, die bei der industriellen Herstellung von Wasserstoff durch direkte Reaktion zwischen Dampf und Eisen verwendet werden.
Die Korrosionsrate von Rohren aus Kohlenstoff- und legierten Stählen unter Einwirkung von Dampf bei Temperaturen bis zu 650 ° kann anhand des freigesetzten Wasserstoffvolumens beurteilt werden. Die Wasserstoffentwicklung wird manchmal als Maß für die Gesamtkorrosion verwendet.
IN In letzter Zeit In US-Kraftwerken werden drei Arten von Miniaturgas- und Luftentfernungseinheiten verwendet. Sie sorgen für eine vollständige Entfernung von Gasen, und das entgaste Kondensat eignet sich zur Bestimmung von darin enthaltenen Salzen, die durch Dampf aus dem Kessel weggetragen werden. Einen ungefähren Wert für die allgemeine Korrosion des Überhitzers während des Betriebs des Kessels erhält man, indem man die Differenz der Wasserstoffkonzentrationen in Dampfproben bestimmt, die vor und nach dem Durchgang durch den Überhitzer genommen werden.

Korrosion durch Verunreinigungen im Dampf

Der in den Überhitzer eintretende Sattdampf trägt kleine, aber messbare Mengen an Gasen und Salzen aus dem Kesselwasser mit sich. Die häufigsten Gase sind Sauerstoff, Ammoniak und Kohlendioxid. Wenn Dampf durch den Überhitzer strömt, wird keine merkliche Änderung der Konzentration dieser Gase beobachtet. Diesen Gasen ist nur eine geringe Korrosion des Metallüberhitzers zuzuschreiben. Bisher ist nicht nachgewiesen, dass Salze, die in Wasser gelöst, in trockener Form oder auf Überhitzerelementen abgelagert sind, zur Korrosion beitragen können. Natronlauge ist jedoch die Hauptsache Bestandteil im Kesselwasser mitgeführte Salze können zur Korrosion eines sehr heißen Rohrs beitragen, insbesondere wenn das Alkali an der Metallwand haftet.
Die Erhöhung der Reinheit des Sattdampfes wird durch vorheriges sorgfältiges Entfernen von Gasen aus dem Speisewasser erreicht. Die Reduzierung der im Dampf mitgeführten Salzmenge wird durch eine gründliche Reinigung im oberen Sammler, durch den Einsatz von mechanischen Abscheidern, durch Spülen des Sattdampfes mit Speisewasser oder durch eine geeignete chemische Behandlung des Wassers erreicht.
Die Bestimmung der Konzentration und Art der in Sattdampf mitgeführten Gase erfolgt mit den oben genannten Geräten und der chemischen Analyse. Die Konzentration von Salzen in Sattdampf lässt sich bequem durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Wasser oder Verdunstung bestimmen eine große Anzahl Kondensat.
Ein verbessertes Verfahren zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit wird vorgeschlagen, und geeignete Korrekturen für einige gelöste Gase werden angegeben. Das Kondensat in den oben erwähnten Miniaturentgasern kann auch zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit verwendet werden.
Wenn der Kessel stillsteht, ist der Überhitzer ein Kühlschrank, in dem sich Kondensat ansammelt; In diesem Fall ist normaler Unterwasser-Lochfraß möglich, wenn der Dampf Sauerstoff oder Kohlendioxid enthielt.

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