Známky korozívnej agresivity vody v kotolniach. Poškodenie stenových rúr plynových kotlov koróziou

Majitelia patentu RU 2503747:

OBLASŤ TECHNOLÓGIE

Vynález sa týka tepelnej energetiky a možno ho použiť na ochranu vykurovacích potrubí parných a teplovodných kotlov, výmenníkov tepla, kotolní, výparníkov, vykurovacích rozvodov, vykurovacích systémov obytných budov a priemyselných zariadení pred vodným kameňom počas bežnej prevádzky.

DOTERAJŠÍ STAV TECHNIKY

Prevádzka parných kotlov je spojená so súčasným pôsobením vysokých teplôt, tlaku, mechanického namáhania a agresívneho prostredia, ktorým je kotlová voda. Kotlová voda a kov vykurovacích plôch kotla sú samostatné fázy komplexný systém, ktorý vzniká pri ich kontakte. Výsledkom interakcie týchto fáz sú povrchové procesy, ktoré sa vyskytujú na rozhraní medzi nimi. V dôsledku toho dochádza v kove vykurovacích plôch ku korózii a tvorbe vodného kameňa, čo vedie k zmene štruktúry a mechanické vlastnosti kovu, a to prispieva k rozvoju rôznych poškodení. Keďže tepelná vodivosť okují je päťdesiatkrát nižšia ako tepelná vodivosť železa vykurovacích rúrok, dochádza k stratám tepelnej energie pri prenose tepla - pri hrúbke 1 mm od 7 do 12% a pri 3 mm - 25 %. Silné vytváranie vodného kameňa v systéme kontinuálneho parného kotla často vedie k zastaveniu výroby na niekoľko dní v roku, aby sa odstránil vodný kameň.

Kvalita kŕmnej a tým aj kotlovej vody je daná prítomnosťou nečistôt, ktoré môžu spôsobiť rôzne druhy korózie kovu vnútorných vykurovacích plôch, tvorbu primárneho vodného kameňa na nich, ako aj kalov ako zdroja. tvorby sekundárneho vodného kameňa. Okrem toho kvalita kotlovej vody závisí aj od vlastností látok vznikajúcich v dôsledku povrchových javov pri preprave vody a kondenzátu potrubím v procesoch úpravy vody. Odstraňovanie nečistôt z napájacej vody je jedným zo spôsobov prevencie tvorby vodného kameňa a korózie a vykonáva sa metódami predbežnej (predbojárskej) úpravy vody, ktoré sú zamerané na maximálne odstránenie nečistôt prítomných v zdrojovej vode. . Použité metódy však úplne neodstraňujú obsah nečistôt vo vode, čo je spojené nielen s technickými ťažkosťami, ale aj s ekonomickou realizovateľnosťou použitia metód úpravy vody pred kotlom. Navyše, keďže úprava vody je zložitý technický systém, je pre kotly s malým a stredným výkonom nadbytočná.

Známe spôsoby odstraňovania usadenín, ktoré sa už vytvorili, využívajú najmä mechanické a chemické metódyčistenie. Nevýhodou týchto metód je, že sa nedajú vykonávať počas prevádzky kotlov. Okrem toho spôsoby chemické čisteniečasto vyžadujú použitie drahých chemikálií.

Sú tiež známe spôsoby, ako zabrániť tvorbe vodného kameňa a korózii, ktoré sa vykonávajú počas prevádzky kotlov.

US patent č.1 877 389 navrhuje spôsob odstraňovania vodného kameňa a predchádzania jeho tvorbe v horúcej vode a parné kotly. Pri tejto metóde je povrchom kotla katóda a anóda je umiestnená vo vnútri potrubia. Metóda spočíva v prechode jednosmerného alebo striedavého prúdu cez systém. Autori poznamenávajú, že mechanizmus metódy spočíva v tom, že pri pôsobení elektrického prúdu sa na povrchu kotla vytvárajú bubliny plynu, ktoré vedú k odlupovaniu existujúceho vodného kameňa a zabraňujú tvorbe nového. Nevýhodou tejto metódy je potreba neustáleho udržiavania toku elektrického prúdu v systéme.

Patent US 5 667 677 navrhuje spôsob úpravy kvapaliny, najmä vody, v potrubí, aby sa spomalila tvorba vodného kameňa. Táto metóda je založená na vytváraní elektromagnetického poľa v potrubí, ktoré odpudzuje ióny vápnika a horčíka rozpustené vo vode zo stien potrubí a zariadení, čím zabraňuje ich kryštalizácii vo forme vodného kameňa, čo umožňuje prevádzku kotlov, kotlov , výmenníky tepla a chladiace systémy s tvrdou vodou. Nevýhodou tejto metódy je vysoká cena a zložitosť použitého zariadenia.

WO 2004016833 navrhuje spôsob zníženia tvorby vodného kameňa na kovovom povrchu vystavenom presýtenému alkalickému vodnému roztoku, ktorý je schopný tvorby vodného kameňa po určitej dobe expozície, zahŕňajúci aplikáciu katódového potenciálu na uvedený povrch.

Táto metóda môže byť použitá v rôznych technologických procesoch, v ktorých je kov v kontakte vodný roztok najmä vo výmenníkoch tepla. Nevýhodou tejto metódy je, že po odstránení katódového potenciálu nechráni kovový povrch pred koróziou.

V súčasnosti teda existuje potreba vyvinúť zlepšený spôsob prevencie tvorby vodného kameňa vo vykurovacích rúrach, horúcovodných a parných kotloch, ktorý by bol ekonomický a vysoko účinný a poskytoval antikoróznu ochranu povrchu po dlhú dobu po vystavení.

V predloženom vynáleze je tento problém vyriešený použitím metódy, podľa ktorej sa na kovovom povrchu vytvorí elektrický potenciál s prúdom, ktorý je dostatočný na neutralizáciu elektrostatickej zložky adhéznej sily koloidných častíc a iónov na kovový povrch.

STRUČNÝ OPIS VYNÁLEZU

Cieľom tohto vynálezu je poskytnúť zlepšený spôsob na zabránenie usadzovaniu vodného kameňa na vykurovacích rúrach v teplovodných a parných kotloch.

Ďalším cieľom tohto vynálezu je poskytnúť možnosť eliminácie alebo výrazného zníženia potreby odstraňovania vodného kameňa počas prevádzky teplovodných a parných kotlov.

Ďalším cieľom tohto vynálezu je eliminovať potrebu použitia spotrebných činidiel, aby sa zabránilo tvorbe vodného kameňa a korózii vykurovacích potrubí teplovodných a parných kotlov.

Ešte ďalším cieľom tohto vynálezu je umožniť začatie prác na zabránenie tvorby vodného kameňa a korózie teplovodných a parných vykurovacích rúrok na kontaminovaných rúrach kotla.

Spôsob prevencie tvorby vodného kameňa a korózie na kovovom povrchu vyrobenom zo zliatiny obsahujúcej železo, ktorý je v kontakte s prostredím vodnej pary, z ktorého sa môže vytvárať vodný kameň. Uvedený spôsob spočíva v aplikácii elektrického potenciálu s prúdom na uvedený kovový povrch, ktorý je dostatočný na neutralizáciu elektrostatickej zložky sily adhézie koloidných častíc a iónov na kovový povrch.

Podľa niektorých konkrétnych uskutočnení nárokovaného spôsobu je prúdový potenciál nastavený v rozsahu 61-150 V. Podľa niektorých konkrétnych uskutočnení nárokovaného spôsobu je vyššie uvedenou zliatinou obsahujúcou železo oceľ. V niektorých uskutočneniach je kovovým povrchom vnútorný povrch vykurovacích rúrok teplovodného alebo parného kotla.

Spôsob uvedený v tomto opise má nasledujúce výhody. Jednou z výhod tohto spôsobu je zníženie tvorby vodného kameňa. Ďalšou výhodou tohto vynálezu je možnosť použitia raz zakúpeného funkčného elektrofyzikálneho prístroja bez potreby konzumovateľných syntetických činidiel. Ďalšou výhodou je možnosť začatia prác na znečistených kotlových rúrach.

Technickým výsledkom predloženého vynálezu je teda zvýšenie účinnosti teplovodných a parných kotlov, zvýšenie produktivity, zvýšenie účinnosti prenosu tepla, zníženie spotreby paliva na vykurovanie kotla, úspora energie atď.

Medzi ďalšie technické výsledky a výhody tohto vynálezu patrí možnosť deštrukcie vrstvy po vrstve a odstraňovanie už vytvoreného vodného kameňa, ako aj zabránenie jeho novej tvorbe.

STRUČNÝ POPIS VÝKRESOV

Obrázok 1 znázorňuje charakter rozloženia vkladov na vnútorné povrchy kotla ako výsledok aplikácie spôsobu podľa tohto vynálezu.

PODROBNÝ OPIS VYNÁLEZU

Spôsob podľa tohto vynálezu spočíva v aplikovaní vodivého elektrického potenciálu dostatočného na neutralizáciu elektrostatickej zložky adhéznej sily koloidných častíc a iónov tvoriacich vodný kameň na kovový povrch na kovový povrch, ktorý je vystavený tvorbe vodného kameňa.

Pojem "vodivý elektrický potenciál" v zmysle, v akom sa používa v tejto prihláške, znamená striedavý potenciál, ktorý neutralizuje elektrickú dvojitú vrstvu na rozhraní medzi kovom a paro-vodným médiom obsahujúcim soli, ktoré vedú k tvorbe vodného kameňa.

Ako je známe odborníkovi v odbore, nosiče elektrického náboja v kove, ktoré sú pomalé v porovnaní s hlavnými nosičmi náboja - elektrónmi, sú dislokácie jeho kryštálovej štruktúry, ktoré nesú elektrický náboj a vytvárajú dislokačné prúdy. Tieto prúdy prichádzajúce na povrch vykurovacích rúrok kotla sú súčasťou dvojitej elektrickej vrstvy pri tvorbe vodného kameňa. Prúdový, elektrický, pulzujúci (teda striedavý) potenciál iniciuje odstraňovanie elektrického náboja dislokácií z povrchu kovu na zem. V tomto smere ide o prúd nesúci dislokačný prúd. V dôsledku tohto vodivého elektrického potenciálu dochádza k deštrukcii elektrickej dvojitej vrstvy a vodný kameň sa postupne rozpadá a prechádza do kotlovej vody vo forme kalu, ktorý sa z kotla odstraňuje pri periodických odluhoch.

Pojem "potenciál odstránenia prúdu" je teda pre odborníka v tejto oblasti techniky zrozumiteľný a okrem toho je známy zo stavu techniky (pozri napríklad patent RU 2128804 Cl).

Zariadenie opísané v RU 2100492 C1, ktoré obsahuje menič s frekvenčným meničom a regulátorom pulzujúceho potenciálu, ako aj regulátor tvaru impulzu, možno použiť napríklad ako zariadenie na vytváranie elektrického potenciálu s prúdom. Detailný popis toto zariadenie je uvedené v RU 2100492 C1. Je možné použiť aj akékoľvek iné podobné zariadenie, ako bude zrejmé odborníkovi v odbore.

Vodivý elektrický potenciál podľa tohto vynálezu môže byť aplikovaný na akúkoľvek časť kovového povrchu vzdialenú od základne kotla. Miesto aplikácie je určené vhodnosťou a/alebo účinnosťou aplikácie nárokovaného spôsobu. Odborník v odbore bude pomocou tu uvedených informácií a štandardných testovacích postupov schopný určiť optimálne miesto na aplikáciu elektrického potenciálu rozptylujúceho prúd.

V niektorých uskutočneniach tohto vynálezu je vodivý elektrický potenciál premenlivý.

Vodivý elektrický potenciál podľa tohto vynálezu môže byť aplikovaný počas rôznych časových období. Potenciálny čas aplikácie je určený povahou a stupňom znečistenia kovového povrchu, zložením použitej vody, teplotný režim a vlastnosti prevádzky zariadenia tepelnej techniky a ďalšie faktory známe odborníkom v tejto oblasti techniky. Odborník v odbore bude schopný určiť pomocou informácií zverejnených v tejto špecifikácii a použitím štandardných testovacích postupov optimálny čas aplikácie elektrického potenciálu s prúdom, na základe cieľov, podmienok a stavu tepelnotechnického zariadenia.

Hodnotu prúdového potenciálu potrebného na neutralizáciu elektrostatickej zložky adhéznej sily môže určiť odborník v oblasti koloidnej chémie na základe informácií známych zo stavu techniky, napríklad z knihy Deryagin B.V., Churaev N.V., Muller V.M. "Surface Forces", Moskva, "Nauka", 1985. Podľa niektorých uskutočnení je hodnota elektrického potenciálu s prúdom v rozsahu od 10 V do 200 V, výhodnejšie od 60 V do 150 V, ešte výhodnejšie od 61 V do 150 V. Hodnoty prúdového elektrického potenciálu v rozsahu od 61 V do 150 V vedú k vybitiu elektrickej dvojvrstvy, ktorá je základom elektrostatickej zložky adhéznych síl v vodného kameňa a v dôsledku toho k zničeniu vodného kameňa. Hodnoty potenciálu odvádzania prúdu pod 61 V sú nedostatočné na deštrukciu vodného kameňa a pri hodnotách potenciálu odvádzajúceho prúd nad 150 V pravdepodobne začne nežiaduca elektroerozívna deštrukcia kovu vykurovacích trubíc.

Kovový povrch, na ktorý je možné aplikovať spôsob podľa tohto vynálezu, môže byť súčasťou nasledujúcich tepelnotechnických zariadení: vykurovacie potrubia parných a teplovodných kotlov, výmenníky tepla, kotolne, výparníky, rozvody kúrenia, vykurovacie systémy pre obytné budovy a priemyselných zariadení počas súčasnej prevádzky. Tento zoznam je ilustratívny a neobmedzuje zoznam zariadení, na ktoré možno použiť spôsob podľa tohto vynálezu.

V niektorých uskutočneniach zliatina obsahujúca železo, z ktorej je možné použiť kovový povrch, na ktorý je možné aplikovať spôsob podľa tohto vynálezu, môže byť oceľ alebo iný materiál obsahujúci železo, ako je liatina, kovar, fechral, ​​transformátorová oceľ, alsifer, magnico, alnico, chrómová oceľ, invar, atď. Tento zoznam je ilustratívny a neobmedzuje zoznam zliatin železa, na ktoré možno použiť spôsob podľa tohto vynálezu. Odborník v odbore bude na základe znalostí známych z doterajšieho stavu techniky schopný vytvoriť také zliatiny obsahujúce železo, ktoré môžu byť použité podľa tohto vynálezu.

Vodným médiom, z ktorého sa môže tvoriť vodný kameň, je podľa niektorých uskutočnení tohto vynálezu voda z vodovodu. Vodným médiom môže byť tiež voda obsahujúca rozpustené zlúčeniny kovov. Rozpustené zlúčeniny kovov môžu byť zlúčeniny železa a/alebo kovov alkalických zemín. Vodným médiom môže byť tiež vodná suspenzia koloidných častíc železa a/alebo zlúčenín kovov alkalických zemín.

Spôsob podľa tohto vynálezu odstraňuje predtým vytvorené usadeniny a slúži ako prostriedok na čistenie vnútorných povrchov počas prevádzky vykurovacieho zariadenia bez obsahu činidla, čím sa ďalej zaisťuje jeho prevádzka bez vodného kameňa. Zároveň veľkosť zóny, v ktorej sa dosiahne zabránenie tvorby vodného kameňa a korózie, výrazne presahuje veľkosť efektívnej zóny deštrukcie vodného kameňa.

Spôsob podľa tohto vynálezu má nasledujúce výhody:

Nevyžaduje použitie činidiel, t.j. priateľský k životnému prostrediu;

Jednoduchá implementácia, nevyžaduje špeciálne zariadenia;

Umožňuje zvýšiť koeficient prestupu tepla a zvýšiť účinnosť kotlov, čo výrazne ovplyvňuje ekonomické ukazovatele jeho diela;

Môže sa použiť ako doplnok k aplikovaným metódam úpravy vody pred kotlom alebo samostatne;

Umožňuje vám opustiť procesy zmäkčovania a odvzdušňovania vody, čo výrazne zjednodušuje technologická schéma kotolní a umožňuje výrazne znížiť náklady pri výstavbe a prevádzke.

Možné objekty metódy môžu byť teplovodné kotly kotly na odpadové teplo, uzavreté systémy dodávky tepla, zariadenia na tepelné odsoľovanie morskej vody, zariadenia na konverziu pary atď.

Absencia korózneho poškodenia, tvorby vodného kameňa na vnútorných povrchoch otvára možnosť pre vývoj zásadne nových konštrukčných a dispozičných riešení pre parné kotly malého a stredného výkonu. To umožní v dôsledku zintenzívnenia tepelných procesov dosiahnuť výrazné zníženie hmotnosti a rozmerov parných kotlov. Zabezpečiť stanovenú teplotnú úroveň vykurovacích plôch a následne znížiť spotrebu paliva, objem spalín a znížiť ich emisie do ovzdušia.

PRÍKLAD REALIZÁCIE

Spôsob nárokovaný v tomto vynáleze bol testovaný v kotolniach "Admiralty Shipyards" a "Red Chemist". Ukázalo sa, že spôsob podľa tohto vynálezu účinne čistí vnútorné povrchy kotlov od usadenín. V priebehu týchto prác sa dosiahli úspory referenčné palivo 3-10%, pričom rozptyl hodnôt úspor je spojený s rôznym stupňom znečistenia vnútorných povrchov kotlov. Cieľom práce bolo zhodnotiť účinnosť nárokovanej metódy na zabezpečenie bezreagenčnej prevádzky stredne veľkých parných kotlov bez vodného kameňa v podmienkach kvalitnej úpravy vody, dodržiavania vodno-chemického režimu a vysokej profesionálna úroveň obsluhy zariadenia.

Skúška spôsobu nárokovaného v tomto vynáleze sa uskutočnila na jednotke parného kotla č. 3 DKVr 20/13 4. kotolne Krasnoselskaja juhozápadnej pobočky štátneho jednotného podniku "TEK SPb". Prevádzka kotlovej jednotky bola vykonaná v prísnom súlade s požiadavkami regulačných dokumentov. Kotol je vybavený všetkými potrebnými prostriedkami na sledovanie jeho prevádzkových parametrov (tlak a prietok generovanej pary, teplota a prietok napájacej vody, tlak dúchacieho vzduchu a paliva na horákoch, podtlak v hlavných úsekoch plynovej cesty kotlovej jednotky). Výkon pary kotla bol udržiavaný na 18 t/h, tlak pary v kotlovom telese bol 8,1...8,3 kg/cm 2 . Ekonomizér pracoval v režime vykurovania. Ako zdrojovej vody bol použitý mestský vodovod, ktorý spĺňal požiadavky GOST 2874-82 "Pitná voda". Je potrebné poznamenať, že množstvo zlúčenín železa na vstupe do uvedenej kotolne spravidla prekračuje regulačné požiadavky (0,3 mg/l) a dosahuje 0,3 – 0,5 mg/l, čo vedie k intenzívnemu zarastaniu kotolne. vnútorné povrchy so železitými zlúčeninami.

Hodnotenie účinnosti metódy sa uskutočnilo podľa stavu vnútorných povrchov kotla.

Vyhodnotenie vplyvu spôsobu podľa vynálezu na stav vnútorných výhrevných plôch kotlovej jednotky.

Pred začatím skúšok bola vykonaná vnútorná kontrola kotlovej jednotky a zaznamenaný počiatočný stav vnútorných povrchov. Predbežná kontrola kotla bola vykonaná na začiatku vykurovacej sezóny, mesiac po jeho chemickom vyčistení. Výsledkom kontroly bolo odhalenie: na povrchu bubnov sú pevné tmavohnedé usadeniny s paramagnetickými vlastnosťami a pravdepodobne pozostávajúce z oxidov železa. Hrúbka nánosov bola vizuálne do 0,4 mm. Vo viditeľnej časti rúr kotla, hlavne na strane privrátenej k peci, boli zistené nesúvislé pevné usadeniny (až päť škvŕn na 100 mm dĺžky rúry s veľkosťou 2 až 15 mm a hrúbkou do 0,5 mm vizuálne).

Zariadenie na vytvorenie potenciálu odvádzania prúdu, popísané v EN 2100492 C1, bolo pripevnené v bode (1) k poklopu (2) horného bubna zo zadnej strany kotla (pozri obr. 1). Prúdový elektrický potenciál bol rovný 100 V. Prúdový elektrický potenciál sa udržiaval nepretržite 1,5 mesiaca. Na konci tohto obdobia bola kotlová jednotka otvorená. V dôsledku vnútornej kontroly kotla sa zistilo, že na povrchu (3) horného a spodného bubna v okruhu 2-2,5 metra (zóna (4) neboli takmer žiadne usadeniny (viditeľne nie viac ako 0,1 mm) ) z poklopov bubnov (miesta pripojenia zariadenia na vytvorenie potenciálu prenášajúceho prúd (1)). Vo vzdialenosti 2,5-3,0 m (zóna (5)) od poklopov sú usadeniny (6) zachované vo forme jednotlivých tuberkul (škvŕn) s hrúbkou do 0,3 mm (pozri obr. 1). Ďalej, ako sa pohybujete smerom dopredu (vo vzdialenosti 3,0-3,5 m od poklopov), vizuálne sa začnú kontinuálne usadeniny (7) až do 0,4 mm, t.j. v tejto vzdialenosti od miesta pripojenia zariadenia sa účinok spôsobu čistenia podľa predloženého vynálezu prakticky neprejavil. Prúdový elektrický potenciál bol rovný 100 V. Prúdový elektrický potenciál sa udržiaval nepretržite 1,5 mesiaca. Na konci tohto obdobia bola kotlová jednotka otvorená. Vnútornou kontrolou kotla sa zistilo, že na povrchu horného a spodného bubna v okruhu 2-2,5 metra od poklopov bubnov neboli takmer žiadne usadeniny (viditeľne nie viac ako 0,1 mm) miesto pripojenia zariadenia na vytvorenie potenciálu vybíjania prúdu). Vo vzdialenosti 2,5-3,0 m od poklopov sa nánosy zachovali vo forme jednotlivých tuberkul (škvŕn) s hrúbkou do 0,3 mm (pozri obr.1). Ďalej, keď sa pohybujete smerom dopredu (vo vzdialenosti 3,0-3,5 m od poklopov), vizuálne sa začnú kontinuálne usadeniny až do 0,4 mm, t.j. v tejto vzdialenosti od miesta pripojenia zariadenia sa účinok spôsobu čistenia podľa predloženého vynálezu prakticky neprejavil.

Vo viditeľnej časti rúr kotla, do 3,5-4,0 m od poklopov bubnov, bola takmer úplná absencia usadenín. Ďalej, keď sa pohybujeme smerom dopredu, boli nájdené nesúvislé pevné usadeniny (až päť škvŕn na 100 lineárnych mm s veľkosťou 2 až 15 mm a hrúbkou do 0,5 mm vizuálne).

Ako výsledok tohto štádia testovania sa dospelo k záveru, že spôsob podľa tohto vynálezu, bez použitia akýchkoľvek činidiel, účinne ničí predtým vytvorené usadeniny a poskytuje prevádzku kotla bez vodného kameňa.

V ďalšej fáze testovania bolo v bode „B“ pripojené zariadenie na vytváranie prúdonosného potenciálu a testy pokračovali ďalších 30-45 dní.

Ďalšie otvorenie kotlovej jednotky sa uskutočnilo po 3,5 mesiacoch nepretržitej prevádzky zariadenia.

Kontrola kotlovej jednotky ukázala, že predtým zostávajúce usadeniny boli úplne zničené a len malé množstvo zostalo na spodných častiach kotlových potrubí.

To viedlo k nasledujúcim záverom:

Veľkosť zóny, v rámci ktorej je zabezpečená prevádzka kotlovej jednotky bez vodného kameňa, výrazne prevyšuje veľkosť zóny efektívneho ničenia usadenín, čo umožňuje následný prenos prípojného bodu prúdoodvodného potenciálu na čistenie celého vnútorného priestoru. povrch kotlovej jednotky a ďalej udržiavať jej režim prevádzky bez vodného kameňa;

Zničenie predtým vytvorených usadenín a zabránenie vzniku nových je zabezpečené procesmi rôzneho charakteru.

Na základe výsledkov kontroly bolo rozhodnuté pokračovať v testovaní až do konca vykurovacieho obdobia s cieľom definitívneho vyčistenia bubnov a kotlových potrubí a stanovenia spoľahlivosti zabezpečenia prevádzky kotla bez vodného kameňa. Ďalšie otvorenie kotla sa uskutočnilo po 210 dňoch.

Výsledky vnútornej kontroly kotla ukázali, že proces čistenia vnútorných plôch kotla v rámci horného a dolného bubna a kotlového potrubia skončil takmer úplným odstránením usadenín. Na celom povrchu kovu sa vytvoril tenký hustý povlak, ktorý mal čiernu farbu s modrým odtieňom, ktorého hrúbka ani v mokrom stave (takmer ihneď po otvorení kotla) vizuálne nepresahovala 0,1 mm.

Súčasne bola potvrdená spoľahlivosť zabezpečenia prevádzky kotlovej jednotky bez vodného kameňa pri použití spôsobu podľa tohto vynálezu.

Ochranný efekt magnetitového filmu pretrvával až 2 mesiace po odpojení zariadenia, čo je dosť na zabezpečenie suchej konzervácie kotlovej jednotky pri prevoze do zálohy alebo na opravu.

Hoci tento vynález bol opísaný vo vzťahu k rôznym špecifickým príkladom a uskutočneniam vynálezu, malo by byť zrejmé, že tento vynález nie je na ne obmedzený a že môže byť realizovaný v rámci rozsahu nasledujúcich nárokov.

1. Spôsob zamedzenia tvorby vodného kameňa na kovovom povrchu vyrobenom zo zliatiny obsahujúcej železo a v kontakte s médiom pary a vody, z ktorého sa môže vytvárať vodný kameň, vrátane aplikácie elektrického potenciálu s prúdom v rozsahu od 61 V na 150 V na špecifikovaný kovový povrch na neutralizáciu elektrostatickej zložky silovej adhézie medzi uvedeným kovovým povrchom a koloidnými časticami a iónmi tvoriacimi vodný kameň.

Vynález sa týka tepelnej energetiky a možno ho použiť na ochranu vykurovacích potrubí parných a teplovodných kotlov, výmenníkov tepla, kotolní, výparníkov, vykurovacích rozvodov, vykurovacích systémov obytných budov a priemyselných zariadení pred vodným kameňom a koróziou počas prevádzky. Spôsob prevencie tvorby vodného kameňa na kovovom povrchu vyrobenom zo zliatiny obsahujúcej železo a v kontakte s médiom pary a vody, z ktorého sa môže vodný kameň tvoriť, zahŕňa aplikáciu elektrického potenciálu odvádzajúceho prúd v rozsahu od 61 V do 150 V na špecifikovaný kovový povrch, aby sa neutralizovala elektrostatická zložka adhéznej sily medzi špecifikovaným kovovým povrchom a koloidnými časticami a iónmi tvoriacimi vodný kameň. Technickým výsledkom je zvýšenie účinnosti a produktivity teplovodných a parných kotlov, zvýšenie účinnosti prenosu tepla, zabezpečenie deštrukcie vrstvy po vrstve a odstránenie vytvoreného vodného kameňa, ako aj zabránenie jeho novej tvorby. 2 w.p. f-ly, 1 pr., 1 chor.

Množstvo kotolní používa na napájanie vykurovacích sietí riečnu a vodovodnú vodu s nízkou hodnotou pH a nízkou tvrdosťou. Dodatočná úprava riečnej vody na vodnom zdroji vedie zvyčajne k zníženiu pH, zníženiu alkality a zvýšeniu obsahu korozívneho oxidu uhličitého. Vzhľad agresívneho oxidu uhličitého je možný aj v schémach pripojenia používaných pre veľké systémy zásobovania teplom s priamym príjmom vody. horúca voda(2000 h 3000 t/h). Zmäkčovanie vody podľa Na-kationizačnej schémy zvyšuje jej agresivitu v dôsledku odstránenia prirodzených inhibítorov korózie – solí tvrdosti.

Pri zle nastavenom odvzdušňovaní vody a možnom zvýšení koncentrácií kyslíka a oxidu uhličitého, v dôsledku chýbajúcich dodatočných ochranných opatrení v systémoch zásobovania teplom, tepelné energetické zariadenia CHPP podliehajú vnútornej korózii.

Pri skúmaní doplňovacieho potrubia jednej z CHPP v Leningrade boli získané nasledujúce údaje o rýchlosti korózie, g/(m2 4):

Miesto inštalácie indikátorov korózie

V potrubí doplňovacej vody za ohrievačmi tepelnej siete pred odvzdušňovačmi sa vytvorili rúry hrúbky 7 mm, stenčené za rok prevádzky miestami až 1 mm v niektorých úsekoch cez otvory.

Príčiny jamkovej korózie potrubí teplovodných kotlov sú nasledovné:

nedostatočné odstraňovanie kyslíka z prídavnej vody;

nízka hodnota pH v dôsledku prítomnosti agresívneho oxidu uhličitého

(do 10h15 mg/l);

hromadenie produktov kyslíkovej korózie železa (Fe2O3;) na teplovýmenných plochách.

Prevádzka zariadení na sieťovú vodu s koncentráciou železa vyššou ako 600 μg / l zvyčajne vedie k tomu, že počas niekoľkých tisíc hodín prevádzky teplovodných kotlov dochádza k intenzívnemu (nad 1 000 g / m2) unášaniu usadenín oxidu železa. na ich vykurovacích plochách. Súčasne sú zaznamenané časté netesnosti v potrubiach konvekčnej časti. V zložení ložísk obsah oxidov železa zvyčajne dosahuje 80–90%.

Obzvlášť dôležité pre prevádzku teplovodných kotlov sú obdobia nábehu. Počas počiatočného obdobia prevádzky jedna CHPP nezabezpečovala odstraňovanie kyslíka podľa noriem stanovených PTE. Obsah kyslíka v prídavnej vode prekročil tieto normy 10-krát.

Koncentrácia železa v prídavnej vode dosiahla 1000 µg/l a vo vratnej vode vykurovacej siete - 3500 µg/l. Po prvom roku prevádzky boli zo sieťových vodovodov urobené odrezky, pričom sa ukázalo, že znečistenie ich povrchu splodinami korózie bolo viac ako 2000 g/m2.

Treba poznamenať, že na tejto KVET boli pred uvedením kotla do prevádzky chemické čistenie vnútorných plôch sitových rúrok a rúrok konvekčného zväzku. V čase vyrezania vzoriek stenovej rúrky bol kotol v prevádzke 5300 hodín Vzorka stenovej rúrky mala nerovnomernú vrstvu čierno-hnedých usadenín oxidu železa pevne viazaného na kov; výška tuberkulóz 10x12 mm; špecifické znečistenie 2303 g/m2.

Zloženie vkladu, %

Povrch kovu pod vrstvou usadenín bol postihnutý vredmi hlbokými až 1 mm. Konvekčné trúbky s vnútri boli pokryté nánosmi typu oxidu železitého čiernohnedej farby s hľuzami vysokými do 3x4 mm. Povrch kovu pod nánosmi je pokrytý vredmi rôzne veľkosti s hĺbkou 0,3x1,2 a priemerom 0,35x0,5 mm. Oddelené rúrky mali priechodné otvory (fistuly).

Keď sú teplovodné kotly inštalované v starých systémoch diaľkového vykurovania, v ktorých sa nahromadilo značné množstvo oxidov železa, dochádza k prípadom usadenín týchto oxidov vo vyhrievaných potrubiach kotla. Pred zapnutím kotlov je potrebné celý systém dôkladne prepláchnuť.

Viacerí výskumníci uznávajú dôležitú úlohu pri výskyte podkalovej korózie procesu hrdzavenia rúrok kotlov na ohrev vody počas ich odstávky, keď nie sú prijaté náležité opatrenia na zabránenie parkovacej korózie. Centrá korózie, ktoré vznikajú vplyvom atmosférického vzduchu na mokrých povrchoch kotlov, počas prevádzky kotlov naďalej fungujú.

2.1. vykurovacie plochy.

Najtypickejšie poškodenia rúr vykurovacích plôch sú: praskliny na povrchu sitových a kotlových rúr, korózna erózia vonkajších a vnútorných plôch rúr, praskliny, stenčenie stien rúr, praskliny a deštrukcia zvonov.

Dôvody vzniku trhlín, prasklín a fistúl: usadeniny solí v potrubiach kotlov, produkty korózie, záblesky zvárania, ktoré spomaľujú cirkuláciu a spôsobujú prehriatie kovu, vonkajšie mechanické poškodenie, porušenie vodo-chemického režimu.

Korózia vonkajšieho povrchu rúrok sa delí na nízkoteplotnú a vysokoteplotnú. Nízkoteplotná korózia sa vyskytuje na dúchadlových zariadeniach, keď sa v dôsledku nesprávnej prevádzky môže tvoriť kondenzácia na vykurovacích plochách pokrytých sadzami. Pri spaľovaní sírneho vykurovacieho oleja môže v druhom stupni prehrievača prebiehať vysokoteplotná korózia.

Najčastejšia korózia vnútorného povrchu rúrok nastáva, keď korozívne plyny (kyslík, oxid uhličitý) alebo soli (chloridy a sírany) obsiahnuté v kotlovej vode interagujú s kovom potrubia. Korózia vnútorného povrchu rúrok sa prejavuje tvorbou škvŕn, vredov, škrupín a trhlín.

Ku korózii vnútorného povrchu rúr patrí aj: kyslíková parkovacia korózia, podkalová alkalická korózia kotlových a sitových rúrok, korózna únava, ktorá sa prejavuje prasklinami v kotlových a sitových rúrach.

Poškodenie potrubia v dôsledku tečenia je charakterizované zväčšením priemeru a tvorbou pozdĺžnych trhlín. Deformácie v miestach ohybov rúr a zvarových spojov môžu mať rôzne smery.

K vyhoreniu a tvorbe vodného kameňa v potrubiach dochádza v dôsledku ich prehriatia na teploty presahujúce vypočítanú hodnotu.

Hlavnými typmi poškodenia zvarov vyrobených ručným oblúkovým zváraním sú fistuly, ktoré sa vyskytujú v dôsledku nedostatku penetrácie, troskových inklúzií, plynových pórov a netavenia pozdĺž okrajov rúr.

Hlavné chyby a poškodenia povrchu prehrievača sú: korózia a tvorba vodného kameňa na vonkajšom a vnútornom povrchu rúr, praskliny, riziká a delaminácia kovového potrubia, fistuly a praskliny rúr, chyby vo zvaroch rúr, zvyšková deformácia ako napr. výsledok tečenia.

Poškodenie kútových zvarov zvitkov a tvaroviek hlavíc, ktoré spôsobuje porušenie technológie zvárania, má podobu prstencových trhlín pozdĺž tavnej línie zo strany zvitku alebo tvaroviek.

Typické poruchy, ktoré sa vyskytujú pri prevádzke povrchového chladiča kotla DE-25-24-380GM, sú: vnútorná a vonkajšia korózia rúrok, praskliny a fistuly vo zvaroch

švy a ohyby rúr, škrupiny, ktoré sa môžu vyskytnúť pri opravách, riziká na zrkadlách prírub, netesnosť prírubových spojov v dôsledku nesúosovosti prírub. Pri hydraulickom testovaní kotla môžete

určiť iba prítomnosť netesností v chladiči prehriatej pary. Identifikovať skryté vady chladič by mal byť individuálne hydrostaticky testovaný.

2.2. Kotlové bubny.

Typické poškodenia kotlových bubnov sú: praskliny-trhliny na vnútornom a vonkajšom povrchu plášťa a dna, praskliny-trhliny okolo otvorov pre rúry na vnútornom povrchu bubnov a na valcovom povrchu otvorov pre rúry, medzikryštalická korózia plášťov a dna, korózne oddelenie povrchov plášťov a dna, oválnosť vydutín bubna na povrchoch bubnov privrátených k peci, spôsobená teplotným účinkom horáka v prípade zničenia (alebo straty) jednotlivých častí obloženia.

2.3. Kovové konštrukcie a obloženie kotla.

V závislosti od kvality preventívnej práce, ako aj od režimov a období prevádzky kotla môžu mať jeho kovové konštrukcie nasledujúce chyby a poškodenia: zlomy a ohyby stojanov a spojov, praskliny, poškodenie kovového povrchu koróziou.

V dôsledku dlhodobého vystavenia teplotám, praskaniu a narušeniu celistvosti tvarovanej tehly, upevnenej na čapoch k hornému bubnu zo strany pece, ako aj prasklín v murive pozdĺž spodného bubna a ohniska pece. pec, konať.

Časté je najmä zničenie tehlového opláštenia horáka a porušenie geometrických rozmerov v dôsledku tavenia tehly.

3. Kontrola stavu článkov kotla.

Kontrola stavu článkov kotla odobratých na opravu sa vykonáva podľa výsledkov hydraulickej skúšky, vonkajšej a vnútornej kontroly, ako aj iných druhov kontroly vykonávaných v rozsahu a v súlade s programom odborného skúmania kotla (časť „Program odborného skúmania kotlov“).

3.1. Kontrola vykurovacích plôch.

Kontrola vonkajších povrchov rúrkových prvkov by sa mala vykonávať obzvlášť starostlivo na miestach, kde potrubia prechádzajú cez výstelku, opláštenie, v oblastiach maximálneho tepelného namáhania - v oblasti horákov, poklopov, prielezov, ako aj na miestach, kde sita rúry sú ohnuté a pri zvaroch.

Aby sa predišlo haváriám spojeným s stenčovaním stien potrubí v dôsledku sírovej a parkovacej korózie, je potrebné počas ročných technických skúšok vykonávaných správou podniku kontrolovať potrubia vykurovacích plôch kotlov, ktoré sú v prevádzke dlhšie. ako dva roky.

Kontrola sa vykonáva vonkajšou kontrolou s poklepaním predtým očistených vonkajších plôch rúr kladivom s hmotnosťou nie väčšou ako 0,5 kg a meraním hrúbky stien rúr. V tomto prípade je potrebné zvoliť úseky rúr, ktoré prešli najväčším opotrebovaním a koróziou (horizontálne úseky, úseky s nánosmi sadzí a pokryté nánosmi koksu).

Hrúbka steny potrubia sa meria pomocou ultrazvukových hrúbkomerov. Je možné rezať úseky rúr na dvoch alebo troch rúrach sít pecí a rúrok konvekčného lúča umiestneného na vstupe a výstupe plynov do neho. Zostávajúca hrúbka stien potrubia musí byť aspoň vypočítaná podľa pevnostného výpočtu (priloženého k Pasportu kotla), s prihliadnutím na toleranciu na koróziu po dobu ďalšej prevádzky do ďalšieho prieskumu a zvýšenie okraj 0,5 mm.

Vypočítaná hrúbka steny sita a rúrok kotla pre pracovný tlak 1,3 MPa (13 kgf / cm2) je 0,8 mm, pre 2,3 MPa (23 kgf / cm2) - 1,1 mm. Prídavok na koróziu sa akceptuje na základe výsledkov meraní a s prihliadnutím na trvanie prevádzky medzi prieskumami.

V podnikoch, kde v dôsledku dlhodobej prevádzky nebolo pozorované intenzívne opotrebovanie rúrok vykurovacích plôch, je možné vykonávať kontrolu hrúbky stien rúr počas veľkých opráv, najmenej však raz za 4 roky.

Zberač, prehrievač a zadné sklo podliehajú vnútornej kontrole. Povinné otvorenie a kontrola by sa mali podrobiť poklopom horného zberača zadného skla.

Vonkajší priemer rúrok sa musí merať v zóne maximálnych teplôt. Na meranie použite špeciálne šablóny (sponky) alebo posuvné meradlá. Na povrchu potrubia sú povolené priehlbiny s hladkými prechodmi s hĺbkou nie väčšou ako 4 mm, ak nepresahujú hrúbku steny za hranice mínusových odchýlok.

Prípustný rozdiel v hrúbke steny rúr - 10%.

Výsledky kontroly a meraní sa zaznamenávajú do denníka opráv.

3.2. Kontrola bubna.

Pred identifikáciou oblastí bubna poškodených koróziou je potrebné pred vnútorným čistením skontrolovať povrch, aby sa určila intenzita korózie a zmerala sa hĺbka korózie kovu.

Rovnomerná korózia sa meria pozdĺž hrúbky steny, do ktorej je na tento účel vyvŕtaný otvor s priemerom 8 mm. Po premeraní nainštalujte do otvoru zátku a privarte ju na oboch stranách alebo v extrémnych prípadoch iba z vnútornej strany bubna. Meranie je možné vykonať aj ultrazvukovým hrúbkomerom.

Hlavná korózia a jamková korózia by sa mali merať z odtlačkov. Za týmto účelom očistite poškodenú oblasť kovového povrchu od usadenín a jemne namažte technickou vazelínou. Najpresnejší odtlačok sa získa, ak sa poškodené miesto nachádza na vodorovnom povrchu a v tomto prípade je možné ho vyplniť roztaveným kovom s nízkou teplotou topenia. Kalený kov tvorí presný odliatok poškodeného povrchu.

Na získanie výtlačkov použite tretnik, babbitt, cín a ak je to možné, použite sadru.

Dojmy poškodenia umiestnené na vertikálnych stropných plochách sa získavajú pomocou vosku a plastelínu.

Kontrola otvorov potrubia, bubnov sa vykonáva v nasledujúcom poradí.

Po odstránení rozšírených rúrok skontrolujte priemer otvorov pomocou šablóny. Ak šablóna vstupuje do otvoru až po dorazovú lištu, znamená to, že priemer otvoru sa zväčšil nad normu. Meranie presnej hodnoty priemeru sa vykonáva posuvným meradlom a je zaznamenané v denníku opravy.

Pri kontrole zváraných švov bubnov je potrebné skontrolovať základný kov susediaci s nimi na šírku 20-25 mm na oboch stranách švu.

Oválnosť bubna sa meria najmenej každých 500 mm po dĺžke bubna, v pochybných prípadoch aj častejšie.

Meranie priehybu bubna sa vykonáva natiahnutím struny po povrchu bubna a meraním medzier po dĺžke struny.

Kontrola povrchu bubna, otvorov rúr a zvarových spojov sa vykonáva vonkajšou kontrolou, metódami, magnetickou detekciou častíc, farbou a ultrazvukom.

Hrbolčeky a priehlbiny mimo zóny švíkov a dier sú povolené (nevyžadujú narovnávanie), za predpokladu, že ich výška (vychýlenie) ako percento najmenšej veľkosti ich základne nepresiahne:

smerom k atmosférickému tlaku (vydutia) - 2%;

v smere tlaku pary (preliačiny) - 5%.

Prípustné zníženie hrúbky spodnej steny - 15%.

Prípustné zvýšenie priemeru otvorov pre rúry (na zváranie) - 10%.

Identifikácia typov korózie je obtiažna, a preto nie sú nezvyčajné chyby pri určovaní technologicky a ekonomicky optimálnych opatrení proti korózii. Hlavné potrebné opatrenia sa prijímajú v súlade s predpismi, ktoré stanovujú limity hlavných iniciátorov korózie.

GOST 20995-75 „Stacionárne parné kotly s tlakom do 3,9 MPa. Ukazovatele kvality napájacej vody a pary“ štandardizuje ukazovatele v napájacej vode: transparentnosť, teda množstvo suspendovaných nečistôt; všeobecná tvrdosť, obsah zlúčenín železa a medi - prevencia tvorby vodného kameňa a usadenín oxidov železa a medi; hodnota pH - prevencia alkalickej a kyslej korózie a tiež penenia v kotlovom telese; obsah kyslíka - prevencia kyslíkovej korózie; obsah dusitanov - prevencia korózie dusitanov; obsah oleja - zamedzenie penenia v kotlovom telese.

Hodnoty noriem určuje GOST v závislosti od tlaku v kotle (teda od teploty vody), od výkonu miestneho tepelného toku a od technológie úpravy vody.

Pri zisťovaní príčin korózie je v prvom rade potrebné skontrolovať (ak je to možné) miesta deštrukcie kovu, analyzovať prevádzkové podmienky kotla v predhavarijnom období, analyzovať kvalitu napájacej vody, pary a usadenín. , analyzovať dizajnové prvky kotol.

Pri externom vyšetrení možno predpokladať nasledujúce typy korózie.

Kyslíková korózia

: sekcie vstupného potrubia oceľových ekonomizérov; prívodné potrubia pri stretnutí s nedostatočne odkysličenou (nadnormálnou) vodou - „prieniky“ kyslíka v prípade zlého odvzdušnenia; ohrievače napájacej vody; všetky mokré priestory kotla počas jeho odstavenia a neprijatia opatrení na zamedzenie vstupu vzduchu do kotla, najmä v stojatých priestoroch, pri vypúšťaní vody, odkiaľ je ťažké odstrániť kondenzát pary alebo ho úplne naplniť vodou, napr. vertikálne potrubia prehrievačov. Počas prestojov sa korózia zvyšuje (lokalizuje) v prítomnosti alkálií (menej ako 100 mg/l).

Kyslíková korózia sa zriedkavo (keď je obsah kyslíka vo vode výrazne vyšší ako norma - 0,3 mg / l) prejavuje v zariadeniach na oddeľovanie pary kotlových bubnov a na stene bubnov na hranici vodnej hladiny; v zvodoch. V stúpajúcich potrubiach nedochádza ku korózii v dôsledku odvzdušňovacieho účinku parných bublín.

Druh a povaha poškodenia. Vredy rôznych hĺbok a priemerov, často pokryté tuberkulami, ktorých horná kôra je červenkastý oxid železa (pravdepodobne hematit Fe 2 O 3). Dôkaz aktívnej korózie: pod kôrou tuberkulóz - čierna tekutá zrazenina, pravdepodobne magnetit (Fe 3 O 4) zmiešaný so síranmi a chloridmi. Pri tlmenej korózii je pod kôrou prázdnota a dno vredu je pokryté nánosmi vodného kameňa a kalu.

Pri pH > 8,5 - sú vredy zriedkavé, ale väčšie a hlbšie pri pH< 8,5 - встречаются чаще, но меньших размеров. Только вскрытие бугорков помогает интерпретировать бугорки не как поверхностные отложения, а как следствие коррозии.

Pri rýchlosti vody vyššej ako 2 m/s môžu mať tuberkulózy podlhovastý tvar v smere prúdu.

. Magnetitové kôry sú dostatočne husté a mohli by slúžiť ako spoľahlivá bariéra pre prenikanie kyslíka do tuberkulóz. Často sa však ničia následkom koróznej únavy, kedy sa cyklicky mení teplota vody a kovu: časté odstavovanie a spúšťanie kotla, pulzujúci pohyb zmesi pary a vody, vrstvenie zmesi pary a vody na samostatnú paru a vodné zátky idúce za sebou.

Korózia sa zintenzívňuje so zvýšením teploty (až do 350 °C) a zvýšením obsahu chloridov v kotlovej vode. Niekedy je korózia posilnená produktmi tepelného rozkladu niektorých organickej hmoty napájacia voda.

Ryža. 1. Vzhľad kyslíková korózia

Alkalická (v užšom zmysle - medzikryštalická) korózia

Miesta korózneho poškodenia kovu. Rúry v zónach s vysokým výkonom tepelného toku (oblasť horáka a oproti predĺženému horáku) - 300 - 400 kW / m 2 a kde je teplota kovu o 5 - 10 ° C vyššia ako bod varu vody pri danom tlaku; šikmé a vodorovné potrubia, kde je zlá cirkulácia vody; miesta pod hustými nánosmi; zóny v blízkosti oporných krúžkov a v samotných zvaroch, napríklad v miestach zvárania zariadení na oddeľovanie pary v bubne; miesta v blízkosti nitov.

Druh a povaha poškodenia. Polguľovité alebo eliptické priehlbiny vyplnené produktmi korózie, často vrátane lesklých kryštálov magnetitu (Fe 3 O 4). Väčšina priehlbín je pokrytá tvrdou kôrou. Na strane rúrok privrátenej k peci môžu byť vybrania spojené, čím sa vytvorí takzvaná korózna dráha široká 20-40 mm a dlhá až 2-3 m.

Ak kôra nie je dostatočne stabilná a hustá, môže korózia viesť - v podmienkach mechanického namáhania - k vzniku trhlín v kove, najmä v blízkosti trhlín: nity, valivé spoje, zváracie body zariadení na separáciu pary.

Príčiny poškodenia koróziou. Pri vysokých teplotách - viac ako 200 ° C - a vysokej koncentrácii hydroxidu sodného (NaOH) - 10% alebo viac - sa ochranný film (kôra) na kove zničí:

4NaOH + Fe304 \u003d 2NaFe02 + Na2Fe02 + 2H20 (1)

Medziprodukt NaFe02 podlieha hydrolýze:

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

To znamená, že v tejto reakcii (2) hydroxid sodný sa redukuje, pri reakciách (1), (2) sa nespotrebováva, ale pôsobí ako katalyzátor.

Keď sa magnetit odstráni, hydroxid sodný a voda môžu priamo reagovať so železom a uvoľniť atómový vodík:

2NaOH + Fe \u003d Na2Fe02 + 2H (3)

4H20 + 3Fe \u003d Fe304 + 8H (4)

Uvoľnený vodík je schopný difundovať do kovu a vytvárať metán (CH 4) s karbidom železa:

4H + Fe3C \u003d CH4 + 3Fe (5)

Je tiež možné spojiť atómový vodík na molekulárny vodík (H + H = H 2).

Metán a molekulárny vodík nemôžu preniknúť do kovu, hromadia sa na hraniciach zŕn a v prítomnosti trhlín ich expandujú a prehlbujú. Okrem toho tieto plyny zabraňujú tvorbe a zhutňovaniu ochranných filmov.

V miestach hlbokého vyparovania kotlovej vody vzniká koncentrovaný roztok lúhu sodného: husté usadeniny solí (druh korózie podkalu); kríza varu bubliniek, keď sa nad kovom vytvorí stabilný parný film - tam sa kov takmer nepoškodí, ale lúh sodný sa koncentruje pozdĺž okrajov filmu, kde dochádza k aktívnemu odparovaniu; prítomnosť trhlín, kde dochádza k odparovaniu, čo sa líši od vyparovania v celom objeme vody: lúh sodný sa odparuje horšie ako voda, nie je vymývaný vodou a hromadí sa. Pri pôsobení na kov lúh sodný vytvára trhliny na hraniciach zŕn smerujúcich dovnútra kovu (druh medzikryštalickej korózie je štrbinová korózia).

Medzikryštalická korózia vplyvom alkalickej kotlovej vody sa najčastejšie sústreďuje v kotlovom telese.

Ryža. 3. Medzikryštalická korózia: a - mikroštruktúra kovu pred koróziou, b - mikroštruktúra v štádiu korózie, tvorba trhlín pozdĺž hranice zŕn kovu Obr.

Takýto korozívny účinok na kov je možný len pri súčasnej prítomnosti troch faktorov:

• miestne ťahové mechanické napätia blízke alebo mierne prekračujúce medzu klzu, to znamená 2,5 MN/mm2;
• uvoľnené spoje častí bubna (uvedené vyššie), kde môže dôjsť k hlbokému vyparovaniu kotlovej vody a kde sa rozpúšťa nahromadený hydroxid sodný ochranný film oxidy železa (koncentrácia NaOH viac ako 10 %, teplota vody nad 200 °C a najmä - bližšie k 300 °C). Ak je kotol prevádzkovaný s tlakom nižším ako pasový (napríklad 0,6-0,7 MPa namiesto 1,4 MPa), pravdepodobnosť tohto typu korózie klesá;
• nepriaznivá kombinácia látok v kotlovej vode, v ktorej nie sú potrebné ochranné koncentrácie inhibítorov tohto typu korózie. Soli sodíka môžu pôsobiť ako inhibítory: sírany, uhličitany, fosforečnany, dusičnany, sulfitová celulóza.

Ryža. 4. Vzhľad medzikryštalickej korózie

Korózne trhliny nevznikajú, ak je dodržaný pomer:

(Na2S04 + Na2C03 + Na3P04 + NaN03) / (NaOH) ≥ 5, 3 (6)

kde Na 2 SO 4, Na 2 CO 3, Na 3 PO 4, NaNO 3, NaOH - obsah síranu sodného, ​​uhličitanu sodného, ​​fosforečnanu sodného, ​​dusičnanu sodného a hydroxidu sodného, ​​v tomto poradí, mg / kg.

V súčasnosti vyrábané kotly nemajú aspoň jednu z týchto koróznych podmienok.

Prítomnosť zlúčenín kremíka v kotlovej vode môže tiež zvýšiť medzikryštalickú koróziu.

NaCl za týchto podmienok nie je inhibítorom korózie. Vyššie bolo uvedené: chlórové ióny (Сl -) sú urýchľovače korózie, vďaka svojej vysokej pohyblivosti a malej veľkosti ľahko prenikajú ochrannými oxidovými filmami a vytvárajú vysoko rozpustné soli so železom (FeCl 2, FeCl 3) namiesto zle rozpustných oxidov železa .

Vo vode kotolní sa tradične kontrolujú hodnoty celkovej mineralizácie a nie obsah jednotlivých solí. Pravdepodobne z tohto dôvodu bol zavedený prídelový systém nie podľa uvedeného pomeru (6), ale podľa hodnoty relatívnej zásaditosti kotlovej vody:

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

kde U q rel - relatívna alkalita kotlovej vody,%; Shch ov rel - relatívna alkalita upravenej (dodatočnej) vody, %, %; Shch ov - celková alkalita upravenej (dodatočnej) vody, mmol / l; S ov - mineralizácia upravovanej (prídavnej) vody (vrátane obsahu chloridov), mg/l.

Celková alkalita upravovanej (dodatočnej) vody môže byť rovnaká, mmol/l:

• po kationizácii sodíka - celková alkalita zdrojovej vody;
• po vodíkovo-sodnej kationizácii paralelná - (0,3-0,4), alebo sekvenčná s "hladovou" regeneráciou vodíkovo-katiónového filtra - (0,5-0,7);
• po kationizácii sodíka s okyslením a ionizáciou chlórom sodným - (0,5-1,0);
• po amónno-sodnej kationizácii - (0,5-0,7);
• po vápnení pri 30-40 °C - (0,35-1,0);
• po koagulácii - (W o ref - D to), kde W o ref - celková alkalita zdrojovej vody, mmol/l; D až - dávka koagulantu, mmol/l;
• po sódnom vápne pri 30-40 °C - (1,0-1,5) a pri 60-70 °C - (1,0-1,2).

Hodnoty relatívnej zásaditosti kotlovej vody podľa noriem Rostekhnadzor sú akceptované,%, nie viac ako:

• pre kotly s nitovanými bubnami - 20;
• pre kotly so zváranými bubnami a rúrkami valcovanými do nich - 50;
• pre kotly so zváranými bubnami a rúrkami, ktoré sú k nim privarené - akákoľvek hodnota, nenormalizované.

Ryža. 4. Výsledok medzikryštalickej korózie

Podľa noriem Rostekhnadzor je U kv rel jedným z kritérií bezpečná práca kotly. Správnejšie je skontrolovať kritérium potenciálnej alkalickej agresivity kotlovej vody, ktoré nezohľadňuje obsah chlórových iónov:

K u = (S ov - [Сl - ]) / 40 u ov, (8)

kde K u - kritérium potenciálnej alkalickej agresivity kotlovej vody; S s - salinita upravovanej (prídavnej) vody (vrátane obsahu chloridov), mg/l; Cl - - obsah chloridov v upravovanej (prídavnej) vode, mg/l; Shch ov - celková alkalita upravenej (dodatočnej) vody, mmol/l.

Hodnotu K u možno vziať:

• pre kotly s nitovanými bubnami s tlakom viac ako 0,8 MPa ≥ 5;
• pre kotly so zváranými bubnami a rúrkami zvinutými do nich s tlakom vyšším ako 1,4 MPa ≥ 2;
• pre kotly so zváranými bubnami a k ​​nim privarenými rúrami, ako aj pre kotly so zváranými bubnami a do nich zvinutými rúrkami s tlakom do 1,4 MPa a kotly s nitovanými bubnami s tlakom do 0,8 MPa - nenormalizovať.

Suspenzná korózia

Tento názov spája niekoľko rôznych typov korózie (alkalická, kyslíková atď.). Hromadenie voľných a poréznych usadenín a kalu v rôznych zónach kotla spôsobuje koróziu kovu pod kalom. Hlavný dôvod: kontaminácia napájacej vody oxidmi železa.

Dusitanová korózia

. Obrazovka a kotlové rúry kotla na strane smerujúcej k peci.

Druh a povaha poškodenia. Zriedkavé, ostro ohraničené veľké vredy.

. V prítomnosti dusitanových iónov (NO - 2) v napájacej vode viac ako 20 μg / l je teplota vody viac ako 200 ° C, dusitany slúžia ako katódové depolarizátory elektrochemickej korózie, regenerujú sa na HNO 2, NO, N 2 (pozri vyššie).

Parno-vodná korózia

Miesta korózneho poškodenia kovu. Výstupná časť hadov prehrievača, potrubí prehriatej pary, horizontálnych a mierne naklonených rúr na výrobu pary v oblastiach so zlou cirkuláciou vody, niekedy pozdĺž hornej tvoriacej čiary výstupných hadov ekonomizérov vriacej vody.

Druh a povaha poškodenia. Plaky z hustých čiernych oxidov železa (Fe 3 O 4), pevne spojené s kovom. Pri kolísaní teploty sa poruší kontinuita plaku (kôry), šupiny odpadnú. Rovnomerné stenčenie kovu s vydutinami, pozdĺžne trhliny, prestávky.

Dá sa identifikovať ako korózia pod kašou: vo forme hlbokých jamiek s nevýrazne ohraničenými okrajmi, častejšie v blízkosti zvarov vyčnievajúcich vo vnútri potrubia, kde sa hromadí kal.

Príčiny poškodenia koróziou:

• pracie médium - para v prehrievačoch, parovodov, parné "vankúše" pod vrstvou kalu;
• teplota kovu (oceľ 20) je viac ako 450 ° C, tepelný tok do kovovej časti je 450 kW / m2;
• porušenie režimu spaľovania: troskovanie horákov, zvýšená kontaminácia potrubí vo vnútri a vonku, nestabilné (vibračné) spaľovanie, predĺženie horáka smerom k rúrkam obrazoviek.

Výsledkom je priama chemická interakcia železa s vodnou parou (pozri vyššie).

Mikrobiologická korózia

Spôsobené aeróbnymi a anaeróbnymi baktériami sa objavuje pri teplotách 20-80 °C.

Miesta poškodenia kovu. Potrubie a nádoby do kotla s vodou stanovenej teploty.

Druh a povaha poškodenia. Tuberkuly rôznych veľkostí: priemer od niekoľkých milimetrov do niekoľkých centimetrov, zriedka - niekoľko desiatok centimetrov. Hľuzy sú pokryté hustými oxidmi železa - odpadovým produktom aeróbnych baktérií. Vnútri - čierny prášok a suspenzia (sulfid železa FeS) - produkt anaeróbnych baktérií redukujúcich sírany, pod čiernym útvarom - okrúhle vredy.

Príčiny poškodenia. V prírodnej vode sú vždy prítomné sírany železa, kyslík a rôzne baktérie.

Železné baktérie v prítomnosti kyslíka vytvárajú film oxidov železa, pod ktorým anaeróbne baktérie redukujú sírany na sírnik železa (FeS) a sírovodík (H 2 S). Na druhej strane sírovodík vedie k tvorbe kyseliny sírovej (veľmi nestabilnej) a kyseliny sírovej a kov koroduje.

Tento typ korózie má nepriamy vplyv na koróziu kotla: prietok vody rýchlosťou 2-3 m / s odtrháva hľuzy, prenáša ich obsah do kotla, čím sa zvyšuje hromadenie kalu.

V ojedinelých prípadoch môže k tejto korózii dôjsť aj v samotnom kotli, ak sa počas dlhej odstávky kotla v rezerve naplní vodou s teplotou 50-60 °C a teplota sa udržiava v dôsledku náhodných prienikov pary z susedné kotly.

"Chelátová" korózia

Miesta poškodenia koróziou. Zariadenia, kde sa para oddeľuje od vody: kotlové bubon, odlučovače pary v bubne a mimo neho, tiež - zriedkavo - v potrubí napájacej vody a ekonomizér.

Druh a povaha poškodenia. Povrch kovu je hladký, ale ak sa médium pohybuje veľkou rýchlosťou, tak skorodovaný povrch nie je hladký, má podkovovité priehlbiny a „chvosty“ orientované v smere pohybu. Povrch je pokrytý tenkým matným alebo čiernym lesklým filmom. Neexistujú žiadne zjavné usadeniny a neexistujú žiadne produkty korózie, pretože „chelát“ (organické zlúčeniny polyamínov špeciálne vložené do kotla) už zreagoval.

V prítomnosti kyslíka, čo sa v normálne fungujúcom kotli stáva len zriedka, je skorodovaný povrch „rozveselený“: drsnosť, kovové ostrovčeky.

Príčiny poškodenia koróziou. Mechanizmus účinku „chelátu“ bol opísaný skôr („Priemyselné a vykurovacie kotolne a mini-CHP“, 1 (6) ΄ 2011, s. 40).

"Chelátová" korózia sa vyskytuje pri predávkovaní "chelátom", ale aj pri normálnej dávke je to možné, pretože "chelát" sa koncentruje v oblastiach, kde dochádza k intenzívnemu odparovaniu vody: varenie zárodkov je nahradené filmom. V zariadeniach na separáciu pary sa vyskytujú prípady obzvlášť deštruktívneho účinku "chelátovej" korózie v dôsledku vysokých turbulentných rýchlostí vody a zmesi pary a vody.

Všetky opísané korózne poškodenia môžu pôsobiť synergicky, takže celkové poškodenie spoločným pôsobením rôznych koróznych faktorov môže prevýšiť rozsah poškodenia jednotlivými druhmi korózie.

Pôsobením korozívnych činidiel sa spravidla zvyšuje nestabilný tepelný režim kotla, ktorý spôsobuje koróznu únavu a vyvoláva koróziu tepelnou únavou: počet štartov zo studeného stavu je viac ako 100, celkový počet začína - viac ako 200. Keďže tieto typy deštrukcie kovov sú zriedkavé, praskliny, praskliny potrubia vyzerajú identicky ako poškodenie kovu rôznymi druhmi korózie.

Na identifikáciu príčiny deštrukcie kovu sú zvyčajne potrebné ďalšie metalografické štúdie: röntgenové, ultrazvukové, farebné a magnetické detekcie defektov prášku.

Rôzni výskumníci navrhli programy na diagnostiku typov korózneho poškodenia kotlových ocelí. Známy je program VTI (A.F. Bogachev so zamestnancami) - hlavne pre energetické kotly vysoký tlak, a vývoj združenia Energochermet - hlavne pre výkonové kotly nízko a stredotlakových a kotlov na odpadové teplo.

Korózia ocele v parných kotloch, ktorá prebieha pôsobením vodnej pary, sa redukuje hlavne na nasledujúcu reakciu:

3Fe + 4H20 = Fe203 + 4H2

Môžeme predpokladať, že vnútorný povrch kotla je tenký film magnetického oxidu železa. Počas prevádzky kotla sa oxidový film neustále ničí a znovu vytvára a uvoľňuje sa vodík. Pretože povrchový film magnetického oxidu železa je hlavnou ochranou ocele, mal by sa udržiavať v stave najmenšej priepustnosti vody.
Pre kotly, armatúry, vodovodné a parovody sa používajú hlavne jednoduché uhlíkové alebo nízkolegované ocele. Korozívnym médiom je vo všetkých prípadoch voda alebo vodná para rôzneho stupňa čistoty.
Teplota, pri ktorej môže proces korózie prebiehať, sa mení od teploty miestnosti, kde je kotol neaktívny, až po bod varu nasýtených roztokov počas prevádzky kotla, niekedy dosahuje 700 °. Roztok môže mať oveľa vyššiu teplotu ako kritická teplota čistá voda(374°). Vysoké koncentrácie soli v kotloch sú však zriedkavé.
Mechanizmus, ktorým môžu fyzikálne a chemické príčiny viesť k zlyhaniu filmu v parných kotloch, sa podstatne líši od mechanizmu, ktorý sa skúmal pri nižších teplotách v menej kritických zariadeniach. Rozdiel je v tom, že rýchlosť korózie v kotloch je oveľa vyššia v dôsledku vysokej teploty a tlaku. Vysoká rýchlosť prenosu tepla zo stien kotla do média, dosahujúca 15 cal/cm2sec, tiež zvyšuje koróziu.

DÁMOVÁ KORÓZIA

Rozpoznanie pittingu

Zistiť príčinu vzniku korózneho poškodenia určitého typu je často veľmi ťažké, keďže môže pôsobiť viacero príčin súčasne; okrem toho množstvo zmien, ku ktorým dochádza pri ochladzovaní kotla z vysokej teploty a pri vypúšťaní vody, niekedy maskuje javy, ktoré sa vyskytli počas prevádzky. Skúsenosti však veľmi pomáhajú rozoznať jamkovitosť v kotloch. Napríklad bolo pozorované, že prítomnosť čierneho magnetického oxidu železa v korozívnej dutine alebo na povrchu tuberkulu naznačuje, že v kotle prebiehal aktívny proces. Takéto pozorovania sa často používajú pri overovaní opatrení prijatých na ochranu proti korózii.
Nemiešajte oxid železa, ktorý vzniká v oblastiach aktívnej korózie, s čiernym magnetickým oxidom železa, ktorý je niekedy prítomný ako suspenzia vo vode z kotla. Je potrebné mať na pamäti, že ani celkové množstvo jemne rozptýleného magnetického oxidu železa, ani množstvo uvoľneného vodíka v kotle nemôže slúžiť ako spoľahlivý indikátor stupňa a rozsahu prebiehajúcej korózie. Hydrát oxidu železitého vstupujúci do kotla z vonkajších zdrojov, ako sú nádrže na kondenzát alebo potrubia napájajúce kotol, môže čiastočne vysvetliť prítomnosť oxidu železa a vodíka v kotli. Hydrát oxidu železitého, dodávaný s napájacou vodou, interaguje v kotle podľa reakcie.

ZFe (OH)2 \u003d Fe304 + 2H20 + H2.

Príčiny ovplyvňujúce rozvoj bodovej korózie

Cudzie nečistoty a napätia. Nekovové inklúzie v oceli, ako aj napätia, sú schopné vytvárať anodické oblasti na kovovom povrchu. Korozívne škrupiny majú zvyčajne rôzne veľkosti a sú rozptýlené po povrchu neusporiadaným spôsobom. V prítomnosti napätí sa umiestnenie škrupín riadi smerom aplikovaného napätia. Typickými príkladmi sú rebrové rúrky, kde sú rebrá prasknuté a kde sú rebrá rozšírené.
rozpustený kyslík.
Je možné, že najsilnejším aktivátorom bodovej korózie je kyslík rozpustený vo vode. Pri všetkých teplotách, dokonca aj v alkalickom roztoku, slúži kyslík ako aktívny depolarizátor. Okrem toho sa v kotloch môžu ľahko vytvárať prvky na koncentráciu kyslíka, najmä pod vodným kameňom alebo znečistením, kde sa vytvárajú stagnujúce oblasti. Obvyklým opatrením na boj proti tomuto druhu korózie je odvzdušnenie.
Rozpustený anhydrid kyseliny uhličitej.
Keďže roztoky anhydridu kyseliny uhličitej majú mierne kyslú reakciu, urýchľuje koróziu v kotloch. Alkalická kotlová voda znižuje korozívnosť rozpusteného anhydridu kyseliny uhličitej, ale výsledná výhoda sa nevzťahuje na povrchy preplachované parou alebo kondenzátové potrubie. Odstránenie anhydridu kyseliny uhličitej spolu s rozpusteným kyslíkom mechanickým odvzdušnením je bežnou praxou.
Nedávno boli urobené pokusy použiť cyklohexylamín na elimináciu korózie v parných a kondenzačných potrubiach vo vykurovacích systémoch.
Usadeniny na stenách kotla.
Veľmi často sa korózne jamy nachádzajú pozdĺž vonkajšieho povrchu (alebo pod povrchom) usadenín, ako sú okoviny, kotlové kaly, kotlové okoviny, produkty korózie, olejové filmy. Po spustení sa bude pokračovať v tvorbe jamiek, ak sa neodstránia produkty korózie. Tento typ lokalizovanej korózie je umocnený katódovým (v porovnaní s kotlovou oceľou) povahou zrážania alebo úbytku kyslíka pod usadeninami.
Meď v kotlovej vode.
Ak vezmeme do úvahy veľké množstvá zliatin medi používaných na pomocné vybavenie(kondenzátory, čerpadlá a pod.), nie je nič prekvapujúce na tom, že usadeniny kotlov vo väčšine prípadov obsahujú meď. Zvyčajne je prítomný v kovovom stave, niekedy vo forme oxidu. Množstvo medi v ložiskách kolíše od zlomkov percent až po takmer čistú meď.
Otázku významu usadenín medi pri korózii kotla nemožno považovať za vyriešenú. Niektorí tvrdia, že meď je prítomná iba v procese korózie a nijako ju neovplyvňuje, iní sa naopak domnievajú, že meď, ktorá je vo vzťahu k oceli katódou, môže prispievať k jamkovej korózii. Žiadny z týchto názorov nie je potvrdený priamymi experimentmi.
V mnohých prípadoch bola pozorovaná malá alebo žiadna korózia, napriek skutočnosti, že usadeniny v celom kotle obsahovali značné množstvo kovovej medi. Existujú tiež dôkazy, že keď sa meď dostane do kontaktu s mäkkou oceľou v alkalickej kotlovej vode, pri zvýšených teplotách sa meď zničí rýchlejšie ako oceľ. Medené krúžky lisujúce konce rozšírených rúrok, medené nity a sitá pomocných zariadení, cez ktoré prechádza kotlová voda, sú takmer úplne zničené aj pri relatívne nízkych teplotách. Vzhľadom na to sa predpokladá, že kovová meď nezvyšuje koróziu kotlovej ocele. Vylúčenú meď možno jednoducho považovať za konečný produkt redukcie oxidu medi vodíkom v čase jeho vzniku.
Naopak, veľmi silné korózne jamky kotlového kovu sa často pozorujú v blízkosti ložísk, ktoré sú obzvlášť bohaté na meď. Tieto pozorovania viedli k názoru, že meď, pretože je katodická vzhľadom na oceľ, podporuje jamkovanie.
Povrch kotlov zriedkavo obsahuje odkryté kovové železo. Najčastejšie má ochrannú vrstvu pozostávajúcu hlavne z oxidu železa. Je možné, že tam, kde sa v tejto vrstve vytvoria trhliny, sa odkryje povrch, ktorý je vzhľadom na meď anodický. Na takýchto miestach sa zosilňuje tvorba koróznych škrupín. To môže tiež vysvetliť zrýchlenú koróziu v niektorých prípadoch, keď sa vytvorila škrupina, ako aj silnú jamku, ktorá sa niekedy pozoruje po čistení kotlov kyselinami.
Nesprávna údržba neaktívnych kotlov.
Jeden z najviac bežné príčiny tvorba koróznych jám je nedostatok náležitej starostlivosti o nečinné kotly. Neaktívny kotol musí byť udržiavaný buď úplne suchý alebo naplnený vodou upravenou tak, aby nebola možná korózia.
Voda zostávajúca na vnútornom povrchu neaktívneho kotla rozpúšťa kyslík zo vzduchu, čo vedie k tvorbe škrupín, ktoré sa neskôr stanú centrami, okolo ktorých sa rozvinie proces korózie.
Zvyčajné pokyny na ochranu neaktívnych kotlov pred hrdzavením sú nasledovné:
1) vypustenie vody z ešte horúceho kotla (asi 90°); fúkanie kotla vzduchom, kým nie je úplne vypustené a udržiavané v suchom stave;
2) naplnenie kotla alkalickou vodou (pH = 11), obsahujúcou prebytok iónov SO3" (asi 0,01%) a uskladnenie pod vodným alebo parným uzáverom;
3) naplnenie kotla alkalickým roztokom obsahujúcim soli kyseliny chrómovej (0,02-0,03 % CrO4“).
Pri chemickom čistení kotlov dôjde na mnohých miestach k odstráneniu ochrannej vrstvy oxidu železa. Následne tieto miesta nemusia byť pokryté novovytvorenou súvislou vrstvou a objavia sa na nich škrupiny aj pri nedostatku medi. Preto sa odporúča ihneď po chemickom čistení obnoviť vrstvu oxidu železa ošetrením vriacim alkalickým roztokom (podobne ako pri nových kotloch uvádzaných do prevádzky).

Korózia ekonomizérov

Všeobecné ustanovenia o korózii kotla platia rovnako pre ekonomizéry. Na tvorbu koróznych jám je však citlivý najmä ekonomizér, ktorý ohrieva napájaciu vodu a je umiestnený pred kotlom. Predstavuje prvý vysokoteplotný povrch, ktorý je vystavený škodlivým účinkom kyslíka rozpusteného v napájacej vode. Navyše voda prechádzajúca ekonomizérom má spravidla nízke pH a neobsahuje chemické spomaľovače.
Boj proti korózii ekonomizérov spočíva v odvzdušňovaní vody a pridávaní alkalických a chemických retardérov.
Niekedy sa úprava kotlovej vody vykonáva tak, že jej časť prechádza cez ekonomizér. V tomto prípade by sa malo zabrániť usadzovaniu kalu v ekonomizéri. Je potrebné vziať do úvahy aj vplyv takejto recirkulácie kotlovej vody na kvalitu pary.

ÚPRAVA VODY V KOTLE

KORÓZIA V KONCENTROVANEJ VODE KOTLA

ALKALICKÁ DREVOSTI OCELE

Napätie potrebné na vznik alkalického skrehnutia

Prax ukazuje nízku pravdepodobnosť krehkého lomu konvenčnej kotlovej ocele, ak napätia nepresahujú medzu klzu. Napätia vytvárané tlakom pary alebo rovnomerne rozložené zaťaženie od vlastnej hmotnosti konštrukcie, nemôže viesť k tvorbe trhlín. Avšak napätia vznikajúce valcovaním listový materiál, určené na výrobu kotlov, deformácia pri nitovaní alebo akomkoľvek spracovaní za studena, spojená s trvalou deformáciou, môže spôsobiť vznik trhlín.
Pre vznik trhlín nie je potrebná prítomnosť vonkajších napätí. Vzorka kotlovej ocele, ktorá bola predtým udržiavaná v konštantnom ohybovom napätí a potom uvoľnená, môže prasknúť v alkalickom roztoku, ktorého koncentrácia sa rovná zvýšenej koncentrácii alkálií v kotlovej vode.

Koncentrácia alkálií

Normálna koncentrácia alkálií v bubne kotla nemôže spôsobiť praskanie, pretože nepresahuje 0,1 % NaOH a najnižšia koncentrácia, pri ktorej sa pozoruje krehnutie alkálií, je približne 100-krát vyššia ako normálne.
Takéto vysoké koncentrácie môžu byť výsledkom extrémne pomalého prenikania vody cez nitový šev alebo inú medzeru. To vysvetľuje výskyt tvrdých solí na vonkajšej strane väčšiny nitových spojov v parných kotloch. Najnebezpečnejšia netesnosť je tá, ktorá sa ťažko zisťuje a zanecháva pevné usadeniny vo vnútri nitového spoja, kde sú vysoké zvyškové napätia. Kombinované pôsobenie napätia a koncentrovaného roztoku môže spôsobiť vznik alkalických krehkých trhlín.

Zariadenie na alkalické skrehnutie

Špeciálne zariadenie na kontrolu zloženia vody reprodukuje proces odparovania vody so zvýšením koncentrácie alkálií na namáhanej vzorke ocele za rovnakých podmienok, v akých k tomu dochádza v oblasti nitového švu. Prasknutie testovanej vzorky naznačuje, že kotlová voda tohto zloženia je schopná spôsobiť alkalické skrehnutie. Preto je v tomto prípade potrebná úprava vody na odstránenie jej nebezpečných vlastností. Prasknutie kontrolnej vzorky však neznamená, že sa v kotle už objavili alebo objavia praskliny. V nitových švoch alebo v iných spojoch nemusí nevyhnutne dochádzať k netesnostiam (zapareniu), namáhaniu a zvýšeniu koncentrácie alkálií, ako v kontrolnej vzorke.
Riadiace zariadenie je inštalované priamo na parnom kotli a umožňuje posúdiť kvalitu kotlovej vody.
Skúška trvá 30 a viac dní so stálou cirkuláciou vody cez kontrolné zariadenie.

Rozpoznanie trhlín alkalického skrehnutia

Alkalické krehké trhliny v konvenčnej kotlovej oceli majú iný charakter ako únavové trhliny alebo trhliny vznikajúce v dôsledku vysokého napätia. Toto je znázornené na obr. I9, čo ukazuje intergranulárny charakter takýchto trhlín tvoriacich jemnú sieť. Rozdiel medzi intergranulárnymi alkalickými krehkými trhlinami a intragranulárnymi trhlinami spôsobenými koróznou únavou je možné vidieť porovnaním.
V legovaných oceliach (napríklad nikel alebo kremík-mangán) používaných na kotly lokomotív sú trhliny tiež usporiadané v mriežke, ale nie vždy prechádzajú medzi kryštalitmi, ako je to v prípade bežnej kotlovej ocele.

Teória alkalického skrehnutia

Atómy v kryštálovej mriežke kovu, ktoré sa nachádzajú na hraniciach kryštalitov, zažívajú menej symetrický efekt svojich susedov ako atómy vo zvyšku hmoty zrna. Preto ľahšie opúšťajú kryštálovú mriežku. Niekto by si mohol myslieť, že pri starostlivom výbere agresívneho média bude možné takéto selektívne odstránenie atómov z hraníc kryštalitov. Experimenty skutočne ukazujú, že v kyslých, neutrálnych (pomocou slabého elektrického prúdu, ktorý vytvára podmienky priaznivé pre koróziu) a koncentrovaných alkalických roztokoch je možné dosiahnuť medzikryštalické krakovanie. Ak sa roztok spôsobujúci všeobecnú koróziu zmení pridaním nejakej látky, ktorá vytvára na povrchu kryštálov ochranný film, korózia sa koncentruje na hraniciach medzi kryštalitmi.
Agresívnym riešením je v tomto prípade roztok lúhu sodného. Sodná soľ kremíka môže chrániť povrchy kryštalitov bez ovplyvnenia hraníc medzi nimi. Výsledok spoločného ochranného a agresívneho pôsobenia závisí od mnohých okolností: koncentrácia, teplota, stav napätia kovu a zloženie roztoku.
Existuje aj koloidná teória alkalického skrehnutia a teória vplyvu rozpúšťania vodíka v oceli.

Spôsoby boja proti alkalickej krehkosti

Jedným zo spôsobov boja proti alkalickej krehkosti je nahradenie nitovania kotlov zváraním, čím sa eliminuje možnosť úniku. Krehkosť je možné eliminovať aj použitím ocele odolnej proti medzikryštalickej korózii alebo chemickou úpravou kotlovej vody. V nitovaných kotloch, ktoré sa v súčasnosti používajú, je posledný uvedený spôsob jediným prijateľným.
Predbežné testovanie pomocou kontrolnej vzorky je najlepším spôsobom, ako zistiť účinnosť určitých konzervačných látok do vody. Soľ sulfidu sodného nezabraňuje praskaniu. Dusíkatá sodná soľ sa úspešne používa na zabránenie praskaniu pri tlakoch do 52,5 kg/cm2. Koncentrované roztoky sodnej dusíkatej soli, vr atmosferický tlak, môže spôsobiť korózne trhliny v mäkkej oceli.
V súčasnosti sa sodná soľ dusíka široko používa v stacionárnych kotloch. Koncentrácia sodnej soli dusíka zodpovedá 20-30 % koncentrácie alkálií.

KORÓZIA PARNÝCH PREHRIEVAČOV

Vodík ako miera rýchlosti korózie

Teplota pary v moderné kotly sa približuje teplotám používaným pri priemyselnej výrobe vodíka priamou reakciou medzi parou a železom.
Rýchlosť korózie rúrok vyrobených z uhlíkových a legovaných ocelí pôsobením pary pri teplotách do 650 ° sa dá posúdiť podľa objemu uvoľneného vodíka. Vývin vodíka sa niekedy používa ako miera všeobecnej korózie.
IN V poslednej dobe V amerických elektrárňach sa používajú tri typy miniatúrnych jednotiek na odvod plynu a vzduchu. Zabezpečujú úplné odstránenie plynov a odplynený kondenzát je vhodný na stanovenie solí odvádzaných parou z kotla. Približnú hodnotu všeobecnej korózie prehrievača počas prevádzky kotla možno získať stanovením rozdielu koncentrácií vodíka vo vzorkách pary odobratej pred a po jej prechode prehrievačom.

Korózia spôsobená nečistotami v pare

Sýta para vstupujúca do prehrievača nesie so sebou malé, ale merateľné množstvá plynov a solí z kotlovej vody. Najbežnejšími plynmi sú kyslík, amoniak a oxid uhličitý. Keď para prechádza prehrievačom, nepozoruje sa žiadna výrazná zmena koncentrácie týchto plynov. Týmto plynom možno pripísať len malú koróziu kovového prehrievača. Doteraz nebolo dokázané, že soli rozpustené vo vode, v suchej forme alebo uložené na prehrievačoch, môžu prispievať ku korózii. Avšak, lúh sodný, je hlavný neoddeliteľnou súčasťou soli unášané v kotlovej vode môžu prispieť ku korózii veľmi horúcej rúrky, najmä ak sa alkálie prilepia na kovovú stenu.
Zvýšenie čistoty nasýtenej pary sa dosiahne predbežným starostlivým odstránením plynov z napájacej vody. Zníženie množstva soli unášanej v pare sa dosiahne starostlivým čistením v hornom zberači, použitím mechanických separátorov, preplachovaním nasýtenej pary napájacou vodou, prípadne vhodnou chemickou úpravou vody.
Stanovenie koncentrácie a povahy plynov unášaných nasýtenou parou sa vykonáva pomocou vyššie uvedených zariadení a chemickou analýzou. Koncentráciu solí v nasýtenej pare je vhodné určiť meraním elektrickej vodivosti vody alebo vyparovaním Vysoké číslo kondenzát.
Navrhuje sa zlepšený spôsob merania elektrickej vodivosti a uvádzajú sa vhodné korekcie pre niektoré rozpustené plyny. Kondenzát v miniatúrnych odplyňovačoch uvedených vyššie sa môže použiť aj na meranie elektrickej vodivosti.
Keď je kotol nečinný, prehrievač je chladnička, v ktorej sa hromadí kondenzát; v tomto prípade je možný normálny podvodný piting, ak para obsahuje kyslík alebo oxid uhličitý.

Populárne články