Методические указания по предупреждению низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева и газоходов котлов. Зарубежная технология. Предотвращение коррозии и накипи в закрытых системах теплоснабжения, водогрейных и паровых котлах Котельная виды коррозии и

Ряд электростанций использует для подпитки тепловых сетей речные и водопроводные воды с низким значением рН и малой жесткостью. Дополнительная обработка речной воды на водопроводной станции обычно приводит к снижению рН, уменьшению щелочности и повышению содержания агрессивной углекислоты. Появление агрессивной углекислоты возможно также в схемах подкисления, применяемых для крупных систем теплоснабжения с непосредственным водоразбором горячей воды (2000–3000 т/ч). Умягчение воды по схеме Na‑катионирования повышает ее агрессивность вследствие удаления природных ингибиторов коррозии – солей жесткости.

При плохо налаженной деаэрации воды и возможных повышениях концентраций кислорода и углекислоты из-за отсутствия дополнительных защитных мероприятий в системах теплоснабжения внутренней коррозии подвержены трубопроводы, теплообменные аппараты, аккумуляторные баки и другое оборудование.

Известно, что повышение температуры способствует развитию коррозионных процессов, протекающих как с поглощением кислорода, так и с выделением водорода. С увеличением температуры выше 40 °С кислородная и углекислотная формы коррозии резко усиливаются.

Особый вид подшламовой коррозии протекает в условиях незначительного содержания остаточного кислорода (при выполнении норм ПТЭ) и при количестве окислов железа более 400 мкг/дм 3 (в пересчете на Fe). Этот вид коррозии, ранее известный в практике эксплуатации паровых котлов, был обнаружен в условиях сравнительно слабого подогрева и отсутствия тепловых нагрузок. В этом случае рыхлые продукты коррозии, состоящие в основном из гидратированных трехвалентных окислов железа, являются активными деполяризаторами катодного процесса.

При эксплуатации теплофикационного оборудования нередко наблюдается щелевая коррозия, т. е. избирательное, интенсивное коррозионное разрушение металла в щели (зазоре). Особенностью процессов, протекающих в узких зазорах, является пониженная концентрация кислорода по сравнению с концентрацией в объеме раствора и замедленный отвод продуктов коррозионной реакции. В результате накопления последних и их гидролиза возможно снижение рН раствора в щели.

При постоянной подпитке тепловой сети с открытым водоразбором деаэрированной водой возможность образования сквозных свищей на трубопроводах полностью исключается только при нормальном гидравлическом режиме, когда во всех точках системы теплоснабжения постоянно поддерживается избыточное давление выше атмосферного.

Причины язвенной коррозии труб водогрейных котлов и другого оборудования следующие: некачественная деаэрация подпиточной воды; низкое значение рН, обусловленное присутствием агрессивной углекислоты (до 10–15 мг/дм 3); накопление продуктов кислородной коррозии железа (Fe 2 O 3) на теплопередающих поверхностях. Повышенное содержание окислов железа в сетевой воде способствует заносу поверхностей нагрева котла железоокисными отложениями.

Ряд исследователей признает важную роль в возникновении подшламовой коррозии процесса ржавления труб водогрейных котлов при их простоях, когда не принято должных мер для предупреждения стояночной коррозии. Очаги коррозии, возникающие под воздействием на влажные поверхности котлов атмосферного воздуха, продолжают функционировать при работе котлов.

Ряд котельных использует для подпитки тепловых сетей речные и водопроводные воды с низким значением рН и малой жесткостью. Дополнительная обработка речной воды на водопроводной станции обычно приводит к снижению pН, уменьшению щелочности и повышению содержания агрессивной углекислоты. Появление агрессивной углекислоты возможно также в схемах подключения, применяемых для крупных систем теплоснабжения с непосредственным водоразбором горячей воды (2000ч3000 т/ч). Умягчение воды по схеме Na-катионирования повышает ее агрессивность вследствие удаления природных ингибиторов коррозии - солей жесткости.

При плохо налаженной деаэрации воды и возможных повышениях концентраций кислорода и углекислоты из-за отсутствия дополнительных защитных мероприятий в системах теплоснабжения внутренней коррозии подвержено теплосиловое оборудование ТЭЦ.

При обследовании подпиточного тракта одной из ТЭЦ г. Ленинграда были получены следующие данные по скорости коррозии, г/(м2 · 4):

Место установки индикаторов коррозии

В трубопроводе подпиточной воды после подогревателей теплосети перед деаэраторами трубы толщиной 7 мм утонились за год эксплуатации местами до 1 мм на отдельных участках образовались сквозные свищи.

Причины язвенной коррозии труб водогрейных котлов следующие:

недостаточное удаление кислорода из подпиточной воды;

низкое значение рН обусловленное присутствием агрессивной углекислоты

(до 10ч15 мг/л);

накопление продуктов кислородной коррозии железа (Fe2O3;) на теплопередающих поверхностях.

Эксплуатация оборудования на сетевой воде с концентрацией железа свыше 600 мкг/л обычно приводит к тому, что на несколько тысяч часов работы водогрейных котлов наблюдается интенсивный (свыше 1000 г/м2) занос железоокисидными отложениями их поверхностей нагрева. При этом отмечаются часто появляющиеся течи в трубах конвективной части. В составе отложений содержание окислов железа обычно достигает 80ч90%.

Особенно важными для эксплуатации водогрейных котлов являются пусковые периоды. В первоначальный период эксплуатации на одной ТЭЦ не обеспечивалось удаление кислорода до норм, установленных ПТЭ. Содержание кислорода в подпиточной воде превышало эти нормы в 10 раз.

Концентрация железа в подпиточной воде достигала - 1000 мкг/л, а в обратной воде теплосети - 3500 мкг/л. После первого года эксплуатации были сделаны вырезки из трубопроводов сетевой воды, оказалось, что загрязнение их поверхности продуктами коррозии составляло свыше 2000 г/м2.

Необходимо отметить, что на этой ТЭЦ перед включением котла в работу внутренние поверхности экранных труб и труб конвективного пучка подверглись химической очистке. К моменту вырезки образцов экранных труб котел проработал 5300 ч. Образец экранной трубы имел неровный слой желзоокисидных отложений черно-бурого цвета, прочно связаный с металлом; высота бугорков 10ч12 мм; удельная загрязненность 2303 г/м2.

Состав отложений, %

Поверхность металла под слоем отложений была поражена язвами глубиной до 1 мм. Трубки конвективного пучка с внутренней стороны были занесены отложениями железооксидного типа черно-бурого цвета с высотой бугорков до 3ч4 мм. Поверхность металла под отложениями покрыта язвами различных размеров глубиной 0,3ч1,2 и диаметром 0,35ч0,5 мм. Отдельные трубки имели сквозные отверстия (свищи).

Когда водогрейные котлы устанавливают в старых системах централизованного теплоснабжении, в которых накопилось значительное количество окислов железа, наблюдаются случаи отложения этих окислов в обогреваемых трубах котла. Перед включением котлов необходимо производить тщательную промывку всей системы.

Ряд исследователей признает важную роль в возникновении подшламовой коррозии процесса ржавления труб водогрейных котлов при их простоях, когда не принято должных мер для предупреждения стояночной коррозии. Очаги коррозии, возникающие под воздействием атмосферного воздуха на влажные поверхности котлов, продолжают функционировать при работе котлов.

  • Глава четвертая Предварительная очистка воды и физико-химические процессы
  • 4.1. Очистка воды методом коагуляции
  • 4.2. Осаждение методами известкования и содоизвесткования
  • Глава пятая Фильтрование воды на механических фильтрах
  • Фильтрующие материалы и основные характеристики структуры фильтрованных слоев
  • Глава шестая Обессоливание воды
  • 6.1. Физико-химические основы ионного обмена
  • 6.2. Ионообменные материалы и их характеристики
  • 6.3. Технология ионного обмена
  • 6.4. Малосточные схемы ионитных водоподготовок
  • 6.5. Автоматизация водоподготовительных установок
  • 6.6. Перспективные технологии водоочистки
  • 6.6.1. Противоточная технология ионирования
  • Назначение и область применения
  • Основные принципиальные схемы впу
  • Глава седьмая Термический метод очистки воды
  • 7.1. Метод дистилляции
  • 7.2. Предотвращение накипеобразования в испарительных установках физическими методами
  • 7.3. Предотвращение накипеобразования в испарительных установках химическими, конструктивными и технологическими методами
  • Глава восьмая Очистка высокоминерализованных вод
  • 8.1. Обратный осмос
  • 8.2. Электродиализ
  • Глава девятая Водоподготовка в тепловых сетях с непосредственным водозабором
  • 9.1. Основные положения
  • Нормы органолептических показателей воды
  • Нормы бактериологических показателей воды
  • Показатели пдк (нормы) химического состава воды
  • 9.2. Подготовка добавочной воды методом н-катионирования с голодной регенерацией
  • 9.3. Снижение карбонатной жесткости (щелочности) добавочной воды методом подкисления
  • 9.4. Декарбонизация воды методом известкования
  • 9.6. Магнитная противонакипная обработка добавочной воды
  • 9.7. Подготовка воды для закрытых тепловых сетей
  • 9.8. Подготовка воды для местных систем горячего водоснабжения
  • 9.9. Подготовка воды для отопительных систем теплоснабжения
  • 9.10. Технология обработки воды комплексонами в системах теплоснабжения
  • Глава десятая Очистка воды от растворенных газов
  • 10.1. Общие положения
  • 10.2. Удаление свободной углекислоты
  • Высота слоя в метрах насадки из колец Рашига определяется из уравнения:
  • 10.3. Удаление кислорода физико-химическими методами
  • 10.4. Деаэрация в деаэраторах атмосферного и пониженного давления
  • 10.5. Химические методы удаления газов из воды
  • Глава одиннадцатая Стабилизационная обработка воды
  • 11.1. Общие положения
  • 11.2. Стабилизация воды подкислением
  • 11.3. Фосфатирование охлаждающей воды
  • 11.4. Рекарбонизация охлаждающей воды
  • Глава двенадцатая
  • Применение окислителей для борьбы
  • С биологическим обрастанием теплообменников
  • И обеззараживания воды
  • Глава тринадцатая Расчет механических и ионообменных фильтров
  • 13.1. Расчет механических фильтров
  • 13.2. Расчет ионитных фильтров
  • Глава четырнадцатая Примеры расчета водоподготовительных установок
  • 14.1. Общие положения
  • 14.2. Расчет установки химического обессоливания с параллельным включением фильтров
  • 14.3. Расчет декарбонизатора с насадкой из колец Рашига
  • 14.4. Расчет фильтров смешанного действия (фсд)
  • 14.5. Расчет обессоливающей установки с блочным включением фильтров (расчет «цепочек»)
  • Особые условия и рекомендации
  • Расчет н-катионитных фильтров 1-й ступени ()
  • Расчет анионитных фильтров 1-й ступени (а1)
  • Расчет н-катионитных фильтров 2-й ступени ()
  • Расчет анионитных фильтров 2-й ступени (а2)
  • 14.6. Расчет электродиализной установки
  • Глава пятнадцатая краткие технологии очистки конденсатов
  • 15.1. Электромагнитный фильтр (эмф)
  • 15.2. Особенности осветления турбинных и производственных конденсатов
  • Глава шестнадцатая Краткие технологии очистки сточных вод теплоэнергетики
  • 16.1. Основные понятия о сточных водах тэс и котельных
  • 16.2. Воды химводоочисток
  • 16.3. Отработавшие растворы от промывок и консервации теплосилового оборудования
  • 16.4. Теплые воды
  • 16.5.Воды гидрозолоудаления
  • 16.6. Обмывочные воды
  • 16.7. Нефтезагрязненные воды
  • Часть II. Водно-химический режим
  • Глава вторая Химический контроль – основа водно-химического режима
  • Глава третья коррозия металла паросилового оборудования и методы борьбы с ней
  • 3.1. Основные положения
  • 3.2. Коррозия стали в перегретом паре
  • 3.3. Коррозия тракта питательной воды и конденсатопроводов
  • 3.4. Коррозия элементов парогенераторов
  • 3.4.1. Коррозия парообразующих труб и барабанов парогенераторов во время их эксплуатации
  • 3.4.2. Коррозия пароперегревателей
  • 3.4.3. Стояночная коррозия парогенераторов
  • 3.5. Коррозия паровых турбин
  • 3.6. Коррозия конденсаторов турбин
  • 3.7. Коррозия оборудования подпиточного и сетевого трактов
  • 3.7.1. Коррозия трубопроводов и водогрейных котлов
  • 3.7.2. Коррозия трубок теплообменных аппаратов
  • 3.7.3. Оценка коррозионного состояния действующих систем горячего водоснабжения и причины коррозии
  • 3.8. Консервация теплоэнергетического оборудования и теплосетей
  • 3.8.1. Общее положение
  • 3.8.2. Способы консервации барабанных котлов
  • 3.8.3. Способы консервации прямоточных котлов
  • 3.8.4. Способы консервации водогрейных котлов
  • 3.8.5. Способы консервации турбоустановок
  • 3.8.6. Консервация тепловых сетей
  • 3.8.7. Краткие характеристики применяемых химических реагентов для консервации и меры предосторожности при работе с ними Водный раствор гидразингидрата n2н4·н2о
  • Водный раствор аммиака nh4(oh)
  • Трилон б
  • Тринатрийфосфат Na3po4·12н2о
  • Едкий натр NaOh
  • Силикат натрия (жидкое стекло натриевое)
  • Гидроксид кальция (известковый раствор) Са(он)2
  • Контактный ингибитор
  • Летучие ингибиторы
  • Глава четвертая отложения в энергетическом оборудовании и способы устранения
  • 4.1. Отложения в парогенераторах и теплообменниках
  • 4.2. Состав, структура и физические свойства отложений
  • 4.3. Образование отложений на внутренних поверхностях нагрева парогенераторов с многократной циркуляцией и теплообменников
  • 4.3.1. Условия образования твердой фазы из солевых растворов
  • 4.3.2. Условия образования щелочно-земельных накипей
  • 4.3.3. Условия образования ферро - и алюмосиликатных накипей
  • 4.3.4. Условия образования железоокисных и железофосфатных накипей
  • 4.3.5. Условия образования медных накипей
  • 4.3.6. Условия образования отложений легкорастворимых соединений
  • 4.4. Образование отложений на внутренних поверхностях прямоточных парогенераторов
  • 4.5. Образование отложений на охлаждаемых поверхностях конденсаторов и по такту охлаждающей воды
  • 4.6. Отложения по паровому тракту
  • 4.6.1. Поведение примесей пара в пароперегревателе
  • 4.6.2. Поведение примесей пара в проточной части паровых турбин
  • 4.7. Образование отложений в водогрейном оборудовании
  • 4.7.1. Основные сведения об отложениях
  • 4.7.2. Организация химического контроля и оценка интенсивности накипеобразования в водогрейном оборудовании
  • 4.8. Химические очистки оборудования тэс и котельных
  • 4.8.1. Назначение химических очисток и выбор реагентов
  • 4.8.2. Эксплуатационные химические очистки паровых турбин
  • 4.8.3. Эксплуатационные химические очистки конденсаторов и сетевых подогревателей
  • 4.8.4. Эксплуатационные химические очистки водогрейных котлов Общие положения
  • Технологические режимы очистки
  • 4.8.5. Важнейшие реагенты для удаления отложений из водогрейных и паровых котлов низкого и среднего давлений
  • Глава пятая водно-химический режим (вхр) в энергетике
  • 5.1. Водно-химические режимы барабанных котлов
  • 5.1.1. Физико-химическая характеристика внутрикотловых процессов
  • 5.1.2. Методы коррекционной обработки котловой и питательной воды
  • 5.1.2.1. Фосфатная обработка котловой воды
  • 5.1.2.2. Амминирование и гидразинная обработка питательной воды
  • 5.1.3. Загрязнения пара и способы их удаления
  • 5.1.3.1. Основные положения
  • 5.1.3.2. Продувка барабанных котлов тэс и котельных
  • 5.1.3.3. Ступенчатое испарение и промывка пара
  • 5.1.4. Влияние водно-химического режима на состав и структуру отложений
  • 5.2. Водно-химические режимы блоков скд
  • 5.3. Водно-химический режим паровых турбин
  • 5.3.1. Поведение примесей в проточной части турбин
  • 5.3.2. Водно-химический режим паровых турбин высоких и сверхвысоких давлений
  • 5.3.3. Водно-химический режим турбин насыщенного пара
  • 5.4. Водный режим конденсаторов турбин
  • 5.5. Водно-химический режим тепловых сетей
  • 5.5.1. Основные положения и задачи
  • 5.5.3. Повышение надежности водно-химического режима теплосетей
  • 5.5.4. Особенности водно-химического режима при эксплуатации водогрейных котлов, сжигающих мазутное топливо
  • 5.6. Проверка эффективности проводимых на тэс, котельных водно-химических режимов
  • Часть III Случаи аварийных ситуаций в теплоэнергетике из-за нарушений водно-химического режима
  • Оборудование водоподготовительных установок (впу) останавливает котельную и заводы
  • Карбонат кальция задает загадки…
  • Магнитная обработка воды перестала предотвращать карбонатно-кальциевое накипеобразование. Почему?
  • Как предупредить отложения и коррозию в небольших водогрейных котлах
  • Какие соединения железа осаждаются в водогрейных котлах?
  • В трубках псв образуются отложения из силиката магния
  • Как взрываются деаэраторы?
  • Как спасти трубопроводы умягченной воды от коррозии?
  • Соотношение концентраций ионов в исходной воде определяет агрессивность котловой воды
  • Почему «горели» трубы только заднего экрана?
  • Как удалять из экранных труб органо-железистые отложения?
  • Химические «перекосы» в котловой воде
  • Эффективна ли периодическая продувка котлов в борьбе с железоокисным преобразованием?
  • Свищи в трубах котла появились до начала его эксплуатации!
  • Почему прогрессировала стояночная коррозия в самых «молодых» котлах?
  • Почему разрушались трубы в поверхностном пароохладителе?
  • Чем опасен котлам конденсат?
  • Основные причины аварийности тепловых сетей
  • Проблемы котельных птицепрома Омского региона
  • Почему не работали цтп в Омске
  • Причина высокой аварийности систем теплоснабжения в Советском районе г. Омска
  • Почему высока коррозионная аварийность на новых трубопроводах теплосети?
  • Сюрпризы природы? Белое море наступает на Архангельск
  • Река Омь угрожает аварийным остановом теплоэнергетического и нефтехимического комплексов г. Омска?
  • – Увеличена дозировка коагулянта на предочистку;
  • Выписка из «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей», утв. 19.06.2003
  • Требования к приборам ахк (Автоматика химического контроля)
  • Требования к средствам лабораторного контроля
  • Сравнение технических характеристик приборов различных фирм производителей
  • 3.2. Коррозия стали в перегретом паре

    Система железо – водяной пар термодинамически неустойчива. Взаимодействие этих веществ может протекать с образованием магнетита Fe 3 O 4 или вюстита FeO:

    ;

    Анализ реакций (2.1) – (2.3) свидетельствует о своеобразном разложении водяного пара при взаимодействии с металлом с образованием молекулярного водорода, который не является следствием собственно термической диссоциации водяного пара. Из уравнений (2.1) – (2.3) следует, что при коррозии сталей в перегретом паре в отсутствие кислорода на поверхности может образоваться только Fe 3 О 4 или FeO.

    При наличии в перегретом паре кислорода (например, в нейтральных водных режимах, с дозированием кислорода в конденсат) в перегревательной зоне возможно образование гематита Fe 2 O 3 за счет доокисления магнетита.

    Считают, что коррозия в паре, начиная с температуры 570 °С, является химической. В настоящее время предельная температура перегрева для всех котлов снижена до 545 °С, и, следовательно, в пароперегревателях происходит электрохимическая коррозия. Выходные участки первичных пароперегревателей выполняют из коррозионно-стойкой аустенитной нержавеющей стали, выходные участки промежуточных пароперегревателей, имеющие ту же конечную температуру перегрева (545 °С), – из перлитных сталей. Поэтому коррозия промежуточных пароперегревателей обычно проявляется в сильной степени.

    В результате воздействия пара на сталь на ее первоначально чистой поверхности постепенно образуется так называемый топотактический слой, плотно сцепленный с самим металлом и потому защищающий его от коррозии. С течением времени на этом слое нарастает второй так называемый эпитактический слой. Оба эти слоя для уровня температур пара до 545 °С представляют собой магнетит, но структура их не одинакова – эпитактический слой крупнозернист и не защищает от коррозии.

    Скорость разложения пара

    мгН 2 /(см 2 ч)

    Рис. 2.1. Зависимость скорости разложения перегретого пара

    от температуры стенки

    Влиять на коррозию перегревательных поверхностей методами водного режима не удается. Поэтому основная задача водно-химического режима собственно пароперегревателей заключается в систематическом наблюдении за состоянием металла пароперегревателей с целью недопущения разрушения топотактического слоя. Это может происходить за счет попадания в пароперегреватели и осаждения в них отдельных примесей, особенно солей, что возможно, например, в результате резкого повышения уровня в барабане котлов высокого давления. Связанные с этим отложения солей в пароперегревателе могут привести как к повышению температуры стенки, так и к разрушению защитной оксидной топотактической пленки, о чем можно судить по резкому возрастанию скорости разложения пара (рис. 2.1).

    3.3. Коррозия тракта питательной воды и конденсатопроводов

    Значительная часть коррозионных повреждений оборудования тепловых электростанций приходится на долю тракта питательной воды, где металл находится в наиболее тяжелых условиях, причиной чего является коррозионная агрессивность соприкасающихся с ним химически обработанной воды, конденсата, дистиллята и смеси их. На паротурбинных электростанциях основным источником загрязнения питательной воды соединениями меди является аммиачная коррозия конденсаторов турбин и регенеративных подогревателей низкого давления, трубная система которых выполнена из латуни.

    Тракт питательной воды паротурбинной электростанции можно разделить на два основных участка: до термического деаэратора и после него, причем условия протекания в них коррозии резко различны. Элементы первого участка тракта питательной воды, расположенные до деаэратора, включают трубопроводы, баки, конденсатные насосы, конденсатопроводы и другое оборудование. Характерной особенностью коррозии этой части питательного тракта является отсутствие возможности истощения агрессивных агентов, т. е. угольной кислоты и кислорода, содержащихся в воде. Вследствие непрерывного поступления и движения новых порций воды по тракту происходит постоянное пополнение их убыли. Непрерывное удаление части продуктов реакции железа с водой и приток свежих порций агрессивных агентов создают благоприятные условия для интенсивного протекания коррозионных процессов.

    Источником появления кислорода в конденсате турбин являются присосы воздуха в хвостовой части турбин и в сальниках конденсатных насосов. Подогрев воды, содержащей О 2 и СО 2 в поверхностных подогревателях, расположенных на первом участке питательного тракта, до 60–80 °С и выше приводит к серьезным коррозионным повреждениям латунных труб. Последние становятся хрупкими, и нередко латунь после нескольких месяцев работы приобретает губчатую структуру в результате ярко выраженной избирательной коррозии.

    Элементы второго участка тракта питательной воды – от деаэратора до парогенератора – включают питательные насосы и магистрали, регенеративные подогреватели и экономайзеры. Температура воды на этом участке в результате последовательного подогрева воды в регенеративных подогревателях и водяных экономайзерах приближается к температуре котловой воды. Причиной коррозии оборудования, относящегося к этой части тракта, является главным образом воздействие на металл растворенной в питательной воде свободной углекислоты, источником которой является добавочная химически обработанная вода. При повышенной концентрации ионов водорода (рН < 7,0), обусловленной наличием растворенной углекислоты и значительным подогревом воды, процесс коррозии на этом участке питательного тракта развивается преимущественно с выделением водорода. Коррозия имеет сравнительно равномерный характер.

    При наличии оборудования, изготовленного из латуни (подогреватели низкого давления, конденсаторы), обогащение воды соединениями меди по пароконденсатному тракту протекает в присутствии кислорода и свободного аммиака. Увеличение растворимости гидратированной окиси меди происходит за счет образования медно-аммиачных комплексов, например Сu(NH 3) 4 (ОН) 2 . Эти продукты коррозии латунных трубок подогревателей низкого давления начинают разлагаться на участках тракта регенеративных подогревателей высокого давления (п. в. д.) с образованием менее растворимых окислов меди, частично осаждающихся на поверхности трубок п. в. д. Медистые отложения на трубках п. в. д. способствуют их коррозии во время работы и длительной стоянки оборудования без консервации.

    При недостаточно глубокой термической деаэрации питательной воды язвенная коррозия наблюдается преимущественно на входных участках экономайзеров, где кислород выделяется вследствие заметного повышения температуры питательной воды, а также в застойных участках питательного тракта.

    Теплоиспользующая аппаратура потребителей пара и трубопроводы, по которым возвращается производственный конденсат на ТЭЦ, подвергаются коррозии под действием содержащихся в нем кислорода и угольной кислоты. Появление кислорода объясняется контактом конденсата с воздухом в открытых баках (при открытой схеме сбора конденсата) и подсосами через неплотности в оборудовании.

    Основными мероприятиями для предотвращения коррозии оборудования, расположенного на первом участке тракта питательной воды (от водоподготовительной установки до термического деаэратора), являются:

    1) применение защитных противокоррозионных покрытий поверхностей водоподготовительного оборудования и бакового хозяйства, которые омываются растворами кислых реагентов или коррозионно-агрессивными водами с использованием резины, эпоксидных смол, лаков на перхлорвиниловой основе, жидкого найрита и силикона;

    2) применение кислотостойких труб и арматуры, изготовленных из полимерных материалов (полиэтилена, полиизобутилена, полипропилена и др.) либо стальных труб и арматуры, футерованных внутри защитными покрытиями, наносимыми методом газопламенного напыления;

    3) применение труб теплообменных аппаратов из коррозионно-стойких металлов (красная медь, нержавеющая сталь);

    4) удаление свободной углекислоты из добавочной химически обработанной воды;

    5) постоянный вывод неконденсирующихся газов (кислорода и угольной кислоты) из паровых камер регенеративных подогревателей низкого давления, охладителей и подогревателей сетевой воды и быстрый отвод образующегося в них конденсата;

    6) тщательное уплотнение сальников конденсатных насосов, арматуры и фланцевых соединений питательных трубопроводов, находящихся под вакуумом;

    7) обеспечение достаточной герметичности конденсаторов турбин со стороны охлаждающей воды и воздуха и контроль за присосами воздуха с помощью регистрирующих кислородомеров;

    8) оснащение конденсаторов специальными дегазационными устройствами с целью удаления кислорода из конденсата.

    Для успешной борьбы с коррозией оборудования и трубопроводов, расположенных на втором участке тракта питательной воды (от термических деаэраторов до парогенераторов), применяются следующие мероприятия:

    1) оснащение ТЭС термическими деаэраторами, выдающими при любых режимах работы деаэрированную воду с остаточным содержанием кислорода и углекислоты, не превышающим допустимые нормы;

    2) максимальный вывод неконденсирующихся газов из паровых камер регенеративных подогревателей высокого давления;

    3) применение коррозионно-стойких металлов для изготовления соприкасающихся с водой элементов питательных насосов;

    4) противокоррозионная защита питательных и дренажных баков путем нанесения неметаллических покрытий, стойких при температурах до 80–100 °С, например асбовинила (смеси лака этиноль с асбестом) или лакокрасочных материалов на основе эпоксидных смол;

    5) подбор коррозионно-стойких конструкционных металлов, пригодных для изготовления труб регенеративных подогревателей высокого давления;

    6) постоянная обработка питательной воды щелочными реагентами с целью поддержания заданного оптимального значения рН питательной воды, при котором подавляется углекислотная коррозия и обеспечивается достаточная прочность защитной пленки;

    7) постоянная обработка питательной воды гидразином для связывания остаточного кислорода после термических деаэраторов и создания ингибиторного эффекта торможения перехода соединений железа с поверхности оборудования в питательную воду;

    8) герметизация баков питательной воды путем организации так называемой закрытой системы, чтобы предотвратить попадание кислорода с питательной водой в экономайзеры парогенераторов;

    9) осуществление надежной консервации оборудования тракта питательной воды во время его простоя в резерве.

    Эффективным методом снижения концентрации продуктов коррозии в конденсате, возвращаемом на ТЭЦ потребителями пара, является введение в отборный пар турбин, направляемый потребителям, пленкообразующих аминов – октадециламина или его заменителей. При концентрации этих веществ в паре, равной 2–3 мг/дм 3 , можно снизить содержание окислов железа в производственном конденсате в 10–15 раз. Дозирование водной эмульсии полиаминов с помощью насоса-дозатора не зависит от концентрации в конденсате угольной кислоты, так как действие их не связано с нейтрализующими свойствами, а основано на способности этих аминов образовывать на поверхности стали, латуни и других металлов нерастворимые и несмачиваемые водой пленки.

  • Введение

    Корро́зия (от лат. corrosio - разъедание) - это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это - разрушение любого материала - будь то металл или керамика, дерево или полимер. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде. Пример - кислородная коррозия железа в воде:

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

    В повседневной жизни для сплавов железа (сталей) чаще используют термин «ржавление». Менее известны случаи коррозии полимеров. Применительно к ним существует понятие «старение», аналогичное термину «коррозия» для металлов. Например, старение резины из-за взаимодействия с кислородом воздуха или разрушение некоторых пластиков под воздействием атмосферных осадков, а также биологическая коррозия. Скорость коррозии, как и всякой химической реакции очень сильно зависит от температуры. Повышение температуры на 100 градусов может увеличить скорость коррозии на несколько порядков.

    Коррозионные процессы отличаются широким распространением и разнообразием условий и сред, в которых она протекает. Поэтому нет единой и всеобъемлющей классификации встречающихся случаев коррозии. Главная классификация производится по механизму протекания процесса. Различаются два вида: химическую коррозию и электрохимическую коррозию. В данном реферате подробно рассматривается химическая коррозия на примере судовых котельных установках малых и больших мощностей.

    Коррозионные процессы отличаются широким распространением и разнообразием условий и сред, в которых она протекает. Поэтому нет единой и всеобъемлющей классификации встречающихся случаев коррозии.

    По типу агрессивных сред, в которых протекает процесс разрушения, коррозия может быть следующих видов:

    1) -Газовая коррозия

    2) -Коррозия в неэлектролитах

    3) -Атмосферная коррозия

    4) -Коррозия в электролитах

    5) -Подземная коррозия

    6) -Биокоррозия

    7) -Коррозия блуждающим током.

    По условиям протеканию коррозионного процесса различаются следущие виды:

    1) -Контактная коррозия

    2) -Щелевая коррозия

    3) -Коррозия при неполном погружении

    4) -Коррозия при полном погружении

    5) -Коррозия при переменном погружении

    6) -Коррозия при трении

    7) -Коррозия под напряжением.

    По характеру разрушения:

    Сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность:

    1) -равномерная;

    2) -неравномерная;

    3) -избирательная.

    Локальная(местная) коррозия, охватывающая отдельные участки:

    1) -пятнами;

    2) -язвенная;

    3) -точечная(или питтинг);

    4) -сквозная;

    5) -межкристаллитная.

    1. Химическая коррозия

    Представим себе металл в процессе производства металлического проката на металлургическом заводе: по клетям прокатного стана движется раскаленная масса. Во все стороны от нее разлетаются огненные брызги. Это с поверхности металла скалываются частички окалины – продукта химической коррозии, возникающего в результате взаимодействия металла с кислородом воздуха. Такой процесс самопроизвольного разрушения металла из-за непосредственного взаимодействия частиц окислителя и окисляемого металла, называется химической коррозией.

    Химическая коррозия - взаимодействие поверхности металла с (коррозионно-активной) средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом:

    4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3

    При электрохимической коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).

    При химической коррозии окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды происходят одновременно. Такая коррозия наблюдается при действии на металлы сухих газов (воздуха, продуктов горения топлива) и жидких не электролитов (нефти, бензина и т. д.) и представляет собой гетерогенную химическую реакцию.

    Процесс химической коррозии происходит следующим образом. Окислительный компонент внешней среды, отнимая у металла валентные электроны, одновременно вступает с ним в химическое соединение, образуя на поверхности металла пленку (продукт коррозии). Дальнейшее образование пленки происходит за счет взаимной двусторонней диффузии через пленку агрессивной среды к металлу и атомов металла по направлению к внешней среде и их взаимодействия. При этом если образующаяся пленка обладает защитными свойствами, т. е. препятствует диффузии атомов, то коррозия протекает с самоторможением во времени. Такая пленка образуется на меди при температуре нагрева 100 °С, на никеле - при 650, на железе - при 400 °С. Нагрев стальных изделий выше 600 °С приводит к образованию на их поверхности рыхлой пленки. С повышением температуры процесс окисления идет с ускорением.

    Наиболее распространенным видом химической коррозии является коррозия металлов в газах при высокой температуре - газовая коррозия. Примерами такой коррозии являются окисление арматуры печей, деталей двигателей внутреннего сгорания, колосников, деталей керосиновых ламп и окисление при высокотемпературной обработке металлов (ковке, прокате, штамповке). На поверхности металлоизделий возможно образование и других продуктов коррозии. Например, при действии сернистых соединений на железе образуются сернистые соединения, на серебре при действии паров йода - йодистое серебро и т. д. Однако чаще всего на поверхности металлов образуется слой оксидных соединений.

    Большое влияние на скорость химической коррозии оказывает температура. С повышением температуры скорость газовой коррозии увеличивается. Состав газовой среды оказывает специфическое влияние на скорость коррозии различных металлов. Так, никель устойчив в среде кислорода, углекислого газа, но сильно корродирует в атмосфере сернистого газа. Медь подвержена коррозии в атмосфере кислорода, но устойчива в атмосфере сернистого газа. Хром обладает коррозионной стойкостью во всех трех газовых средах.

    Для защиты от газовой коррозии используют жаростойкое легирование хромом, алюминием и кремнием, создание защитных атмосфер и защитных покрытий алюминием, хромом, кремнием и жаростойкими эмалями.

    2. Химическая коррозия в судовых паровых котлах.

    Виды коррозии. В процессе работы элементы парового котла подвергаются воздействию агрессивных сред - воды, пара и дымовых газов. Различают коррозию химическую и электрохимическую.

    Химической коррозии подвержены детали и узлы машин, работающих при высоких температурах, - двигатели поршневого и турбинного типа, ракетные двигатели и т. п. Химическое сродство большинства металлов к кислороду при высоких температурах почти неограниченно, так как оксиды всех технически важных металлов способны растворяться в металлах и уходить из равновесной системы:

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

    В этих условиях окисление всегда возможно, но наряду с растворением оксида появляется и оксидный слой на поверхности металла, который может тормозить процесс окисления.

    Скорость окисления металла зависит от скорости собственно химической реакции и скорости диффузии окислителя через пленку, а поэтому защитное действие пленки тем выше, чем лучше ее сплошность и ниже диффузионная способность. Сплошность пленки, образующейся на поверхности металла, можно оценить по отношению объема образовавшегося оксида или другого какого-либо соединения к объему израсходованного на образование этого оксида металла (фактор Пиллинга-Бэдвордса). Коэффициент a (фактор Пиллинга - Бэдвордса) у разных металлов имеет разные значения. Металлы, у которых a <1, не могут создавать сплошные оксидные слои, и через несплошности в слое (трещины) кислород свободно проникает к поверхности металла.

    Сплошные и устойчивые оксидные слои образуются при a = 1,2-1,6, но при больших значениях a пленки получаются несплошные, легко отделяющиеся от поверхности металла (железная окалина) в результате возникающих внутренних напряжений.

    Фактор Пиллинга - Бэдвордса дает очень приближенную оценку, так как состав оксидных слоев имеет большую широту области гомогенности, что отражается и на плотности оксида. Так, например, для хрома a = 2,02 (по чистым фазам), но пленка оксида, образующегося на нем, весьма устойчива к действию окружающей среды. Толщина оксидной пленки на поверхности металла меняется в зависимости от времени.

    Химическая коррозия, вызванная паром или водой, разрушает металл равномерно по всей поверхности. Скорость такой коррозии в современных судовых котлах низкая. Более опасна местная химическая коррозия, вызываемая агрессивными химическими соединениями, содержащимися в отложениях золы (серы, окислов ванадия и т. п.).

    Электрохимическая коррозия, как показывает ее название, связана не только с химическими процессами, но и с передвижением электронов во взаимодействующих средах, т.е. с появлением электрического тока. Эти процессы происходят при взаимодействии металла с растворами электролитов, что и имеет место в паровом котле, в котором циркулирует котловая вода, представляющая собой раствор распавшихся на ионы солей и щелочей. Электрохимическая коррозия протекает также при контактировании металла с воздухом (при обычной температуре), содержащем всегда пары воды, которые конденсируясь на поверхности металла в виде тончайшей пленки влаги, создают условия для протекания электрохимической коррозии.