Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (138) январь 2017 г.

Дата публикации: 25.01.2017

Статья просмотрена: 25 раз

Библиографическое описание:

Смирнов М. Н. Коррозия в судовых парогенераторах // Молодой ученый. — 2017. — №4. — С. 41-44. — URL https://moluch.ru/archive/138/38676/ (дата обращения: 26.04.2018).



Коррозией называют динамический самопроизвольный процесс разрушения поверхностных слоев металлических материалов вследствие физико-химических контактов их с окружающей средой. Траты, возникающие в следствии коррозии, делят на прямые и косвенные. Прямые создаются из-за необходимости установки новой детали и узла, взамен деформированного. Так к данному типу можно отнести траты на стоимость коррозионностойких металлов и сплавов. Кроме того, в эту группу включено приобретение лакокрасочных покрытий, затраты на плакировку стали, стоимость ингибиторов коррозии.

Косвенные потери связаны с бездействием судна, так называемым простоем, во время ремонтных работ по ремонту либо замене детали. Данный вид возникает и в случае наличия значительных утолщений стенок труб (значение достигает 40 % от номинальной толщины).

Коррозия является процессом, так как протекает на разделе металла и окружающей, или коррозионной, среды.

Классификация коррозии:

  1. по типу действия:

− электрохимическая;

− химическая, или газовая.

  1. коррозия поверхностей нагрева под действием воды и пара:

− кислородная;

− межкристаллитная;

− подшламовая;

− пароводяная.

  1. Коррозия поверхностей нагрева со стороны газового тракта:

− высокотемпературная;

− низкотемпературная.

  1. по характеру разрушения:

− сплошная (общая), в свою очередь делится на:

а. равномерная;

б. неравномерная;

в. избирательная (селективная);

− местная, по виду развития проявляется:

а. в виде пятен;

б. в виде язв;

в. в виде точек (питтинг-коррозия);

г. подповерхностная.

Рис. 1. Примеры коррозии: а — равномерная, б — неравномерная, в — избирательная, г — пятнами, д — язвами, е — точками, ж — подповерхностная

  1. по условию протекания:

− кислородная коррозия в электролитах;

− стояночная, или атмосферная;

− газовая;

− коррозия под напряжением.

Электрохимическая коррозия. Коррозионный процесс, разрушающий металл, в следствие изменения межкристаллитной решетки под влиянием раствора электролитов. Сам процесс имеет электрохимическую природу.

Электрохимическая коррозия наблюдается при протекании следующих процессов:

− анодного, образование ионов металла в электролите и некомпенсированных электронов:

− катодного, ассимиляция электронов деполяризаторами:

В приведенных выше реакциях присутствуют обозначения: — атом металла;

— гидратированный ион металла; — электроны; — атомы, молекулы или ионы деполяризатора; — анионы восстановленных и гидратированных частиц деполяризатора.

Газовая коррозия. Относится к химической коррозии. Появляется в результате контактного взаимодействия конструкций с продуктами сгорания топлива и насыщенным, или особенно перегретым, паром. Рассмотрим процесс коррозии:

В приведенных выше реакциях присутствуют обозначения:

— число атомов металла в молекуле окисла;

— валентность металла

Кислородная коррозия. Возникает при питании парогенератора водой, содержащей в себе кислород. Величина кислородной коррозии пропорциональна содержащемуся кислороду в питательной воде.

Щелочная коррозия. При высокой концентрации содержащаяся щелочь вызывает растворение защитного слоя магнетита ():

образовавшиеся фериты разлагаются, под действием воды:

щелочь, достигнув высокой концентрации реагирует непосредственно с железом:

Величина содержания щелочи в воде не должна превышать .

Межкристаллитная коррозия. Возникает при условии наличия высоких напряжений и больших значений содержания щелочи. Появляется в местах трещин парообразующих труб, в местах сварного шва, а также в местах развальцовки труб трубной доски.

Для борьбы с данным видом коррозии используют фосфатный, или фосфатно-нитратный режим обработки воды (снижая тем самым агрессивность воды). Устраняют высокие растягивающие, близкие к пределу текучести, напряжения, неплотности.

Подшламовая коррозия. Образуется в результате попадания и дальнейшего отложения (прикипания) на поверхности труб продуктов коррозии питательного тракта.

Анодная стадия процесса коррозии:

Катодная стадия процесса коррозии:

Для предотвращения подшламовой коррозии вводят ограничения для питательной воды по содержанию окисла меди, окисла железа.

Пароводяная коррозия. Наблюдается на внутренней поверхности парообразующих труб пароперегревателя, при расслоении воды от пара, в некоторых случаях, под шламом.

Для борьбы с коррозией, сводят вероятность появления пароводяной коррозии к нулю путем обеспечения нормальной циркуляции и отсутствием перегрева материала труб, независимо от режима работы парогенератора.

Высокотемпературная коррозия. Возникает из-за содержащихся в топливе примесей, золы, ванадия, кислорода, шлаков, которые в результате сжигания топлива создают «липкую пленку» либо «пористый слой», в зависимости от температуры стенки и температуры плавления золы. Катализатором реакции является ванадий (, поэтому содержание ванадия в топливе не должно превышать 0,0005 %, в противном случае коррозия имеет место быть.

Рассмотрим процессы высокотемпературной коррозии.

− пятиокись ванадия окисляет металл и восстанавливается до низшего окисла:

− трехокись, взаимодействуя с содержащимся в продуктах сгорания кислородом, восстанавливается, образуя пятиокись:

Действенным способом борьбы с такой коррозией является сжигание топлива при малом избытке воздуха, в пределах от 1 до 3 %, что снижает активность отложений и скорость распространения коррозии.

Низкотемпературная коррозия. Заключается в выпадение сернистого ангидрида серный ангидрид превращается 10 % от сернистого ангидрида:

Последний, взаимодействуя с водой, в ходе реакции, образует серную кислоту:

При появлении «точки расы» начинается концентрации паров серной кислоты, во время охлаждения продуктов сгорания. Появление данного явления зависит от содержания серы в топливе и от коэффициента избытка воздуха.

Способы борьбы с низкотемпературной коррозией условно объединяют в три группы. К первой относятся способы устранения условий создания серного ангидрида и серной кислоты. Создание стойких против кислоты неметаллических материалов относят ко второй группе. Третья группа заключается в создании особых конструкций воздухоподогревателей.

Современные способы борьбы скоррозией.

В настоящее время к современным способам борьбы с коррозией относят четыре важных фактора:

− сжигание топлива при малых избытках воздуха;

− применение присадок;

− применение неметаллических материалов;

− специальные конструкции воздухоподогревателей.

Сжигание топлива при малых избытках воздуха. Данный способ заключается в сжигании топлива при значении избытке воздуха близком к единице , что позволяет предотвратить появление низкотемпературной коррозии. Трудность данного метода заключается в удержании величины «α» в требуемом диапазоне. Опасность появления сажистых отложений, недожог топлива. При содержание несгоревших частиц увеличивается в два раза.

Применение присадок. Применяемые вещества делят на три группы:

− твердые (к данной категории относят магнезит и доломит);

− газообразные (самым распространённым представителем является аммиак, реагируя с парами воды и раствором серной кислоты, образует соответствующие сульфаты)

− жидкие (ВНИИ НП 102, 103 и т. п.)

Применение неметаллических материалов. К материалам, стойким против коррозии, относят благородные металлы, стекло, керамику и некоторые полимеры. Трудность данного способа очевидна: конструктивное оформление, технология изготовления, коэффициент теплопроводности существенно отличается от металлических материалов, что увеличивает габариты поверхности нагрева.

Специальные конструкции воздухоподогревателей. Высокоэкономичным методом борьбы с коррозией стал именно способ создания специальных конструкций воздухоподогревателей. Задачей всех мероприятий было значительное увеличение температуры выше точки росы, более чем на . Решением вопроса стали подогрев воздуха, либо использования особых схем компоновки поверхности нагрева. Подогрев воздуха можно осуществить с применением уходящих газов, так называемой рециркуляцией горячего воздуха, либо смешивание холодного воздуха и горячих газов. Увеличение температуры стенки не осуществить без повышения габаритов, так как происходит включение всей или только части поверхности нагрева по принципу прямотока.

Литература:

  1. Н. И. Пушкин, Д. И. Волков, К. С. Дементьев, В. А. Романов, А. С. Турлаков. Судовые парогенераторы. — Ленинград: Судостроение, 1977. — 519 с.
  2. Б. Н. Пираниан, В. В. Баранов, А. И. Васильев, Е. А. Сударева. Судовые котельные работы. — Ленинград: Судостроение, 1989. — 519 с.
  3. П. А. Антикайн. Коррозия металла парогенераторов. — Москва: Энергия, 1977. — 112 с.
  4. М. А. Стырикович. Котельные агрегаты. — Москва: Госэнергоиздат, 1959. — 487 с.
  5. Н. П. Жук. Курс теории коррозии и защиты металлов: учебное пособие. — Москва: Альянс, 2014. — 472 с.
  6. В. С. Пахомов, А. А. Шевченко. Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии: учебное пособие для вузов. — Москва: КолосС, 2009. — 444 с.
Основные термины (генерируются автоматически): серной кислоты, стоимость ингибиторов коррозии, следствии коррозии, малых избытках воздуха, труб продуктов коррозии, Величина кислородной коррозии, процесс коррозии, Классификация коррозии, Примеры коррозии, появления пароводяной коррозии, процессы высокотемпературной коррозии, стадия процесса коррозии, химической коррозии, данным видом коррозии, предотвращения подшламовой коррозии, появление низкотемпературной коррозии, поверхности нагрева, скорость распространения коррозии, Курс теории коррозии, избытке воздуха.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос