Процесс коррозии углеродистых и низколегированных сталей при температуре 20÷70оС находится не в области активного растворения металла, а в области питтингообразования. Поэтому при простое теплосети возникновение локальных коррозионных поражений металла связано с наличием в поверхностном слое неметаллических включений, выходом на поверхность металла дислокаций и т.п Хронопотенциометрические измерения на стали в неперемешиваемой естественно-аэрированной сетевой воде при температуре 20 оС показали, что питтингообразование на стали начинается практически мгновенно. Во время простоя возможно появление локальных долгоживущих коррозионных поражений металла, связанных с наличием неметаллических включений в металле.
Для предотвращения появления язв во время простоя теплосети необходимо:
– минимизировать продолжительность контакта стали с аэрированной водой:
– исключить прессовку оборудования водопроводной водой;
– проводить консервацию оборудования при длительных простоях с помощью повышения рН воды до значения 10 и более.
Одним из условий протекания коррозионного процесса в язве является постоянное присутствие кислой среды в подьязвенном пространстве. Поэтому наличие над язвой нароста с плотной оболочкой имеет принципиальное значение для этого типа коррозии: даже при частичном разрушении нароста, достаточном для проникновения внутрь щелочной сетевой воды, язва репассивируется и перестает расти. Образование трещин в наросте может происходить при быстром изменении температуры за счет различных коэффициентов температурного расширения металла и плотного наружного слоя нароста.
Режим быстрого изменения температуры (до 30 °С/ч) реализуется в теплосети при испытаниях на расчетную температуру теплоносителя. Для эффективной нейтрализации среды в язвах необходимо проводить эту операцию при одновременном повышении рН сетевой воды до 10÷11. Высокая эффективность описанной технологической операции, очевидно, может быть достигнута при ее повторении каждый год или 1 раз в 2 года.
Коррозия водогрейных котлов итеплообменного оборудования
Ряд котельных использует для подпитки тепловых сетей речные и питательная вода с низким значением рН и малой жесткостью. Речная и питательная вода паровых котлов должна очищаться от кислорода (деаэрироваться) очень тщательно. Для котлов высокого давления содержание кислорода в ней не должно превышать 0,015мг/л. Иными словами, кислорода должно быть не более 1,5 л на 100 м3 воды. Известны случаи, когда при отсутствии деаэрации питательной воды котлы быстро выходили из строя. 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 водоразборном горячей воды (2000÷3000 т/ч).
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.
Причины язвенной коррозии труб водогрейных котлов следующие:
– недостаточное удаление кислорода из подпиточной воды;
– низкое значение рН обусловленное присутствием агрессивной углекислоты
– (до 10÷15 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 80÷90 %.
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 железоокисидных отложений черно-бурого цвета, прочно связанный с металлом; высота бугорков 10÷12 мм; удельная загрязненность 2303 г/м2.
Состав отложений,%:
|
SiO2 |
2,4 |
|
Fe2O |
94.6 |
|
CaO |
2,6 |
|
SO3 |
0,22 |
|
Потери при прокаливании |
2,4 |
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 3÷4 мм. Поверхность металла под отложениями покрыта язвами различных размеров глубиной 0,3÷1,2 и диаметром 0,35÷0,5 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.
Литература:
- Как работает металл парового котла. М. В. Мейкляр,1961.
- Котельные агрегаты. М. А. Стырикович, К. Я. Катовская, Е. П. Серов 1959.
- Парогенераторы. Учебник для вузов, А. П. Ковалев, Н. С. Лелеев, Т. В. Виленский, 1985.
