ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Коррозия металла труб ширмовых и конвективных пароперегревателей из "Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов Издание 3 " В процессе окисления стали горячими топочными газами или паром на ее поверхности образуется пленка оксидов, которая может препятствовать дальнейшему развитию коррозии. Атомы газа в результате диффузии через оксидную пленку проникают к металлу. Одновременно происходит встречная диффузия ионов металла к наружной поверхности оксидной пленки. Чем толще пленка, тем большее расстояние необходимо пройти ионам кислорода и металла и тем медленнее нарастает ее толщина. В тех случаях, когда пленка оксида получается рыхлой или в ней имеется много трещин, она не обладает хорошими защитными свойствами, и коррозия металла с течением времени не замедляется. [c.228] Для надежной защиты металла от коррозии молекулярный объем пленки, образующейся из металла и кислорода, должен быть несколько больше атомного объема металла, пошедшего на ее образование. В противном случае пленки не хватит для покрытия металла. Для создания защитного действия пленки это условие необходимо, но далеко не достаточно. Так, оксиды некоторых метэллов, например молибдена, при высокой температуре удаляются с поверхности металла в виде паров. В этом случае защитная пленка не образуется, хотя объем оксидов больше объема окислившегося металла. [c.228] Пленка должна не только отличаться хорошими защитными свойствами, но и плотно прилегать к металлу. Образование пленки происходит с увеличением объема, и поэтому в ней возникают внутренние напряжения. Чем толще пленка, тем больше напряжения на границе между ней и металлом. Если напряжения превышают временное сопротивление пленки разрыву, то в ней образуются трещины. [c.228] Пленка связана с поверхностью металла прочнее в том случае, когда между ней и металлом нет резкой границы. Кроме того, пленка должна быть как можно более прочной и пластичной, а коэффициенты линейного расширения металла и пленки должны быть возможно более близкими. Тогда при резких тепло-сменах на границе между пленкой и металлом не будут возникать большие дополнительные напряжения. [c.228] Все легирующие элементы, повышающие окалиностойкость стали, дают тугоплавкие оксиды, достаточно прочные при высокой температуре. Молибден в больших количествах, оксиды которого легко испаряются при высокой температуре, непригоден для легирования окалиностойких сталей. Однако он может значительно повышать коррозионную стойкость в агрессивных средах при электрохимической коррозии. Присутствие молибдена в низколегированных сталях, применяемых в котлостроении, вызвано стремлением увеличить прочность при повышенных температурах. [c.229] Хром наиболее сильно повышает окалиностойкость стали. При комплексном легировании эффективность защитного действия легирующих элементов повышается. [c.229] Стали с высоким содержанием кремния и хрома называются сильхромами, а стали с высоким содержанием хрома, кремния и алюминия — сихромалями. Применение сильхромов и сихрома-лей ограничено ввиду их хрупкости в условиях эксплуатации при высоких температурах. Их используют для шипов экранов и иногда — для подвесок труб поверхностей нагрева. Для защиты от газовой коррозии применяют насыщение поверхностных слоев легирующими элементами. При насыщении хромом этот процесс называется диффузионным хромированием, алюминием — алити-рованием, азотом — азотированием. Для защиты металла необходим плотный, свободный от пор слой окалиностойкого материала, очень прочно связанный с основным металлом. [c.229] Для защиты обдувочных аппаратов, используемых для очистки поверхностей нагрева парогенераторов, работающих на твердом топливе, применяют алитирование. В результате такой обработки на поверхности трубы образуется слой, богатый алюминием. На поверхности этого слоя создается защитная пленка из оксидов алюминия и железа, хорошо предохраняющая сталь от дальнейшего окисления. [c.229] При образовании защитной пленки в условиях диффузионного механизма развития процесса окисления п = 2 при удалении оксидов в момент их образования п при отсутствии защитного действия п = 1. В общем случае коэффициент п зависит от температуры. Если температура изменяется в относительно узком интервале и в механизме роста пленки не происходит качественных изменений, то величину п можно считать постоянной. [c.230] На основании обработки экспериментальных данных, полученных рядом организаций с использованием уравнения (4.2), установлены математические зависимости от времени и температуры коррозионных потерь сталей в продуктах сгорания различных топлив, паре и воздухе. [c.230] В результате комплексной работы, выполненной совместно НПО ЦНИИТМАШ, НПО ЦКТИ, ВТИ и ТПИ, предложены методика и программы для обработки экспериментальных данных, с использованием ЭВМ, обеспечивающие высокую точность [54]. [c.231] Тяжелые сернистые мазуты в настоящее время являются одним из основных энергетических топлив в Советском Союзе. Хотя в мазуте содержится в 100—300 раз меньше золы, чем в твердом топливе, поверхности нагрева мазутных котлов заносятся очень быстро. В этих котлах наблюдается возгонка подавляющей доли минеральной части высокосернистого мазута с последующей конденсацией на поверхностях нагрева в виде легкоплавких комплексов. Отложения получаются плотными и удаляются с трудом, они тем сильнее сцепляются со стенками труб, чем выше их температура. Таким образом, в наиболее тяжелых условиях оказываются пароперегреватели котлов высокого и сверхкритического давления. [c.231] При образовании отложений в мазутных котлах, в отличие от котлов на пылевидном топливе, отсутствует самоочистка, так как частицы мазутной золы имеют малые размеры и находятся в пластическом состоянии. [c.231] Напряжения практически не влияют на протекание ванадиевой коррозии. Однако пластическая деформация, предшествующая разрушению, ири наличии ванадиевой коррозии может заметно снижаться. [c.232] Увеличение содержания хрома и алюминия в стали приводит к повышению стойкости металла против ванадиевой коррозии. [c.232] Если никель в аустенитных сталях оказывает положительное влияние на коррозионную стойкость в воздухе, паре и продуктах сгорания многих топлив, то при ванадиевой коррозии в про дуктах сгорания мазута положительное влияние оказывает молибден. [c.233] В аустенитных хромоникелевых сталях при сжигании мазута нодоксидный слой металла обедняется хромом и обогащается никелем. В этом слое присутствует значительное количество серы. Хром диффундирует в защитные оксидные пленки. Сера проникает путем диффузии из газов и отложений в поверхностные слои металла. На границе металл — оксид образуется сульфид никеля, дающий с никелем легкоплавкую эвтектику, которая способствует отслоению оксидных пленок. [c.233] Вернуться к основной статье