ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ингибирование из "Ингибиторы коррозии " Экономические потери, вызываемые коррозией котлов, следует разбить на две категории 1) стоимость замены оборудования и его ремонта и 2) косвенные потери, связанные с простоем. Только в США потери первой категории достигают ежегодно 50—100 млн. долларов потери же вследствие простоев производства, хотя и не поддаются точной оценке, достигают, по-видимому, большой величины. [c.28] Следующим осложнением является то, что котельная установка состоит из нескольких участков, в которых могут возникать различные виды коррозионного разрушения, протекающие с неодинаковой скоростью. Здесь основное внимание будет уделено трем главным частям системы тракту питающей воды, котлу и паро-конденсатному тракту. Проблемы, связанные с каждой из них, будут рассматриваться отдельно. [c.29] Тракт питающей воды включает нагнетательные насосы и коммуникации. Если не ограничивать себя, то сюда можно было бы включить еще большое количество агрегатов, в которых производится подготовка воды по существу же они не являются частью котельной системы. [c.29] В определенном таким образом тракте питающей воды прихо дится иметь дело как с коррозией, так и с образованием осадков Коррозия может проявляться в виде обшей или питтинговой, а так же эрозионной коррозии. Затруднения, связанные с образова нием осадков, могут возникать или за счет осаждения взвешенных твердых частиц, которые должны были быть уже удалены из очистительной системы, или за счет образования прочной накипи, состоящей из соединений кальция, магния или железа. [c.29] Коррозия. В зависимости от материала конструкции приходится иметь дело с коррозией железа, меди или никеля. Появление общей или питтинговой коррозии может быть обусловлено такими обычными причинами, как растворенный кислород, низкое значение pH, наличие различного рода осадков или застойных зон, напряжения в металлах, дефекты в самих металлах и состояние их поверхностей. Во многих случаях причиной питтинговой коррозии может явиться растворенный кислород в сочетании с некоторыми другими обстоятельствами, например присутствием осадков на металлической поверхности или дефектов в самом металле. Кислород может окислять пленку гидроокиси железа (И) в магнетит (Рез04) или в гидратированную окись железа. Такое окисление будет происходить на некотором конечном расстоянии от металла, в результате чего станет возможным дальнейшее растворение железа под рыхлым продуктом коррозии. При низких значениях pH возникнет общая коррозия. Другие условия, как правило, благоприятствуют локальной коррозии. Кавитационная эрозия встречается в насосах или на других участках, на которых наблюдается турбулентное или очень быстрое течение [23]. [c.29] Осадки. В тракте питающей воды имеются два основных источника образования осадков. Одним из них является то, что питающая вода до поступления в систему была недостаточно очищена. Как правило, для удаления большей части примесей, обусловливающих жесткость воды, а также для изменения ее щелочного баланса используется стандартный процесс коагуляции при помощи содо-известкового умягчения. Кроме того, из системы удаляются также взвешенные частицы, например частицы глины, вызывающие мутность этой воды. Наряду с алюминиевыми квасцами, солями железа или алюминатом натрия часто применяются такие дополнительные коагулянты, как высокомолекулярные полимерные материалы. Во многих случаях, однако, вода выдерживается в отстойниках недостаточное время, а используемые фильтры работают не всегда удовлетворительно. В результате мелкие частицы осадков в виде взвеси попадают в тракт питающей воды, где они агрегируются с образованием частиц больших размеров и осаждаются в коммуникациях. Частицы, которые не осаждаются в тракте питающей воды, попадают в котел и также служат причиной различных осложнений. [c.30] По количеству литературы и затраченным человеко-часам проблема котловой воды занимает, по-видимому, одно из первых мест. Она имеет и историческое значение, так как хрупкому разрушению металлов посвящено исследование Штрауба [25], проведенное в 1930 г. Увеличение числа типов котлов и расширение областей используемых в них давлений происходит такими темпами, что новые проблемы возникают столь же быстро, как и решаются старые. Здесь не делается попытки детального рассмотрения отдельных типов котлов, наоборот, внимание концентрируется на некоторых общих проблемах, связанных с осадками, уносом и коррозией, которые наиболее часто встречаются в большинстве или даже во всех системах. [c.31] Осадки. Осадки в котлах можно подразделить на две основные категории шлам и накипь. Основное различие между ними заключается в степени сцепления с металлом. Обычно считают, что накипь или окалина прочно сцеплена с металлом, в то время как шлам может находиться или в диспергированном состоянии в котловой воде, или в виде легко удаляемого осадка на поверхности металла кроме того, шлам может служить также связующим для накипи. [c.31] Во многих случаях шлам создается преднамеренно. Так, например, при внутрикотловой обработке воды ортофосфат добавляют с целью полного выделения из нее кальция и магния в виде легко удаляемого шлама. Однако могут быть нежелательные шламы, примеры которых рассмотрены в работе Эндрюса [26], обнаружившего, что некоторые аварии в паровозных котлах в Онтарио были вызваны такими органическими соединениями, как терпены, содержавшиеся в виде примесей в питающей воде в районах хвойных лесов. [c.31] Загрязнение питающей воды нефтью вызывает образование шлама, который прочно прилипает к стенкам котлов и с трудом может быть удален. Появление шарообразных частиц наблюдается в тех случаях, когда в качестве связующего агента выступают ингибитор коррозии, остатки красок, нефтяное топливо или смазочное вещество [27]. При ряде специфических условий турбулентности такие частицы могут достигать больших размеров (рис. 5). [c.31] Недавно были опубликованы результаты интересного исследования [28] влияния накопления шлама на коррозию различных сплавов, используемых для изготовления коммуникаций водных атомных электростанций, работающих под давлением. Сильной коррозии в определенных условиях подвергаются углеродистая сталь и даже монель-металл. [c.31] Заранее трудно сказать, какие соединения в зависимости от эксплуатационных условий будут входить в накипь или щлам, поскольку многие из них могут осаждаться в любой из этих форм. Например, Кларк и Гопкинс [27] отмечают, что кремнезем может попасть в котел или в виде грязи, с последующим выпадением в осадок как песочный шлам, или же в виде растворимых силикатов, осаждающихся как силикатная накипь. [c.33] Исследование образования и адгезионных свойств накипи в котлах приводит ко многим интересным наблюдениям. Накипь появляется непосредственно на нагретой поверхности металла и, как правило, состоит из столбчатых кристаллов [27], растущих перпендикулярно к поверхности. Шлам же не имеет кристаллической структуры. Осадки алюмосиликата натрия, магнетита и фосфата магния относятся к наиболее плотным [32] и вызывают наиболее сильное снижение теплопередачи. Самилов и Смирнов [33] показали, что имеется, по-видимому, критическая температура, близкая к 243° С, при которой независимо от давления происходит превращение гидроокиси кальция в окись кальция. При этой температуре наблюдается заметное уменьшение количества кальция, уносимого с генерируемым паром, в связи с переходом этого элемента в новое состояние. [c.33] Стирнкович [42] дал детальный математический анализ загрязнения насыщенного пара примесями, находящимися в воде цилиндрических котлов, которое образуется как за счет механического уноса солей и продуктов коррозии с паром, так и за счет растворимости этих примесей в паре. Он показал, что стабильные осадки возникают только в случае значительного механического переноса, когда загрязнение пара любыми веществами превышает его растворяющую способность. [c.35] Коррозия в котле может происходить в результате различных факторов, к которым в общем случае относятся растворенный кислород, высокие температуры, давление, концентрация солей, интенсивная теплопередача, напряжение, локальные концентрации щелочи (котлы преднамеренно эксплуатируются при высоких значениях pH), а также эрозия, особые местные условия потока, двуокись углерода, осадки солей, металлов и металлических окислов кроме того, накипь и шламы при местном перегреве. В качестве конструкционных материалов неизменно используются углеродистая сталь или низколегированные стали. Встречающиеся различные виды коррозионного разрушения включают питтинговую и концентрационную (щелевую) коррозии, щелочную хрупкость, коррозию под напряжением и эрозионную коррозию. [c.35] Из этого перечисления следует, что основные виды коррозии, встречающиеся при эксплуатации котлов, являются локальными по своей природе. Общая коррозия котельных трубопроводов не имеет серьезного значения. Аварии происходят обычно в некоторых определенных местах и вызываются такими специфическими факторами, как осадки, трещины и застойные зоны. Ниже дается краткое описание некоторых из наиболее часто встречающихся типов коррозии. [c.35] Осадки, образованные накипью, шламом или прокатной окалиной, способствуют возникновению под ними питтинговой коррозии. Такие осадки являются катодными по отношению к железу и интенсифицируют локальную коррозию, способствуя одновременно перегреву в этом месте. [c.36] Согласно существующему мнению, ускорению питтинговой коррозии способствует осаждение металлов и, особенно, меди. Источник меди точно не известен, однако имеется подозрение [45], что окись меди, попадающая в систему за счет коррозии питающих трубопроводов, реагирует с металлической поверхностью с появлением окиси железа и губчатой меди. Выпадающий осадок захватывает дополнительное количество окиси меди, что приводит к постепенному образованию большого осадка. В результате в этой точке возникает сильный гальванический элемент. Кроме того, вблизи стенок труб pH воды понижается, что создает условия для нарушения защитного слоя и способствует дальнейшей интенсификации работы коррозионного элемента. [c.36] Образованию питтингов способствует наличие в стали напряжений или включений каких-либо твердых загрязнений [12]. Появляющиеся в этом случае анодные участки и питтинги располагаются по месту напряжений так же, как в ошипованных трубах в тех точках, где ребра растрескиваются, или на расширенных участках котельных труб. [c.36] Вернуться к основной статье