Putkilinjojen ja kuumavesikattiloiden korroosio. Guzhulev E.P. Vedenkäsittely ja syöttökemialliset menetelmät lämpövoimatekniikassa - tiedosto n1.doc Veden syövyttävän aggressiivisuuden merkit kattilalaitoksissa
Tämä kooltaan ja voimakkuudellaan tapahtuva korroosio on usein merkittävämpää ja vaarallisempaa kuin kattiloiden korroosio niiden käytön aikana.
Kun vettä jätetään järjestelmiin, sen lämpötilasta ja ilman pääsystä riippuen voi esiintyä monenlaisia pysäköintikorroosiota. Ensinnäkin on huomattava veden läsnäolon äärimmäinen ei-toivotus yksiköiden putkissa, kun ne ovat varassa.
Jos vettä jää järjestelmään syystä tai toisesta, höyryssä ja erityisesti säiliön vesitilassa (pääasiassa vesirajaa pitkin) voi esiintyä voimakasta pysäköintikorroosiota veden lämpötilassa 60-70 °C. Siksi käytännössä havaitaan melko usein erivoimaista pysäköintikorroosiota huolimatta järjestelmän samoista sammutustiloista ja niiden sisältämän veden laadusta; laitteet, joissa on huomattava lämmönkertymä, altistuvat ankarammalle korroosiolle kuin laitteet, joilla on uunin ja lämmityspinnan mitat, koska niissä oleva kattilavesi jäähtyy nopeammin; sen lämpötila laskee alle 60-70 °C.
Yli 85–90°C:n veden lämpötilassa (esimerkiksi lyhytaikaisten laitteiden seisokkien aikana) kokonaiskorroosio vähenee ja höyrytilan metallin korroosio, jossa havaitaan lisääntynyttä höyryn tiivistymistä. , voi ylittää vesitilan metallin korroosion. Pysäköintikorroosio höyrytilassa on kaikissa tapauksissa tasaisempaa kuin kattilan vesitilassa.
Pysäköintikorroosion kehittymistä helpottaa suuresti kattilan pinnoille kerääntyvä liete, joka yleensä pidättää kosteutta. Tässä suhteessa merkittäviä korroosioreikiä löytyy usein kiviaineksista ja putkista alemmalla generatrixilla ja niiden päissä, eli alueilla, joissa lietettä kerääntyy eniten.
Varassa olevien laitteiden säilytysmenetelmät
Seuraavia menetelmiä voidaan käyttää laitteiden säilyttämiseen:
a) kuivaus - veden ja kosteuden poistaminen kiviaineksista;
b) niiden täyttäminen kaustisen soodan, fosfaatin, silikaatin, natriumnitriitin, hydratsiinin liuoksilla;
c) täyttö tekninen järjestelmä typpeä.
Säilytystapa tulee valita seisokkien luonteen ja keston sekä seisokkien tyypin ja tyypin mukaan suunnitteluominaisuuksia laitteet.
Laitteiden seisokit voidaan jakaa keston mukaan kahteen ryhmään: lyhytaikainen - enintään 3 päivää ja pitkäaikainen - yli 3 päivää.
Lyhytaikaisia seisokkeja on kahdenlaisia:
a) aikataulutettu, joka liittyy reserviin poistamiseen viikonloppuisin kuorman laskun vuoksi tai yöllä reserviin poistamiseen;
b) pakko - johtuu putkien rikkoutumisesta tai muiden laiteosien vaurioista, joiden poistaminen ei edellytä pidempää seisokkia.
Pitkäaikaiset seisokit voidaan tarkoituksen mukaan jakaa seuraaviin ryhmiin: a) laitteiden ottaminen reserviin; b) nykyiset korjaukset; c) pääomakorjaukset.
Laitteen lyhytaikaisten seisokkien yhteydessä on tarpeen käyttää konservointia täyttämällä vettä, josta on poistettu ilma, ylläpitämällä ylipainetta tai kaasu (typpi) -menetelmällä. Jos hätäpysäytys on tarpeen, ainoa hyväksyttävä menetelmä on konservointi typellä.
Kun järjestelmä asetetaan valmiustilaan tai kun se on käyttämättömänä pitkän aikaa suorittamatta korjaustyöt konservointi on suositeltavaa suorittaa täyttämällä nitriitti- tai natriumsilikaattiliuoksella. Näissä tapauksissa voidaan käyttää myös typen säästämistä, väistämättä ryhtymällä toimenpiteisiin järjestelmän tiheyden luomiseksi liiallisen kaasunkulutuksen ja typpilaitoksen tuottamattoman toiminnan estämiseksi sekä luomalla turvalliset olosuhteet laitteita huollettaessa.
Säilytysmenetelmiä luomalla ylipainetta, täyttöä typellä voidaan käyttää laitteiden lämmityspintojen suunnitteluominaisuuksista riippumatta.
Metallin pysäköintikorroosion estämiseksi suurten ja nykyiset korjaukset soveltuvat vain konservointimenetelmät, jotka mahdollistavat suojakalvon muodostamisen metallipinnalle, joka säilyttää ominaisuutensa vähintään 1-2 kuukautta säilöntäaineliuoksen tyhjennyksen jälkeen, koska järjestelmän tyhjennys ja paineen aleneminen ovat väistämättömiä. Suojakalvon kesto metallipinnalla natriumnitriittikäsittelyn jälkeen voi olla 3 kuukautta.
Säilytysmenetelmiä, joissa käytetään vettä ja reagenssiliuoksia, ei käytännössä voida hyväksyä kattiloiden välitulistimien pysäköintikorroosiolta suojaamiseksi niiden täyttämiseen ja myöhempään puhdistukseen liittyvien vaikeuksien vuoksi.
Menetelmät kuumavesi- ja matalapainehöyrykattiloiden sekä muiden lämmön- ja vesihuollon suljettujen teknisten kiertojen laitteiden säästöön poikkeavat monessa suhteessa menetelmistä, joita tällä hetkellä käytetään lämpövoimalaitosten pysäköintikorroosion estämiseen. Seuraavassa kuvataan tärkeimmät menetelmät korroosion estämiseksi tällaisten laitteiden laitteiden lepotilassa. kiertojärjestelmät työnsä luonteen mukaan.
Yksinkertaistetut säilytysmenetelmät
Nämä menetelmät ovat hyödyllisiä pienissä kattiloissa. Ne koostuvat veden täydellisestä poistamisesta kattiloista ja kuivausaineiden sijoittamisesta niihin: kalsinoitu kalsiumkloridi, poltettu kalkki, silikageeli nopeudella 1-2 kg / 1 tilavuusm 3.
Tämä säilöntämenetelmä sopii nollan ala- ja yläpuolelle huonelämpötiloihin. Talvella lämmitetyissä huoneissa voidaan toteuttaa yksi konservoinnin kontaktimenetelmistä. Se tarkoittaa, että yksikön koko sisätilavuus täytetään emäksisellä liuoksella (NaOH, Na 3 P0 4 jne.), joka varmistaa suojakalvon täydellisen stabiilisuuden metallipinnalla, vaikka neste on kyllästetty hapella.
Yleensä käytetään liuoksia, jotka sisältävät 1,5-2 - 10 kg/m 3 NaOH tai 5-20 kg/m 3 Na 3 P0 4 riippuen neutraalien suolojen pitoisuudesta lähdevedessä. Pienemmät arvot viittaavat kondensaattiin, suuremmat veteen, joka sisältää jopa 3000 mg/l neutraaleja suoloja.
Korroosiota voidaan ehkäistä myös ylipainemenetelmällä, jossa pysäytetyn yksikön höyrynpaine pidetään jatkuvasti ilmakehän paineen yläpuolella ja veden lämpötila pysyy yli 100 °C, mikä estää pääsyövyttävän aineen, hapen pääsyn. .
Tärkeä ehto minkä tahansa suojausmenetelmän tehokkuudelle ja taloudellisuudelle on höyry-vesiliittimien mahdollisimman suuri tiiviys, jotta vältetään liian nopea paineen lasku, suojaliuoksen (tai kaasun) häviäminen tai kosteuden sisäänpääsy. Lisäksi monissa tapauksissa pintojen esipuhdistus erilaisista kerrostumista (suolat, liete, kalkki) on hyödyllistä.
Erilaisia pysäköintikorroosiosuojausmenetelmiä toteutettaessa on otettava huomioon seuraava.
1. Kaikentyyppisten konservointien yhteydessä helposti liukenevien suolojen saostumien alustava poistaminen (pesu) (katso edellä) on välttämätöntä, jotta vältetään lisääntynyt pysäköintikorroosio tietyillä suojatun yksikön alueilla. Tämä toimenpide on pakollinen kosketussuojauksen aikana, muuten voimakas paikallinen korroosio on mahdollista.
2. Samanlaisista syistä on toivottavaa poistaa kaiken tyyppiset liukenemattomat kerrostumat (liete, hilse, rautaoksidit) ennen pitkäaikaista säilytystä.
3. Jos liittimet ovat epäluotettavia, varalaitteet on irrotettava käyttöyksiköistä pistokkeilla.
Höyryn ja veden vuotaminen on vähemmän vaarallista kosketussäilönnässä, mutta ei hyväksyttävää kuivassa ja kaasumenetelmiä suojaa.
Kuivausaineiden valinnan määrää reagenssin suhteellinen saatavuus ja halu saada korkein mahdollinen ominaiskosteuspitoisuus. Paras kuivausaine on rakeinen kalsiumkloridi. Poltettu kalkki on paljon huonompi kuin kalsiumkloridi, ei pelkästään alhaisemman kosteuskapasiteetin vuoksi, vaan myös sen aktiivisuuden nopean menetyksen vuoksi. Kalkki imee ilmasta kosteuden lisäksi myös hiilidioksidia, minkä seurauksena se peittyy kalsiumkarbonaattikerroksella, joka estää kosteuden imeytymisen edelleen.
Korroosiotyyppien tunnistaminen on vaikeaa, ja siksi virheet eivät ole harvinaisia määritettäessä teknologisesti ja taloudellisesti optimaalisia toimenpiteitä korroosion torjumiseksi. Tärkeimmät tarpeelliset toimenpiteet suoritetaan määräysten mukaisesti, jotka asettavat rajat tärkeimmille korroosion aiheuttajille.
GOST 20995-75 "Kiinteät höyrykattilat, joiden paine on enintään 3,9 MPa. Syöttöveden ja -höyryn laatuindikaattorit” normalisoi syöttöveden indikaattorit: läpinäkyvyys eli suspendoituneiden epäpuhtauksien määrä; yleinen kovuus, rauta- ja kupariyhdisteiden pitoisuus - kattilakiven muodostumisen ja rauta- ja kuparioksidikertymien estäminen; pH-arvo - alkali- ja happokorroosion sekä kattilan rummun vaahtoamisen estäminen; happipitoisuus - happikorroosion estäminen; nitriittipitoisuus - nitriittikorroosion estäminen; öljypitoisuus - vaahtoamisen estäminen kattilan rummussa.
Normien arvot määrittää GOST riippuen kattilan paineesta (siis veden lämpötilasta), paikallisen lämpövirran tehosta ja vedenkäsittelytekniikasta.
Korroosion syitä selvitettäessä on ennen kaikkea tarkastettava (jos saatavilla) metallin tuhoutumispaikat, analysoitava kattilan käyttöolosuhteet onnettomuutta edeltävällä kaudella, analysoitava syöttöveden, höyryn ja kerrostumien laatu ja analysoida kattilan suunnitteluominaisuudet.
Ulkoisessa tarkastelussa voidaan epäillä seuraavia korroosiotyyppejä.
Happikorroosio
: teräksisten ekonomaiserien tuloputkiosat; syöttöputket, kun ne kohtaavat riittämättömästi happivapaan (yli normaalin) veden - hapen "läpimurtoja" huonon ilmanpoiston tapauksessa; rehun vedenlämmittimet; kaikki kattilan märät alueet sen sammuttamisen aikana ja toimenpiteiden toteuttamatta jättäminen ilman pääsyn estämiseksi kattilaan, erityisesti seisovilla alueilla, kun vettä tyhjennetään, josta on vaikea poistaa höyrykondensaattia tai täyttää se kokonaan vedellä, esim. tulistimen pystysuorat putket. Seisokkien aikana korroosio tehostuu (lokalisoituu) alkalin läsnä ollessa (alle 100 mg/l).
Happikorroosiota harvoin (kun happipitoisuus vedessä on huomattavasti normaalia korkeampi - 0,3 mg / l) ilmenee kattilan rumpujen höyrynerotuslaitteissa ja tynnyrien seinässä vedenpinnan rajalla; syöksyputkissa. Nousevissa putkissa ei esiinny korroosiota höyrykuplien ilmaa poistavan vaikutuksen vuoksi.
Vahingon tyyppi ja luonne. Haavaumia, joiden syvyydet ja halkaisijat vaihtelevat, usein tuberkuloiden peitossa, joiden yläkuori on punertavia rautaoksideja (todennäköisesti hematiittia Fe 2 O 3). Todisteet aktiivisesta korroosiosta: tuberkuloiden kuoren alla - musta nestemäinen sakka, todennäköisesti magnetiitti (Fe 3 O 4) sekoitettuna sulfaattien ja kloridien kanssa. Vaimennetussa korroosiossa kuoren alla on tyhjiö, ja haavan pohja on peitetty kalkki- ja lietekertymillä.
pH > 8,5 - haavaumat ovat harvinaisia, mutta suurempia ja syvempiä pH:ssa< 8,5 - встречаются чаще, но меньших размеров. Только вскрытие бугорков помогает интерпретировать бугорки не как поверхностные отложения, а как следствие коррозии.
Yli 2 m/s veden nopeudella mukulat voivat saada pitkänomaisen muodon suihkun suunnassa.
. Magnetiittikuoret ovat riittävän tiheitä ja voisivat toimia luotettavana esteenä hapen tunkeutumiselle tuberkuloihin. Mutta ne tuhoutuvat usein korroosioväsymisen seurauksena, kun veden ja metallin lämpötila muuttuu syklisesti: kattilan toistuvat sammutukset ja käynnistykset, höyry-vesi-seoksen sykkivä liike, höyry-vesi-seoksen kerrostuminen erillisiksi tulpiksi. höyryä ja vettä, seuraa ystävää toisen jälkeen.
Korroosio voimistuu lämpötilan noustessa (jopa 350 °C) ja kattilaveden kloridipitoisuuden kasvaessa. Joskus korroosiota lisäävät tiettyjen orgaanisten aineiden termiset hajoamistuotteet syöttövedessä.
Riisi. 1. Happikorroosion esiintyminen
Alkalinen (kapeassa merkityksessä - rakeiden välinen) korroosio
Metallin korroosiovaurioita. Putket suuritehoisilla lämmönvirtausvyöhykkeillä (poltinalue ja vastapäätä pitkänomaista poltinta) - 300-400 kW / m 2 ja joissa metallin lämpötila on 5-10 ° C korkeampi kuin veden kiehumispiste tietyssä paineessa; vinot ja vaakasuorat putket, joissa on huono vedenkierto; paikat paksujen kerrostumien alla; vyöhykkeet tukirenkaiden lähellä ja itse hitsauksissa, esimerkiksi rummun sisäisten höyrynerotuslaitteiden hitsauspaikoissa; paikoissa lähellä niittejä.
Vahingon tyyppi ja luonne. Puolipallon tai elliptisiä syvennyksiä, jotka on täytetty korroosiotuotteilla, jotka sisältävät usein kiiltäviä magnetiittikiteitä (Fe 3 O 4). Suurin osa syvennyksistä on peitetty kovalla kuorella. Putkien uunin puoleisella puolella syvennykset voidaan yhdistää, jolloin muodostuu ns. korroosioreitti, jonka leveys on 20-40 mm ja pituus jopa 2-3 m.
Jos kuori ei ole riittävän vakaa ja tiivis, korroosio voi johtaa - mekaanisen rasituksen olosuhteissa - halkeamien ilmaantumiseen metalliin, erityisesti halkeamien läheisyyteen: niitit, rullausliitokset, höyrynerotuslaitteiden hitsauskohdat.
Korroosiovaurioiden syyt. Korkeissa lämpötiloissa - yli 200 ° C - ja korkeassa kaustisen soodan (NaOH) pitoisuudessa - 10% tai enemmän - metallin suojakalvo (kuori) tuhoutuu:
4NaOH + Fe 3 O 4 \u003d 2NaFeO 2 + Na 2 FeO 2 + 2H 2 O (1)
Välituote NaFeO 2 hydrolysoituu:
4NAFeО 2 + 2Н 2 О = 4 NаОН + 2Fe 2 О 3 + 2Н 2 (2)
Eli tässä reaktiossa (2) natriumhydroksidi pelkistyy, reaktioissa (1), (2) sitä ei kuluteta, vaan se toimii katalyyttinä.
Kun magnetiitti poistetaan, natriumhydroksidi ja vesi voivat reagoida suoraan raudan kanssa vapauttaen atomivetyä:
2NaOH + Fe \u003d Na 2FeO 2 + 2H (3)
4H 2O + 3Fe \u003d Fe 3O 4 + 8H (4)
Vapautunut vety pystyy diffundoitumaan metalliin ja muodostamaan metaania (CH 4) rautakarbidin kanssa:
4H + Fe 3 C \u003d CH 4 + 3Fe (5)
On myös mahdollista yhdistää atomivetyä molekyylivedyksi (H + H = H 2).
Metaani ja molekyylivety eivät pääse tunkeutumaan metalliin, ne kerääntyvät raerajoille ja halkeamien esiintyessä laajentavat ja syventävät niitä. Lisäksi nämä kaasut estävät suojakalvojen muodostumisen ja tiivistymisen.
Konsentroitua natriumhydroksidiliuosta muodostuu paikkoihin, joissa kattilavesi haihtuu syvästi: tiheät suolakerrostumat (eräänlainen alilietteen korroosio); kuplien kiehumiskriisi, kun metallin päälle muodostuu vakaa höyrykalvo - siellä metalli ei melkein vaurioidu, mutta kaustinen sooda keskittyy kalvon reunoja pitkin, joissa tapahtuu aktiivista haihtumista; halkeamien läsnäolo, jossa haihtumista tapahtuu, mikä eroaa haihtumisesta koko vesimäärässä: kaustinen sooda haihtuu huonommin kuin vesi, se ei huuhtoudu vedellä ja kerääntyy. Kaustinen sooda muodostaa metalliin vaikuttaessaan halkeamia metallin sisään suunnattuihin raerajoihin (eräs rakeiden välinen korroosio on rakokorroosio).
Rakeiden välinen korroosio alkalisen kattilaveden vaikutuksesta keskittyy useimmiten kattilan rumpuun.
Riisi. Kuva 3. Rakeiden välinen korroosio: a - metallin mikrorakenne ennen korroosiota, b - mikrorakenne korroosiovaiheessa, halkeamien muodostuminen metallin raerajaa pitkin
Tällainen syövyttävä vaikutus metalliin on mahdollista vain kolmen tekijän samanaikaisesti läsnä ollessa:
- paikalliset mekaaniset vetovetot, jotka ovat lähellä myötörajaa tai hieman ylittävät, eli 2,5 MN/mm2;
- rummun osien löysät liitokset (mainittu yllä), joissa voi tapahtua kattilan veden syvähöyryä ja joissa kertynyt kaustinen sooda liuottaa rautaoksidien suojakalvon (NaOH-pitoisuus on yli 10 %, veden lämpötila yli 200 °C ja - erityisesti - lähempänä 300 °C). Jos kattilaa käytetään alhaisemmalla paineella kuin passissa (esimerkiksi 0,6-0,7 MPa 1,4 MPa:n sijaan), tämän tyyppisen korroosion todennäköisyys pienenee;
- kattilaveden epäsuotuisa aineyhdistelmä, jossa ei ole tarvittavia suojaavia pitoisuuksia tämän tyyppistä korroosiota estäviä aineita. Natriumsuolat voivat toimia inhibiittoreina: sulfaatit, karbonaatit, fosfaatit, nitraatit, sulfiittiselluloosalipeä.
Riisi. 4. Rakeiden välisen korroosion esiintyminen
Korroosiohalkeamat eivät kehity, jos suhdetta havaitaan:
(Na 2 SO 4 + Na 2 CO 3 + Na 3 PO 4 + NaNO 3) / (NaOH) ≥ 5, 3 (6)
missä Na 2 SO 4, Na 2 CO 3, Na 3 PO 4, NaNO 3, NaOH - natriumsulfaatin, natriumkarbonaatin, natriumfosfaatin, natriumnitraatin ja natriumhydroksidin pitoisuus, vastaavasti, mg / kg.
Tällä hetkellä valmistetuissa kattiloissa ei ole ainakaan yhtä näistä korroosio-olosuhteista.
Piiyhdisteiden läsnäolo kattilavedessä voi myös lisätä rakeiden välistä korroosiota.
NaCl ei ole näissä olosuhteissa korroosionestoaine. Yllä esitettiin: kloori-ionit (Сl -) ovat korroosion kiihdyttimiä, jotka suuren liikkuvuuden ja pienen koonsa ansiosta tunkeutuvat helposti suojaaviin oksidikalvoihin ja muodostavat hyvin liukenevia suoloja raudan kanssa (FeCl 2, FeCl 3) huonosti liukenevien rautaoksidien sijaan .
Kattilarakennusten vedessä ohjataan perinteisesti kokonaismineralisoitumisen arvoja, ei yksittäisten suolojen määrää. Luultavasti tästä syystä säännöstelyä ei otettu käyttöön ilmoitetun suhteen (6), vaan kattilaveden suhteellisen alkaliteetin arvon mukaan:
SH kv rel = SH ov rel = SH ov 40 100/S ov ≤ 20, (7)
missä U q rel - kattilaveden suhteellinen alkalisuus, %; Shch ov rel - käsitellyn (lisä)veden suhteellinen alkalisuus, %; Shch ov - käsitellyn (lisä)veden kokonaisalkalisuus, mmol/l; S ov - käsitellyn (lisä)veden mineralisaatio (mukaan lukien kloridipitoisuus), mg / l.
Käsitellyn (lisä)veden kokonaisalkalisuus voidaan ottaa yhtä suureksi, mmol/l:
- natriumkationisaation jälkeen - lähdeveden kokonaisalkalisuus;
- vety-natriumkationisoinnin jälkeen rinnakkain - (0,3-0,4) tai peräkkäisen vetykationiittisuodattimen "nälkäisen" regeneroinnin kanssa - (0,5-0,7);
- natriumkationoinnin jälkeen happamoittamalla ja natriumkloori-ionisaatiolla - (0,5-1,0);
- ammonium-natriumkationisaation jälkeen - (0,5-0,7);
- kalkituksen jälkeen 30-40 °C:ssa - (0,35-1,0);
- koaguloinnin jälkeen - (W noin ref - D to), missä W noin ref - lähdeveden kokonaisalkalisuus, mmol/l; D to - koagulantin annos, mmol/l;
- natronkalkin jälkeen 30-40 °C - (1,0-1,5) ja 60-70 °C - (1,0-1,2).
Kattilaveden suhteellisen alkaliteetin arvot Rostekhnadzorin normien mukaisesti hyväksytään,%, enintään:
- niitatuilla tynnyreillä varustetut kattilat - 20;
- kattiloihin, joissa on hitsatut rummut ja niihin valssatut putket - 50;
- kattiloihin, joissa on hitsatut rummut ja niihin hitsatut putket - mikä tahansa arvo, ei standardoitu.
Riisi. 4. Rakeiden välisen korroosion tulos
Rostekhnadzorin normien mukaan U kv rel on yksi kriteereistä turvallista työtä kattilat. On oikeampaa tarkistaa kattilaveden mahdollisen alkalisen aggressiivisuuden kriteeri, joka ei ota huomioon kloori-ionien pitoisuutta:
K u = (S ov - [Сl - ]) / 40 u ov, (8)
missä K u - kattilaveden mahdollisen alkalisen aggressiivisuuden kriteeri; S s - käsitellyn (lisä)veden suolapitoisuus (mukaan lukien kloridipitoisuus), mg/l; Cl - - käsitellyn (lisä)veden kloridipitoisuus, mg/l; Shch ov - käsitellyn (lisä)veden kokonaisalkalisuus, mmol/l.
K u:n arvo voidaan ottaa:
- kattiloissa, joissa on niitatut rummut, joiden paine on yli 0,8 MPa ≥ 5;
- kattiloissa, joissa on hitsatut rummut ja putket, jotka on valssattu niihin paineella yli 1,4 MPa ≥ 2;
- kattiloihin, joissa on hitsatut rummut ja niihin hitsatut putket, sekä kattiloihin, joissa on hitsatut rummut ja niihin valssatut putket, joiden paine on enintään 1,4 MPa, ja kattiloita, joissa on niitattu rumpu, jonka paine on enintään 0,8 MPa - älä standardoi.
Slurry-korroosio
Tällä nimellä useita eri tyyppejä korroosiota (emäksinen, happi jne.). Irtonaisten ja huokoisten kerrostumien ja lietteen kerääntyminen kattilan eri vyöhykkeille aiheuttaa lietteen alla olevan metallin korroosiota. pääsyy: syöttöveden saastuminen rautaoksideilla.
Nitriittikorroosio
. Kattilan seula ja kattilaputket uunin puolella.
Vahingon tyyppi ja luonne. Harvinaiset, jyrkästi rajalliset suuret haavaumat.
. Nitriitti-ionien (NO - 2) läsnä ollessa syöttövedessä yli 20 μg / l, veden lämpötila yli 200 ° C, nitriitit toimivat katodisina depolarisaattoreina sähkökemiallinen korroosio, palautuu HN02:ksi, NO:ksi, N2:ksi (katso edellä).
Höyry-vesikorroosio
Paikat korroosiovaurioita metalli-. Tulistimen käämien poisto-osa, tulistetun höyryn putkistot, vaakasuorat ja hieman vinossa olevat höyryä kehittävät putket alueilla, joissa vesikierto on huono, joskus pitkin kiehuvan veden ekonomaiserien ulostulokäämien ylempää generaattoria.
Vahingon tyyppi ja luonne. Tiheiden mustien raudan oksidien (Fe 3 O 4) plakit, jotka ovat tiukasti kiinni metalliin. Lämpötilan vaihteluiden myötä plakin (kuoren) jatkuvuus katkeaa, suomut putoavat. Tasainen metallin oheneminen pullistumia, pitkittäisiä halkeamia, murtumia.
Se voidaan tunnistaa lietteen alikorroosioksi: syvien kuoppien muodossa, joissa on epäselvästi rajatut reunat, useammin lähellä putken sisällä ulkonevia hitsejä, joihin liete kerääntyy.
Korroosiovaurioiden syyt:
- pesuaine - höyry tulistimet, höyryputket, höyry "tyynyt" lietekerroksen alla;
- metallin (teräs 20) lämpötila on yli 450 ° C, lämpövuo metalliosaan on 450 kW / m 2;
- palamistilan rikkominen: polttimien kuona, lisääntynyt putkien saastuminen sisällä ja ulkopuolella, epävakaa (värähtely) palaminen, polttimen venyminen suojusten putkia kohti.
Seurauksena: raudan suora kemiallinen vuorovaikutus vesihöyryn kanssa (katso edellä).
Mikrobiologinen korroosio
Aerobisten ja anaerobisten bakteerien aiheuttama, ilmaantuu 20-80 °C:n lämpötiloissa.
Metallivaurioita. Putket ja säiliöt kattilaan määritellyn lämpötilan vedellä.
Vahingon tyyppi ja luonne. tuberkuloosit eri kokoja: halkaisija muutamasta millimetristä useisiin senttimetreihin, harvoin - useita kymmeniä senttimetrejä. Tuberkulat on peitetty tiheillä rautaoksideilla - aerobisten bakteerien jätetuotteella. Sisällä musta jauhe ja suspensio (rautasulfidi FeS) - sulfaattia pelkistävien anaerobisten bakteerien tuote, mustan muodostuksen alla - pyöreitä haavaumia.
Vahinkojen syyt. Luonnollisessa vedessä on aina rautasulfaatteja, happea ja erilaisia bakteereita.
Rautabakteerit muodostavat hapen läsnä ollessa rautaoksidikalvon, jonka alla anaerobiset bakteerit pelkistävät sulfaatit rautasulfidiksi (FeS) ja rikkivedyksi (H 2 S). Rikkivety puolestaan aiheuttaa rikkipitoisten (erittäin epästabiilien) ja rikkihappojen muodostumista, ja metalli syöpyy.
Tämän tyyppinen korroosio vaikuttaa epäsuorasti kattilan korroosioon: veden virtaus nopeudella 2-3 m / s repii mukulat irti, kuljettaa niiden sisällön kattilaan, mikä lisää lietteen kertymistä.
Harvinaisissa tapauksissa tämä korroosio voi tapahtua itse kattilassa, jos kattilan pitkän seisokin aikana reservissä se täytetään vedellä, jonka lämpötila on 50-60 ° C, ja lämpötila säilyy vahingossa tapahtuvien höyryn läpimurtojen takia. viereiset kattilat.
"Keloitunut" korroosio
Korroosiovaurioiden paikat. Laitteet, joissa höyry erotetaan vedestä: kattilan rumpu, höyrynerottimet rummussa ja ulos, myös - harvoin - syöttövesiputkessa ja ekonomaiserissa.
Vahingon tyyppi ja luonne. Metallin pinta on sileä, mutta jos väliaine liikkuu suurella nopeudella, syöpynyt pinta ei ole sileä, siinä on hevosenkengän muotoisia painaumia ja liikkeen suuntaan suunnattuja "pyrstöjä". Pinta on peitetty ohuella matta- tai mustalla kiiltävällä kalvolla. Selviä saostumia ei ole, eikä korroosiotuotteita ole, koska "kelaatti" (kattilaan erityisesti lisätyt polyamiinien orgaaniset yhdisteet) on jo reagoinut.
Hapen läsnäollessa, mitä harvoin tapahtuu normaalisti toimivassa kattilassa, syöpynyt pinta "terästyy": karheus, metallisaarekkeet.
Korroosiovaurioiden syyt. "Kelaatin" vaikutusmekanismi kuvattiin aiemmin ("Teollisuus- ja lämmityskattilarakennukset ja mini-CHP", 1 (6) ΄ 2011, s. 40).
"Kelaatti" korroosiota tapahtuu, kun "kelaatin" yliannostus, mutta jopa normaalilla annoksella, on mahdollista, koska "kelaatti" on keskittynyt alueille, joilla vesi haihtuu voimakkaasti: ytimien kiehuminen korvataan kalvoisella. Höyrynerotuslaitteissa esiintyy tapauksia, joissa "kelaatti"-korroosio on erityisen tuhoisaa veden ja höyry-vesi-seoksen suurista turbulenssinopeuksista johtuen.
Kaikilla kuvatuilla korroosiovaurioilla voi olla synergistinen vaikutus, jolloin kokonaisvaurio yhteisvaikutuksesta erilaisia tekijöitä korroosio voi ylittää yksittäisten korroosiotyyppien aiheuttaman vaurion määrän.
Syövyttävien aineiden vaikutus tehostaa pääsääntöisesti kattilan epävakaa lämpötilaa, mikä aiheuttaa korroosioväsymistä ja kiihottaa lämpöväsymiskorroosiota: käynnistysten määrä kylmätilasta on yli 100, käynnistysten kokonaismäärä yli 200 Koska tämän tyyppiset metallin tuhoutumiset ovat harvinaisia, halkeamat ja repeytymät putket ovat ulkonäöltään identtisiä erilaisista korroosiotyypeistä aiheutuvien metallivaurioiden kanssa.
Yleensä metallin tuhoutumisen syyn tunnistamiseksi tarvitaan metallografisia lisätutkimuksia: radiografia, ultraääni, väri- ja magneettisten hiukkasten vikojen havaitseminen.
Useat tutkijat ovat ehdottaneet ohjelmia kattilaterästen korroosiovaurioiden diagnosointiin. VTI-ohjelma tunnetaan (A.F. Bogachev työntekijöiden kanssa) - pääasiassa tehokattiloita varten korkeapaine, ja Energochermet-yhdistyksen kehitystyöt - pääasiassa matala- ja keskipaineisten tehokattiloiden ja hukkalämpökattiloiden osalta.
Rauta-vesihöyryjärjestelmä on termodynaamisesti epävakaa. Näiden aineiden vuorovaikutus voi edetä magnetiitin Fe 3 O 4 tai wustiitti FeO muodostumisen kanssa:
|
| |
;Reaktioiden (2.1) - (2.3) analyysi osoittaa vesihöyryn omituisen hajoamisen vuorovaikutuksessa metallin kanssa, jolloin muodostuu molekyylivetyä, mikä ei ole seurausta vesihöyryn todellisesta lämpödissosiaatiosta. Yhtälöistä (2.1) - (2.3) seuraa, että terästen korroosion aikana tulistussa höyryssä ilman happea pintaan voi muodostua vain Fe 3 O 4 tai FeO.
Tulistetun höyryn hapen läsnä ollessa (esimerkiksi neutraaleissa vesiolosuhteissa, kun happea annostellaan kondensaattiin), tulistettuun vyöhykkeeseen voi muodostua hematiittia Fe 2 O 3 magnetiitin lisähapettumisesta johtuen.
Uskotaan, että korroosio höyryssä, alkaen lämpötilasta 570 ° C, on kemiallista. Tällä hetkellä kaikkien kattiloiden tulistuksen rajalämpötila on alennettu 545 °C:seen, ja tämän seurauksena tulistimessa tapahtuu sähkökemiallista korroosiota. Päätulistimen poisto-osat on valmistettu korroosionkestävästä austeniittisesta materiaalista ruostumattomasta teräksestä, välitulistimien poisto-osat, joilla on sama lopputulituslämpötila (545 °C), on valmistettu perliittiteräksistä. Siksi välitulistimien korroosio ilmenee yleensä suuressa määrin.
Höyryn vaikutuksesta teräkseen, sen alun perin puhtaalla pinnalla, vähitellen muodostuu niin sanottu topaktinen kerros, joka on tiukasti kiinni itse metalliin ja suojaa siten sitä korroosiolta. Ajan myötä tälle kerrokselle kasvaa toinen niin kutsuttu epitaktinen kerros. Molemmat kerrokset höyryn lämpötiloihin 545 °C asti ovat magnetiittia, mutta niiden rakenne ei ole sama - epitaktinen kerros on karkearakeinen eikä suojaa korroosiolta.
Höyryn hajoamisnopeus
mgN 2 /(cm 2 h)
Riisi. 2.1. Tulistetun höyryn hajoamisnopeuden riippuvuus
seinän lämpötilassa
Vaikuttaa menetelmin ylikuumenevien pintojen korroosioon vesijärjestelmä epäonnistuu. Siksi varsinaisten tulistimien vesikemiallisen järjestelmän päätehtävänä on valvoa systemaattisesti tulistimen metallin tilaa topaktisen kerroksen tuhoutumisen estämiseksi. Tämä voi johtua yksittäisten epäpuhtauksien tunkeutumisesta tulistimeen ja niihin, erityisesti suolojen, laskeutumisesta, mikä on mahdollista esimerkiksi korkeapainekattiloiden rummun tason jyrkän nousun seurauksena. Tähän liittyvät suolakertymät tulistimessa voivat johtaa sekä seinämän lämpötilan nousuun että suojaavan oksiditopotaktisen kalvon tuhoutumiseen, mikä voidaan päätellä höyryn hajoamisnopeuden jyrkän nousun perusteella (kuva 2.1).
3.3. Syöttövesireitin ja lauhteen johtojen korroosio
Merkittävä osa lämpövoimalaitosten laitteiden korroosiovaurioista sattuu syöttövesipolulle, jossa metalli on vaikeimmissa olosuhteissa, minkä syynä on kemiallisesti käsitellyn veden, lauhteen, tisleen ja niiden syövyttävä aggressiivisuus. seos joutuessaan kosketuksiin sen kanssa. Höyryturbiinivoimalaitoksilla syöttöveden pääasiallinen kupariyhdisteiden saastumisen lähde on turbiinilauhduttimien ja matalapaineisten regeneratiivisten lämmittimien ammoniakkikorroosio, joiden putkisto on messingistä.
Höyryturbiinivoimalaitoksen syöttövesipolku voidaan jakaa kahteen pääosaan: ennen lämpöilmanpoistoa ja sen jälkeen sekä virtausolosuhteet niiden korroosionopeudet ovat jyrkästi erilaisia. Syöttövesireitin ensimmäisen osan, joka sijaitsee ennen ilmanpoistoa, elementtejä ovat putkistot, säiliöt, lauhdepumput, lauhdeputket ja muut laitteet. Tämän ravintokanavan osan korroosiolle tyypillinen piirre on se, ettei aggressiivisia aineita, eli vedessä olevaa hiilihappoa ja happea, ehdytä. Uusien vesiosien jatkuvan sisäänvirtauksen ja liikkumisen vuoksi kanavaa pitkin niiden menetys täydentyy jatkuvasti. Jatkuva osan raudan reaktiotuotteista poistaminen vedellä ja aggressiivisten aineiden tuoreiden annosten sisäänvirtaus luovat suotuisat olosuhteet korroosioprosessien intensiiviselle kululle.
Turbiinin lauhteen hapen lähde on ilman imu turbiinien peräosassa ja lauhdepumppujen tiivisteissä. O2 sisältävän veden lämmitys ja CO 2 syöttökanavan ensimmäisessä osassa sijaitsevissa pintalämmittimissä 60–80 °С ja sitä korkeammissa lämpötiloissa johtaa vakaviin korroosiovaurioihin messinkiputket. Jälkimmäiset muuttuvat hauraiksi, ja messinki saa usein useiden kuukausien työn jälkeen sienimäisen rakenteen voimakkaan valikoivan korroosion seurauksena.
Syöttövesipolun toisen osan - ilmanpoistosta höyrynkehittimeen - elementtejä ovat syöttöpumput ja -linjat, regeneratiiviset lämmittimet ja ekonomaiserit. Tämän alueen veden lämpötila, joka johtuu veden peräkkäisestä lämmittämisestä regeneratiivisissa lämmittimissä ja vedensäästölaitteissa, lähestyy kattilaveden lämpötilaa. Tähän osaan liittyvän laitteiston korroosion syynä on pääasiassa syöttöveteen liuenneen vapaan hiilidioksidin vaikutus metalliin, jonka lähde on kemiallisesti käsitelty lisävesi. Suuremmalla vetyionipitoisuudella (pH< 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.
Messingistä valmistettujen laitteiden (matalapainelämmittimet, lauhduttimet) läsnäollessa veden rikastaminen kupariyhdisteillä tapahtuu höyrykondensaatioreitin kautta hapen ja vapaan ammoniakin läsnä ollessa. Hydratoidun kuparioksidin liukoisuuden lisääntyminen johtuu kupari-ammoniakkikompleksien, kuten Сu(NH 3) 4 (OH) 2 , muodostumisesta. Nämä matalapaineisten lämmittimien messinkiputkien korroosiotuotteet alkavat hajota korkeapaineisten regeneratiivisten lämmittimien polun osissa (p.h.p.), jolloin muodostuu vähemmän liukenevia kuparioksideja, jotka ovat osittain kerrostuneet p.p.-putkien pinnalle. e. Kuparipitoiset kerrostumat putkissa a.e. edistää niiden korroosiota käytön aikana ja laitteiden pitkäaikaista pysäköintiä ilman konservointia.
Syöttöveden riittämättömän syvän termisen ilmanpoiston yhteydessä pistekorroosiota havaitaan pääasiassa ekonomaiserien tuloosissa, joissa vapautuu happea syöttöveden lämpötilan huomattavan nousun seurauksena, sekä syöttökanavan pysähtyneissä osissa.
Höyrynkuluttajien lämpöä käyttävät laitteet ja putkistot, joiden kautta tuotantokondensaatti palautetaan CHPP:hen, ovat alttiina korroosiolle niiden sisältämän hapen ja hiilihapon vaikutuksesta. Hapen esiintyminen selittyy kondensaatin kosketuksella ilman kanssa avoimissa säiliöissä (at avoin rata lauhteen kerääntyminen) ja imu laitteiston vuotojen kautta.
Tärkeimmät toimenpiteet syöttövesireitin ensimmäisessä osassa (vedenkäsittelylaitokselta lämpöilmanpoistoon) sijaitsevien laitteiden korroosion estämiseksi ovat:
1) suojaavien korroosionestopinnoitteiden käyttö vedenkäsittelylaitteiden ja säiliötilojen pinnoilla, jotka pestään happamien reagenssien liuoksilla tai syövyttävillä vesillä käyttämällä kumia, epoksihartseja, perkloorivinyylipohjaisia lakkoja, nestemäistä nayriittia ja silikonia;
2) polymeerimateriaaleista (polyeteeni, polyisobuteeni, polypropeeni jne.) valmistettujen happojen kestävien putkien ja liitososien käyttö tai teräsputkien ja liitososien käyttö, jotka on vuorattu sisältä liekkiruiskuttamalla suojapinnoitteella;
3) korroosionkestävistä metalleista (punainen kupari, ruostumaton teräs) valmistettujen lämmönvaihtimien putkien käyttö;
4) vapaan hiilidioksidin poistaminen ylimääräisestä kemiallisesti käsitellystä vedestä;
5) ei-kondensoituvien kaasujen (happi ja hiilihappo) jatkuva poistaminen matalapaineisten regeneratiivisten lämmittimien, jäähdyttimien ja verkkoveden lämmittimien höyrykammioista ja niissä muodostuneen kondensaatin nopea poistaminen;
6) lauhdepumppujen holkkien, liitososien ja syöttöputkien laippaliitosten huolellinen tiivistäminen tyhjiössä;
7) turbiinilauhduttimien riittävän tiiviyden varmistaminen jäähdytysveden ja -ilman puolelta ja ilmanimun tarkkailu happimittareiden avulla;
8) lauhduttimien varustaminen erityisillä kaasunpoistolaitteilla hapen poistamiseksi lauhteesta.
Syöttövesireitin toisessa osassa (lämpöilmanpoistajista höyrygeneraattoreihin) sijaitsevien laitteiden ja putkistojen korroosion torjumiseksi onnistuneesti suoritetaan seuraavat toimenpiteet:
1) lämpövoimaloiden varustaminen lämpöilmanpoistajilla, jotka kaikissa käyttöolosuhteissa tuottavat ilman poistettua vettä, jonka happi- ja hiilidioksidijäännöspitoisuus ei ylitä sallittuja normeja;
2) kondensoitumattomien kaasujen maksimaalinen poistaminen korkeapaineisten regeneratiivisten lämmittimien höyrykammioista;
3) korroosionkestävien metallien käyttö veden kanssa kosketuksissa olevien syöttöpumppujen elementtien valmistukseen;
4) ravinne- ja viemärisäiliöiden korroosiosuojaus käyttämällä ei-metallisia pinnoitteita, jotka kestävät jopa 80–100 °C:n lämpötiloja, esimerkiksi asbovinyyliä (lakaetinolin ja asbestin seos) tai epoksipohjaisia maaleja ja lakkoja. hartsit;
5) korkeapaineisten regeneratiivisten lämmittimien putkien valmistukseen soveltuvien korroosionkestävien rakennemetallien valinta;
6) syöttöveden jatkuva käsittely alkalisilla reagensseilla syöttöveden määritellyn optimaalisen pH-arvon ylläpitämiseksi, jossa hiilidioksidikorroosio estetään ja suojakalvon riittävä lujuus varmistetaan;
7) syöttöveden jatkuva käsittely hydratsiinilla jäännöshapen sitomiseksi lämpöilmanpoistajien jälkeen ja estävän vaikutuksen aikaansaamiseksi rautayhdisteiden siirtymisen estoon laitteiston pinnalta syöttöveteen;
8) syöttövesisäiliöiden tiivistäminen järjestämällä ns. suljettu järjestelmä estämään hapen pääsy syöttöveden mukana höyrystimien ekonomaisereihin;
9) syöttövesikanavan laitteiston luotettavan suojelun toteuttaminen sen seisokkien aikana reservissä.
Tehokas tapa vähentää korroosiotuotteiden pitoisuutta höyrynkuluttajien CHPP:lle palauttamassa kondensaatissa on kalvoa muodostavien amiinien - oktadekyyliamiinin tai sen korvikkeiden lisääminen kuluttajille lähetettävään turbiinien valikoivaan höyryyn. Näiden aineiden pitoisuudella höyryssä, joka on 2–3 mg / dm 3 , tuotantokondensaatin rautaoksidipitoisuutta voidaan vähentää 10–15 kertaa. Polyamiinien vesipitoisen emulsion annostelu annostelupumpulla ei riipu hiilihapon pitoisuudesta kondensaatissa, koska niiden vaikutus ei liity neutraloiviin ominaisuuksiin, vaan perustuu näiden amiinien kykyyn muodostaa liukenemattomia ja vesi- kestäviä kalvoja teräksen, messingin ja muiden metallien pinnalle.
Johdanto
Korroosio (latinasta corrosio - syövyttävä) on metallien spontaani tuhoutuminen kemiallisen tai fysikaalis-kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena ympäristön kanssa. AT yleinen tapaus se on minkä tahansa materiaalin tuhoamista - olipa kyseessä metalli tai keramiikka, puu tai polymeeri. Korroosion syynä on rakennemateriaalien termodynaaminen epävakaus niiden kanssa kosketuksissa olevien aineiden vaikutuksiin. Esimerkki on raudan happikorroosio vedessä:
4Fe + 2H 2O + ZO 2 \u003d 2 (Fe 2 O 3 H 2 O)
Arkielämässä rautaseoksille (teräksille) termiä "ruoste" käytetään useammin. Vähemmän tunnetut polymeerien korroosiotapaukset. Niiden yhteydessä on käsite "ikääntyminen", joka on samanlainen kuin metallien termi "korroosio". Esimerkiksi kumin vanheneminen vuorovaikutuksesta ilmakehän hapen kanssa tai joidenkin muovien tuhoutuminen ilmakehän saostumisen vaikutuksesta sekä biologinen korroosio. Korroosion nopeus, kuten minkä tahansa kemiallisen reaktion, riippuu suuresti lämpötilasta. Lämpötilan nousu 100 astetta voi lisätä korroosion nopeutta useita suuruusluokkia.
Korroosioprosesseille on ominaista laaja levinneisyys ja erilaiset olosuhteet ja ympäristöt, joissa se esiintyy. Siksi esiintyville korroosiotapauksille ei ole olemassa yhtä ja kattavaa luokitusta. Pääluokitus tehdään prosessin mekanismin mukaan. On olemassa kahta tyyppiä: kemiallinen korroosio ja sähkökemiallinen korroosio. Tässä abstraktissa kemiallista korroosiota tarkastellaan yksityiskohtaisesti pienten ja suurten laivojen kattilalaitosten esimerkissä.
Korroosioprosesseille on ominaista laaja levinneisyys ja erilaiset olosuhteet ja ympäristöt, joissa se esiintyy. Siksi esiintyville korroosiotapauksille ei ole olemassa yhtä ja kattavaa luokitusta.
Aggressiivisen väliaineen tyypin mukaan, jossa tuhoutumisprosessi tapahtuu, korroosio voi olla seuraavan tyyppistä:
1) - Kaasukorroosio
2) - Korroosio muissa kuin elektrolyyteissä
3) - Ilmakehän korroosio
4) - Elektrolyyttien korroosio
5) - Maanalainen korroosio
6) - Biokorroosio
7) - Hajavirran aiheuttama korroosio.
Korroosioprosessin olosuhteiden mukaan erotetaan seuraavat tyypit:
1) -Kosketuskorroosio
2) - Rakokorroosio
3) - Korroosio epätäydellisen upotuksen kanssa
4) - Korroosio täydessä upotuksessa
5) - Korroosio muuttuvassa upotuksessa
6) - Kitkakorroosio
7) -Sorroosio rasituksessa.
Tuhon luonteen mukaan:
Jatkuva korroosio, joka kattaa koko pinnan:
1) - yhtenäinen;
2) - epätasainen;
3) - valikoiva.
Paikallinen (paikallinen) korroosio, joka kattaa yksittäiset alueet:
1) - täplät;
2) - haavainen;
3) -piste (tai pitting);
4) - läpi;
5) - kiteiden välinen.
1. Kemiallinen korroosio
Kuvittele metalli valssatun metallin tuotantoprosessissa metallurgisessa tehtaassa: kuuma massa liikkuu valssaamon telineitä pitkin. Tuliroiskeita leviää siitä kaikkiin suuntiin. Hiukkashiukkaset irtoavat metallin pinnasta - kemiallisen korroosion tuote, joka johtuu metallin vuorovaikutuksesta ilmakehän hapen kanssa. Tällaista metallin spontaanin tuhoutumisen prosessia, joka johtuu hapettimen ja hapettuneen metallin hiukkasten suorasta vuorovaikutuksesta, kutsutaan kemialliseksi korroosioksi.
Kemiallinen korroosio on metallipinnan vuorovaikutusta (syövyttävän) väliaineen kanssa, johon ei liity sähkökemiallisten prosessien esiintymistä faasirajalla. Tässä tapauksessa metallin hapettumisen ja syövyttävän väliaineen hapettavan komponentin pelkistymisen vuorovaikutukset tapahtuvat yhdessä toimenpiteessä. Esimerkiksi kalkin muodostuminen, kun rautapohjaiset materiaalit altistetaan hapelle korkeassa lämpötilassa:
4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3
Sähkökemiallisen korroosion aikana metalliatomien ionisoituminen ja syövyttävän väliaineen hapettavan komponentin pelkistyminen eivät tapahdu yhdellä toimenpiteellä ja niiden nopeudet riippuvat metallin elektrodipotentiaalista (esim. teräksen ruostuminen merivedessä).
Kemiallisessa korroosiossa metallin hapettuminen ja syövyttävän väliaineen hapettavan komponentin pelkistyminen tapahtuvat samanaikaisesti. Tällaista korroosiota havaitaan, kun kuivat kaasut (ilma, polttoaineen palamistuotteet) ja nestemäiset ei-elektrolyytit (öljy, bensiini jne.) vaikuttavat metalleihin ja on heterogeeninen kemiallinen reaktio.
Kemiallinen korroosioprosessi tapahtuu seuraavasti. Ympäristön hapettava komponentti, joka ottaa pois valenssielektroneja metallista, tulee samanaikaisesti sen kanssa kemialliseen yhdisteeseen muodostaen kalvon (korroosiotuotteen) metallin pinnalle. Kalvon muodostuminen edelleen tapahtuu keskinäisen kaksisuuntaisen diffuusion johdosta aggressiivisen väliaineen kalvon läpi metalliin ja metalliatomeihin kohti ulkoista ympäristöä ja niiden vuorovaikutusta. Tässä tapauksessa, jos tuloksena olevalla kalvolla on suojaavia ominaisuuksia, eli se estää atomien diffuusion, korroosio etenee itsejarrutuksella ajoissa. Tällainen kalvo muodostetaan kuparille 100 °C:n kuumennuslämpötilassa, nikkelille 650 °C:ssa ja raudalle 400 °C:ssa. Terästuotteiden kuumentaminen yli 600 °C:een johtaa irtonaisen kalvon muodostumiseen niiden pinnalle. Lämpötilan noustessa hapetusprosessi kiihtyy.
Yleisin kemiallisen korroosion tyyppi on metallien korroosio kaasuissa korkeissa lämpötiloissa - kaasukorroosio. Esimerkkejä tällaisesta korroosiosta ovat uunin varusteiden ja moottorin osien hapettuminen sisäinen palaminen, ritilät, kerosiinilamppujen osat ja hapettuminen metallien korkean lämpötilan käsittelyssä (taonta, valssaus, meisto). Metallituotteiden pinnalle myös muiden korroosiotuotteiden muodostuminen on mahdollista. Esimerkiksi rikkiyhdisteiden vaikutuksesta rautaan muodostuu rikkiyhdisteitä, hopeaan, jodihöyryn, hopeajodidin jne. vaikutuksesta. Useimmiten metallien pinnalle muodostuu kuitenkin oksidiyhdistekerros.
Lämpötilalla on suuri vaikutus kemiallisen korroosion nopeuteen. Kun lämpötila nousee, nopeus kaasun korroosio lisääntyy. Kaasumaisen väliaineen koostumuksella on erityinen vaikutus eri metallien korroosionopeuteen. Joten nikkeli on stabiili hapessa, hiilidioksidissa, mutta syövyttää voimakkaasti rikkidioksidin ilmakehässä. Kupari on herkkä korroosiolle happiatmosfäärissä, mutta on stabiili happaman kaasun ilmakehässä. Kromilla on korroosionkestävyys kaikissa kolmessa kaasuympäristössä.
Kaasukorroosiolta suojaamiseksi käytetään lämmönkestävää seostusta kromin, alumiinin ja piin kanssa, suojailmakehän luominen ja suojaavat pinnoitteet alumiini-, kromi-, silikoni- ja lämmönkestävät emalit.
2. Kemiallinen korroosio laivojen höyrykattiloissa.
Korroosion tyypit. Käytön aikana höyrykattilan elementit altistuvat aggressiivisille väliaineille - vedelle, höyrylle ja savukaasuille. Erota kemiallinen ja sähkökemiallinen korroosio.
Korkeissa lämpötiloissa toimivien koneiden osat ja komponentit ovat alttiita kemialliselle korroosiolle - mäntä- ja turbiinimoottorit, rakettimoottorit jne. Useimpien metallien kemiallinen affiniteetti happea kohtaan korkeissa lämpötiloissa on lähes rajoittamaton, koska kaikkien teknisesti tärkeiden metallien oksidit pystyvät liukenee metalleihin ja poistuu tasapainojärjestelmästä:
2Me(t) + 02 (g) 2MeO(t); MeO(t) [MeO] (liuos)Näissä olosuhteissa hapettuminen on aina mahdollista, mutta oksidin liukenemisen myötä metallin pinnalle muodostuu oksidikerros, joka voi hidastaa hapettumisprosessia.
Metallin hapettumisnopeus riippuu todellisen kemiallisen reaktion nopeudesta ja hapettimen diffuusionopeudesta kalvon läpi, ja siksi suojaava toimenpide kalvo on mitä korkeampi, sitä parempi sen jatkuvuus ja sitä pienempi diffuusiokyky. Metallin pinnalle muodostuneen kalvon jatkuvuus voidaan arvioida muodostuneen oksidin tai minkä tahansa muun yhdisteen tilavuuden suhteella tämän oksidin muodostukseen kulutetun metallin tilavuuteen (Pilling-Bedwords-tekijä). Kerroin a (Pilling-Bedwords-tekijä) y erilaisia metalleja Sillä on erilaisia merkityksiä. Metallit, joissa on a<1, не могут создавать сплошные оксидные слои, и через несплошности в слое (трещины) кислород свободно проникает к поверхности металла.
Kiinteitä ja stabiileja oksidikerroksia muodostuu kohdassa a = 1,2-1,6, mutta suurilla a-arvoilla kalvot ovat epäjatkuvia, helposti erottuvia metallipinnasta (rautahilse) sisäisten jännitysten seurauksena.
Pilling-Badwords-tekijä antaa hyvin likimääräisen arvion, koska oksidikerrosten koostumuksessa on suuri homogeenisuusalueen leveys, mikä heijastuu myös oksidin tiheyteen. Joten esimerkiksi kromille a = 2.02 (puhtaille faaseille), mutta siihen muodostunut oksidikalvo kestää hyvin ympäristön vaikutuksia. Oksidikalvon paksuus metallipinnalla vaihtelee ajan myötä.
Höyryn tai veden aiheuttama kemiallinen korroosio tuhoaa metallin tasaisesti koko pinnalla. Tällaisen korroosion nopeus nykyaikaisissa laivojen kattiloissa on alhainen. Vaarallisempaa on paikallinen kemiallinen korroosio, jonka aiheuttavat tuhkakerrostumien sisältämät aggressiiviset kemialliset yhdisteet (rikki, vanadiinioksidit jne.).
Sähkökemiallinen korroosio, kuten sen nimi osoittaa, ei liity pelkästään kemiallisiin prosesseihin, vaan myös elektronien liikkumiseen vuorovaikutuksessa olevissa väliaineissa, ts. sähkövirran näyttämisellä. Nämä prosessit tapahtuvat metallin vuorovaikutuksessa elektrolyyttiliuosten kanssa, mikä tapahtuu höyrykattilassa, jossa kiertää kattilavesi, joka on ioneiksi hajotettu suolojen ja alkalien liuos. Sähkökemiallinen korroosio etenee myös metallin joutuessa kosketuksiin ilman kanssa (normaalilämpötilassa), joka sisältää aina vesihöyryä, joka tiivistyessään metallipinnalle ohuen kosteuskalvon muodossa luo olosuhteet sähkökemiallisen korroosion esiintymiselle.
Mikä on Hydro-X:
Hydro-X (Hydro-X) on Tanskassa 70 vuotta sitten keksitty menetelmä ja ratkaisu, joka tarjoaa tarvittavan korjaavan vedenkäsittelyn lämmitysjärjestelmiin ja kattiloihin, sekä kuumalle vedelle että höyrylle, alhaisella höyrynpaineella (jopa 40 atm). Hydro-X-menetelmää käytettäessä kiertoveteen lisätään vain yksi liuos, joka toimitetaan kuluttajalle muovitölkeissä tai -tynnyreissä käyttövalmiina. Tämä mahdollistaa sen, että yrityksillä ei ole erityisiä varastoja kemiallisille reagensseille, työpajoja tarvittavien ratkaisujen valmistamiseksi jne.
Hydro-X:n käytöllä varmistetaan vaaditun pH-arvon ylläpito, veden puhdistuminen hapesta ja vapaasta hiilidioksidista, kalkkikiven muodostumisen estäminen ja mahdollisen pintojen puhdistuksen sekä korroosiosuojan.
Hydro-X on kirkas kellertävänruskea neste, homogeeninen, voimakkaasti emäksinen, jonka ominaispaino on noin 1,19 g/cm 20°C:ssa. Sen koostumus on stabiili ja pitkäänkin säilytettäessä ei tapahdu nesteen erottumista tai saostumista, joten sitä ei tarvitse sekoittaa ennen käyttöä. Neste ei ole syttyvää.
Hydro-X-menetelmän etuja ovat vedenkäsittelyn yksinkertaisuus ja tehokkuus.
Vedenlämmitysjärjestelmien, mukaan lukien lämmönvaihtimet, kuumavesi- tai höyrykattilat, käytön aikana niitä täydennetään yleensä lisävedellä. Kalkkikiven muodostumisen estämiseksi on suoritettava vedenkäsittely lietteen ja suolojen pitoisuuden vähentämiseksi kattilavedessä. Vedenkäsittely voidaan suorittaa esimerkiksi käyttämällä pehmennyssuodattimia, suolanpoistoa, käänteisosmoosia jne. Myös tällaisen käsittelyn jälkeen korroosion mahdolliseen esiintymiseen liittyy ongelmia. Kun kaustista soodaa, trinatriumfosfaattia jne. lisätään veteen, myös korroosio-ongelma säilyy ja höyrykattiloissa höyrysaaste.
Melko yksinkertainen menetelmä, joka estää hilseilyn ja korroosion ilmaantumisen, on Hydro-X-menetelmä, jonka mukaan kattilaveteen lisätään pieni määrä jo valmistettua liuosta, joka sisältää 8 orgaanista ja epäorgaanista komponenttia. Menetelmän edut ovat seuraavat:
- ratkaisu toimitetaan kuluttajalle käyttövalmiina;
- liuos syötetään pieninä määrinä veteen joko käsin tai annostelupumpulla;
– Hydro-X:ää käytettäessä ei tarvitse käyttää muita kemikaaleja;
– kattilaveteen syötetään noin 10 kertaa vähemmän vaikuttavia aineita kuin perinteisillä vedenkäsittelymenetelmillä;
Hydro-X ei sisällä myrkyllisiä komponentteja. Natriumhydroksidin NaOH:n ja trinatriumfosfaatin Na3PO4:n lisäksi kaikki muut aineet uutetaan myrkyttömistä kasveista;
– Höyrykattiloissa ja höyrystimissä käytettäessä saadaan puhdasta höyryä ja vaahtoamisen mahdollisuus estetään.
Hydro-X:n koostumus.
Liuos sisältää kahdeksan erilaista ainetta, sekä orgaanista että epäorgaanista. Hydro-X:n vaikutusmekanismilla on monimutkainen fysikaalis-kemiallinen luonne.
Kunkin komponentin vaikutussuunta on suunnilleen seuraava.
Natriumhydroksidi NaOH määränä 225 g/l alentaa veden kovuutta ja säätelee pH-arvoa, suojaa magnetiittikerrosta; trinatriumfosfaatti Na3PO4 määränä 2,25 g / l - estää kalkin muodostumista ja suojaa raudan pintaa. Kaikki kuusi orgaanista yhdistettä eivät ylitä yhteensä 50 g/l ja niihin kuuluvat ligniini, tanniini, tärkkelys, glykoli, alginaatti ja natriummannuronaatti. Hydro-X-vedenkäsittelyssä perusaineiden NaOH ja Na3PO4 kokonaismäärä on stoikiometrian periaatteen mukaan hyvin pieni, noin kymmenen kertaa pienempi kuin perinteisessä käsittelyssä.
Hydro-X:n komponenttien vaikutus on enemmän fyysinen kuin kemiallinen.
Orgaaniset lisäaineet palvelevat seuraavia tarkoituksia.
Natriumalginaattia ja mannuronaattia käytetään yhdessä joidenkin katalyyttien kanssa ja ne edistävät kalsium- ja magnesiumsuolojen saostumista. Tanniinit imevät happea ja muodostavat korroosionkestävän rautakerroksen. Ligniini toimii tanniinina ja auttaa myös poistamaan olemassa olevaa hilsettä. Tärkkelys muodostaa lietteen, ja glykoli estää vaahtoamisen ja kosteuspisaroiden kulkeutumisen pois. Epäorgaaniset yhdisteet ylläpitävät heikosti emäksistä ympäristöä, joka on välttämätön orgaanisten aineiden tehokkaalle toiminnalle ja toimii Hydro-X-pitoisuuden indikaattorina.
Hydro-X:n toimintaperiaate.
Orgaanisilla komponenteilla on ratkaiseva rooli Hydro-X:n toiminnassa. Vaikka niitä on läsnä minimaalisia määriä, syvän dispersion vuoksi niiden aktiivinen reaktiivinen pinta on melko suuri. Hydro-X:n orgaanisten komponenttien molekyylipaino on merkittävä, mikä tarjoaa fyysisen vaikutuksen vetää saastuttavia molekyylejä puoleensa. Tämä vedenkäsittelyvaihe etenee ilman kemiallisia reaktioita. Epäpuhtausmolekyylien imeytyminen on neutraalia. Näin voit kerätä kaikki tällaiset molekyylit, sekä kovuutta aiheuttavat että rautasuolat, kloridit, piihapposuolat jne. Kaikki vesisaasteet kertyvät lietteeseen, joka on liikkuvaa, amorfista ja ei tartu yhteen. Tämä estää kalkin muodostumisen lämmityspinnoille, mikä on Hydro-X-menetelmän olennainen etu.
Neutraalit Hydro-X-molekyylit absorboivat sekä positiivisia että negatiivisia ioneja (anioneja ja kationeja), jotka puolestaan neutraloituvat keskenään. Ionien neutralointi vaikuttaa suoraan sähkökemiallisen korroosion vähenemiseen, koska tämäntyyppiseen korroosioon liittyy erilainen sähköpotentiaali.
Hydro-X on tehokas syövyttäviä kaasuja – happea ja vapaata hiilidioksidia – vastaan. Hydro-X-pitoisuus 10 ppm on riittävä estämään tämäntyyppinen korroosio ympäristön lämpötilasta riippumatta.
Kaustinen sooda voi aiheuttaa emäksistä haurautta. Hydro-X:n käyttö vähentää vapaiden hydroksidien määrää, mikä vähentää merkittävästi teräksen syövyttävän haurauden riskiä.
Hydro-X-prosessi mahdollistaa vanhan olemassa olevan kalkin poistamisen pysäyttämättä järjestelmää huuhtelua varten. Tämä johtuu ligniinimolekyylien läsnäolosta. Nämä molekyylit tunkeutuvat kattilan huokosiin ja tuhoavat sen. Vaikka on silti syytä huomata, että jos kattila on erittäin saastunut, on taloudellisesti kannattavampaa suorittaa kemiallinen huuhtelu ja sitten käyttää Hydro-X:ää kalkin muodostumisen estämiseksi, mikä vähentää sen kulutusta.
Syntynyt liete kerätään lietteenkerääjiin ja poistetaan niistä säännöllisillä puhalluksilla. Lietteenkeräilijöinä voidaan käyttää suodattimia (mutakeräimiä), joiden läpi osa kattilaan palautetusta vedestä johdetaan.
On tärkeää, että Hydro-X:n vaikutuksesta muodostunut liete poistetaan mahdollisuuksien mukaan päivittäisillä kattilan puhalluksella. Puhalluksen määrä riippuu veden kovuudesta ja kasvin tyypistä. Alkuvaiheessa, kun pinnat puhdistetaan olemassa olevasta lietteestä ja vedessä on merkittävää epäpuhtauspitoisuutta, puhalluksen tulisi olla suurempi. Huuhtelu suoritetaan avaamalla tyhjennysventtiili kokonaan 15-20 sekunniksi päivittäin ja runsaalla raakavedellä 3-4 kertaa päivässä.
Hydro-X:ää voidaan käyttää lämmitysjärjestelmissä, kaukolämpöjärjestelmissä, matalapaineisissa höyrykattiloissa (3,9 MPa asti). Hydro-X:n kanssa samaan aikaan ei saa käyttää muita reagensseja paitsi natriumsulfiittia ja soodaa. On sanomattakin selvää, että lisävesireagenssit eivät kuulu tähän luokkaan.
Ensimmäisten käyttökuukausien aikana reagenssin kulutusta tulisi lisätä hieman, jotta järjestelmässä oleva kalkki poistuu. Jos on huoli siitä, että kattilan tulistimessa on suolakertymiä, se tulee puhdistaa muilla menetelmillä.
Ulkoisen vedenkäsittelyjärjestelmän läsnä ollessa on tarpeen valita Hydro-X:n optimaalinen toimintatapa, mikä varmistaa kokonaissäästöt.
Hydro-X:n yliannostus ei vaikuta haitallisesti kattilan luotettavuuteen tai höyrykattiloiden höyryn laatuun ja lisää vain itse reagenssin kulutusta.
höyrykattilat
Raakavettä käytetään täydennysvedenä.
Vakioannostus: 0,2 litraa Hydro-X:ää kuutiometriä kohden lisävettä ja 0,04 litraa Hydro-X:ää kuutiometriä kohti lauhdetta.
Pehmennettyä vettä täydennysvedeksi.
Aloitusannostus: 1 litra Hydro-X:ää jokaista kattilassa olevaa kuutiometriä kohden.
Vakioannostus: 0,04 litraa Hydro-X:ää kuutiometriä kohden lisävettä ja kondensaattia.
Annostelu kattilan puhdistamiseen kattilasta: Hydro-X:ää annostellaan 50 % enemmän kuin vakioannos.
Lämmitysjärjestelmät
Syöttövesi on raakavettä.
Alkuannostus: 1 litra Hydro-X:ää jokaista kuutiometriä vettä kohden.
Vakioannostus: 1 litra Hydro-X:ää jokaista lisävesikuutiometriä kohden.
Meikkausvesi on pehmennettyä vettä.
Aloitusannostus: 0,5 litraa Hydro-X:ää jokaista kuutiometriä vettä kohden.
Vakioannostus: 0,5 litraa Hydro-X per kuutiometri lisävettä.
Käytännössä lisäannostus perustuu pH- ja kovuusanalyysien tuloksiin.
Mittaus ja ohjaus
Normaali Hydro-X-annos on noin 200-400 ml/tonni lisävettä vuorokaudessa ja keskimääräinen kovuus on 350 µgeq/dm3 CaCO3:sta laskettuna plus 40 ml/tonni paluuvettä. Nämä ovat tietysti suuntaa antavia lukuja, ja tarkemmin sanottuna annostelu voidaan määrittää tarkkailemalla veden laatua. Kuten jo todettiin, yliannostus ei aiheuta haittaa, mutta oikea annostus säästää rahaa. Normaalia käyttöä varten tarkkaillaan veden kovuutta (laskettuna CaCO3:na), ionisten epäpuhtauksien kokonaispitoisuutta, ominaissähkönjohtavuutta, emäksistä emäksisyyttä ja vetyionipitoisuutta (pH). Yksinkertaisuuden ja laajan luotettavuuden ansiosta Hydro-X:ää voidaan käyttää sekä manuaalisessa annostelussa että automaattisessa tilassa. Kuluttaja voi halutessaan tilata ohjausjärjestelmän ja prosessin tietokoneohjauksen.
Verenohennustuotteet: suositukset ja kiellot
Tankkilegenda, hävittäjiä ja varusteita arktiselle alueelle: mitä näytetään Victory Paradessa Miten Victory Parade on
Helba keltainen tee: ominaisuudet ja arvostelut