Seinäputkien ulkoinen korroosio. Höyrykattiloiden korroosio Kattilalaitteiden elementtien kaasukorroosio

Useat kattilarakennukset käyttävät jokea ja vesijohtovettä matala pH-arvo ja alhainen kovuus. Jokiveden lisäkäsittely vesilaitoksella johtaa yleensä pH:n laskuun, alkaliteetin laskuun ja aggressiivisen hiilidioksidin pitoisuuden nousuun. Aggressiivisen hiilidioksidin esiintyminen on mahdollista myös kytkentäjärjestelmissä, joita käytetään suurissa lämmönjakelujärjestelmissä, joissa on suora vedenotto kuuma vesi(2000-3000 t/h). Veden pehmennys Na-kationisointikaavion mukaisesti lisää sen aggressiivisuutta luonnollisten korroosionestoaineiden - kovuussuolojen - poistamisen vuoksi.

Huonosti säädetyn veden ilmanpoiston ja mahdollisten happi- ja hiilidioksidipitoisuuksien nousun vuoksi lämmönjakelujärjestelmien lisäsuojatoimenpiteiden puutteen vuoksi CHP-laitoksen lämpövoimalaitteet ovat alttiita sisäiselle korroosiolle.

Kun tarkasteltiin yhden Leningradin lämpövoimalaitoksen syöttölinjaa, saatiin seuraavat tiedot korroosionopeudesta, g / (m2 4):

Korroosioilmaisimien sijainti

Lämmitysjärjestelmän lämmittimien jälkeiseen täydennysvesiputkeen ilmanpoistajien edessä muodostui 7 mm paksuja putkia käyttövuoden aikana paikoin jopa 1 mm paikoin fisteleiden läpi.

Kuumavesikattiloiden putkien pistekorroosion syyt ovat seuraavat:

riittämätön hapen poisto lisävedestä;

alhainen pH-arvo aggressiivisen hiilidioksidin läsnäolon vuoksi

(jopa 10 h 15 mg / l);

raudan happikorroosiotuotteiden (Fe2O3;) kerääntyminen lämmönsiirtopinnoille.

Laitteiden käyttö verkkovedellä, jonka rautapitoisuus on yli 600 μg / l, johtaa yleensä siihen, että kuumavesikattiloiden useiden tuhansien käyttötuntien aikana esiintyy intensiivistä (yli 1000 g / m2) rautaoksidikerrostumaa. niiden lämmityspinnat. Tässä tapauksessa havaitaan toistuvia vuotoja konvektiivisen osan putkissa. Esiintymien koostumuksessa rautaoksidien pitoisuus saavuttaa yleensä 80–90%.

Käynnistysajat ovat erityisen tärkeitä kuumavesikattiloiden toiminnan kannalta. Yhdellä CHPP:llä ei alkuvaiheessa varmistettu hapenpoistoa PTE:n asettamien normien mukaisesti. Lisäveden happipitoisuus ylitti nämä normit 10 kertaa.

Täydennysveden raudan pitoisuus saavutti - 1000 μg / L ja in palauttaa vettä lämmitysjärjestelmät - 3500 mcg / l. Tulovesiputkista tehtiin ensimmäisen käyttövuoden jälkeen leikkauksia, joiden pinnan korroosiotuotteiden saastuminen osoittautui yli 2000 g/m2.

On huomattava, että tässä CHPP:ssä ennen kattilan käyttöönottoa seinäputkien ja konvektiivisen nipun putkien sisäpinnat puhdistettiin kemiallisesti. Seinäputkien näytteiden leikkaamiseen mennessä kattila oli toiminut 5300 tuntia. suojaputki siinä oli epätasainen kerros musta-ruskeaa rautaoksidikerrostumaa, joka oli tiukasti sidottu metalliin; mukuloiden korkeus on 10 x 12 mm; spesifinen epäpuhtaus 2303 g / m2.

Sedimentin koostumus, %

Metallin pintaan kerrostuman alla oli jopa 1 mm syviä haavaumia. Sisäpuolelta konvektiivisen nipun putket peitettiin mustanruskeilla rautaoksidityyppisillä kerrostumilla, joissa oli jopa 3–4 mm korkeita mukuloita. Saostumien alla oleva metallipinta on peitetty haavaumilla eri kokoja jonka syvyys on 0,3x1,2 ja halkaisija 0,35x0,5 mm. Yksittäisissä putkissa oli läpimeneviä reikiä (fisteleitä).

Kun kuumavesikattilat asentaa vanhoihin järjestelmiin kaukolämpö, johon on kertynyt huomattava määrä rautaoksideja, on tapauksia, joissa näitä oksideja on kertynyt kattilan lämmitettyihin putkiin. Ennen kattiloiden käynnistämistä koko järjestelmä on huuhdeltava perusteellisesti.

Useat tutkijat tunnustavat tärkeän roolin kuumavesikattiloiden putkien ruostumisprosessin alilietekorroosion esiintymisessä niiden seisokkien aikana, jolloin ei ryhdytä asianmukaisiin toimenpiteisiin pysäköintikorroosion estämiseksi. Korroosiokeskukset, jotka syntyvät vaikutuksen alaisena ilmakehän ilmaa kosteilla kattiloiden pinnoilla jatkaa toimintaansa kattiloiden käytön aikana.

Korroosiotyyppien tunnistaminen on vaikeaa, ja siksi virheet eivät ole harvinaisia ​​määritettäessä teknologisesti ja taloudellisesti optimaalisia toimenpiteitä korroosion torjumiseksi. Tärkeimmät tarpeelliset toimenpiteet toteutetaan säädösasiakirjojen mukaisesti, joissa määritetään tärkeimpien korroosion aiheuttajien rajat.

GOST 20995-75 "Kiinteät höyrykattilat, joiden paine on enintään 3,9 MPa. Syöttöveden ja -höyryn laatuindikaattorit ”normalisoivat syöttöveden indikaattoreita: läpinäkyvyyttä, eli suspendoituneiden epäpuhtauksien määrää; yleinen kovuus, rauta- ja kupariyhdisteiden pitoisuus - kattilakiven muodostumisen ja rauta- ja kuparioksidikertymien estäminen; pH-arvo - alkalisen ja happaman korroosion sekä kattilan rummun vaahtoamisen estäminen; happipitoisuus - happikorroosion estäminen; nitriittipitoisuus - ehkäisee nitriittikorroosiota; öljytuotteiden pitoisuus - 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 hätätilannetta edeltävällä jaksolla, analysoitava syöttöveden, höyryn ja sedimenttien laatu , analysoida suunnitteluominaisuuksia kattila.

Silmämääräisessä tarkastuksessa voidaan epäillä seuraavantyyppisiä korroosiota.

Happikorroosio

: teräsekonomaiserien putkien tuloosat; syöttöputket, kun ne kohtaavat riittämättömästi happivapaan (yli normaalin) veden - hapen "läpimurtoja" huonolla ilmanpoistolla; 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 voimistuu (lokalisoituu) alkalin (alle 100 mg / l) läsnä ollessa.

Happikorroosio on harvinainen (kun happipitoisuus vedessä on huomattavasti normaalia korkeampi - 0,3 mg / l) ilmenee kattiloiden rumpujen höyrynerotuslaitteissa ja tynnyrien seinissä vedenpinnan rajalla; syöksyputkissa. Nousuputkissa 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). Todiste aktiivisesta korroosiosta: kuoppien kuoren alla on mustaa nestemäistä sakkaa, luultavasti magnetiittia (Fe 3 O 4) sekoitettuna sulfaatteihin ja klorideihin. Kun korroosio on kuollut sukupuuttoon, kuoren alla on tyhjiö, ja haavan pohja on peitetty kalkki- ja lietekertymillä.

Veden 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 kohoumat voivat saada pitkänomaisen muodon suihkun liikkeen suunnassa.

... Magnetiittikuoret ovat riittävän tiheitä ja voivat toimia luotettavana esteenä hapen tunkeutumiselle tuberkoihin. 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, seuraava ystävä toisen jälkeen.

Korroosio voimistuu lämpötilan noustessa (jopa 350 °C) ja kattilaveden kloridipitoisuuden kasvaessa. Joskus syötövedessä olevien tiettyjen orgaanisten aineiden lämpöhajoamistuotteet tehostavat korroosiota.

Riisi. yksi. Ulkomuoto happikorroosiota

Alkalinen (kapeassa merkityksessä - rakeiden välinen) korroosio

Metallin korroosiovaurioiden paikat... Putket suuritehoisilla lämmönvirtausvyöhykkeillä (polttimien pinta-ala ja vastapäätä pitkänomaista poltinta) - 300-400 kW / m 2 ja joissa metallin lämpötila on 5-10 ° C korkeampi kuin veden kiehumispiste tietyllä paine; kaltevat ja vaakasuorat putket, joissa vedenkierto on heikko; paikat paksujen kerrostumien alla; vyöhykkeet tukirenkaiden lähellä ja itse hitsauksissa, esimerkiksi rummun sisäisten höyrynerotuslaitteiden hitsauspaikoissa; paikoissa lähellä niittejä.

Vahingon tyyppi ja luonne... Puolipallomaiset tai elliptiset painaumat, jotka on täytetty korroosiotuotteilla, jotka sisältävät usein kiiltäviä magnetiittikiteitä (Fe 3 O 4). Suurin osa syvennyksistä on peitetty kovalla kuorella. Tulipesän puolella olevien putkien syvennykset voidaan yhdistää, jolloin muodostuu 20-40 mm leveä ja jopa 2-3 m pitkä ns.

Jos kuori ei ole riittävän vakaa ja tiivis, korroosio voi johtaa - mekaanisen rasituksen alaisena - halkeamien ilmaantumiseen metalliin, erityisesti halkeamien läheisyyteen: niitit, valssausliitokset, höyrynerotuslaitteiden hitsauspaikat.

Korroosiovaurioiden syyt... Korkeissa lämpötiloissa - yli 200 ° C - ja korkeassa natriumhydroksidipitoisuudessa (NaOH) - 10% tai enemmän - metallin suojakalvo (kuori) tuhoutuu:

4NAОН + Fe3О 4 = 2NAFеО 2 + Nа 2 FeО 2 + 2Н 2О (1)

Välituote NaFeO 2 hydrolysoituu:

4NAFеО 2 + 2Н 2 О = 4NAОН + 2Fe 2 О 3 + 2Н 2 (2)

Eli tässä reaktiossa (2) kaustinen sooda pelkistyy, reaktioissa (1), (2) sitä ei kuluteta, vaan se toimii katalyyttinä.

Kun magnetiitti poistetaan, natriumhydroksidi ja vesi voivat reagoida suoraan raudan kanssa muodostaen atomivetyä:

2NаОН + Fe = Nа 2 FeО 2 + 2Н (3)

4H 2O + 3Fe = Fe 3O 4 + 8H (4)

Vapautunut vety pystyy diffundoitumaan metalliin ja muodostamaan metaania (CH 4) rautakarbidin kanssa:

4H + Fe 3 C = CH 4 + 3Fe (5)

On myös mahdollista yhdistää atomivetyä molekyyliksi (H + H = H 2).

Metaani ja molekyylivety eivät pääse tunkeutumaan metalliin, vaan 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); ytimien kiehumiskriisi, kun metallin päälle muodostuu vakaa höyrykalvo - siellä metalli ei melkein vaurioidu, mutta kalvon reunoilla, joissa tapahtuu aktiivista haihtumista, kaustinen sooda keskittyy; halkeamia, joissa haihtuminen tapahtuu, eroaa haihduttamisesta koko vesimäärässä: kaustinen sooda haihtuu huonommin kuin vesi, vesi ei huuhtoudu pois ja kerääntyy. Kaustinen sooda muodostaa metalliin vaikuttaessaan halkeamia raerajoille, jotka on suunnattu metallin sisäpuolelle (rakeidenvälisen korroosion tyyppi on rako).

Rakeiden välinen korroosio alkalisen kattilaveden vaikutuksesta keskittyy useimmiten kattilan rumpuun.

Riisi. 3. Rakeiden välinen korroosio: a - metallin mikrorakenne ennen korroosiota, b - mikrorakenne korroosiovaiheessa, halkeilu metalliraerajaa pitkin

Tällainen syövyttävä vaikutus metalliin on mahdollista vain, kun kolme tekijää on läsnä samanaikaisesti:

• paikalliset mekaaniset vetojännitykset, jotka ovat lähellä myötörajaa tai hieman ylittävät sen, eli 2,5 MN / mm 2;
• rummun osien löysät liitokset (mainittu yllä), joissa voi tapahtua kattilan veden syvähöyryä ja joissa kerääntyvä kaustinen sooda liuottaa rautaoksidien suojakalvon (NaOH-pitoisuus on yli 10 %, veden lämpötila on yli 200 °C ja - erityisesti - lähempänä 300 °C). Jos kattilaa käytetään nimellispainetta alhaisemmalla paineella (esimerkiksi 0,6-0,7 MPa 1,4 MPa:n sijaan), tämän tyyppisen korroosion todennäköisyys pienenee;
• kattilaveden epäsuotuisa aineyhdistelmä, josta puuttuvat tarvittavat suojaavat pitoisuudet tämän tyyppistä korroosiota estäviä aineita. Natriumsuolat voivat toimia inhibiittoreina: sulfaatit, karbonaatit, fosfaatit, nitraatit, selluloosasulfiittiliuos.

Riisi. 4. Rakeiden välisen korroosion esiintyminen

Korroosiohalkeamat eivät kehity, jos suhde:

(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.

Parhaillaan valmistetuissa kattiloissa ainakin yksi näistä korroosion olosuhteista puuttuu.

Piiyhdisteiden läsnäolo kattilan vedessä voi myös lisätä rakeiden välistä korroosiota.

NaCl ei näissä olosuhteissa ole korroosionestoaine. Yllä esitettiin: kloori-ionit (Cl -) ovat korroosion kiihdyttimiä, suuren liikkuvuuden ja pienen kokonsa ansiosta ne tunkeutuvat helposti suojaavien oksidikalvojen läpi ja muodostavat hyvin liukenevia suoloja raudan kanssa (FeCl 2, FeCl 3) huonosti liukenevan raudan sijaan. oksideja.

Kattilavedessä ohjataan perinteisesti kokonaismineralisoitumisen arvoja, ei yksittäisten suolojen määrää. Luultavasti tästä syystä standardointia ei otettu käyttöön ilmoitetun suhteen (6), vaan kattilaveden suhteellisen alkaliteetin arvon mukaan:

Uh kv rel = Uh ov rel = Uh ov 40 100 / S ov ≤ 20, (7)

missä Щ kv rel on kattilaveden suhteellinen alkalisuus, %; Ш ov rel - käsitellyn (lisä)veden suhteellinen alkalisuus, %; Ш ov - käsitellyn (lisä)veden kokonaisalkalisuus, mmol / l; S ov - käsitellyn (lisä)veden suolapitoisuus (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 vetykationinvaihtosuodattimen "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 out - D to), missä W noin ulos - lähdeveden kokonaisalkalisuus, mmol / l; D to - koagulantin annos, mmol / l;
• natronkalkituksen jälkeen 30-40 ° C - (1,0-1,5) ja 60-70 ° C - (1,0-1,2).

Kattilaveden suhteellisen alkaliteetin arvot Rostekhnadzorin standardien mukaisesti hyväksytään,%, ei enempää:

• 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 seuraus

Rostekhnadzorin standardien mukaan Sq kv rel on yksi kriteereistä turvallista työtä kattilat. On oikeampaa tarkistaa kattilaveden mahdollisen alkalisen aggressiivisuuden kriteeri, joka ei ota huomioon kloori-ionipitoisuutta:

K u = (S ov - [Сl -]) / 40 U ov, (8)

missä K u on kattilaveden mahdollisen alkalisen aggressiivisuuden kriteeri; S ov - käsitellyn (lisä)veden suolapitoisuus (mukaan lukien kloridipitoisuus), mg / l; Сl - - kloridipitoisuus käsitellyssä (lisä-) vedessä, mg / l; Ш 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, joiden paine on enintään 0,8 MPa - älä standardoi.

Lietekorroosio

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 tulipesän puolella.

Vahingon tyyppi ja luonne... Harvinaiset, jyrkästi rajalliset suuret haavaumat.

... Nitriitti-ionien (NO - 2) läsnä ollessa syöttövedessä yli 20 μg / L, veden lämpötila on yli 200 ° C, nitriitit toimivat katodisina depolarisaattoreina sähkökemiallinen korroosio, pelkistäen HNO 2:ksi, NO:ksi, N 2:ksi (katso edellä).

Höyry-vesikorroosio

Metallin korroosiovaurioiden paikat... Tulistimen käämien poistoaukko, tulistetun höyryn linjat, vaakasuorat ja hieman vinot höyrynkehitysputket alueilla, joissa vedenkierto on huono, joskus pitkin kiehuvan veden ekonomaiserien ulostulokäämien ylempää generaattoria.

Vahingon tyyppi ja luonne... Tiheiden mustien rautaoksidien (Fe 3 O 4) kerrostumia, jotka ovat kiinnittyneet tiukasti metalliin. Lämpötilan vaihteluilla plakin (kuoren) jatkuvuus rikkoutuu, suomut putoavat. Tasainen metallin oheneminen kolhuilla, pitkittäishalkeamilla, murtumilla.

Se voidaan tunnistaa lietteen alikorroosioksi: syvien kuoppien muodossa, joiden reunat ovat epäselvästi rajatut, useammin lähellä putkeen ulkonevia hitsejä, joihin lietettä 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;
• palamisjärjestelmän rikkominen: polttimien kuona, lisääntynyt putkien saastuminen sisällä ja ulkopuolella, epävakaa (värähtely) palaminen, liekin 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.

Metallivaurioiden paikat... Putket ja säiliöt kattilaan määrätyn lämpötilan vedellä.

Vahingon tyyppi ja luonne... Tuberkuloita eri kokoja: halkaisija useista millimetreistä useisiin senttimetreihin, harvoin - useita kymmeniä senttimetrejä. Tuberkulat on peitetty tiheillä rautaoksideilla - aerobisten bakteerien jätetuotteella. Sisällä - musta jauhe ja suspensio (rautasulfidi FeS) - sulfaattia vähentävien anaerobisten bakteerien tuote, mustan muodostuksen alla - pyöreitä haavaumia.

Vahinkojen syyt... V luonnonvesi rautasulfaatteja, happea ja erilaisia ​​bakteereja on aina läsnä.

Hapen läsnä ollessa rautabakteerit muodostavat rautaoksidikalvon, jonka alla anaerobiset bakteerit pelkistävät sulfaatit rautasulfidiksi (FeS) ja rikkivedyksi (H2S). Rikkivety puolestaan ​​aiheuttaa rikkipitoisten (erittäin epästabiilien) ja rikkihappojen muodostumista, ja metalli syöpyy.

Tällä tyypillä on epäsuora vaikutus kattilan korroosioon: vesivirtaus nopeudella 2-3 m / s repii irti kuoppia, kuljettaa niiden sisällön kattilaan, mikä lisää lietteen kertymistä.

Harvinaisissa tapauksissa tämä korroosio on mahdollista itse kattilassa, jos varakattilan pitkän sammutuksen aikana se täytetään vedellä, jonka lämpötila on 50-60 ° C, ja lämpötila pysyy yllä vahingossa tapahtuvien höyryn läpimurtojen takia. viereiset kattilat.

"Keloitunut" korroosio

Korroosiovaurioiden paikat... Laitteet, joissa höyry erotetaan vedestä: kattilan rumpu, höyrynerotuslaitteet rummussa ja sen ulkopuolella, myös - harvoin - syöttövesiputkissa ja ekonomaiseri.

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 myöskään korroosiotuotteita, koska "kelaatti" (polyamiinien orgaaniset yhdisteet, jotka on erityisesti lisätty kattilaan) on jo reagoinut.

Hapen läsnä ollessa, mitä harvoin tapahtuu normaalisti toimivassa kattilassa, syöpynyt pinta "virkistyy": karheus, metallisaarekkeet.

Korroosiovaurioiden syyt... "Kelaatin" vaikutusmekanismi kuvattiin aiemmin ("Teollisuus- ja lämmityskattilat ja mini-CHP", 1 (6) ΄ 2011, s. 40).

"Kelaatti"-korroosiota tapahtuu "kelaatin" yliannoksella, mutta se on mahdollista myös normaaliannoksella, koska "kelaatti" on keskittynyt alueille, joilla vesi haihtuu voimakkaasti: kuplakiehuminen korvataan kalvoisella. Höyrynerotuslaitteissa on tapauksia, joissa "kelaatti"-korroosio on erityisen tuhoisaa veden ja höyry-vesi-seoksen suurista turbulenssinopeuksista johtuen.

Kaikilla kuvatuilla korroosiovaurioilla voi olla synergistinen vaikutus, joten kokonaisvaurio yhteisvaikutuksesta eri tekijöitä korroosio voi ylittää tietyntyyppisten korroosion aiheuttamien vaurioiden määrän.

Pääsääntöisesti syövyttävien aineiden vaikutus tehostaa kattilan epävakaa lämpötilaa, mikä aiheuttaa korroosioväsymistä ja aiheuttaa lämpöväsymiskorroosiota: käynnistysten määrä kylmätilasta on yli 100, käynnistysten kokonaismäärä yli 200 Koska tämän tyyppiset metallivauriot ilmenevät harvoin, halkeamat ja murtumat putket näyttävät samanlaisilta kuin erityyppisistä korroosioista aiheutuvat metallivauriot.

Yleensä metallin tuhoutumisen syyn tunnistamiseksi tarvitaan metallografisia lisätutkimuksia: röntgen-, ultraääni-, väri- ja magneettijauhevirheiden havaitseminen.

Useat tutkijat ovat ehdottaneet ohjelmia kattilaterästen korroosiovaurioiden diagnosointiin. Tunnettu ohjelma VTI (A.F.Bogachev työntekijöiden kanssa) - pääasiassa tehokattiloihin korkeapaine ja Energochermet-yhdistyksen kehittäminen - pääasiassa matala- ja keskipainetehokattiloita ja hukkalämpökattiloita varten.

Johdanto

Korroosio (latinasta corrosio - corrosion) on metallien spontaani tuhoutuminen kemiallisen tai fysikaalis-kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena ympäristöön... V 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 + 2Н 2О + ЗО 2 = 2 (Fe 2 O 3 Н 2 О)

V Jokapäiväinen elämä rautaseoksille (teräksille) käytetään usein termiä "ruostuminen". Vähemmän tunnettuja ovat polymeerin korroosiotapaukset. Niiden osalta on olemassa käsite "ikääntyminen", joka on samanlainen kuin metallien termi "korroosio". Esimerkiksi kumin vanheneminen vuorovaikutuksesta ilmakehän hapen kanssa tai tiettyjen muovien tuhoutuminen ilmakehän saostumisen vaikutuksesta sekä biologinen korroosio. Korroosion nopeus, kuten minkä tahansa kemiallisen reaktion, riippuu suuresti lämpötilasta. 100 asteen lämpötilan nousu voi lisätä korroosion nopeutta useita suuruusluokkia.

Korroosioprosesseille on ominaista laaja levinneisyys ja erilaiset olosuhteet ja ympäristöt, joissa se esiintyy. Siksi ei ole olemassa yhtä ja kattavaa korroosiotapahtumien luokitusta. Pääluokitus tehdään prosessin mekanismin mukaan. On olemassa kahta tyyppiä: kemiallinen korroosio ja sähkökemiallinen korroosio. Tässä esseessä kemiallista korroosiota tarkastellaan yksityiskohtaisesti pienten ja suurten laivojen kattilalaitosten esimerkin avulla.

Korroosioprosesseille on ominaista laaja levinneisyys ja erilaiset olosuhteet ja ympäristöt, joissa se esiintyy. Siksi ei ole olemassa yhtä ja kattavaa korroosiotapahtumien luokitusta.

Aggressiivisen väliaineen tyypin mukaan, jossa tuhoamisprosessi 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 yhteydessä

4) - Korroosio täydessä upotuksessa

5) - Korroosio vuorotellen upottamalla

6) - Kitkakorroosio

7) -Sorroosio rasituksessa.

Tuhon luonteen mukaan:

Jatkuva korroosio, joka kattaa koko pinnan:

1) - univormu;

2) - epätasainen;

3) - valikoiva.

Paikallinen (paikallinen) korroosio, joka kattaa tietyt alueet:

1) -täplät;

2) - haavainen;

3) -piste (tai pitting);

4) -läpi;

5) -kiteidenvälinen.

1. Kemiallinen korroosio

Kuvittele metallia, joka valmistaa valssattua metallia metallurgisessa tehtaassa: kuuma massa liikkuu valssaamon telineitä pitkin. Siitä leviää tulisumua joka suuntaan. Juuri metallipinnalta irtoaa kalkkihiukkasia - kemiallisen korroosion tuotetta, joka syntyy 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 vaiheen rajalla. Tässä vuorovaikutuksessa metallin hapettuminen ja syövyttävän väliaineen hapettavan komponentin pelkistyminen etenevät yhdessä toimenpiteessä. Esimerkiksi kattilakiven muodostuminen rautapohjaisten materiaalien vuorovaikutuksessa korkeissa lämpötiloissa hapen kanssa:

4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3

Sähkökemiallisessa korroosiossa metalliatomien ionisoituminen ja syövyttävän väliaineen hapettavan komponentin pelkistyminen tapahtuu useammassa kuin yhdessä toimenpiteessä, 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 on seuraava. Ulkoisen ympäristön hapettava komponentti, joka ottaa pois valenssielektroneja metallista, menee samanaikaisesti sen kanssa kemialliseen yhdisteeseen muodostaen metallin pinnalle kalvon (korroosiotuotteen). Kalvon muodostuminen edelleen tapahtuu johtuen keskinäisestä kahdenvälisestä diffuusiosta aggressiivisen väliaineen kalvon läpi metalliin ja metalliatomeihin kohti ulkoista väliainetta ja niiden vuorovaikutusta. Tässä tapauksessa, jos muodostuneella kalvolla on suojaavia ominaisuuksia, eli se estää atomien diffuusion, korroosio etenee itsestään hidastuen ajoissa. Tällainen kalvo muodostuu kuparille 100 °C:n kuumennuslämpötilassa, nikkelille 650 °C:ssa ja raudalle 400 °C:ssa. Terästuotteiden kuumentaminen yli 600 ° C:een johtaa löysän 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, ritilä, yksityiskohdat petrolilamput ja hapettuminen metallien korkean lämpötilan prosessoinnin aikana (taonta, valssaus, meisto). Myös muiden korroosiotuotteiden muodostuminen metallituotteiden pinnalle on mahdollista. Esimerkiksi rikkiyhdisteiden vaikutuksesta rautaan muodostuu rikkiyhdisteitä, hopeaan jodihöyryjen vaikutuksesta - hopeajodidi jne. Useimmiten metallien pinnalle muodostuu kuitenkin kerros oksidiyhdisteitä.

Lämpötilalla on suuri vaikutus kemiallisen korroosion nopeuteen. Lämpötilan noustessa kaasun korroosion nopeus kasvaa. Kaasuväliaineen koostumuksella on erityinen vaikutus korroosion nopeuteen. erilaisia ​​metalleja... Joten nikkeli on stabiili hapessa, hiilidioksidissa, mutta syövyttää voimakkaasti rikkidioksidin ilmakehässä. Kupari syövyttää hapessa, mutta kestää rikkidioksidia. Kromi on korroosionkestävä kaikissa kolmessa kaasussa.

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 kokoonpanot ovat alttiita kemialliselle korroosiolle - mäntä- ja turbiinityyppiset moottorit, rakettimoottorit jne. Useimpien metallien kemiallinen affiniteetti happea kohtaan korkeissa lämpötiloissa on lähes rajoittamaton, koska kaikkien teknisesti tärkeiden metallien oksidit voivat liueta metalleihin ja poistua tasapainojärjestelmästä:

2Me (t) + 02 (g) 2MeO (t); MeO (t) [MeO] (rr)

Näissä olosuhteissa hapettuminen on aina mahdollista, mutta oksidin liukenemisen myötä metallin pinnalle muodostuu oksidikerros, joka voi estää hapettumisprosessia.

Metallin hapettumisnopeus riippuu itse kemiallisen reaktion nopeudesta ja hapettimen diffuusionopeudesta kalvon läpi, ja siksi suojaava toimenpide mitä parempi sen jatkuvuus ja mitä pienempi diffuusiokapasiteetti, sitä korkeampi kalvo. Metallin pinnalle muodostuneen kalvon jatkuvuus voidaan arvioida muodostuneen oksidin tai jonkin muun yhdisteen tilavuuden suhteella tämän oksidin muodostukseen kulutetun metallin tilavuuteen (Pilling-Badwards-tekijä). Kerroin a (Pilling - Badwards-tekijä) at 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.

Jatkuvia ja stabiileja oksidikerroksia muodostuu kohdassa a = 1,2-1,6, mutta suurilla a-arvoilla kalvot ovat epäjatkuvia, helposti irtoavia metallipinnasta (rautahilse) syntyvien sisäisten jännitysten seurauksena.

Pilling - Badwards -tekijä antaa hyvin likimääräisen arvion, koska oksidikerrosten koostumuksella on laaja homogeenisuusalueen leveysaste, mikä heijastuu myös oksiditiheyteen. Joten esimerkiksi kromille a = 2.02 (puhtaissa faaseissa), 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 hajotettua suolojen ja alkalien liuosta. Sähkökemiallista korroosiota esiintyy myös metallin joutuessa kosketuksiin ilman kanssa (normaalilämpötilassa), joka sisältää aina vesihöyryä, joka tiivistyy metallipinnalle ohuen kosteuskalvon muodossa, mikä luo olosuhteet sähkökemiallisen korroosion esiintymiselle.

Patentin RU 2503747 haltijat:

TEKNOLOGIAN ALA

Keksintö liittyy lämpövoimatekniikkaan ja sitä voidaan käyttää suojaamaan höyry- ja kuumavesikattiloiden, lämmönvaihtimien, kattilalaitteistojen, höyrystimien, lämmitysverkkojen, asuinrakennusten ja teollisuuslaitosten lämmitysjärjestelmien lämmitysputkia vastaan ​​nykyisen käytön aikana.

TEKNOLOGIAN TASO

Höyrykattiloiden toiminta liittyy samanaikaiseen altistumiseen korkeille lämpötiloille, paineelle, mekaaniselle rasitukselle ja aggressiiviselle ympäristölle, joka on kattilavesi. Kattilavesi ja kattilan lämmityspintojen metalli ovat erillisiä vaiheita monimutkaisessa järjestelmässä, joka muodostuu niiden kosketuksessa. Näiden faasien vuorovaikutuksen tulos on niiden rajapinnassa tapahtuvia pintaprosesseja. Tämän seurauksena lämmityspintojen metalliin ilmaantuu korroosiota ja hilseilyä, mikä johtaa metallin rakenteen ja mekaanisten ominaisuuksien muutokseen ja mikä edistää erilaisten vaurioiden kehittymistä. Koska kattilan lämmönjohtavuus on viisikymmentä kertaa pienempi kuin raudan lämmönjohtavuus lämmitysputkissa, lämpöenergiaa häviää lämmönsiirron aikana - 1 mm:n paksuudella 7 - 12 % ja 3 mm:ssä - 25 %. Jatkuvassa höyrykattilajärjestelmässä voimakas kalkkikertymä aiheuttaa usein tuotannon pysähtymisen useiksi päiviksi vuodessa kalkin poistamiseksi.

Syötteen ja siten kattilaveden laadun määräävät epäpuhtaudet, jotka voivat aiheuttaa erityyppistä metallin korroosiota sisäisille lämmityspinnoille, primäärihilseen muodostumista niille sekä lietettä toissijaisen kattilakiven muodostumisen lähteenä. . Lisäksi kattilaveden laatu riippuu myös niiden aineiden ominaisuuksista, jotka muodostuvat pintailmiöiden seurauksena kuljetettaessa vettä ja lauhdetta putkistojen läpi, vedenkäsittelyprosesseissa. Epäpuhtauksien poistaminen syöttövedestä on yksi keino estää kalkkikiven muodostumista ja korroosiota, ja se suoritetaan veden esikäsittelyn (esikeittimen) menetelmillä, joilla pyritään maksimoimaan epäpuhtauksien poisto lähdevedestä. Käytetyt menetelmät eivät kuitenkaan poista täysin epäpuhtauksien pitoisuutta vedestä, mikä ei liity pelkästään teknisiin vaikeuksiin, vaan myös esikeittoveden käsittelymenetelmien taloudelliseen kannattavuuteen. Lisäksi, koska vedenkäsittely on monimutkainen tekninen järjestelmä, se on tarpeeton pienen ja keskisuuren kapasiteetin kattiloissa.

Tunnetuissa menetelmissä jo muodostuneiden kerrostumien poistamiseksi käytetään pääasiassa mekaanisia ja kemiallisia puhdistusmenetelmiä. Näiden menetelmien haittana on, että niitä ei voida tuottaa kattiloiden käytön aikana. Lisäksi kemialliset puhdistusmenetelmät edellyttävät usein kalliiden kemikaalien käyttöä.

Tunnetaan myös kattiloiden käytön aikana suoritettuja menetelmiä kattilakiven muodostumisen ja korroosion estämiseksi.

US-patentissa 1877389 ehdotettiin menetelmää kalkin poistamiseksi ja sen muodostumisen estämiseksi kuumavesi- ja höyrykattiloissa. Tässä menetelmässä kattilan pinta on katodi ja anodi sijaitsee putkilinjan sisällä. Menetelmä koostuu tasa- tai vaihtovirran ohjaamisesta järjestelmän läpi. Kirjoittajat huomauttavat, että menetelmän vaikutusmekanismi piilee siinä, että sähkövirran vaikutuksesta kattilan pinnalle muodostuu kaasukuplia, jotka johtavat olemassa olevan kattilan kuoriutumiseen ja estävät uuden muodostumisen. yksi. Tämän menetelmän haittana on tarve ylläpitää jatkuvasti sähkövirran virtausta järjestelmässä.

US-patentissa nro 5 667 677 ehdotetaan menetelmää nesteen, erityisesti veden, käsittelemiseksi putkistossa kalkin muodostumisen hidastamiseksi. Tämä menetelmä perustuu sähkömagneettisen kentän luomiseen putkiin, joka hylkii veteen liuenneita kalsium- ja magnesiumioneja putkien ja laitteiden seinistä, estäen niiden kiteytymisen hilseen muodossa, mikä mahdollistaa kattiloiden, kattiloiden, lämmön käytön. lämmönvaihtimet, kovan veden jäähdytysjärjestelmät. Tämän menetelmän haittana on käytettyjen laitteiden korkea hinta ja monimutkaisuus.

Julkaisussa WO 2004016833 ehdotetaan menetelmää kattilakiven muodostumisen vähentämiseksi metallipinnalla, joka on alttiina ylikyllästetylle emäksiselle vesiliuokselle, josta voi muodostua kalkkia jonkin altistusjakson jälkeen, joka menetelmä käsittää katodisen potentiaalin kohdistamisen mainittuun pintaan.

Määritettyä menetelmää voidaan käyttää erilaisissa teknologisissa prosesseissa, joissa metalli on kosketuksissa vesiliuoksen kanssa, erityisesti lämmönvaihtimissa. Tämän menetelmän haittana on, että se ei suojaa metallipintaa korroosiolta katodisen potentiaalin poistamisen jälkeen.

Siten tällä hetkellä on olemassa tarve parannetulle menetelmälle kalkkikiven muodostumisen estämiseksi lämmitysputkissa, kuumavesikattiloissa ja höyrykattiloissa, joka on taloudellinen ja erittäin tehokas ja suojaa pintaa korroosiolta pitkäksi aikaa altistuksen jälkeen.

Esillä olevassa keksinnössä spesifioitu ongelma ratkaistaan ​​käyttämällä menetelmää, jonka mukaan metallipinnalle luodaan virtaa kuljettava sähköpotentiaali, joka riittää neutraloimaan kolloidisten hiukkasten ja ionien metallipintaan kohdistuvan adheesiovoiman sähköstaattisen komponentin.

KEKSINNÖN LYHYT KUVAUS

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on saada aikaan parannettu menetelmä kalkin muodostumisen estämiseksi kuumavesi- ja höyrykattiloiden lämmitysputkissa.

Esillä olevan keksinnön toisena tavoitteena on tarjota mahdollisuus poistaa tai merkittävästi vähentää kalkinpoistotarvetta kuumavesi- ja höyrykattiloiden käytön aikana.

Esillä olevan keksinnön toisena tavoitteena on poistaa tarve käyttää kuluvia reagensseja estämään kuumavesi- ja höyrykattiloiden lämmitysputkien hilseily ja korroosio.

Esillä olevan keksinnön toisena tavoitteena on mahdollistaa töiden aloittaminen kuumavesi- ja höyrykattiloiden lämmitysputkien hilseilyn ja korroosion estämiseksi likaisten kattilaputkien päällä.

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää hilseilyn ja korroosion muodostumisen estämiseksi rautalejeeringistä valmistetulle metallipinnalle, joka on kosketuksessa höyry-vesiympäristön kanssa, josta voi muodostua kalkkia. Määritellyssä menetelmässä määrättyyn metallipintaan kohdistetaan virtaa kuljettava sähköpotentiaali, joka on riittävä neutraloimaan kolloidisten hiukkasten ja ionien metallipintaan kohdistuvan adheesiovoiman sähköstaattisen komponentin.

Vaatimuksen kohteena olevan menetelmän joidenkin tiettyjen suoritusmuotojen mukaan virransiirtopotentiaali on asetettu alueelle 61-150 V. Vaatimuksen kohteena olevan menetelmän joidenkin erityisten suoritusmuotojen mukaan edellä mainittu rautaa sisältävä metalliseos on terästä. Joissakin suoritusmuodoissa metallipinta on kuumavesi- tai höyrykattilan lämmitysputkien sisäpinta.

Tässä kuvauksessa esitetyllä menetelmällä on seuraavat edut. Yksi menetelmän etu on vähentynyt kattilan muodostuminen. Toinen esillä olevan keksinnön etu on mahdollisuus käyttää kerran ostettua toimivaa sähköfysikaalista laitetta ilman kuluvien synteettisten reagenssien käyttöä. Toinen etu on kyky aloittaa työskentely likaisten kattilan putkien parissa.

Esillä olevan keksinnön teknisenä tuloksena on siis kuumavesi- ja höyrykattiloiden tehokkuuden lisääminen, tuottavuuden lisääminen, lämmönsiirron tehokkuuden lisääminen, kattilan lämmityksen polttoaineen kulutuksen vähentäminen, energian säästäminen jne.

Muita esillä olevan keksinnön teknisiä tuloksia ja etuja ovat mahdollisuus tuhota kerros kerrokselta ja poistaa jo muodostunut hilse sekä estää sen uuden muodostumisen.

LYHYT KUVAUS PIIRUSTISTA

Kuvassa 1 on esitetty kerrostumien jakautuminen kattilan sisäpinnoille esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän soveltamisen seurauksena.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä koostuu siitä, että metallipintaan, joka on alttiina kalkkikiven muodostumiselle, kohdistetaan virtaa kuljettava sähköpotentiaali, joka on riittävä neutraloimaan kolloidisten hiukkasten ja ionien adheesiovoiman sähköstaattisen komponentin, joka muodostaa kalkkia metallipintaan.

Termi "johtava sähköpotentiaali" tässä hakemuksessa käytetyssä merkityksessä tarkoittaa vaihtopotentiaalia, joka neutraloi sähköisen kaksoiskerroksen metallin ja suoloja sisältävän höyry-vesiväliaineen rajapinnassa, mikä johtaa kalkkikiven muodostumiseen.

Kuten alan ammattilainen tietää, metallin varauksenkantajat ovat hitaita päävarauksenkantajiin, elektroneihin verrattuna, sen kiderakenteen dislokaatioita, jotka kuljettavat sähkövarausta ja muodostavat dislokaatiovirtoja. Nämä virtaukset tulevat ulos kattilan lämmitysputkien pintaan, ja ne ovat osa sähköistä kaksoiskerrosta kalkin muodostumisen aikana. Virtaa kuljettava, sähköinen, sykkivä (eli vaihtuva) potentiaali käynnistää dislokaatioiden sähkövarauksen poistumisen metallipinnasta maahan. Tässä suhteessa se on dislokaatiovirtojen johdin. Tämän virtaa kuljettavan sähköpotentiaalin vaikutuksesta sähköinen kaksoiskerros tuhoutuu, ja kalkki hajoaa vähitellen ja siirtyy kattilaveteen lietteen muodossa, joka poistetaan kattilasta säännöllisin puhalluksin.

Näin ollen termi "johtava potentiaali" on alan ammattimiehelle ymmärrettävä ja lisäksi tunnettu tekniikan tasosta (katso esimerkiksi patentti RU 2128804 C1).

Esimerkiksi julkaisussa RU 2100492 C1 kuvattua laitetta, joka sisältää muuntimen, jossa on taajuusmuuttaja ja sykkivä potentiaalisäädin sekä pulssin muotosäädin, voidaan käyttää laitteena, jolla luodaan virtaa kuljettava sähköpotentiaali. Tämän laitteen yksityiskohtainen kuvaus on julkaisussa RU 2100492 C1. Mitä tahansa muuta samanlaista laitetta voidaan myös käyttää, kuten alan ammattilainen ymmärtää.

Esillä olevan keksinnön mukainen johtava sähköpotentiaali voidaan kohdistaa mihin tahansa metallipinnan osaan, joka on kaukana kattilan pohjasta. Käyttöpaikka määräytyy vaaditun menetelmän mukavuuden ja/tai tehokkuuden mukaan. Alan ammattilainen pystyy tässä esitettyjä tietoja käyttäen ja standarditestimenetelmiä käyttäen määrittämään optimaalisen sijainnin virtaa kuljettavalle sähköpotentiaalille.

Joissakin esillä olevan keksinnön suoritusmuodoissa virtaa kuljettava sähköpotentiaali on vaihteleva.

Esillä olevan keksinnön mukaista johtavaa sähköpotentiaalia voidaan käyttää eri ajanjaksoina. Potentiaalin käyttöaika määräytyy metallipinnan luonteen ja saastumisasteen, käytetyn veden koostumuksen, lämpötilan ja lämmityslaitteen käyttöominaisuuksien sekä muiden tämän tekniikan alan asiantuntijoiden tuntemien tekijöiden perusteella. Alan ammattilainen pystyy tässä kuvauksessa esitettyjen tietojen ja standarditestimenetelmien avulla määrittämään optimaalisen ajan virtaa poistavan sähköpotentiaalin soveltamiselle lämmityksen tavoitteiden, olosuhteiden ja tilan perusteella. laite.

Tartuntavoiman sähköstaattisen komponentin neutraloimiseen tarvittavan virransiirtopotentiaalin suuruuden voi määrittää kolloidikemian alan asiantuntija tekniikan tasosta tunnetun tiedon perusteella, esimerkiksi kirjasta Deryagin BV, Churaev NV, Muller VM Surface Forces, Moskova, Nauka, 1985. Joissakin suoritusmuodoissa virtaa kuljettava sähköpotentiaali on välillä 10 V - 200 V, edullisemmin 60 V - 150 V, vielä edullisemmin 61 V - 150 V. Arvot 61 V - 150 V virtaa kuljettavan sähköpotentiaalin aiheuttama sähköisen kaksoiskerroksen purkautuminen, joka on perustana asteikossa olevien adheesiovoimien sähköstaattiselle komponentille ja sen seurauksena mittakaavassa. Alle 61 V:n virransiirtopotentiaalin arvot eivät riitä tuhoamaan skaalaa, ja yli 150 V:n virransiirtopotentiaalin arvoilla alkaa todennäköisesti lämmitysputkien metallin ei-toivottu sähköeroosio.

Metallipinta, johon esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa, voi olla osa seuraavia lämpöteknisiä laitteita: höyry- ja kuumavesikattiloiden lämmitysputket, lämmönvaihtimet, kattilalaitteistot, höyrystimet, lämmitysjohdot, lämmitysjärjestelmät asuinrakennukset ja teollisuuslaitokset nykyisen toiminnan aikana. Tämä luettelo on havainnollistava eikä rajoita luetteloa laitteista, joihin esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa.

Joissakin suoritusmuodoissa rautaa sisältävä metalliseos, josta valmistetaan metallipinta, johon esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa, voi olla terästä tai muuta rautaa sisältävää materiaalia, kuten valurautaa, kovar-, fechral-, muuntajaterästä. , alsifer, magnico, alnico, kromiteräs, Invar jne. Tämä luettelo on havainnollistava eikä rajoita luetteloa rautaa sisältävistä seoksista, joihin esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Alan ammattilainen pystyy tunnetun tekniikan tietämykseen perustuen sellaisiin rautaa sisältäviin lejeeringeihin, joita voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaisesti.

Esillä olevan keksinnön joidenkin suoritusmuotojen mukaisesti vesipitoinen väliaine, josta kalkkia voi muodostua, on vesijohtovesi. Vesipitoinen väliaine voi olla myös vettä, joka sisältää liuenneita metalliyhdisteitä. Liuenneet metalliyhdisteet voivat olla rauta- ja/tai maa-alkalimetalliyhdisteitä. Vesipitoinen väliaine voi olla myös rauta- ja/tai maa-alkalimetalliyhdisteiden kolloidisten hiukkasten vesipitoinen suspensio.

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä poistaa aiemmin muodostuneet kerrostumat ja toimii reagenssivapaana välineenä sisäpintojen puhdistamiseen lämmityslaitteen käytön aikana, mikä tarjoaa lisäksi hilsettömän toimintatavan. Tässä tapauksessa sen vyöhykkeen koko, jonka sisällä kalkkikiven muodostumisen ja korroosion muodostuminen saavutetaan, ylittää merkittävästi kalkkikiven tehokkaan tuhoamisen vyöhykkeen koon.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä on seuraavat edut:

Ei vaadi reagenssien käyttöä, ts. ympäristöystävällinen;

Helppo toteuttaa, ei vaadi erityisiä laitteita;

Mahdollistaa lämmönsiirtokertoimen lisäämisen ja kattiloiden tehokkuuden lisäämisen, mikä vaikuttaa merkittävästi sen toiminnan taloudellisiin indikaattoreihin;

Sitä voidaan käyttää lisäyksenä sovellettujen esikeittoveden käsittelymenetelmien lisäksi tai erikseen;

Sen avulla voit luopua veden pehmennys- ja ilmanpoistoprosesseista, mikä yksinkertaistaa suuresti kattilarakennusten teknologista järjestelmää ja mahdollistaa merkittävästi kustannuksien vähentämisen rakentamisen ja käytön aikana.

Menetelmän mahdollisia kohteita voivat olla kuumavesikattilat, hukkalämpökattilat, suljetut lämmönsyöttöjärjestelmät, meriveden lämpösuolanpoistolaitteistot, höyrykonvertointilaitteistot jne.

Korroosiovaurioiden puuttuminen, hilseily sisäpinnoille avaa mahdollisuuden perustavanlaatuisten uusien rakenteellisten ja asetteluratkaisujen kehittämiseen pieni- ja keskitehoisiin höyrykattiloihin. Tämä mahdollistaa lämpöprosessien tehostumisen vuoksi höyrykattiloiden massan ja mittojen merkittävän pienenemisen. Tarjoa lämmityspintojen määrätty lämpötilataso ja siten alentaa polttoaineen kulutusta, savukaasujen määrää ja vähentää niiden päästöjä ilmakehään.

ESIMERKKI TÄYTÄNTÖÖNPANOSTA

Esillä olevassa keksinnössä vaadittua menetelmää testattiin kattilalaitoksissa "Admiralteyskie Verfi" ja "Krasny Khimik". On osoitettu, että esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä poistaa tehokkaasti saostumia kattiloiden sisäpinnoista. Näiden töiden aikana saavutettiin vastaava 3-10% polttoaineen säästö, kun taas säästöarvojen vaihteluväli liittyy kattilayksiköiden sisäpintojen erilaiseen likaantumiseen. Työn tavoitteena oli arvioida väitteen kohteena olevan menetelmän tehokkuutta varmistaa keskitehoisten höyrykattiloiden reagenssivapaa, hilseilemätön toiminta laadukkaan vedenkäsittelyn olosuhteissa, vesikemiallisen järjestelmän noudattamisen ja korkean laitteiden käytön ammattitaso.

Esillä olevassa keksinnössä vaaditun menetelmän koe suoritettiin TEK SPb:n lounaisen haaran Krasnoselskajan 4. kattilalaitoksen höyrykattilayksiköllä nro 3 DKVr 20/13. Kattilayksikön toiminta suoritettiin tiukasti säädösasiakirjojen vaatimusten mukaisesti. Kattila on varustettu kaikilla tarvittavilla välineillä sen toimintaparametrien valvomiseksi (syntyvän höyryn paine ja virtausnopeus, syöttöveden lämpötila ja virtausnopeus, puhallusilman ja polttoaineen paine polttimissa, tyhjiö pääosissa kattilayksikön kaasupolku). Kattilan höyrykapasiteetti pidettiin tasolla 18 t/h, höyrynpaine kattilan rummussa oli 8,1…8,3 kg/cm 2. Ekonomaiseri toimi lämmitystilassa. Lähdevesi oli kaupungin vesihuolto, joka vastasi GOST 2874-82 "Juomavesi" vaatimuksia. On huomattava, että rautayhdisteiden määrä määritellyn kattilahuoneen tuloaukossa ylittää pääsääntöisesti säännösten mukaiset vaatimukset (0,3 mg / l) ja on 0,3-0,5 mg / l, mikä johtaa sisäpintojen voimakkaaseen liikakasvuun. rautayhdisteiden kanssa.

Menetelmän tehokkuuden arviointi suoritettiin kattilayksikön sisäpintojen kunnon mukaan.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän vaikutuksen arviointi kattilan sisäisten lämmityspintojen tilaan.

Ennen kokeiden aloittamista kattilayksikölle tehtiin sisäinen tarkastus ja sisäpintojen alkutila kirjattiin. Kattilan esitarkastus tehtiin lämmityskauden alussa, kuukausi sen kemiallisen puhdistuksen jälkeen. Tarkastuksen tuloksena paljastui: rumpujen pinnalla kiinteitä tummanruskean värisiä kiinteitä kerrostumia, joilla on paramagneettisia ominaisuuksia ja jotka koostuvat oletettavasti rautaoksideista. Saostumien paksuus oli visuaalisesti jopa 0,4 mm. Kattilaputkien näkyvästä osasta, pääasiassa tulipesän puolelta, ei löytynyt jatkuvia kiinteitä kerrostumia (jopa viisi täplää 100 mm putken pituutta kohti, koko 2-15 mm ja paksuus enintään 0,5 mm visuaalisesti).

Julkaisussa RU 2100492 C1 kuvattu laite virransiirtopotentiaalin luomiseksi yhdistettiin pisteessä (1) kattilan takana olevan ylemmän rummun luukkuun (2) (katso kuva 1). Johtava sähköpotentiaali oli 100 V. Johtava sähköpotentiaali ylläpidettiin jatkuvasti 1,5 kuukauden ajan. Tämän ajanjakson lopussa kattilayksikkö avattiin. Kattilan sisäisen tarkastuksen tuloksena ylemmän ja alemman rummun pinnalla (3) havaittiin lähes täydellinen saostumien puuttuminen (enintään 0,1 mm visuaalisesti) 2-2,5 metrin säteellä (vyöhyke (4)) rummun luukut (laitteen liitäntäkohdat johtavan potentiaalin luomiseksi (1)). 2,5-3,0 m (vyöhyke (5)) etäisyydellä luukuista kerrostumat (6) säilyivät erillisinä, jopa 0,3 mm paksuina mukuleina (täplinä) (ks. kuva 1). Edelleen, kun siirrymme eteenpäin (3,0-3,5 m etäisyydellä luukuista), kiinteät kerrostumat alkavat (7) 0,4 mm:iin asti visuaalisesti, ts. tällä etäisyydellä laitteen liitäntäpisteestä esillä olevan keksinnön mukaisen puhdistusmenetelmän vaikutusta ei käytännössä ilmennyt. Johtava sähköpotentiaali oli 100 V. Johtava sähköpotentiaali ylläpidettiin jatkuvasti 1,5 kuukauden ajan. Tämän ajanjakson lopussa kattilayksikkö avattiin. Kattilayksikön sisäisen tarkastuksen tuloksena havaittiin, että ylemmän ja alemman tynnyrin pinnalla ei ole lähes lainkaan kerrostumia (enintään 0,1 mm visuaalisesti) 2-2,5 metrin etäisyydellä rummun luukuista ( laitteen kiinnityskohta virransiirtopotentiaalin luomiseksi). 2,5-3,0 m etäisyydellä luukuista kerrostumat pysyivät erillisinä, jopa 0,3 mm paksuina mukuleina (täplinä) (ks. kuva 1). Edelleen, kun siirrymme eteenpäin (3,0-3,5 m etäisyydellä luukuista), kiinteät kerrostumat alkavat visuaalisesti 0,4 mm:iin asti, ts. tällä etäisyydellä laitteen liitäntäpisteestä esillä olevan keksinnön mukaisen puhdistusmenetelmän vaikutusta ei käytännössä ilmennyt.

Kattilaputkien näkyvässä osassa, 3,5-4,0 metrin etäisyydellä rumpujen luukuista, kerrostumat puuttuivat lähes kokonaan. Edelleen, kun siirryimme eteenpäin, emme löytäneet jatkuvia kiinteitä kerrostumia (jopa viisi täplää per 100 p.mm, koko 2-15 mm ja paksuus jopa 0,5 mm visuaalisesti).

Tämän koevaiheen tuloksena pääteltiin, että esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä ilman reagensseja hajottaa tehokkaasti aiemmin muodostuneet kerrostumat ja tarjoaa kattilalle hilseilemättömän toimintatavan.

Seuraavassa testausvaiheessa pisteeseen "B" kytkettiin laite virransiirtopotentiaalin luomiseksi ja testejä jatkettiin vielä 30-45 päivää.

Kattilayksikön seuraava avaus tehtiin 3,5 kuukauden jatkuvan laitteen käytön jälkeen.

Kattilayksikön tarkastus osoitti, että aiemmin jäljelle jääneet kerrostumat tuhoutuivat kokonaan ja vain pieni määrä oli säilynyt kattilaputkien alemmissa osissa.

Tämä antoi meille mahdollisuuden tehdä seuraavat johtopäätökset:

Sen vyöhykkeen mitat, jossa kattilayksikkö toimii ilman mittakaavaa, ylittävät merkittävästi saostumien tehokkaan tuhoamisen vyöhykkeen mitat, mikä mahdollistaa virransiirtopotentiaalin liitäntäpisteen myöhemmän siirron puhdistaaksesi koko sisäpinnan. kattila ja säilytä sitten kalkkiton toimintatila;

Aiemmin muodostuneiden kerrostumien tuhoutuminen ja uusien muodostumisen estäminen varmistetaan luonteeltaan erilaisilla prosesseilla.

Tarkastuksen tulosten perusteella päätettiin jatkaa kokeita lämmitysjakson loppuun asti tavoitteena rumpujen ja kattilan putkien loppupuhdistus ja kattilan hilsettömän toiminnan luotettavuuden selvittäminen. Kattilayksikön seuraava avaus tehtiin 210 päivän kuluttua.

Kattilan sisäisen tarkastuksen tulokset osoittivat, että kattilan ylä- ja alarummun sisäpintojen ja kattilaputkien puhdistusprosessi päättyi lähes täydelliseen kerrostumien poistoon. Metallin koko pinnalle muodostui ohut tiheä pinnoite, jolla oli musta väri ja sininen tummuminen, jonka paksuus ei edes kosteassa tilassa (melkein välittömästi kattilan avaamisen jälkeen) visuaalisesti yli 0,1 mm .

Samalla varmistettiin kattilayksikön kattilattoman toiminnan luotettavuus käytettäessä esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää.

Magnetiittikalvon suojaava vaikutus kesti jopa 2 kuukautta laitteen irrotuksen jälkeen, mikä riittää varmistamaan kattilayksikön kuivan säilymisen, kun se siirretään reserviin tai korjattavaksi.

Vaikka esillä olevaa keksintöä on kuvattu liittyen keksinnön erilaisiin spesifisiin esimerkkeihin ja suoritusmuotoihin, tulee ymmärtää, että tämä keksintö ei rajoitu niihin ja että se voidaan toteuttaa seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

1. Menetelmä hilseen muodostumisen estämiseksi metallipinnalle, joka on valmistettu rautaa sisältävästä seoksesta ja joka on kosketuksissa höyry-vesiympäristön kanssa ja josta voi muodostua kalkkia, joka menetelmä käsittää virran kuljettavan sähköpotentiaalin käyttämisen alueella 61 V:stä 150 V:iin määritettyyn metallipintaan neutraloimaan määritellyn metallipinnan ja kolloidisten hiukkasten ja ioneja muodostavien hiukkasten välisen adheesion sähköstaattisen komponentin.

Keksintö liittyy lämpövoimatekniikkaan ja sitä voidaan käyttää höyry- ja kuumavesikattiloiden, lämmönvaihtimien, kattiloiden, höyrystimien, lämmitysverkkojen, asuinrakennusten ja teollisuuslaitosten lämmitysjärjestelmien lämmitysputkien hilseilyltä ja korroosiolta suojaamiseen käytön aikana. Menetelmä rautaa sisältävästä metalliseoksesta valmistetulle ja höyry-vesiympäristön kanssa kosketuksiin joutuneelle metallipinnalle, josta voi muodostua kalkkia, sisältää sen, että mainittuun metallipintaan kohdistetaan virtaa kuljettava sähköpotentiaali alueella. 61 V:sta 150 V:iin neutraloimaan määritellyn metallipinnan ja kalkkia muodostavien kolloidisten hiukkasten ja ionien välisen adheesiovoiman sähköstaattinen komponentti. Teknisenä tuloksena on kuumavesi- ja höyrykattiloiden hyötysuhteen ja tuottavuuden kasvu, lämmönsiirron tehokkuuden kasvu, mikä varmistaa muodostuneen hilseen kerroskerroksisen tuhoutumisen ja poistumisen sekä sen uuden muodostumisen estämisen. 2 kp. f-kiteet, 1 ex., 1 dwg.

Meripaikka Venäjä ei 05. lokakuuta 2016 Luotu: 05. lokakuuta 2016 Päivitetty: 05. lokakuuta 2016 Osumia: 5363

Korroosion tyypit. Käytön aikana höyrykattilan elementit altistuvat aggressiivisille väliaineille - vedelle, höyrylle ja savukaasuille. Erota kemiallinen ja sähkökemiallinen korroosio.

Kemiallinen korroosio höyryn tai veden aiheuttama, hajottaa metallin tasaisesti koko pinnalta. Tällaisen korroosion nopeus nykyaikaisissa laivojen kattiloissa on alhainen. Vaarallisempaa on paikallinen kemiallinen korroosio, jonka aiheuttavat tuhkakerrostumien sisältämät aggressiiviset kemialliset yhdisteet (rikki, vanadiinioksidit jne.).

Yleisin ja vaarallisin on sähkökemiallinen korroosio virtaa elektrolyyttien vesiliuoksissa sähkövirran esiintyessä, mikä johtuu potentiaalierosta metallin yksittäisten osien välillä, jotka eroavat toisistaan ​​kemiallisen heterogeenisyyden, lämpötilan tai käsittelyn laadun suhteen.
Elektrolyytin roolia hoitaa vesi (sisäinen korroosio) tai kondensoitunut vesihöyry kerrostumissa (ulkoinen korroosio).

Tällaisten mikrogalvaanisten parien ilmestyminen putkien pinnalle johtaa siihen, että metalli-ioniatomit siirtyvät veteen positiivisesti varautuneiden ionien muodossa, ja putken pinta saa tässä vaiheessa negatiivisen varauksen. Jos tällaisten mikrogalvaanisten parien potentiaaliero on merkityksetön, metalli-vesi-rajapinnalle muodostuu vähitellen kaksinkertainen sähkökerros, joka hidastaa prosessin jatkoa.

Useimmissa tapauksissa yksittäisten osien potentiaalit ovat kuitenkin erilaisia, mikä aiheuttaa EMF:n syntymisen, joka on suunnattu korkeammasta potentiaalista (anodi) pienempään (katodi).

Tässä tapauksessa metalli-ioniatomit siirtyvät anodista veteen ja ylimääräiset elektronit kerääntyvät katodille. Tämän seurauksena EMF ja siten metallin tuhoutumisprosessin intensiteetti vähenevät jyrkästi.

Tätä ilmiötä kutsutaan polarisaatioksi. Jos anodipotentiaali pienenee suojaavan oksidikalvon muodostumisen tai metalli-ionien pitoisuuden lisääntymisen seurauksena anodialueella, eikä katodipotentiaali käytännössä muutu, polarisaatiota kutsutaan anodiseksi polarisaatioksi.

Kun katodilla on katodinen polarisaatio liuoksessa, ionien ja molekyylien pitoisuus, jotka pystyvät poistamaan ylimääräisiä elektroneja metallipinnalta, laskee jyrkästi. Tästä seuraa, että sähkökemiallisen korroosion torjunnan pääkohta on tällaisten olosuhteiden luominen, kun molemmat polarisaatiotyypit säilyvät.
Tämä on käytännössä mahdotonta saavuttaa, koska kattilan vedessä on aina depolarisoijia - aineita, jotka aiheuttavat polarisaatioprosessien rikkomisen.

Depolarisoijia ovat O 2- ja CO 2 -molekyylit, H+-, Cl- ja SO-4-ionit sekä rauta- ja kuparioksidit. Veteen liuenneet CO 2, Cl - ja SO - 4 estävät tiheän suojaavan oksidikalvon muodostumisen anodille ja edistävät siten anodiprosessien intensiivistä kulkua. Vetyionit H + vähentävät katodin negatiivista varausta.

Hapen vaikutus korroosionopeuteen alkoi ilmetä kahteen vastakkaiseen suuntaan. Toisaalta happi lisää korroosioprosessin nopeutta, koska se on vahva katodialueiden depolarisaattori, toisaalta sillä on pintaa passivoiva vaikutus.
Tyypillisesti kattilan teräsosissa on riittävän vahva alkuoksidikalvo, joka suojaa materiaalia hapelle altistumiselta, kunnes se tuhoutuu kemiallisten tai mekaanisten tekijöiden vaikutuksesta.

Heterogeenisten reaktioiden (johon sisältyy korroosio) nopeutta säätelee seuraavien prosessien intensiteetti: reagenssien (ensisijaisesti depolarisaattorien) syöttö materiaalin pinnalle; suojaavan oksidikalvon tuhoutuminen; reaktiotuotteiden poistaminen sen esiintymispaikasta.

Näiden prosessien intensiteetti määräytyy suurelta osin hydrodynaamisista, mekaanisista ja lämpötekijöistä. Siksi toimenpiteet aggressiivisten kemiallisten reagenssien pitoisuuden vähentämiseksi kahden muun prosessin suurella intensiteetillä, kuten kattiloiden käyttökokemukset osoittavat, ovat yleensä tehottomia.

Tästä seuraa, että ratkaisun korroosiovaurioiden estämisen ongelmaan tulee olla monimutkainen, kun otetaan huomioon kaikki materiaalien tuhoutumisen alkusyihin vaikuttavat tekijät.

Sähkökemiallinen korroosio

Virtauspaikasta ja reaktioihin osallistuvista aineista riippuen erotetaan seuraavat sähkökemiallisen korroosion tyypit:

• happi (ja sen lajike - pysäköinti),
• osaliete (kutsutaan joskus "kuoreksi"),
• rakeiden välinen (kattilaterästen alkalinen hauraus),
• uritettu ja
• rikkipitoinen.

Happikorroosio havaitaan ekonomaisereissa, liittimissä, syöttö- ja syöksyputkissa, höyryvedenkeräilijöissä ja keruulaitteiden sisäisissä laitteissa (suojissa, putkissa, höyrystimen jne.). Kaksipiirikattiloiden, hyötykäyttökattiloiden ja höyryilmalämmittimien toisiopiirin käämit ovat erityisen herkkiä happikorroosiolle. Happikorroosiota tapahtuu kattiloiden toiminnan aikana ja se riippuu kattilaveteen liuenneen hapen pitoisuudesta.

Pääkattiloiden happikorroosionopeus on alhainen, mikä johtuu ilmanpoistajien tehokkaasta toiminnasta ja fosfaatti-nitraattivesijärjestelmästä. Apuvesiputkikattiloissa se saavuttaa usein 0,5 - 1 mm / vuosi, vaikka keskimäärin se on välillä 0,05 - 0,2 mm / vuosi. Kattilaterästen vauriot ovat luonteeltaan pieniä haavaumia.

Vaarallisempi happikorroosiotyyppi on pysäköintikorroosio virtaa kattilan käyttämättömyyden aikana. Työn erityispiirteistä johtuen kaikki laivojen kattilat (ja erityisesti apulaitteet) altistuvat voimakkaalle pysäköintikorroosiolle. Pysyvä korroosio ei pääsääntöisesti johda kattilan vioittumiseen, mutta seisokkien aikana syöpynyt metalli tuhoutuu muiden olosuhteiden pysyessä voimakkaammin kattilan käytön aikana.

Pysäköintikorroosion pääasiallinen syy on hapen pääsy veteen, jos kattila on täynnä, tai metallipinnan kosteuskalvoon, jos kattila tyhjennetään. Veden sisältämät kloridit ja NaOH sekä vesiliukoiset suolakertymät ovat tässä tärkeässä roolissa.

Kun vedessä on klorideja, metallin tasainen korroosio voimistuu, ja jos se sisältää pienen määrän alkaleja (alle 100 mg / l), korroosio on paikallinen. Pysäköintikorroosion välttämiseksi lämpötilassa 20 - 25 °C, veden tulee sisältää enintään 200 mg / l NaOH:ta.

Ulkoiset korroosion merkit, joissa on mukana happea: paikalliset pienet haavaumat (kuva 1, a), jotka ovat täynnä ruskeita korroosiotuotteita, jotka muodostavat tuberkuloita haavaumien yläpuolelle.

Hapen poistaminen syöttövedestä on yksi tärkeimmistä toimenpiteistä happikorroosion vähentämiseksi. Vuodesta 1986 lähtien laivojen apu- ja soodakattiloiden syöttöveden happipitoisuus on rajoitettu arvoon 0,1 mg/l.

Kuitenkin jopa tällaisella syöttöveden happipitoisuudella havaitaan toiminnassa kattilan elementtien korroosiovaurioita, mikä osoittaa oksidikalvon tuhoutumisprosessien ja reaktiotuotteiden poishuuhtumisen korroosiokeskuksista. . Selkein esimerkki näiden prosessien vaikutuksesta korroosiovaurioihin on pakkokiertoisten soodakattiloiden käämien tuhoutuminen.

Riisi. 1. Happikorroosiosta johtuvat vauriot

Korroosiovaurio happikorroosion aikana ne ovat yleensä tiukasti paikallisia: tuloosien sisäpinnalla (katso kuva 1, a), mutkien alueella (kuva 1, b), poistoosissa ja mutkassa patterin (katso kuva 1, c), sekä hyötykäyttökattiloiden höyry-vesikeräilijöissä (katso kuva 1, d). Juuri näillä alueilla (2 - lähellä seinän kavitaatioalue) virtauksen hydrodynaamiset ominaisuudet luovat olosuhteet oksidikalvon tuhoutumiseen ja korroosiotuotteiden intensiiviselle huuhtoutumiselle.
Itse asiassa kaikki veden virtauksen ja höyry-vesi-seoksen muodonmuutokset liittyvät ulkonäköön kavitaatio seinäkerroksissa laajeneva virta 2, jossa muodostuneet ja välittömästi romahtavat höyrykuplat aiheuttavat oksidikalvon tuhoutumisen hydraulisten mikroiskujen energian vuoksi.
Tätä helpottavat myös kelojen värähtelyn sekä lämpötilan ja paineen vaihtelun aiheuttamat vaihtelevat jännitykset kalvossa. Virtauksen lisääntynyt paikallinen turbulisaatio näillä alueilla aiheuttaa aktiivisen korroosiotuotteiden huuhtoutumisen.

Kierukoiden suorilla poisto-osilla oksidikalvo tuhoutuu vesipisaroiden pintaan kohdistuvien törmäysten seurauksena höyry-vesi-seosvirtauksen turbulenttien pulsaatioiden aikana, joiden hajaantunut rengasmainen liiketapa muuttuu tässä virtauksessa hajaantuneeksi. nopeus jopa 20-25 m/s.
Näissä olosuhteissa jopa alhainen happipitoisuus (~ 0,1 mg / l) aiheuttaa metallin voimakasta tuhoutumista, mikä johtaa fisteleiden ilmaantumiseen La Mont -tyyppisten lämmöntalteenottokattiloiden patterien tuloosiin 2-4 vuoden kuluttua. muissa osissa 6-12 vuoden kuluttua.

Riisi. 2. "Indira Gandhi" -moottorialuksen KUP1500R-käyttökattiloiden ekonomaiserikäämien korroosiovaurio.

Esimerkkinä yllä olevasta tarkastellaan kahden KUP1500R hukkalämpökattilan ekonomaiser-käämien vaurioitumisen syitä Indira Gandhi -sytytintelineeseen (tyyppiä Aleksey Kosygin), jotka otettiin käyttöön lokakuussa 1985. Jo helmikuussa 1987 vaurioiden vuoksi molempien kattiloiden ekonomaiserit vaihdettiin. Kolmen vuoden kuluttua näissä ekonomaisereissa ilmaantuu vaurioita, jotka sijaitsevat osissa jopa 1-1,5 metrin päässä imusarjasta. Vaurion luonne viittaa (kuvat 2, a, b) tyypilliseen happikorroosioon, jota seuraa väsymisvaurio (poikittaishalkeamat).

Väsymyksen luonne kuitenkin vaihtelee paikasta toiseen. Halkeaman (ja aikaisemmin - oksidikalvon halkeaman) ilmaantuminen hitsin alueelle (katso kuva 2, a) on seurausta putkikimpun värähtelyn aiheuttamista vaihtelevista jännityksistä ja putkikimpun suunnittelupiirteestä. yksikkö kelojen liittämiseksi kollektoriin (käämin pää, jonka halkaisija on 22x2).
Oksidikalvon tuhoutuminen ja väsymishalkeamien muodostuminen kelojen suorien osien sisäpinnalle, jotka sijaitsevat 700-1000 mm etäisyydellä tuloaukosta (katso kuva 2, b), johtuvat vaihtelevasta lämpöenergiasta. kattilan käyttöönoton aikana syntyvät jännitykset, kun kuumalle pinnalle syötetään kylmää vettä. Tässä tapauksessa lämpöjännitysten vaikutusta tehostaa se, että kelojen uritus vaikeuttaa putkimetallin vapaata laajenemista, jolloin metalliin syntyy lisäjännitystä.

Lietekorroosio yleensä havaitaan päävesiputkikattiloissa seinän sisäpinnoilla ja tulonipujen höyryä kehittävissä putkissa poltinta päin. Alilietteen korroosio on luonteeltaan ovaalin muotoisia haavaumia, joiden koko pääakselin suuntaisesti (rinnakkaisena putken akselin kanssa) on jopa 30-100 mm.
Haavoissa on tiheä oksidikerros "kuorina" 3 (kuva 3.) Lietekorroosiota tapahtuu kiinteiden depolarisaattoreiden - rauta- ja kuparioksidien 2 - läsnä ollessa, jotka kerrostuvat kuumimmille putkiosille oksidikalvojen tuhoutumisesta syntyvien aktiivisten korroosiokeskusten paikat ...
Päälle 1 muodostuu löysä kerros hilsettä ja korroosiotuotteita. Syntyvät korroosiotuotteista muodostuvat "kuoret" tarttuvat tiukasti perusmetalliin ja ne voidaan poistaa vain mekaanisesti.
Apukattiloissa tämäntyyppinen korroosio ei ole tyypillistä, mutta suurilla lämpökuormilla ja sopivilla vedenkäsittelytiloilla ei ole poissuljettua lietekorroosion esiintymistä näissä kattiloissa.