Корозія поверхонь нагріву
Корозія поверхонь нагріву
Руйнування металу під дією навколишнього середовища називають корозією. Металеві поверхні нагріву парових і водогрійних котлів піддаються корозії під дією продуктів згоряння, так і під дією нагрівається середовища. корозія поверхонь нагріву з боку продуктів згоряння називається зовнішньою, а з боку нагрівається середовища ― внутрішньої.
Зовнішня корозія поверхонь нагріву може бути низькотемпературної і високотемпературної. Низькотемпературна корозія поверхонь нагріву буває киснева і сіркокислі. Киснева корозія поверхонь нагріву може відбуватися при спалюванні будь-якого палива, а сіркокислі ― тільки при спалюванні палив, що містять сірку. Високотемпературна корозія поверхонь нагріву може відбуватися лише при спалюванні мазуту, в золі яких міститься ванадій.
Кисневої корозії схильні поверхні нагріву, температура стінки яких може виявитися рівною температурі точки роси. При надходженні занадто холодної води водяний теплообмінник або конвективну поверхню нагрівання водогрійних котлів або холодного повітря в повітропідігрівник на їх поверхні відбувається конденсація водяних парів, що містяться в продуктах згоряння. В результаті осідання вологи на поверхнях нагріву розчинений у ній кисень вступає у взаємодію з металом, роз'їдаючи його. Зі збільшенням вологості палива і вмісту в ньому водню ймовірність кисневої корозії підвищується. Так, наприклад, при спалюванні антрацитового штибу температура точки роси 27-28 °С, природного газу та торфу 55-60 °Пн. Поверхні нагріву, виконані зі сталі, руйнуються швидше, ніж поверхні нагріву з чавуну.
Низькотемпературна сіркокислі корозія поверхонь нагріву обумовлена наявністю в продуктах згоряння сірчаного ангідриду, що виходить при горінні сірки, що міститься в мазуті або, наприклад, у вугіллі.
При згорянні сірки утворюється сірчистий ангідрид S02 і невелика кількість сірчаного ангідриду S03. Наявні в продуктах згоряння водяні пари, з'єднуючись з сірчаним ангідридом, утворюють пари сірчаної кислоти H2S04. Якщо температура стінки поверхні нагріву дорівнює або менша температури точки роси, то на стінці конденсуються пари сірчаної кислоти. У результаті цього поверхня нагріву піддається інтенсивної сірчанокислотної корозії. Освіта SO3 протікає більш інтенсивно при наявності вільного кисню в продуктах згоряння. Тому підвищені значення коефіцієнта надлишку повітря в топці призводять до збільшення кількості сірчаного ангідриду. Температура точки роси продуктів згоряння тим вище, чим більше в них сірчаного ангідриду.
Зниження інтенсивності сірчанокислотної корозії при спалюванні сірчистого мазуту досягається застосуванням різних присадок. Присадки нейтралізують S02 і S03, одночасно сприяючи утворенню більш пухких відкладень золи на поверхнях нагріву.
Результати випробувань показали, що зниження коефіцієнта надлишку повітря на виході з топки до 1,02-1,03 призводить до зниження низькотемпературної корозії, яка при цих умовах характеризується зносом поверхні нагріву 0,5-0,6 мм/рік.
Наявність невеликої кількості ванадію в золі мазуту призводить до високотемпературної корозії, якій піддаються металеві елементи котла, що працюють при температурах, більших 600 °С. При високих температурах працюють неохолоджувані елементи котлів (наприклад, підвіски пароперегрівача), які виходять із ладу через 1-3 роки.
Внутрішня корозія поверхонь нагріву парових і водогрійних котлів в основному буває наступних видів: киснева, пароводяна, лужна і подшламовая.
Киснева корозія поверхонь нагріву спостерігається як при роботі котла, так і при перебуванні його в резерві. Основним проявом кисневої корозії є виразки, зазвичай закриті оксидами заліза. Якщо продукти корозії мають чорний колір, утворений наявністю в них магнетитов (Fe304), і міцно пов'язані з металом, то утворення цих виразок відбувається па працюючому котлі. Якщо оксиди заліза рудого кольору і легко видаляються з металу, то найбільш імовірно, що вони утворилися в періоди стоянки котла. Виразки, що з'являються на працюючому котлі, обумовлені наявністю кисню у воді і в першу чергу спостерігаються на вхідних ділянках водяного економайзера, а при концентраціях кисню понад 0,3 мг/кг поширюються на барабан котла і опускні труби. Виразки, що з'являються на непрацюючому котлі, вказують на так звану стояночную корозію. Стоянкової корозії можуть піддаватися всі ділянки котла.
Для захисту парових і водогрійних котлів від кисневої корозії застосовується термічна деаерація живильної та підживлювальної води, а також консервація котла при знаходженні його в резерві або ремонті.
Захист від стоянкової корозії здійснюється наступними способами: при простоях котла більше 1-2 місяців консервацію виробляють шляхом використання розчину аміаку або газоподібного азоту, а при простоях до трьох діб ― шляхом заповнення котла деаерірованной водою та підтримання в ньому постійного надлишкового тиску.
Лужна корозія поверхонь нагріву проявляється у вигляді місцевих руйнуванні екранних труб і крихких пошкоджень у місцях упарювання котлової води. У більшості випадків лужна корозія поверхонь нагріву супроводжується пароводяної корозією. Тендітні пошкодження (межкристаллитная корозія) виникають при взаємодії металу з котельною водою. Вони обумовлені високими розтягувальними напругами в металі, соприкасающемся з котельною водою; неплотностью сполук (наприклад, вальцювальних); наявністю в котловій воді розчиненого їдкого натру Межкристаллитная корозія поверхонь нагріву виникає тільки при високій відносній лужність котлової води. Під відносної лужність котлової води розуміють відношення її лужності до солевмісту; визначають це відношення (у відсотках) за формулою
де Щк. ― лужність котлової води, мг-екв/кг; Зк. в ― солевміст котлової води, мг/кг; 40 ― еквівалент їдкого натру.
У відповідності з правилами Держгіртехнагляду щоб уникнути аварій водяних котлів, пов'язаних з міжкристалітної корозії металу, відносна лужність котлової води не повинна перевищувати 20 %.
Подшламовая корозія поверхонь нагріву відбувається головним чином внаслідок забруднення живильної води окислами заліза і міді. В результаті подшламовой корозії утворюються раковини, що досягають іноді в діаметрі декількох десятків міліметрів. Раковини в більшості випадків мають різко окреслені контури. Швидкість проникнення железооксидной корозії вглиб металу коливається в значних межах: від часток міліметра до 1 мм у рік і більше. Пошкодження поверхні металу незалежно від їх походження при надходженні в котел оксидів заліза і міді стають вогнищами подшламовой корозії.
Оксиди заліза і міді потрапляють в котли внаслідок корозії обладнання тракту живильної води і поверхонь нагріву самих котлів; корозії елементів водяного тракту, розташованих до і після деаератора (трубопроводів, баків, насосів, підігрівників, економайзерів і т. д.); кисневої корозії котлів і допоміжного обладнання при знаходженні їх у резерві і ремонті. Для попередження надходження продуктів корозії в котли необхідно своєчасно видаляти оксиди заліза і міді з порожнин обладнання і тракту живильної води, організувати відведення забруднень з різних точок водяної системи і, найголовніше, не допускати попадання цих забруднень в живильну воду.
