Дом, дизайн, ремонт, декор. Двор и сад. Своими руками

Дом, дизайн, ремонт, декор. Двор и сад. Своими руками

» » Признаки коррозионной агрессивности воды в котельных установках. Зарубежная технология

Признаки коррозионной агрессивности воды в котельных установках. Зарубежная технология

Ряд котельных использует для подпитки тепловых сетей речные и водопроводные воды с низким значением рН и малой жесткостью. Дополнительная обработка речной воды на водопроводной станции обычно приводит к снижению pН, уменьшению щелочности и повышению содержания агрессивной углекислоты. Появление агрессивной углекислоты возможно также в схемах подключения, применяемых для крупных систем теплоснабжения с непосредственным водоразбором горячей воды (2000ч3000 т/ч). Умягчение воды по схеме Na-катионирования повышает ее агрессивность вследствие удаления природных ингибиторов коррозии - солей жесткости.

При плохо налаженной деаэрации воды и возможных повышениях концентраций кислорода и углекислоты из-за отсутствия дополнительных защитных мероприятий в системах теплоснабжения внутренней коррозии подвержено теплосиловое оборудование ТЭЦ.

При обследовании подпиточного тракта одной из ТЭЦ г. Ленинграда были получены следующие данные по скорости коррозии, г/(м2 · 4):

Место установки индикаторов коррозии

В трубопроводе подпиточной воды после подогревателей теплосети перед деаэраторами трубы толщиной 7 мм утонились за год эксплуатации местами до 1 мм на отдельных участках образовались сквозные свищи.

Причины язвенной коррозии труб водогрейных котлов следующие:

недостаточное удаление кислорода из подпиточной воды;

низкое значение рН обусловленное присутствием агрессивной углекислоты

(до 10ч15 мг/л);

накопление продуктов кислородной коррозии железа (Fe2O3;) на теплопередающих поверхностях.

Эксплуатация оборудования на сетевой воде с концентрацией железа свыше 600 мкг/л обычно приводит к тому, что на несколько тысяч часов работы водогрейных котлов наблюдается интенсивный (свыше 1000 г/м2) занос железоокисидными отложениями их поверхностей нагрева. При этом отмечаются часто появляющиеся течи в трубах конвективной части. В составе отложений содержание окислов железа обычно достигает 80ч90%.

Особенно важными для эксплуатации водогрейных котлов являются пусковые периоды. В первоначальный период эксплуатации на одной ТЭЦ не обеспечивалось удаление кислорода до норм, установленных ПТЭ. Содержание кислорода в подпиточной воде превышало эти нормы в 10 раз.

Концентрация железа в подпиточной воде достигала - 1000 мкг/л, а в обратной воде теплосети - 3500 мкг/л. После первого года эксплуатации были сделаны вырезки из трубопроводов сетевой воды, оказалось, что загрязнение их поверхности продуктами коррозии составляло свыше 2000 г/м2.

Необходимо отметить, что на этой ТЭЦ перед включением котла в работу внутренние поверхности экранных труб и труб конвективного пучка подверглись химической очистке. К моменту вырезки образцов экранных труб котел проработал 5300 ч. Образец экранной трубы имел неровный слой желзоокисидных отложений черно-бурого цвета, прочно связаный с металлом; высота бугорков 10ч12 мм; удельная загрязненность 2303 г/м2.

Состав отложений, %

Поверхность металла под слоем отложений была поражена язвами глубиной до 1 мм. Трубки конвективного пучка с внутренней стороны были занесены отложениями железооксидного типа черно-бурого цвета с высотой бугорков до 3ч4 мм. Поверхность металла под отложениями покрыта язвами различных размеров глубиной 0,3ч1,2 и диаметром 0,35ч0,5 мм. Отдельные трубки имели сквозные отверстия (свищи).

Когда водогрейные котлы устанавливают в старых системах централизованного теплоснабжении, в которых накопилось значительное количество окислов железа, наблюдаются случаи отложения этих окислов в обогреваемых трубах котла. Перед включением котлов необходимо производить тщательную промывку всей системы.

Ряд исследователей признает важную роль в возникновении подшламовой коррозии процесса ржавления труб водогрейных котлов при их простоях, когда не принято должных мер для предупреждения стояночной коррозии. Очаги коррозии, возникающие под воздействием атмосферного воздуха на влажные поверхности котлов, продолжают функционировать при работе котлов.

  • Глава четвертая Предварительная очистка воды и физико-химические процессы
  • 4.1. Очистка воды методом коагуляции
  • 4.2. Осаждение методами известкования и содоизвесткования
  • Глава пятая Фильтрование воды на механических фильтрах
  • Фильтрующие материалы и основные характеристики структуры фильтрованных слоев
  • Глава шестая Обессоливание воды
  • 6.1. Физико-химические основы ионного обмена
  • 6.2. Ионообменные материалы и их характеристики
  • 6.3. Технология ионного обмена
  • 6.4. Малосточные схемы ионитных водоподготовок
  • 6.5. Автоматизация водоподготовительных установок
  • 6.6. Перспективные технологии водоочистки
  • 6.6.1. Противоточная технология ионирования
  • Назначение и область применения
  • Основные принципиальные схемы впу
  • Глава седьмая Термический метод очистки воды
  • 7.1. Метод дистилляции
  • 7.2. Предотвращение накипеобразования в испарительных установках физическими методами
  • 7.3. Предотвращение накипеобразования в испарительных установках химическими, конструктивными и технологическими методами
  • Глава восьмая Очистка высокоминерализованных вод
  • 8.1. Обратный осмос
  • 8.2. Электродиализ
  • Глава девятая Водоподготовка в тепловых сетях с непосредственным водозабором
  • 9.1. Основные положения
  • Нормы органолептических показателей воды
  • Нормы бактериологических показателей воды
  • Показатели пдк (нормы) химического состава воды
  • 9.2. Подготовка добавочной воды методом н-катионирования с голодной регенерацией
  • 9.3. Снижение карбонатной жесткости (щелочности) добавочной воды методом подкисления
  • 9.4. Декарбонизация воды методом известкования
  • 9.6. Магнитная противонакипная обработка добавочной воды
  • 9.7. Подготовка воды для закрытых тепловых сетей
  • 9.8. Подготовка воды для местных систем горячего водоснабжения
  • 9.9. Подготовка воды для отопительных систем теплоснабжения
  • 9.10. Технология обработки воды комплексонами в системах теплоснабжения
  • Глава десятая Очистка воды от растворенных газов
  • 10.1. Общие положения
  • 10.2. Удаление свободной углекислоты
  • Высота слоя в метрах насадки из колец Рашига определяется из уравнения:
  • 10.3. Удаление кислорода физико-химическими методами
  • 10.4. Деаэрация в деаэраторах атмосферного и пониженного давления
  • 10.5. Химические методы удаления газов из воды
  • Глава одиннадцатая Стабилизационная обработка воды
  • 11.1. Общие положения
  • 11.2. Стабилизация воды подкислением
  • 11.3. Фосфатирование охлаждающей воды
  • 11.4. Рекарбонизация охлаждающей воды
  • Глава двенадцатая
  • Применение окислителей для борьбы
  • С биологическим обрастанием теплообменников
  • И обеззараживания воды
  • Глава тринадцатая Расчет механических и ионообменных фильтров
  • 13.1. Расчет механических фильтров
  • 13.2. Расчет ионитных фильтров
  • Глава четырнадцатая Примеры расчета водоподготовительных установок
  • 14.1. Общие положения
  • 14.2. Расчет установки химического обессоливания с параллельным включением фильтров
  • 14.3. Расчет декарбонизатора с насадкой из колец Рашига
  • 14.4. Расчет фильтров смешанного действия (фсд)
  • 14.5. Расчет обессоливающей установки с блочным включением фильтров (расчет «цепочек»)
  • Особые условия и рекомендации
  • Расчет н-катионитных фильтров 1-й ступени ()
  • Расчет анионитных фильтров 1-й ступени (а1)
  • Расчет н-катионитных фильтров 2-й ступени ()
  • Расчет анионитных фильтров 2-й ступени (а2)
  • 14.6. Расчет электродиализной установки
  • Глава пятнадцатая краткие технологии очистки конденсатов
  • 15.1. Электромагнитный фильтр (эмф)
  • 15.2. Особенности осветления турбинных и производственных конденсатов
  • Глава шестнадцатая Краткие технологии очистки сточных вод теплоэнергетики
  • 16.1. Основные понятия о сточных водах тэс и котельных
  • 16.2. Воды химводоочисток
  • 16.3. Отработавшие растворы от промывок и консервации теплосилового оборудования
  • 16.4. Теплые воды
  • 16.5.Воды гидрозолоудаления
  • 16.6. Обмывочные воды
  • 16.7. Нефтезагрязненные воды
  • Часть II. Водно-химический режим
  • Глава вторая Химический контроль – основа водно-химического режима
  • Глава третья коррозия металла паросилового оборудования и методы борьбы с ней
  • 3.1. Основные положения
  • 3.2. Коррозия стали в перегретом паре
  • 3.3. Коррозия тракта питательной воды и конденсатопроводов
  • 3.4. Коррозия элементов парогенераторов
  • 3.4.1. Коррозия парообразующих труб и барабанов парогенераторов во время их эксплуатации
  • 3.4.2. Коррозия пароперегревателей
  • 3.4.3. Стояночная коррозия парогенераторов
  • 3.5. Коррозия паровых турбин
  • 3.6. Коррозия конденсаторов турбин
  • 3.7. Коррозия оборудования подпиточного и сетевого трактов
  • 3.7.1. Коррозия трубопроводов и водогрейных котлов
  • 3.7.2. Коррозия трубок теплообменных аппаратов
  • 3.7.3. Оценка коррозионного состояния действующих систем горячего водоснабжения и причины коррозии
  • 3.8. Консервация теплоэнергетического оборудования и теплосетей
  • 3.8.1. Общее положение
  • 3.8.2. Способы консервации барабанных котлов
  • 3.8.3. Способы консервации прямоточных котлов
  • 3.8.4. Способы консервации водогрейных котлов
  • 3.8.5. Способы консервации турбоустановок
  • 3.8.6. Консервация тепловых сетей
  • 3.8.7. Краткие характеристики применяемых химических реагентов для консервации и меры предосторожности при работе с ними Водный раствор гидразингидрата n2н4·н2о
  • Водный раствор аммиака nh4(oh)
  • Трилон б
  • Тринатрийфосфат Na3po4·12н2о
  • Едкий натр NaOh
  • Силикат натрия (жидкое стекло натриевое)
  • Гидроксид кальция (известковый раствор) Са(он)2
  • Контактный ингибитор
  • Летучие ингибиторы
  • Глава четвертая отложения в энергетическом оборудовании и способы устранения
  • 4.1. Отложения в парогенераторах и теплообменниках
  • 4.2. Состав, структура и физические свойства отложений
  • 4.3. Образование отложений на внутренних поверхностях нагрева парогенераторов с многократной циркуляцией и теплообменников
  • 4.3.1. Условия образования твердой фазы из солевых растворов
  • 4.3.2. Условия образования щелочно-земельных накипей
  • 4.3.3. Условия образования ферро - и алюмосиликатных накипей
  • 4.3.4. Условия образования железоокисных и железофосфатных накипей
  • 4.3.5. Условия образования медных накипей
  • 4.3.6. Условия образования отложений легкорастворимых соединений
  • 4.4. Образование отложений на внутренних поверхностях прямоточных парогенераторов
  • 4.5. Образование отложений на охлаждаемых поверхностях конденсаторов и по такту охлаждающей воды
  • 4.6. Отложения по паровому тракту
  • 4.6.1. Поведение примесей пара в пароперегревателе
  • 4.6.2. Поведение примесей пара в проточной части паровых турбин
  • 4.7. Образование отложений в водогрейном оборудовании
  • 4.7.1. Основные сведения об отложениях
  • 4.7.2. Организация химического контроля и оценка интенсивности накипеобразования в водогрейном оборудовании
  • 4.8. Химические очистки оборудования тэс и котельных
  • 4.8.1. Назначение химических очисток и выбор реагентов
  • 4.8.2. Эксплуатационные химические очистки паровых турбин
  • 4.8.3. Эксплуатационные химические очистки конденсаторов и сетевых подогревателей
  • 4.8.4. Эксплуатационные химические очистки водогрейных котлов Общие положения
  • Технологические режимы очистки
  • 4.8.5. Важнейшие реагенты для удаления отложений из водогрейных и паровых котлов низкого и среднего давлений
  • Глава пятая водно-химический режим (вхр) в энергетике
  • 5.1. Водно-химические режимы барабанных котлов
  • 5.1.1. Физико-химическая характеристика внутрикотловых процессов
  • 5.1.2. Методы коррекционной обработки котловой и питательной воды
  • 5.1.2.1. Фосфатная обработка котловой воды
  • 5.1.2.2. Амминирование и гидразинная обработка питательной воды
  • 5.1.3. Загрязнения пара и способы их удаления
  • 5.1.3.1. Основные положения
  • 5.1.3.2. Продувка барабанных котлов тэс и котельных
  • 5.1.3.3. Ступенчатое испарение и промывка пара
  • 5.1.4. Влияние водно-химического режима на состав и структуру отложений
  • 5.2. Водно-химические режимы блоков скд
  • 5.3. Водно-химический режим паровых турбин
  • 5.3.1. Поведение примесей в проточной части турбин
  • 5.3.2. Водно-химический режим паровых турбин высоких и сверхвысоких давлений
  • 5.3.3. Водно-химический режим турбин насыщенного пара
  • 5.4. Водный режим конденсаторов турбин
  • 5.5. Водно-химический режим тепловых сетей
  • 5.5.1. Основные положения и задачи
  • 5.5.3. Повышение надежности водно-химического режима теплосетей
  • 5.5.4. Особенности водно-химического режима при эксплуатации водогрейных котлов, сжигающих мазутное топливо
  • 5.6. Проверка эффективности проводимых на тэс, котельных водно-химических режимов
  • Часть III Случаи аварийных ситуаций в теплоэнергетике из-за нарушений водно-химического режима
  • Оборудование водоподготовительных установок (впу) останавливает котельную и заводы
  • Карбонат кальция задает загадки…
  • Магнитная обработка воды перестала предотвращать карбонатно-кальциевое накипеобразование. Почему?
  • Как предупредить отложения и коррозию в небольших водогрейных котлах
  • Какие соединения железа осаждаются в водогрейных котлах?
  • В трубках псв образуются отложения из силиката магния
  • Как взрываются деаэраторы?
  • Как спасти трубопроводы умягченной воды от коррозии?
  • Соотношение концентраций ионов в исходной воде определяет агрессивность котловой воды
  • Почему «горели» трубы только заднего экрана?
  • Как удалять из экранных труб органо-железистые отложения?
  • Химические «перекосы» в котловой воде
  • Эффективна ли периодическая продувка котлов в борьбе с железоокисным преобразованием?
  • Свищи в трубах котла появились до начала его эксплуатации!
  • Почему прогрессировала стояночная коррозия в самых «молодых» котлах?
  • Почему разрушались трубы в поверхностном пароохладителе?
  • Чем опасен котлам конденсат?
  • Основные причины аварийности тепловых сетей
  • Проблемы котельных птицепрома Омского региона
  • Почему не работали цтп в Омске
  • Причина высокой аварийности систем теплоснабжения в Советском районе г. Омска
  • Почему высока коррозионная аварийность на новых трубопроводах теплосети?
  • Сюрпризы природы? Белое море наступает на Архангельск
  • Река Омь угрожает аварийным остановом теплоэнергетического и нефтехимического комплексов г. Омска?
  • – Увеличена дозировка коагулянта на предочистку;
  • Выписка из «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей», утв. 19.06.2003
  • Требования к приборам ахк (Автоматика химического контроля)
  • Требования к средствам лабораторного контроля
  • Сравнение технических характеристик приборов различных фирм производителей
  • 3.2. Коррозия стали в перегретом паре

    Система железо – водяной пар термодинамически неустойчива. Взаимодействие этих веществ может протекать с образованием магнетита Fe 3 O 4 или вюстита FeO:

    ;

    Анализ реакций (2.1) – (2.3) свидетельствует о своеобразном разложении водяного пара при взаимодействии с металлом с образованием молекулярного водорода, который не является следствием собственно термической диссоциации водяного пара. Из уравнений (2.1) – (2.3) следует, что при коррозии сталей в перегретом паре в отсутствие кислорода на поверхности может образоваться только Fe 3 О 4 или FeO.

    При наличии в перегретом паре кислорода (например, в нейтральных водных режимах, с дозированием кислорода в конденсат) в перегревательной зоне возможно образование гематита Fe 2 O 3 за счет доокисления магнетита.

    Считают, что коррозия в паре, начиная с температуры 570 °С, является химической. В настоящее время предельная температура перегрева для всех котлов снижена до 545 °С, и, следовательно, в пароперегревателях происходит электрохимическая коррозия. Выходные участки первичных пароперегревателей выполняют из коррозионно-стойкой аустенитной нержавеющей стали, выходные участки промежуточных пароперегревателей, имеющие ту же конечную температуру перегрева (545 °С), – из перлитных сталей. Поэтому коррозия промежуточных пароперегревателей обычно проявляется в сильной степени.

    В результате воздействия пара на сталь на ее первоначально чистой поверхности постепенно образуется так называемый топотактический слой, плотно сцепленный с самим металлом и потому защищающий его от коррозии. С течением времени на этом слое нарастает второй так называемый эпитактический слой. Оба эти слоя для уровня температур пара до 545 °С представляют собой магнетит, но структура их не одинакова – эпитактический слой крупнозернист и не защищает от коррозии.

    Скорость разложения пара

    мгН 2 /(см 2 ч)

    Рис. 2.1. Зависимость скорости разложения перегретого пара

    от температуры стенки

    Влиять на коррозию перегревательных поверхностей методами водного режима не удается. Поэтому основная задача водно-химического режима собственно пароперегревателей заключается в систематическом наблюдении за состоянием металла пароперегревателей с целью недопущения разрушения топотактического слоя. Это может происходить за счет попадания в пароперегреватели и осаждения в них отдельных примесей, особенно солей, что возможно, например, в результате резкого повышения уровня в барабане котлов высокого давления. Связанные с этим отложения солей в пароперегревателе могут привести как к повышению температуры стенки, так и к разрушению защитной оксидной топотактической пленки, о чем можно судить по резкому возрастанию скорости разложения пара (рис. 2.1).

    3.3. Коррозия тракта питательной воды и конденсатопроводов

    Значительная часть коррозионных повреждений оборудования тепловых электростанций приходится на долю тракта питательной воды, где металл находится в наиболее тяжелых условиях, причиной чего является коррозионная агрессивность соприкасающихся с ним химически обработанной воды, конденсата, дистиллята и смеси их. На паротурбинных электростанциях основным источником загрязнения питательной воды соединениями меди является аммиачная коррозия конденсаторов турбин и регенеративных подогревателей низкого давления, трубная система которых выполнена из латуни.

    Тракт питательной воды паротурбинной электростанции можно разделить на два основных участка: до термического деаэратора и после него, причем условия протекания в них коррозии резко различны. Элементы первого участка тракта питательной воды, расположенные до деаэратора, включают трубопроводы, баки, конденсатные насосы, конденсатопроводы и другое оборудование. Характерной особенностью коррозии этой части питательного тракта является отсутствие возможности истощения агрессивных агентов, т. е. угольной кислоты и кислорода, содержащихся в воде. Вследствие непрерывного поступления и движения новых порций воды по тракту происходит постоянное пополнение их убыли. Непрерывное удаление части продуктов реакции железа с водой и приток свежих порций агрессивных агентов создают благоприятные условия для интенсивного протекания коррозионных процессов.

    Источником появления кислорода в конденсате турбин являются присосы воздуха в хвостовой части турбин и в сальниках конденсатных насосов. Подогрев воды, содержащей О 2 и СО 2 в поверхностных подогревателях, расположенных на первом участке питательного тракта, до 60–80 °С и выше приводит к серьезным коррозионным повреждениям латунных труб. Последние становятся хрупкими, и нередко латунь после нескольких месяцев работы приобретает губчатую структуру в результате ярко выраженной избирательной коррозии.

    Элементы второго участка тракта питательной воды – от деаэратора до парогенератора – включают питательные насосы и магистрали, регенеративные подогреватели и экономайзеры. Температура воды на этом участке в результате последовательного подогрева воды в регенеративных подогревателях и водяных экономайзерах приближается к температуре котловой воды. Причиной коррозии оборудования, относящегося к этой части тракта, является главным образом воздействие на металл растворенной в питательной воде свободной углекислоты, источником которой является добавочная химически обработанная вода. При повышенной концентрации ионов водорода (рН < 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.

    При наличии оборудования, изготовленного из латуни (подогреватели низкого давления, конденсаторы), обогащение воды соединениями меди по пароконденсатному тракту протекает в присутствии кислорода и свободного аммиака. Увеличение растворимости гидратированной окиси меди происходит за счет образования медно-аммиачных комплексов, например Сu(NH 3) 4 (ОН) 2 . Эти продукты коррозии латунных трубок подогревателей низкого давления начинают разлагаться на участках тракта регенеративных подогревателей высокого давления (п. в. д.) с образованием менее растворимых окислов меди, частично осаждающихся на поверхности трубок п. в. д. Медистые отложения на трубках п. в. д. способствуют их коррозии во время работы и длительной стоянки оборудования без консервации.

    При недостаточно глубокой термической деаэрации питательной воды язвенная коррозия наблюдается преимущественно на входных участках экономайзеров, где кислород выделяется вследствие заметного повышения температуры питательной воды, а также в застойных участках питательного тракта.

    Теплоиспользующая аппаратура потребителей пара и трубопроводы, по которым возвращается производственный конденсат на ТЭЦ, подвергаются коррозии под действием содержащихся в нем кислорода и угольной кислоты. Появление кислорода объясняется контактом конденсата с воздухом в открытых баках (при открытой схеме сбора конденсата) и подсосами через неплотности в оборудовании.

    Основными мероприятиями для предотвращения коррозии оборудования, расположенного на первом участке тракта питательной воды (от водоподготовительной установки до термического деаэратора), являются:

    1) применение защитных противокоррозионных покрытий поверхностей водоподготовительного оборудования и бакового хозяйства, которые омываются растворами кислых реагентов или коррозионно-агрессивными водами с использованием резины, эпоксидных смол, лаков на перхлорвиниловой основе, жидкого найрита и силикона;

    2) применение кислотостойких труб и арматуры, изготовленных из полимерных материалов (полиэтилена, полиизобутилена, полипропилена и др.) либо стальных труб и арматуры, футерованных внутри защитными покрытиями, наносимыми методом газопламенного напыления;

    3) применение труб теплообменных аппаратов из коррозионно-стойких металлов (красная медь, нержавеющая сталь);

    4) удаление свободной углекислоты из добавочной химически обработанной воды;

    5) постоянный вывод неконденсирующихся газов (кислорода и угольной кислоты) из паровых камер регенеративных подогревателей низкого давления, охладителей и подогревателей сетевой воды и быстрый отвод образующегося в них конденсата;

    6) тщательное уплотнение сальников конденсатных насосов, арматуры и фланцевых соединений питательных трубопроводов, находящихся под вакуумом;

    7) обеспечение достаточной герметичности конденсаторов турбин со стороны охлаждающей воды и воздуха и контроль за присосами воздуха с помощью регистрирующих кислородомеров;

    8) оснащение конденсаторов специальными дегазационными устройствами с целью удаления кислорода из конденсата.

    Для успешной борьбы с коррозией оборудования и трубопроводов, расположенных на втором участке тракта питательной воды (от термических деаэраторов до парогенераторов), применяются следующие мероприятия:

    1) оснащение ТЭС термическими деаэраторами, выдающими при любых режимах работы деаэрированную воду с остаточным содержанием кислорода и углекислоты, не превышающим допустимые нормы;

    2) максимальный вывод неконденсирующихся газов из паровых камер регенеративных подогревателей высокого давления;

    3) применение коррозионно-стойких металлов для изготовления соприкасающихся с водой элементов питательных насосов;

    4) противокоррозионная защита питательных и дренажных баков путем нанесения неметаллических покрытий, стойких при температурах до 80–100 °С, например асбовинила (смеси лака этиноль с асбестом) или лакокрасочных материалов на основе эпоксидных смол;

    5) подбор коррозионно-стойких конструкционных металлов, пригодных для изготовления труб регенеративных подогревателей высокого давления;

    6) постоянная обработка питательной воды щелочными реагентами с целью поддержания заданного оптимального значения рН питательной воды, при котором подавляется углекислотная коррозия и обеспечивается достаточная прочность защитной пленки;

    7) постоянная обработка питательной воды гидразином для связывания остаточного кислорода после термических деаэраторов и создания ингибиторного эффекта торможения перехода соединений железа с поверхности оборудования в питательную воду;

    8) герметизация баков питательной воды путем организации так называемой закрытой системы, чтобы предотвратить попадание кислорода с питательной водой в экономайзеры парогенераторов;

    9) осуществление надежной консервации оборудования тракта питательной воды во время его простоя в резерве.

    Эффективным методом снижения концентрации продуктов коррозии в конденсате, возвращаемом на ТЭЦ потребителями пара, является введение в отборный пар турбин, направляемый потребителям, пленкообразующих аминов – октадециламина или его заменителей. При концентрации этих веществ в паре, равной 2–3 мг/дм 3 , можно снизить содержание окислов железа в производственном конденсате в 10–15 раз. Дозирование водной эмульсии полиаминов с помощью насоса-дозатора не зависит от концентрации в конденсате угольной кислоты, так как действие их не связано с нейтрализующими свойствами, а основано на способности этих аминов образовывать на поверхности стали, латуни и других металлов нерастворимые и несмачиваемые водой пленки.

  • Низкотемпературной коррозии подвергаются поверхности нагрева трубчатых и регенеративных воздухоподогревателей, низкотемпературных экономайзеров, а также металлические газоходы и дымовые трубы при температурах металла ниже точки росы дымовых газов. Источником низкотемпературной коррозии является серный ангидрид SO 3 , образующий в дымовых газах пары серной кислоты, которая конденсируется при температурах точки росы дымовых газов. Нескольких тысячных долей процента SO 3 в газах достаточно для того, чтобы вызвать коррозию металла со скоростью, превышающей 1 мм/год. Низкотемпературная коррозия замедляется при организации топочного процесса с малыми избытками воздуха, а также при применении присадок к топливу и повышении коррозионной стойкости металла.

    Высокотемпературной коррозии подвергаются топочные экраны барабанных и прямоточных котлов при сжигании твердого топлива, пароперегреватели и их крепления, а также экраны нижней радиационной части котлов сверхкритического давления при сжигании сернистого мазута.

    Коррозия внутренней поверхности труб является следствием взаимодействия с металлом труб газов кислорода и углекислоты) или солей (хлоридов и сульфатов), содержащихся в котловой воде. В современных котлах сверхкритического давления пара содержание газов и коррозионноактивных солей в результате глубокого обессоливания питательной воды и термической деаэрации незначительно и основной причиной коррозии является взаимодействие металла с водой и паром. Коррозия внутренней поверхности труб проявляется в образовании оспин, язвин, раковин и трещин; наружная поверхность поврежденных труб может ничем не отличаться от здоровых.

    К повреждениям в результате внутренней коррозии труб также относятся:
    кислородная стояночная коррозия, поражающая любые участки внутренней поверхности труб. Наиболее интенсивно поражаются участки, покрытые водорастворимыми отложениями (трубы пароперегревателей и переходной зоны прямоточных котлов);
    подшламовая щелочная коррозия кипятильных и экранных труб, возникающая под действием концентрированной щелочи вследствие упаривания воды под слоем шлама;
    коррозионная усталость, проявляющаяся в виде трещин в кипятильных и экранных трубах в результате одновременного воздействия коррозионной среды и переменных термических напряжений.

    Окалина образуется на трубах вследствие перегрева их до температур, значительно превышающих расчетные. В связи с ростом производительности котлоагрегатов в последнее время участились случаи выхода из строя труб пароперегревателей из-за недостаточной окалиностойкости к топочным газам. Интенсивное окалинообразование наиболее часто наблюдается при сжигании мазута.

    Износ стенок труб происходит в результате истирающего действия угольной и сланцевой пыли и золы, а также струй пара, выходящих из поврежденных соседних труб или сопел обдувочных аппаратов. Иногда причиной износа и наклепа стенок труб служит дробь, применяемая для очистки поверхностей нагрева. Места и степень износа труб определяют наружным осмотром и измерением их диаметра. Фактическую толщину стенки трубы измеряют ультразвуковым толщиномером.

    Коробление экранных и кипятильных труб, а также отдельных труб и участков настенных панелей радиационной части прямоточных котлов возникает при установке труб с неравномерным натягом, обрыве креплений труб, упуске воды и из-за отсутствия свободы для их тепловых перемещений. Коробление змеевиков и ширм пароперегревателя происходит главным образом вследствие обгорания подвесок и креплений, чрезмерного и неравномерного натяга, допущенного при установке или замене отдельных элементов. Коробление змеевиков водяного экономайзера происходит вследствие перегорания и смещения опор и подвесок.

    Свищи, отдулины, трещины и разрывы могут появиться также в результате: отложения в трубах накипи, продуктов коррозии, технологической окалины, сварочного грата и других посторонних предметов, замедляющих циркуляцию воды и способствующих перегреву металла труб; наклепа дробью; несоответствия марки стали параметрам пара и температуре газов; внешних механических повреждений; нарушения режимов эксплуатации.

    Условия, в которых находятся элементы паровых котлов во время эксплуатации, чрезвычайно разнообразны.

    Как показали многочисленные коррозионные испытания и промышленные наблюдения, низколегированные и даже аустенитные стали при эксплуатации котлов могут подвер­гаться интенсивной коррозии.

    Коррозия металла поверхностей нагрева паровых кот­лов вызывает его преждевременный износ, а иногда приво­дит к серьезным неполадкам и авариям.

    Большинство аварийных остановов котлов приходится на сквозные коррозионные поражения экранных, экономай - зерных, пароперегревательных труб и барабанов котлов. Появление даже одного коррозионного свища у прямоточ­ного котла приводит к останову всего блока, что связано с недовыработкой электроэнергии. Коррозия барабанных котлов высокого и сверхвысокого давления стала основной причиной отказов в работе ТЭЦ. 90 % отказов в работе из-за коррозионных повреждений произошло на барабанных котлах давлением 15,5 МПа. Значительное количество кор­розионных повреждений экранных труб солевых отсеков было в"зонах максимальных тепловых нагрузок.

    Проведенными специалистами США обследованиями 238 котлов (блоки мощностью от 50 до 600 МВт) было зафиксировано 1719 вне­плановых простоев. Около 2/3 простоев котлов были вызваны коррози­ей, из них 20 % приходилось на коррозию парогенерирующих труб. В США внутренняя коррозия"в 1955 г. была признана серьезной проб­лемой после ввода в эксплуатацию большого числа барабанных котлов давлением 12,5-17 МПа.

    К концу 1970 г. около 20 % из 610 таких котлов были поражены коррозией. В основном внутренней коррозии были подвержены экран­ные трубы, а пароперегреватели и экономайзеры поражались ею мень­ше. С улучшением качества питательной воды и переходом на режим координированного фосфатироваиия, с ростом параметров на барабан­ных котлах электростанций США вместо вязких, пластических корро­зионных повреждений происходили внезапные хрупкие разрушения экранных труб. "По состоянию на J970 т. для котлрв давлением 12,5; 14,8 и 17 МПа разрушение труб из-за коррозионных повреждений со­ставило соответственно 30, 33 и 65 % .

    По условиям протекания коррозионного процесса раз­личают атмосферную коррозию, протекающую под дейст­вием атмосферных, а также влажных газов; газовую, обу­словленную взаимодействием металла с различными газа­ми - кислородом, хлором и т. д. - при высоких температу­рах, и коррозию в электролитах, в большинстве случаев протекающую в водных растворах.

    По характеру коррозионных процессов котельный ме­талл может подвергаться химической и электрохимической коррозии, а также их совместному воздействию.


    При эксплуатации поверхностей нагрева паровых кот­лов встречается высокотемпературная газовая коррозия в окислительной и восстановительной атмосферах топоч­ных газов и низкотемпературная электрохимическая кор­розия хвостовых поверхностей нагрева.

    Исследованиями установлено, что высокотемператур­ная коррозия поверхностей нагрева наиболее интенсивно протекает лишь при наличии в топочных газах избыточного свободного кислорода и в присутствии расплавленных ок­сидов ванадия.

    Высокотемпературная газовая или сульфидная корро­зия в окислительной атмосфере топочных газов поражает трубы ширмовых и конвективных перегревателей, первые ряды кипятильных пучков, металл дистанционирующих проставок между трубами, стойки и подвески.

    Высокотемпературная газовая коррозия в восстановит тельной атмосфере наблюдалась на экранных трубах то­почных камер ряда котлов высокого и сверхкритического давления.

    Коррозия труб поверхностей нагрева с газовой стороны представляет сложный физико-химический процесс взаимо­действия топочных газов и наружных отложений с окисны - ми пленками и металлом труб. На развитие этого процесса оказывают влияние изменяющиеся во времени интенсивные тепловые потоки и высокие механические напряжения, возникающие от внутреннего давления и самокомпенсации.

    На котлах среднего и низкого давления " температура стенки экранов, определяемая температурой кипения воды, ниже, и поэтому этот вид разрушения металла не наблюда­ется.

    Коррозия поверхностей нагрева со стороны дымовых газов (внешняя коррозия) есть процесс разрушения метал­ла в результате взаимодействия с продуктами сгорания, агрессивными газами, растворами и расплавами минераль­ных соединений.

    Под коррозией металла понимают постепенное разру­шение металла, происходящее вследствие химического или электрохимического воздействия внешней среды.

    \ Процессы разрушения металла, являющиеся следствием их непосредственного химического взаимодействия с окру­жающей средой, относятся к химической коррозии.

    Химическая коррозия происходит при контакте металла с перегретым паром и сухими газами. Химическую корро­зию в сухих газах называют газовой коррозией.

    В топке и газоходах котла газовая коррозия наружной поверхности труб и стоек пароперегревателей происходит под воздействием кислорода, углекислого газа, водяных паров, сернистого и других газов; внутренней поверхности труб - в результате взаимодействия с паром или водой.

    Электрохимическая коррозия в отличие от химической характеризуется тем, что протекающие при ней реакции сопровождаются возникновением электрического тока.

    Переносчиком электричества в растворах служат ионы, присутствующие в них из-за диссоциации молекул, а в ме­таллах - свободные электроны:

    Внутрикотловая поверхность подвержена в основном электрохимической коррозии. По современным представле­ниям ее проявление обусловлено двумя самостоятельными процессами: анодным, при котором ионы металла перехо­дят в раствор в виде гидратироваиных ионов, и катодным, при котором происходит ассимиляция избыточных электро­нов деполяризаторами. Деполяризаторами могут быть ато­мы, ионы, молекулы, которые при этом восстанавливаются.

    По внешним признакам различают сплошную (общую) и местную (локальную) формы коррозионных разрушений.

    При общей коррозии вся соприкасающаяся поверхность нагрева с агрессивной средой подвергается разъеданию, равномерно утоняясь с внутренней или наружной стороны. При локальной коррозии разрушение происходит на от­дельных участках поверхности, остальная поверхность ме­талла не затрагивается повреждениями.

    К местной локальной относят коррозию пятнами, язвен­ную, точечную, межкристаллитную, коррозионное растрес­кивание, коррозионную усталость металла.

    Типичный пример разрушения от электрохимической коррозии.

    Разрушение с наружной поверхности труб НРЧ 042X5 мм из ста­ли 12Х1МФ котлов ТПП-110 произошло на горизонтальном участке в нижней части подъемно-опускной петли в зоне, примыкающей к подо­вому экрану. На тыльной стороне трубы произошло раскрытие с ма­лым утонением кромок в месте разрушения. Причиной разрушения явилось утонение стенки трубы примерно на 2 мм при коррозии из-за расшлаковки струей воды. После останова котла паропроизводитель - ностью 950 т/ч, отапливаемого пылью антрацитного штыба (жидкое шлакоудаление), давлением 25,5 МПа и температурой перегретого пара 540 °С на трубах оставались мокрый шлак и зола, в которых интенсив­но протекала электрохимическая коррозия. Снаружи труба была по­крыта толстым слоем бурой гидроокиси железа Внутренний диаметр труб находился в пределах допусков на трубы котлов высокого и сверх­высокого давления. Размеры по наружному диаметру имеют отклоне­ния, выходящие за пределы минусового допуска: минимальный наруж­ный диаметр. составил 39 мм при минимально допустимом 41,7 мм. Толщина стенки вблизи места разрушения от коррозии составляла все­го 3,1 мм при номинальной толщине трубы 5 мм.

    Микроструктура металла однородна по длине и окружности. На внутренней поверхности трубы имеется обезуглераженный слой, обра­зовавшийся при окислении трубы в процессе термической обработки. На наружной стороне такой слой отсутствует.

    Обследования труб НРЧ после первого разрыва позволило выяс­нить причину разрушения. Было принято решение о замене НРЧ и об изменении технологии расшлаковки. В данном случае электрохимиче­ская коррозия протекала из-за наличия тонкой пленки электролита.

    Язвенная коррозия протекает интенсивно на отдельных небольших участках поверхности, но часто на значитель­ную глубину. При диаметре язвин порядка 0,2-1 мм ее называют точечной.

    В местах, где образуются язвины, со временем могут образоваться свищи. Язвины часто заполняются продукта­ми коррозии, вследствие чего не всегда их удается обнару­жить. Примером может служить разрушение труб стально­го экономайзера при плохой деаэрации питательной воды и низких скоростях движения воды в трубах.

    Несмотря на то что поражена значительная часть ме­талла труб, из-за сквозных свищей приходится полностью заменять змеевики экономайзера.

    Металл паровых котлов подвергается следующим опас­ным видам коррозии: кислородной коррозии во время ра­боты котлов и нахождения их в ремонте; межкристаллит - ной коррозии в местах упаривания котловой воды; парово­дяной коррозии; коррозионному растрескиванию элементов котлов, изготовленных из аустенитных сталей; подшламо - вой коррозии. Краткая характеристика указанных видов коррозии металла котлов приведена в табл. ЮЛ.

    В процессе работы котлов различают коррозию метал­ла - коррозию под нагрузкой и стояночную коррозию.

    Коррозии под нагрузкой наиболее подвержены обогре-. ваемые котельные элементы, контактирующие с двухфаз­ной средой, т. е. экранные и кипятильные трубы. Внутрен­няя поверхность экономайзеров и перегревателей при работе котлов поражается коррозией меньше. Коррозия под нагрузкой протекает и в обескислороженной среде.

    Стояночная коррозия проявляется в недренируемых. элементах вертикальных змеевиков перегревателей, провис­ших трубах горизонтальных змеевиков перегревателей