Le superfici riscaldanti dei riscaldatori d'aria tubolari e rigenerativi, degli economizzatori a bassa temperatura, nonché delle canne fumarie e dei camini metallici sono soggetti a corrosione a bassa temperatura a temperature del metallo inferiori al punto di rugiada gas di combustione. La fonte della corrosione a bassa temperatura è l'anidride solforica SO 3, che forma vapore di acido solforico nei gas di scarico, che condensa alle temperature del punto di rugiada dei gas di scarico. Pochi millesimi di percentuale di SO 3 nei gas sono sufficienti per provocare la corrosione dei metalli a una velocità superiore a 1 mm/anno. La corrosione a bassa temperatura viene rallentata organizzando il processo di combustione con un piccolo eccesso d'aria, nonché utilizzando additivi per carburanti e aumentando la resistenza alla corrosione del metallo.
Gli schermi di combustione delle caldaie a tamburo e a passaggio singolo quando bruciano combustibili solidi, i surriscaldatori di vapore e i loro dispositivi di fissaggio, nonché gli schermi della parte inferiore di radiazione delle caldaie a pressione supercritica quando bruciano olio combustibile allo zolfo sono soggetti a corrosione ad alta temperatura.
La corrosione della superficie interna dei tubi è una conseguenza dell'interazione dei gas o sali di ossigeno e anidride carbonica (cloruri e solfati) contenuti nell'acqua della caldaia con il metallo dei tubi. Nelle moderne caldaie a pressione di vapore supercritico, il contenuto di gas e sali corrosivi risultante dalla profonda desalinizzazione dell'acqua di alimentazione e dalla deaerazione termica è insignificante e la causa principale della corrosione è l'interazione del metallo con acqua e vapore. La corrosione della superficie interna dei tubi si manifesta con la formazione di butterature, buchi, cavità e fessure; la superficie esterna dei tubi danneggiati può non essere diversa da quella sana.
I danni derivanti dalla corrosione interna delle tubazioni comprendono anche:
corrosione da ristagno di ossigeno, che colpisce qualsiasi area della superficie interna dei tubi. Le zone più intensamente colpite sono quelle ricoperte da depositi idrosolubili (tubazioni dei surriscaldatori e zona di transizione delle caldaie a passaggio singolo);
corrosione alcalina sotto-fango delle caldaie e dei tubi di grigliatura, che avviene sotto l'influenza di alcali concentrati a causa dell'evaporazione dell'acqua sotto uno strato di fanghi;
fatica da corrosione, che si manifesta sotto forma di crepe nei tubi della caldaia e dei filtri a seguito dell'esposizione simultanea ad un ambiente corrosivo e all'alternanza di sollecitazioni termiche.
Si formano incrostazioni sui tubi a causa del loro surriscaldamento a temperature notevolmente superiori a quelle previste. A causa dell'aumento della produttività delle caldaie in ultimamente I casi di guasto dei tubi del surriscaldatore di vapore a causa dell'insufficiente resistenza delle incrostazioni ai gas di combustione sono diventati più frequenti. Molto spesso si osservano incrostazioni intense quando si brucia olio combustibile.
L'usura delle pareti dei tubi si verifica a causa dell'azione abrasiva della polvere di carbone, scisto e cenere, nonché dei getti di vapore che emergono dai tubi adiacenti danneggiati o dagli ugelli dei soffiatori. A volte la causa dell'usura e dell'indurimento delle pareti dei tubi è la pallina utilizzata per pulire le superfici riscaldanti. Le posizioni e il grado di usura dei tubi vengono determinati mediante ispezione esterna e misurazione del loro diametro. Lo spessore effettivo della parete del tubo viene misurato con uno spessimetro a ultrasuoni.
Deformazione di tubi schermati e di caldaie, nonché di singoli tubi e sezioni pannelli murali la parte di irraggiamento delle caldaie a passaggio singolo si verifica quando i tubi sono installati con tensione non uniforme, i fissaggi dei tubi sono rotti, ci sono perdite d'acqua e a causa della mancanza di libertà per i loro movimenti termici. La deformazione delle bobine e degli schermi del surriscaldatore si verifica principalmente a causa della bruciatura dei ganci e degli elementi di fissaggio e della tensione eccessiva e irregolare consentita durante l'installazione o la sostituzione singoli elementi. La deformazione delle bobine dell'economizzatore d'acqua si verifica a causa della bruciatura e dello spostamento di supporti e ganci.
Fistole, rigonfiamenti, crepe e rotture possono verificarsi anche a seguito di: depositi nei tubi di incrostazioni, prodotti della corrosione, incrostazioni di processo, cordoni di saldatura e altri corpi estranei che rallentano la circolazione dell'acqua e contribuiscono al surriscaldamento del metallo del tubo; pallinatura; discrepanze tra qualità dell'acciaio, parametri del vapore e temperatura del gas; danno meccanico esterno; violazioni delle condizioni operative.
Le condizioni in cui si trovano gli elementi delle caldaie a vapore durante il funzionamento sono estremamente varie.
Come hanno dimostrato numerosi test di corrosione e osservazioni industriali, gli acciai bassolegati e persino austenitici possono essere soggetti a intensa corrosione durante il funzionamento della caldaia.
La corrosione delle superfici riscaldanti metalliche delle caldaie a vapore provoca un'usura prematura e talvolta porta a gravi problemi e incidenti.
La maggior parte degli arresti di emergenza delle caldaie si verificano a causa di danni dovuti alla corrosione del filtro, dell'economizzatore del grano, dei tubi del surriscaldatore del vapore e dei corpi cilindrici della caldaia. La comparsa anche di una sola fistola di corrosione in una caldaia a passaggio singolo porta allo spegnimento dell'intera unità, che è associata alla mancanza di produzione di elettricità. La corrosione delle caldaie a tamburo ad alta e altissima pressione è diventata la principale causa di guasti nelle centrali termoelettriche. Il 90% dei guasti operativi dovuti a danni da corrosione si sono verificati su caldaie a tamburo con una pressione di 15,5 MPa. Una quantità significativa di danni da corrosione ai tubi di schermatura dei compartimenti del sale si è verificata in aree di massimo carico termico.
Le ispezioni effettuate da specialisti statunitensi su 238 caldaie (unità con una capacità da 50 a 600 MW) hanno rilevato 1.719 tempi di fermo non programmati. Circa 2/3 dei tempi di fermo della caldaia sono stati causati dalla corrosione, di cui il 20% era dovuto alla corrosione dei tubi di generazione del vapore. Negli Stati Uniti la corrosione interna fu riconosciuta come un problema serio dopo la messa in servizio nel 1955 gran numero caldaie a tamburo con una pressione di 12,5-17 MPa.
Alla fine del 1970, circa il 20% delle 610 caldaie di questo tipo erano danneggiate dalla corrosione. I tubi della griglia erano per lo più suscettibili alla corrosione interna, mentre i surriscaldatori e gli economizzatori ne erano meno colpiti. Con il miglioramento della qualità dell'acqua di alimentazione e il passaggio a un regime coordinato di fosfatazione, con un aumento dei parametri sulle caldaie a tamburo delle centrali elettriche statunitensi, invece di danni viscosi e plastici dovuti alla corrosione, si sono verificate improvvise fratture fragili dei tubi dello schermo. “A partire da J970 t per caldaie con pressioni di 12,5, 14,8 e 17 MPa, la distruzione dei tubi dovuta a danni da corrosione era rispettivamente del 30, 33 e 65%.
A seconda delle condizioni del processo di corrosione si distingue tra corrosione atmosferica, che avviene sotto l'influenza dei gas atmosferici e anche umidi; gas, causato dall'interazione del metallo con vari gas - ossigeno, cloro, ecc. - ad alte temperature e dalla corrosione negli elettroliti, che nella maggior parte dei casi si verifica in soluzioni acquose.
A causa della natura dei processi di corrosione, il metallo della caldaia può essere soggetto a corrosione chimica ed elettrochimica, nonché ai loro effetti combinati.
Quando si utilizzano le superfici di riscaldamento delle caldaie a vapore, si verifica corrosione da gas ad alta temperatura nelle atmosfere ossidanti e riducenti dei gas di scarico e corrosione elettrochimica a bassa temperatura delle superfici di riscaldamento della coda.
La ricerca ha stabilito che la corrosione ad alta temperatura delle superfici riscaldanti si verifica più intensamente solo in presenza di ossigeno libero in eccesso nei gas di scarico e in presenza di ossidi di vanadio fusi.
La corrosione da gas o solfuri ad alta temperatura nell'atmosfera ossidante dei gas di scarico colpisce i tubi dei surriscaldatori schermanti e convettivi, le prime file dei fasci di caldaie, i distanziatori metallici tra i tubi, i rack e le sospensioni.
È stata osservata corrosione del gas ad alta temperatura in atmosfera riducente sui tubi schermanti delle camere di combustione di numerose caldaie ad alta pressione e supercritica.
La corrosione dei tubi della superficie riscaldante sul lato gas è un processo fisico e chimico complesso dovuto all'interazione dei gas di scarico e dei depositi esterni con pellicole di ossido e metallo dei tubi. Lo sviluppo di questo processo è influenzato da intensi flussi di calore variabili nel tempo e da elevate sollecitazioni meccaniche derivanti dalla pressione interna e dall'autocompensazione.
Su caldaie di media e bassa pressione"La temperatura della parete dello schermo, determinata dal punto di ebollizione dell'acqua, è più bassa e quindi non si osserva questo tipo di distruzione dei metalli.
La corrosione delle superfici riscaldanti dai gas di scarico (corrosione esterna) è il processo di distruzione dei metalli a seguito dell'interazione con prodotti della combustione, gas aggressivi, soluzioni e fusioni di composti minerali.
La corrosione del metallo si riferisce alla graduale distruzione del metallo che si verifica a seguito dell'esposizione chimica o elettrochimica all'ambiente esterno.
\ I processi di distruzione dei metalli, che sono una conseguenza della loro diretta interazione chimica con l'ambiente, sono classificati come corrosione chimica.
La corrosione chimica si verifica quando il metallo entra in contatto con vapore surriscaldato e gas secchi. La corrosione chimica nei gas secchi è chiamata corrosione da gas.
Nel forno e nei condotti del gas della caldaia, la corrosione da gas della superficie esterna dei tubi e dei rack del surriscaldatore avviene sotto l'influenza dell'ossigeno, anidride carbonica, vapore acqueo, anidride solforosa e altri gas; la superficie interna dei tubi - a seguito dell'interazione con vapore o acqua.
La corrosione elettrochimica, a differenza della corrosione chimica, è caratterizzata dal fatto che le reazioni che si verificano durante essa sono accompagnate dalla comparsa di una corrente elettrica.
Il portatore di elettricità nelle soluzioni sono gli ioni presenti in esse a causa della dissociazione delle molecole e nei metalli - elettroni liberi:
La superficie interna della caldaia è prevalentemente soggetta a corrosione elettrochimica. Secondo le idee moderne, la sua manifestazione è dovuta a due processi indipendenti: anodico, in cui gli ioni metallici passano in soluzione sotto forma di ioni idrati, e catodico, in cui gli elettroni in eccesso vengono assimilati dai depolarizzatori. I depolarizzatori possono essere atomi, ioni, molecole che vengono ridotte.
Di segni esterni Esistono forme continue (generali) e locali (locali) di danni da corrosione.
In caso di corrosione generale, l'intera superficie riscaldante è a contatto ambiente aggressivo subisce corrosione, assottigliandosi uniformemente dall'interno o al di fuori. Con la corrosione locale, la distruzione avviene in singole aree della superficie, il resto della superficie metallica non viene danneggiato.
La corrosione locale comprende corrosione localizzata, vaiolatura, vaiolatura, corrosione intergranulare, fessurazione da tensocorrosione e fatica da corrosione dei metalli.
Un tipico esempio di distruzione per corrosione elettrochimica.
La distruzione dalla superficie esterna dei tubi NRCh 042X5 mm in acciaio 12Kh1MF delle caldaie TPP-110 si è verificata in una sezione orizzontale nella parte inferiore dell'anello di sollevamento e abbassamento nell'area adiacente allo schermo inferiore. Sul lato posteriore del tubo si è verificata un'apertura con un leggero assottigliamento dei bordi nel punto di distruzione. La causa della distruzione è stata l'assottigliamento della parete del tubo di circa 2 mm a causa della corrosione dovuta alla scorificazione con un getto d'acqua. Dopo aver spento la caldaia con una produzione di vapore di 950 t/h, riscaldata con polvere di pellet di antracite (abbattimento scorie liquide), una pressione di 25,5 MPa e una temperatura di vapore surriscaldato di 540 °C, sulle tubazioni sono rimaste scorie umide e ceneri, in quale corrosione elettrochimica è proceduta intensamente. L'esterno del tubo era rivestito con uno spesso strato di idrossido di ferro marrone. Il diametro interno dei tubi rientrava nelle tolleranze per i tubi delle caldaie ad alta e altissima pressione. Le dimensioni del diametro esterno presentano deviazioni oltre la tolleranza negativa: diametro esterno minimo. ammontavano a 39 mm con un minimo consentito di 41,7 mm. Lo spessore della parete vicino al punto di rottura per corrosione era di soli 3,1 mm con uno spessore nominale del tubo di 5 mm.
La microstruttura del metallo è uniforme lungo la lunghezza e la circonferenza. Sulla superficie interna del tubo è presente uno strato decarbonizzato formatosi durante l'ossidazione del tubo durante il trattamento termico. Non esiste uno strato del genere all'esterno.
L'esame dei tubi NRF dopo la prima rottura ha permesso di scoprire la causa della distruzione. Si è deciso di sostituire la NRF e di modificare la tecnologia di scorificazione. In questo caso si è verificata corrosione elettrochimica dovuta alla presenza di un sottile film di elettrolita.
La corrosione della fossa si verifica intensamente sull'individuo piccole aree superficie, ma spesso ad una profondità considerevole. Quando il diametro delle ulcere è di circa 0,2-1 mm, si chiama puntiforme.
Nei luoghi in cui si formano le ulcere, nel tempo possono formarsi delle fistole. Le fosse sono spesso piene di prodotti della corrosione, per cui non sempre possono essere rilevati. Un esempio è la distruzione dei tubi in acciaio dell'economizzatore a causa della scarsa deaerazione dell'acqua di alimentazione basse velocità movimento dell'acqua nelle tubazioni.
Nonostante sia interessata una parte significativa del metallo dei tubi, a causa delle fistole passanti è necessario sostituire completamente le serpentine dell'economizzatore.
Il metallo delle caldaie a vapore è soggetto ai seguenti tipi pericolosi di corrosione: corrosione da ossigeno durante il funzionamento delle caldaie e quando sono in riparazione; corrosione intercristallina nei luoghi in cui l'acqua della caldaia evapora; corrosione acqua-vapore; fessurazione per corrosione di elementi di caldaie in acciai austenitici; sotto-fango - corrosione ululante. Breve descrizione i tipi indicati di corrosione del metallo della caldaia sono riportati nella tabella. YUL.
Durante il funzionamento delle caldaie, si distingue la corrosione dei metalli: corrosione sotto carico e corrosione permanente.
La corrosione sotto carico è più suscettibile al riscaldamento. elementi della caldaia fabbricati a contatto con un mezzo bifase, ovvero tubi dello schermo e della caldaia. La superficie interna degli economizzatori e dei surriscaldatori è meno soggetta alla corrosione durante il funzionamento della caldaia. La corrosione sotto carico si verifica anche in un ambiente privo di ossigeno.
La corrosione da parcheggio si verifica in aree non drenate. elementi delle batterie del surriscaldatore verticale, tubi cadenti delle batterie del surriscaldatore orizzontale
Sulle navi caldaie a vapore La corrosione può verificarsi sia dal circuito acqua-vapore che dai prodotti della combustione del carburante.
Le superfici interne del circuito acqua-vapore possono essere soggette ai seguenti tipi di corrosione;
La corrosione da ossigeno è il tipo di corrosione più pericoloso. Caratteristica la corrosione da ossigeno è la formazione di corrosione locale puntiforme che raggiunge cavità profonde e fori passanti; Le sezioni di ingresso degli economizzatori, dei collettori e dei pluviali dei circuiti di circolazione sono le più suscettibili alla corrosione dell'ossigeno.
Corrosione da nitriti - a differenza della corrosione da ossigeno, colpisce le superfici interne dei tubi di sollevamento sollecitati termicamente e provoca la formazione di alveoli più profondi con un diametro di 15^20 mm.
La corrosione intergranulare è un tipo speciale di corrosione e si verifica nei punti di maggiore stress del metallo (saldature, giunti rotanti e flangiati) a seguito dell'interazione del metallo della caldaia con alcali altamente concentrati. Una caratteristica caratteristica è la comparsa sulla superficie metallica di una rete di piccole fessure, che si sviluppano gradualmente in fessure passanti;
La corrosione dei fanghi avviene nei luoghi in cui si depositano i fanghi e nelle zone stagnanti dei circuiti di circolazione delle caldaie. Il processo è di natura elettrochimica quando gli ossidi di ferro entrano in contatto con il metallo.
Dai prodotti della combustione del carburante si possono osservare i seguenti tipi corrosione;
La corrosione da gas colpisce le superfici riscaldanti di evaporazione, surriscaldamento ed economizzatore, il rivestimento dell'involucro,
Protezioni guida gas e altri elementi della caldaia esposti ad alte temperature del gas Quando la temperatura del metallo dei tubi della caldaia supera i 530 0C (per l'acciaio al carbonio), inizia la distruzione della pellicola protettiva di ossido sulla superficie dei tubi, garantendo un accesso senza ostacoli. di ossigeno al metallo puro. In questo caso si verifica corrosione sulla superficie dei tubi con formazione di incrostazioni.
La causa immediata di questo tipo di corrosione è una violazione del regime di raffreddamento di questi elementi e un aumento della loro temperatura al di sopra del livello consentito. Per motivi di superficie riscaldante dei tubi Sì Potrebbero verificarsi variazioni nella temperatura delle pareti; la formazione di uno strato significativo di incrostazioni, disturbi nel regime di circolazione (ristagno, ribaltamento, formazione di sacche di vapore), perdita di acqua dalla caldaia, distribuzione irregolare dell'acqua ed estrazione di vapore lungo la lunghezza del collettore di vapore.
La corrosione ad alta temperatura (vanadio) colpisce le superfici riscaldanti dei surriscaldatori di vapore situati nella zona ad alte temperature del gas. Quando il carburante viene bruciato, si formano ossidi di vanadio. In questo caso, quando manca l'ossigeno, si forma triossido di vanadio e quando c'è un eccesso, pentossido di vanadio. Il pentossido di vanadio U205, che ha un punto di fusione di 675 °C, è corrosivo. Il pentossido di vanadio, rilasciato durante la combustione dell'olio combustibile, aderisce alle superfici riscaldanti ad alta temperatura e provoca la distruzione attiva del metallo. Gli esperimenti hanno dimostrato che anche un contenuto di vanadio pari allo 0,005% in peso può causare una pericolosa corrosione.
La corrosione del vanadio può essere prevenuta riducendo la temperatura consentita del metallo degli elementi della caldaia e organizzando la combustione con coefficienti d'aria in eccesso minimi a = 1,03 + 1,04.
La corrosione a bassa temperatura (acida) colpisce principalmente le superfici riscaldanti della coda. I prodotti della combustione dell'olio combustibile solforoso contengono sempre vapore acqueo e composti di zolfo, che quando combinati tra loro formano acido solforico. Quando i gas lavano le superfici di riscaldamento della coda relativamente fredde, i vapori di acido solforico si condensano su di esse e provocano la corrosione del metallo. L'intensità della corrosione a bassa temperatura dipende dalla concentrazione di acido solforico nel film di umidità depositato sulle superfici riscaldanti. Allo stesso tempo, la concentrazione di SO3 nei prodotti della combustione non è determinata solo dal contenuto di zolfo nel carburante. I principali fattori che influenzano il tasso di corrosione a bassa temperatura sono;
Condizioni affinché avvenga la reazione di combustione nel forno. All'aumentare del rapporto d'aria in eccesso aumenta la percentuale di gas B03 (a = 1,15 viene ossidato il 3,6% dello zolfo contenuto nel combustibile; a = 1,7 viene ossidato circa il 7% dello zolfo). Con coefficienti di eccesso d'aria a = 1,03 - 1,04 non si forma praticamente alcuna anidride solforica B03;
Stato delle superfici riscaldanti;
Anche la potenza della caldaia acqua fredda, provocando una diminuzione della temperatura delle pareti dei tubi dell'economizzatore al di sotto del punto di rugiada per l'acido solforico;
Concentrazione di acqua nel carburante; Quando si bruciano combustibili saturi d'acqua, il punto di rugiada aumenta a causa dell'aumento della pressione parziale del vapore acqueo nei prodotti della combustione.
La corrosione da fermo interessa le superfici esterne di tubi e collettori, involucri, apparecchi di combustione, raccordi ed altri elementi del condotto gas-aria della caldaia. La fuliggine formatasi durante la combustione del combustibile ricopre le superfici riscaldanti e le parti interne del condotto gas-aria della caldaia. La fuliggine è igroscopica e quando la caldaia si raffredda assorbe facilmente l'umidità, causando corrosione. La corrosione è di natura ulcerativa quando sulla superficie metallica si forma una pellicola di soluzione di acido solforico quando la caldaia si raffredda e la temperatura dei suoi elementi scende al di sotto del punto di rugiada dell'acido solforico.
La lotta contro la corrosione da fermo si basa sulla creazione di condizioni che impediscano all'umidità di penetrare nella superficie del metallo della caldaia, nonché sull'applicazione di rivestimenti anticorrosivi sulle superfici degli elementi della caldaia.
In caso di breve inattività delle caldaie, dopo aver ispezionato e pulito le superfici scaldanti, per evitare l'ingresso di precipitazioni nei camini della caldaia, è necessario mettere una copertura sul camino, chiudere i registri dell'aria e i fori di ispezione. È necessario monitorare costantemente l'umidità e la temperatura nell'MKO.
Per prevenire la corrosione delle caldaie durante l’inattività, vari modi deposito caldaia. Esistono due metodi di archiviazione; bagnato e asciutto.
Il metodo principale di stoccaggio delle caldaie è lo stoccaggio umido. Prevede il riempimento completo della caldaia alimentare l'acqua, fatto passare attraverso filtri a scambio elettrone-ione e deossigenanti, inclusi un surriscaldatore e un economizzatore. Le caldaie possono essere conservate in un deposito umido per non più di 30 giorni. In caso di inattività prolungata delle caldaie, viene utilizzato il deposito a secco della caldaia.
Lo stoccaggio a secco prevede lo svuotamento completo dell'acqua della caldaia e il posizionamento di sacchetti di calicò con gel di silice, che assorbe l'umidità, nei collettori della caldaia. I collettori vengono periodicamente aperti, viene effettuata una misurazione di controllo della massa di gel di silice per determinare la massa di umidità assorbita e l'evaporazione dell'umidità assorbita dal gel di silice.
I fenomeni di corrosione nelle caldaie si manifestano più spesso sulla superficie interna sollecitata termicamente e relativamente meno frequentemente su quella esterna.
In quest'ultimo caso, la distruzione del metallo è causata – nella maggior parte dei casi – dall'azione combinata di corrosione ed erosione, che talvolta ha un significato preponderante.
Un segno esterno di distruzione dovuta all'erosione è una superficie metallica pulita. Se esposti alla corrosione, i prodotti della corrosione solitamente rimangono sulla sua superficie.
I processi di corrosione e incrostazioni interne (in un ambiente acquatico) possono aggravare la corrosione esterna (in un ambiente gassoso) a causa della resistenza termica dello strato di incrostazioni e dei depositi di corrosione e, di conseguenza, un aumento della temperatura sulla superficie metallica.
Dipende dalla corrosione del metallo esterno (dal lato del forno della caldaia). vari fattori, ma, soprattutto, dalla tipologia e dalla composizione del combustibile bruciato.
Corrosione delle caldaie a gasolio
L'olio combustibile contiene composti organici di vanadio e sodio. Se sulla parete del tubo rivolta verso il forno si accumulano depositi fusi di scorie contenenti composti di vanadio (V), con un grande eccesso di aria e/o una temperatura della superficie metallica di 520-880 oC si verificano le seguenti reazioni:
4Fe + 3V2O5 = 2Fe2O3 + 3V2O3 (1)
V2O3 + O2 = V2O5 (2)
Fe2O3 + V2O5 = 2FeVO4 (3)
7Fe + 8FeVO4 = 5Fe3O4 + 4V2O3 (4)
(Composti del sodio) + O2 = Na2O (5)
È possibile anche un altro meccanismo di corrosione che coinvolge il vanadio (miscela eutettica liquida):
2Na2O. V2O4. 5V2O5 + O2 = 2Na2O. 6V2O5 (6)
Na2O. 6V2O5 + M = Na2O. V2O4. 5V2O5+MO (7)
(M - metallo)
I composti di vanadio e sodio vengono ossidati a V2O5 e Na2O durante la combustione del carburante. Nei depositi che aderiscono alla superficie metallica, Na2O è un legante. Il liquido formatosi come risultato delle reazioni (1)-(7) si scioglie pellicola protettiva magnetite (Fe3O4), che porta all'ossidazione del metallo sotto i depositi (temperatura di fusione dei depositi (scorie) - 590-880 oC).
Come risultato di questi processi, le pareti dei tubi schermanti rivolti verso il focolare diventano uniformemente più sottili.
L'aumento della temperatura del metallo, alla quale i composti del vanadio diventano liquidi, è favorito dai depositi di calcare interni nei tubi. E così, quando viene raggiunta la temperatura del limite di snervamento del metallo, si verifica la rottura del tubo, conseguenza dell'azione combinata di depositi esterni ed interni.
Anche le parti di montaggio dei filtri per tubi e le sporgenze si corrodono. saldature tubi - l'aumento di temperatura sulla loro superficie accelera: non vengono raffreddati da una miscela di acqua e vapore, come i tubi.
L'olio combustibile può contenere zolfo (2,0-3,5%) sotto forma di composti organici, zolfo elementare, solfato di sodio (Na2SO4), che entra nell'olio dalle acque di formazione. Sulla superficie metallica in tali condizioni, la corrosione del vanadio è accompagnata da corrosione dell'ossido di solfuro. Il loro effetto combinato è più pronunciato quando nei sedimenti sono presenti l'87% di V2O5 e il 13% di Na2SO4, che corrisponde al contenuto di vanadio e sodio nell'olio combustibile in un rapporto di 13/1.
In inverno, quando si riscalda l'olio combustibile con vapore in contenitori (per facilitare lo scarico), entra inoltre acqua nella quantità dello 0,5-5,0%. Conseguenza: l'importo dei depositi aumenta del superfici a bassa temperatura caldaia e, ovviamente, la corrosione delle tubazioni e dei serbatoi dell'olio combustibile è in aumento.
Oltre allo schema sopra descritto di distruzione dei tubi griglia delle caldaie, la corrosione dei surriscaldatori di vapore, dei tubi a festoni, dei fasci di caldaie, degli economizzatori presenta alcune peculiarità dovute all'aumento - in alcune sezioni - della velocità dei gas, in particolare quelli contenenti particelle di olio combustibile incombusto ed esfoliato particelle di scorie.
Identificazione della corrosione
La superficie esterna dei tubi è ricoperta da un denso strato smaltato di depositi grigi e grigio scuro. Sul lato rivolto al focolare è presente un assottigliamento del tubo: zone piane e fessure poco profonde sotto forma di “righe” sono ben visibili se la superficie viene pulita da depositi e pellicole di ossido.
Se il tubo viene distrutto accidentalmente, è visibile una stretta fessura longitudinale.
Corrosione delle caldaie a carbone polverizzato
Nella corrosione provocata dall'azione dei prodotti della combustione del carbone, lo zolfo ed i suoi composti rivestono un'importanza decisiva. Inoltre, l'andamento dei processi di corrosione è influenzato dai cloruri (principalmente NaCl) e dai composti metalli alcalini. La corrosione è più probabile quando il carbone contiene più del 3,5% di zolfo e lo 0,25% di cloro.
Le ceneri volanti, contenenti composti alcalini e ossidi di zolfo, si depositano sulla superficie metallica ad una temperatura di 560-730 oC. In questo caso, a seguito delle reazioni che avvengono, si formano solfati alcalini, ad esempio K3Fe(SO4)3 e Na3Fe(SO4)3. Queste scorie fuse, a loro volta, distruggono (sciolgono) lo strato protettivo di ossido sul metallo: magnetite (Fe3O4).
La velocità di corrosione è massima alla temperatura del metallo di 680-730 °C man mano che aumenta diminuisce a causa della decomposizione termica delle sostanze corrosive;
La corrosione maggiore si verifica nei tubi di uscita del surriscaldatore, dove si trova la maggior parte alta temperatura paio.
Identificazione della corrosione
Sui tubi schermati è possibile osservare aree piatte su entrambi i lati del tubo soggette a danni da corrosione. Queste aree si trovano ad un angolo di 30-45°C tra loro e sono ricoperte da uno strato di sedimenti. Tra di loro c'è un'area relativamente “pulita” esposta all'influenza “frontale” del flusso di gas.
I depositi sono costituiti da tre strati: lo strato esterno è costituito da ceneri volanti porose, lo strato intermedio è costituito da solfati alcalini biancastri solubili in acqua, strato interno- ossidi di ferro neri lucidi (Fe3O4) e solfuri (FeS).
Su parti a bassa temperatura delle caldaie: economizzatore, riscaldatore d'aria, ventola di scarico- la temperatura del metallo scende al di sotto del “punto di rugiada” dell'acido solforico.
Quando si brucia combustibile solido, la temperatura del gas diminuisce da 1650 °C nella torcia a 120 °C o meno nel camino.
A causa del raffreddamento dei gas, si forma acido solforico in fase vapore e, a contatto con una superficie metallica più fredda, i vapori si condensano per formare acido solforico liquido. Il “punto di rugiada” dell'acido solforico è 115-170 °C (può essere superiore, dipende dal contenuto di vapore acqueo e ossido di zolfo (SO3) nel flusso di gas).
Il processo è descritto dalle reazioni:
S + O2 = SO2 (8)
SO3 + H2O = H2SO4 (9)
H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2 (10)
In presenza di ossidi di ferro e vanadio è possibile l'ossidazione catalitica della SO3:
2SO2 + O2 = 2SO3 (11)
In alcuni casi, la corrosione dell'acido solforico durante la combustione del carbone è meno significativa rispetto alla combustione di lignite, scisto, torba e persino gas naturale, a causa del rilascio relativamente maggiore di vapore acqueo da essi.
Identificazione della corrosione
Questo tipo di corrosione provoca la distruzione uniforme del metallo. Tipicamente la superficie è ruvida, con un leggero strato di ruggine, ed è simile ad una superficie non corrosiva. Con un'esposizione prolungata il metallo può ricoprirsi di depositi di prodotti della corrosione, che dovranno essere accuratamente rimossi durante l'ispezione.
Corrosione durante le interruzioni del funzionamento
Questo tipo di corrosione si verifica sull'economizzatore e in quelle zone della caldaia dove le superfici esterne sono rivestite con composti di zolfo. Man mano che la caldaia si raffredda, la temperatura del metallo scende sotto il “punto di rugiada” e, come sopra descritto, se sono presenti depositi di zolfo si forma acido solforico. Un possibile intermedio è l'acido solforoso (H2SO3), ma è molto instabile e si trasforma immediatamente in acido solforico.
Identificazione della corrosione
Le superfici metalliche sono generalmente rivestite con rivestimenti. Se li rimuovi, troverai aree di distruzione del metallo dove c'erano depositi di zolfo e aree di metallo non corroso. Come aspetto distingue la corrosione su una caldaia ferma dalla corrosione sopra descritta del metallo dell'economizzatore e di altre parti “fredde” di una caldaia in funzione.
Durante il lavaggio della caldaia i fenomeni di corrosione si distribuiscono più o meno uniformemente superficie metallica a causa dell'erosione dei depositi di zolfo e dell'insufficiente asciugatura delle superfici. Con una pulizia insufficiente, la corrosione si localizza dove si trovavano i composti dello zolfo.
Erosione dei metalli
In determinate condizioni, il metallo è soggetto a distruzione erosiva sistemi diversi caldaia sia dall'interno che dall'esterno del metallo riscaldato, e dove si verificano flussi turbolenti ad alta velocità.
Di seguito verrà discussa solo l'erosione delle turbine.
Le turbine sono soggette all'erosione dovuta all'impatto di particelle solide e goccioline di condensa di vapore. Le particelle solide (ossidi) si staccano dalle superfici interne dei surriscaldatori e dalle linee del vapore, soprattutto durante le condizioni transitorie termiche.
Le goccioline di condensa di vapore distruggono principalmente le superfici delle pale dell'ultimo stadio della turbina e delle condotte di drenaggio. Gli effetti corrosivi dell'erosione della condensa del vapore sono possibili se la condensa è "acida" - il pH è inferiore a cinque unità. La corrosione è pericolosa anche in presenza di vapori di cloruro (fino al 12% della massa dei depositi) e di soda caustica nelle gocce d'acqua.
Identificazione dell'erosione
La distruzione del metallo dovuta all'impatto delle gocce di condensa è più evidente sui bordi anteriori delle pale delle turbine. I bordi sono ricoperti da sottili denti trasversali e scanalature (scanalature possono esserci sporgenze coniche inclinate dirette verso gli impatti); Sono presenti sporgenze sui bordi d'attacco delle lame e sono quasi assenti sui loro piani posteriori.
I danni provocati da particelle solide si presentano sotto forma di strappi, microdentature e intaccature sui bordi anteriori delle lame. Non sono presenti solchi o coni inclinati.
MINISTERO DELL'ENERGIA E DELL'ELETTRIFICAZIONE DELL'URSS
DIREZIONE PRINCIPALE SCIENTIFICA E TECNICA DELL'ENERGIA ED ELETTRIFICAZIONE
ISTRUZIONI METODOLOGICHE
PER AVVERTIMENTO
BASSA TEMPERATURA
CORROSIONE SUPERFICIALE
RISCALDAMENTO E FLUSSO DEL GAS DELLE CALDAIE
RD 34.26.105-84
SOYUZTEKHENERGO
Mosca 1986
SVILUPPATO dall'Istituto di ricerca di ingegneria termica della Bandiera Rossa del lavoro intitolato a F.E. Dzerzinskij
Interpreti R.A. PETROSYAN, I.I. NADIROV
APPROVATO DAL CAPO gestione tecnica sul funzionamento dei sistemi energetici 22/04/84
Il vice capo D.Ya. ŠAMARAKOV
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ISTRUZIONI METODOLOGICHE PER LA PREVENZIONE DELLA CORROSIONE DA BASSA TEMPERATURA DELLE SUPERFICI RISCALDANTI E DEI FLUSSI DI GAS DELLE CALDAIE |
RD 34.26.105-84 |
Data di scadenza impostata
dal 01/07/85
fino al 01/07/2005
Le presenti linee guida si applicano alle superfici riscaldanti a bassa temperatura delle caldaie a vapore e ad acqua calda (economizzatori, evaporatori di gas, riscaldatori d'aria vari tipi ecc.), nonché sul percorso del gas dietro i riscaldatori d'aria (condotti del gas, collettori di cenere, aspiratori di fumo, camini) e stabilire metodi per proteggere le superfici riscaldanti dalla corrosione a bassa temperatura.
Le linee guida sono destinate alle centrali termoelettriche che funzionano con combustibili solforosi e alle organizzazioni che progettano apparecchiature per caldaie.
1. La corrosione a bassa temperatura è la corrosione delle superfici del riscaldamento della coda, delle canne fumarie e dei camini delle caldaie sotto l'influenza dei vapori di acido solforico che si condensano su di essi dai gas di scarico.
2. La condensazione del vapore di acido solforico, il cui contenuto volumetrico nei gas di scarico durante la combustione di combustibili solforosi è solo di pochi millesimi di punto percentuale, avviene a temperature significativamente (50 - 100 °C) superiori alla temperatura di condensazione del vapore acqueo.
4. Per prevenire la corrosione delle superfici riscaldanti durante il funzionamento, la temperatura delle loro pareti deve superare la temperatura del punto di rugiada dei fumi a tutti i carichi della caldaia.
Per le superfici riscaldanti raffreddate da un mezzo con un elevato coefficiente di scambio termico (economizzatori, evaporatori di gas, ecc.), la temperatura del mezzo all'ingresso dovrebbe superare la temperatura del punto di rugiada di circa 10 °C.
5. Per le superfici riscaldanti delle caldaie ad acqua calda quando funzionano con olio combustibile allo zolfo, non è possibile realizzare le condizioni per eliminare completamente la corrosione a bassa temperatura. Per ridurla è necessario garantire che la temperatura dell'acqua all'ingresso della caldaia sia 105 - 110 °C. Quando si utilizzano caldaie ad acqua calda come caldaie di punta, questa modalità può essere garantita quando pieno utilizzo scaldacqua di rete. Quando si utilizzano le caldaie ad acqua calda nella modalità principale, è possibile aumentare la temperatura dell'acqua che entra nella caldaia facendo ricircolare l'acqua calda.
Nelle installazioni che utilizzano lo schema per il collegamento delle caldaie ad acqua calda alla rete di riscaldamento tramite scambiatori di calore ad acqua, le condizioni per ridurre la corrosione a bassa temperatura delle superfici di riscaldamento sono pienamente garantite.
6. Per i riscaldatori d'aria delle caldaie a vapore, la completa esclusione della corrosione a bassa temperatura è garantita quando la temperatura di progetto della parete della sezione più fredda supera di 5 - 10 °C la temperatura del punto di rugiada a tutti i carichi della caldaia (il valore minimo si riferisce a il carico minimo).
7. Il calcolo della temperatura della parete dei riscaldatori d'aria tubolari (TVP) e rigenerativi (RVP) viene effettuato secondo le raccomandazioni “ Calcolo termico gruppi caldaia. Metodo normativo" (Mosca: Energia, 1973).
8. Quando si utilizzano cubetti di freddo sostituibili o cubetti realizzati con tubi con rivestimento resistente agli acidi (smaltati, ecc.), nonché quelli realizzati con materiali resistenti alla corrosione, come prima corsa (d'aria) nei riscaldatori d'aria tubolari, quanto segue vengono controllate le condizioni di completa esclusione della corrosione a bassa temperatura (per via aerea) dei cubi metallici del riscaldatore d'aria. In questo caso, la scelta della temperatura delle pareti dei cubi di metallo freddo, sostituibili e resistenti alla corrosione, dovrebbe escludere un'intensa contaminazione dei tubi, per i quali la loro temperatura minima delle pareti durante la combustione di olio combustibile allo zolfo dovrebbe essere inferiore al punto di rugiada dei fumi non superiore a 30 - 40°C. Quando si bruciano combustibili solidi a base di zolfo temperatura minima Per evitare un'intensa contaminazione delle pareti del tubo, la temperatura deve essere pari ad almeno 80 °C.
9. Nell'RVP, in condizioni di completa esclusione della corrosione a bassa temperatura, viene calcolata la loro parte calda. La parte fredda dell'RVP è resistente alla corrosione (acciaio smaltato, ceramico, bassolegato, ecc.) o sostituibile da lamiere piatte di spessore 1,0 - 1,2 mm, in acciaio a basso tenore di carbonio. Le condizioni per prevenire una contaminazione intensa dell'imballaggio sono soddisfatte quando sono soddisfatti i requisiti dei paragrafi del presente documento.
10. L'imballaggio smaltato è costituito da lamiere di metallo con uno spessore di 0,6 mm. La durata della baderna smaltata prodotta secondo TU 34-38-10336-89 è di 4 anni.
I tubi di porcellana possono essere utilizzati come otturazione in ceramica, blocchi di ceramica, oppure piatti in porcellana con sporgenze.
Considerando la riduzione del consumo di olio combustibile da parte delle centrali termoelettriche, è consigliabile utilizzare per la parte fredda dell'RVP baderne in acciaio basso legato 10KhNDP o 10KhSND, la cui resistenza alla corrosione è 2 - 2,5 volte superiore a quella delle centrali termoelettriche. -acciaio al carbonio.
11. Per proteggere i riscaldatori d'aria dalla corrosione a bassa temperatura durante il periodo di avvio, è necessario adottare le misure stabilite nelle "Linee guida per la progettazione e il funzionamento dei riscaldatori di energia con alette metalliche" (M.: SPO Soyuztekhenergo, 1981).
L'accensione di una caldaia che utilizza olio combustibile allo zolfo deve essere effettuata con il sistema di riscaldamento dell'aria precedentemente acceso. La temperatura dell'aria davanti al riscaldatore d'aria durante la prima fase di accensione dovrebbe essere, di regola, di 90 °C.
11a. Per proteggere i riscaldatori d'aria dalla corrosione a bassa temperatura ("parcheggio") quando la caldaia è ferma, il cui livello è circa il doppio del tasso di corrosione durante il funzionamento, prima di spegnere la caldaia, i riscaldatori d'aria devono essere accuratamente puliti dai depositi esterni. In questo caso, prima di spegnere la caldaia, si consiglia di mantenere la temperatura dell'aria in ingresso al generatore d'aria al suo valore al carico nominale della caldaia.
La pulizia del TVP viene effettuata con pallini con una densità di alimentazione di almeno 0,4 kg/m.s (punto del presente documento).
Per combustibili solidi Tenendo conto del notevole rischio di corrosione dei collettori di cenere, la temperatura dei gas di scarico dovrebbe essere selezionata al di sopra del punto di rugiada dei gas di scarico di 15 - 20 °C.
Per gli oli combustibili allo zolfo la temperatura dei gas di scarico deve superare di circa 10 °C la temperatura del punto di rugiada al carico nominale della caldaia.
A seconda del contenuto di zolfo nell'olio combustibile, è necessario assumere il valore calcolato della temperatura dei fumi al carico nominale della caldaia, indicato di seguito:
Temperatura dei fumi, ºС...... 140 150 160 165
Quando si brucia olio combustibile allo zolfo con un eccesso d'aria estremamente basso (α ≤ 1,02), la temperatura dei gas di scarico può essere abbassata, tenendo conto dei risultati delle misurazioni del punto di rugiada. In media, il passaggio da un eccesso d'aria piccolo a uno estremamente piccolo riduce la temperatura del punto di rugiada di 15 - 20 °C.
Per garantire un funzionamento affidabile camino e prevenendo la perdita di umidità, le sue pareti sono influenzate non solo dalla temperatura dei gas di scarico, ma anche dalla loro portata. Il funzionamento di un tubo in condizioni di carico significativamente inferiori rispetto a quelle di progetto aumenta la probabilità di corrosione a bassa temperatura.
Quando si brucia gas naturale, si raccomanda che la temperatura dei fumi non sia inferiore a 80 °C.
13. Quando si riduce il carico della caldaia nell'intervallo dal 100 al 50% di quello nominale, si dovrebbe cercare di stabilizzare la temperatura dei fumi, non permettendole di diminuire di oltre 10 °C rispetto a quella nominale.
Il modo più economico per stabilizzare la temperatura dei fumi è aumentare la temperatura di preriscaldamento dell'aria negli aerotermi al diminuire del carico.
I valori minimi consentiti delle temperature di preriscaldamento dell'aria prima della RAH sono adottati in conformità con la clausola 4.3.28 delle "Regole per il funzionamento tecnico delle centrali e delle reti elettriche" (M.: Energoatomizdat, 1989).
Nei casi in cui temperature ottimali non possono essere forniti i fumi a causa dell'insufficiente superficie riscaldante della RAH, devono essere adottate temperature di preriscaldamento dell'aria alle quali la temperatura dei fumi non superi i valori indicati nel paragrafo delle presenti Linee Guida.
16. A causa della mancanza di rivestimenti affidabili resistenti agli acidi per proteggere le canne fumarie metalliche dalla corrosione a bassa temperatura, il loro funzionamento affidabile può essere garantito da un attento isolamento, garantendo una differenza di temperatura tra i gas di scarico e la parete non superiore a 5 °C .
I materiali e le strutture isolanti attualmente utilizzati non sono sufficientemente affidabili funzionamento a lungo termine Pertanto, è necessario effettuare un monitoraggio periodico, almeno una volta all'anno, del loro stato e, se necessario, eseguire lavori di riparazione e ripristino.
17. Se utilizzato in via sperimentale per proteggere i condotti del gas dalla corrosione a bassa temperatura vari rivestimenti Va tenuto presente che quest'ultimo deve fornire resistenza al calore e tenuta al gas a temperature superiori alla temperatura dei gas di scarico di almeno 10 ° C, resistenza agli effetti dell'acido solforico con una concentrazione del 50 - 80% nella temperatura intervallo, rispettivamente, 60 - 150 ° C e la possibilità della loro riparazione e ripristino.
18. Per superfici a bassa temperatura, elementi strutturali Per RVP e condotti del gas delle caldaie, è consigliabile utilizzare acciai bassolegati 10KhNDP e 10KhSND, che sono 2 - 2,5 volte superiori nella resistenza alla corrosione dell'acciaio al carbonio.
Solo gli acciai altolegati molto scarsi e costosi hanno un'assoluta resistenza alla corrosione (ad esempio, l'acciaio EI943, contenente fino al 25% di cromo e fino al 30% di nichel).
Applicazione
1. Teoricamente, la temperatura del punto di rugiada dei gas di scarico con un dato contenuto di acido solforico e vapore acqueo può essere definita come il punto di ebollizione di una soluzione di acido solforico di una concentrazione tale alla quale esiste lo stesso contenuto di vapore acqueo e acido solforico sopra la soluzione.
Il valore misurato della temperatura del punto di rugiada, a seconda della tecnica di misurazione, potrebbe non coincidere con quello teorico. In queste raccomandazioni per la temperatura del punto di rugiada dei fumi t r Viene misurata la temperatura della superficie di un sensore di vetro standard con elettrodi di platino lunghi 7 mm saldati a una distanza di 7 mm l'uno dall'altro, alla quale viene misurata la resistenza della pellicola di rugiada tra y elettrodi in stato stazionario è uguale a 107 Ohm. Il circuito di misurazione dell'elettrodo utilizza corrente alternata a bassa tensione (6 - 12 V).
2. Quando si bruciano oli combustibili allo zolfo con un eccesso d'aria del 3 - 5%, la temperatura del punto di rugiada dei gas di scarico dipende dal contenuto di zolfo nel carburante S p(riso.).
Quando si bruciano oli combustibili contenenti zolfo con un eccesso d'aria estremamente basso (α ≤ 1,02), la temperatura del punto di rugiada dei gas di scarico deve essere rilevata sulla base dei risultati di misurazioni speciali. Le condizioni per il trasferimento delle caldaie ad una modalità con α ≤ 1,02 sono stabilite nelle “Linee guida per il trasferimento delle caldaie funzionanti con combustibili solforosi ad una modalità di combustione con eccesso d'aria estremamente basso” (M.: SPO Soyuztekhenergo, 1980).
3. Quando si bruciano combustibili solidi solforosi allo stato polveroso, la temperatura del punto di rugiada dei gas di scarico tp può essere calcolato in base al contenuto di zolfo e ceneri nel carburante Srpr, Arpr e la temperatura di condensazione del vapore acqueo t con secondo la formula
Dove un- la percentuale di ceneri nel riporto (normalmente considerata pari a 0,85).
Riso. 1. Dipendenza della temperatura del punto di rugiada dei fumi dal contenuto di zolfo nell'olio combustibile bruciato
Il valore del primo termine di questa formula a un= 0,85 può essere determinato dalla Fig. .
Riso. 2. Differenze di temperatura tra il punto di rugiada dei gas di scarico e la condensazione del vapore acqueo in essi, a seconda del contenuto di zolfo indicato ( Srpr) e cenere ( Arpr) nel carburante
4. Quando si bruciano combustibili contenenti zolfo gassoso, il punto di rugiada dei gas di combustione può essere determinato dalla Fig. a condizione che il contenuto di zolfo nel gas sia calcolato come dato, cioè come percentuale in peso per 4186,8 kJ/kg (1000 kcal/kg) del potere calorifico del gas.
Per il combustibile gassoso, il contenuto di zolfo indicato come percentuale in massa può essere determinato mediante la formula
Dove M- il numero di atomi di zolfo nella molecola del componente contenente zolfo;
Q- percentuale in volume di zolfo (componente contenente zolfo);
Domanda n- calore di combustione del gas in kJ/m 3 (kcal/nm 3);
CON- coefficiente pari a 4,187, se Domanda n espresso in kJ/m 3 e 1,0 se in kcal/m 3.
5. Il tasso di corrosione dell'imballaggio metallico sostituibile dei riscaldatori d'aria quando si brucia olio combustibile dipende dalla temperatura del metallo e dal grado di corrosività dei gas di scarico.
Quando si brucia olio combustibile allo zolfo con un eccesso di aria del 3 - 5% e si soffia la superficie con vapore, la velocità di corrosione (su entrambi i lati in mm/anno) della baderna RVP può essere stimata approssimativamente dai dati in tabella. .
Tabella 1
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Tabella 2
6. Per i carboni con un elevato contenuto di ossido di calcio nelle ceneri, le temperature del punto di rugiada sono inferiori a quelle calcolate secondo i paragrafi delle presenti Linee Guida. Per tali combustibili si consiglia di utilizzare i risultati delle misurazioni dirette. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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