2.1. Verwarmingsoppervlakken.
De meest typische schade aan leidingen met verwarmingsoppervlak zijn: scheuren in het oppervlak van scherm- en ketelleidingen, corrosie-aanvallen op de buiten- en binnenoppervlakken van leidingen, breuken, dunner worden van leidingwanden, scheuren en vernieling van klokken.
Oorzaken van scheuren, breuken en fistels: afzettingen in ketelleidingen van zouten, corrosieproducten, lasparels die de circulatie vertragen en oververhitting van het metaal veroorzaken, externe mechanische schade, verstoring van het waterchemieregime.
Corrosie van het buitenoppervlak van buizen is verdeeld in lage temperatuur en hoge temperatuur. Corrosie bij lage temperaturen treedt op op plaatsen waar blaasinrichtingen zijn geïnstalleerd, wanneer als gevolg van onjuiste bediening condensatie kan ontstaan op met roet bedekte verwarmingsoppervlakken. Corrosie bij hoge temperaturen kan optreden in de tweede trap van de oververhitter bij het verbranden van zure stookolie.
De meest voorkomende corrosie van het binnenoppervlak van leidingen treedt op wanneer corrosieve gassen (zuurstof, kooldioxide) of zouten (chloriden en sulfaten) in ketelwater in wisselwerking treden met het metaal van de leidingen. Corrosie van het binnenoppervlak van pijpen manifesteert zich in de vorming van pokken, zweren, gaatjes en scheuren.
Corrosie van het binnenoppervlak van pijpen omvat ook: corrosie door zuurstofstagnatie, alkalische corrosie onder slib van ketel- en schermpijpen, corrosiemoeheid, die zich manifesteert in de vorm van scheuren in ketel- en schermpijpen.
Leidingbeschadiging door kruip wordt gekenmerkt door een toename van de diameter en de vorming van longitudinale scheuren. Vervormingen op plaatsen waar buizen gebogen zijn en gelaste verbindingen kunnen verschillende richtingen hebben.
Burn-outs en kalkaanslag in leidingen treden op als gevolg van oververhitting tot temperaturen boven de ontwerptemperatuur.
De belangrijkste soorten schade aan lasnaden veroorzaakt door handmatig booglassen zijn fistels die ontstaan door een gebrek aan penetratie, slakinsluitingen, gasporiën en gebrek aan versmelting langs de randen van pijpen.
De belangrijkste defecten en schade aan het oppervlak van de oververhitter zijn: corrosie en schilfering op de buiten- en binnenoppervlakken van pijpen, scheuren, risico's en delaminatie van pijpmetaal, fistels en breuken van pijpen, defecten in gelaste pijpverbindingen, resterende vervorming als gevolg gevolg van kruip.
Schade aan de hoeklassen van lasspoelen en fittingen aan de collectoren, veroorzaakt door een overtreding van de lastechnologie, heeft de vorm van ringvormige scheuren langs de smeltlijn vanaf de zijkant van de spoel of fittingen.
Typische storingen die optreden tijdens de werking van de oppervlakte-desuperheater van de DE-25-24-380GM-ketel zijn: interne en externe corrosie van pijpen, scheuren en fistels in gelaste
naden en pijpbochten, holtes die kunnen ontstaan tijdens reparaties, risico's aan de voorkant van flenzen, lekken van flensverbindingen als gevolg van verkeerde uitlijning van de flens. Tijdens een hydraulische test van de ketel kan dat
stel alleen de aanwezigheid van lekken in de desuperheater vast. Om te identificeren verborgen gebreken Er moet een individuele hydraulische test van de desuperheater worden uitgevoerd.
2.2. Keteltrommels.
Typische schade aan keteltrommels zijn: scheuren-scheuren op de binnen- en buitenoppervlakken van de schalen en bodems, scheuren-scheuren rond de pijpgaten op het binnenoppervlak van de trommels en op het cilindrische oppervlak van de pijpgaten, interkristallijne corrosie van de schalen en bodems, scheiding door corrosie van de oppervlakken van de schalen en bodems, ovaalheid van de trommel Oddulins (uitstulpingen) op de oppervlakken van de trommels die naar de oven zijn gericht, veroorzaakt door het temperatuureffect van de toorts in geval van vernietiging (of verlies) van afzonderlijke onderdelen van de voering.
2.3. Metalen constructies en ketelbekleding.
Afhankelijk van de kwaliteit van het preventieve werk, evenals van de werkingsmodi en -perioden van de ketel, kunnen de metalen structuren ervan de volgende defecten en schade vertonen: breuken en buigingen van rekken en schakels, scheuren, corrosieschade aan het metalen oppervlak.
Als gevolg van langdurige blootstelling aan temperaturen kunnen scheuren en schade aan de integriteit van de gevormde stenen, bevestigd op pinnen aan de bovenste trommel vanaf de zijkant van de vuurhaard, optreden, evenals scheuren in de vuurhaard. metselwerk langs de onderste trommel en de vloer van de vuurhaard.
Bijzonder gebruikelijk is de vernietiging van de bakstenen schietpartij van de brander en schending van de geometrische afmetingen als gevolg van het smelten van de baksteen.
3. Controle van de staat van de ketelelementen.
De staat van de ketelelementen die ter reparatie worden aangeboden, wordt gecontroleerd op basis van de resultaten van een hydraulische test, externe en interne inspectie, evenals andere soorten controles die worden uitgevoerd in het kader van en in overeenstemming met het ketelexpertinspectieprogramma (hoofdstuk “Ketelketel Expertinspectieprogramma”).
3.1. Verwarmingsoppervlakken controleren.
Inspectie van de buitenoppervlakken van buiselementen moet bijzonder zorgvuldig worden uitgevoerd op plaatsen waar buizen door voering, behuizing gaan, in gebieden met maximale thermische spanning - in het gebied van branders, luiken, mangaten, evenals op plaatsen waar scherm pijpen zijn gebogen en bij lassen.
Om ongelukken te voorkomen die verband houden met het dunner worden van de buiswanden als gevolg van zwavel- en statische corrosie, is het tijdens jaarlijkse technische inspecties uitgevoerd door de bedrijfsadministratie noodzakelijk om de leidingen van de verwarmingsoppervlakken van ketels die al meer dan twee jaar in bedrijf zijn te inspecteren. jaren.
De controle wordt uitgevoerd door externe inspectie, waarbij met een hamer van maximaal 0,5 kg op de vooraf gereinigde buitenoppervlakken van de buizen wordt getikt en de dikte van de buiswanden wordt gemeten. In dit geval moet u de leidingsecties selecteren die de grootste slijtage en corrosie hebben ondergaan (horizontale secties, gebieden met roetafzettingen en bedekt met cokesafzettingen).
De dikte van buiswanden wordt gemeten met behulp van ultrasone diktemeters. Het is mogelijk om secties van pijpen uit te snijden op twee of drie pijpen van de verbrandingsschermen en pijpen van de convectiebalk die zich bij de gasinlaat en -uitlaat bevinden. De resterende dikte van de buiswanden mag niet minder zijn dan de berekende dikte volgens de sterkteberekening (bijgevoegd bij het Ketelcertificaat), rekening houdend met een toename voor corrosie gedurende de periode van verder gebruik tot de volgende inspectie en een toename van de marge van 0,5 mm.
De berekende wanddikte van scherm- en ketelleidingen voor een werkdruk van 1,3 MPa (13 kgf/cm2) is 0,8 mm, voor 2,3 MPa (23 kgf/cm2) – 1,1 mm. Er wordt rekening gehouden met corrosie op basis van de verkregen meetresultaten en rekening houdend met de bedrijfsduur tussen onderzoeken.
Bij bedrijven waar als gevolg van langdurig gebruik geen intensieve slijtage van verwarmingsoppervlakbuizen wordt waargenomen, kan de buiswanddikte worden gecontroleerd tijdens grote reparaties, maar minimaal eens in de vier jaar.
De collector, de oververhitter en het achterscherm worden intern geïnspecteerd. De luiken van het bovenste verdeelstuk van de achterruit moeten verplicht worden geopend en geïnspecteerd.
De buitendiameter van de buizen moet worden gemeten in de maximale temperatuurzone. Gebruik voor metingen speciale sjablonen (nietjes) of passers. Deuken met vloeiende overgangen met een diepte van niet meer dan 4 mm zijn toegestaan op het oppervlak van de buizen, als ze de wanddikte niet verder brengen dan de grenzen van minusafwijkingen.
Het toegestane verschil in buiswanddikte bedraagt 10%.
De resultaten van inspectie en metingen worden vastgelegd in het reparatieformulier.
3.2. Controle van de trommel.
Na het identificeren van de door corrosie beschadigde delen van de trommel, is het noodzakelijk om het oppervlak te inspecteren vóór de interne reiniging om de intensiteit van de corrosie te bepalen en de diepte van de metaalcorrosie te meten.
Meet uniforme corrosie over de dikte van de muur, waarbij hiervoor een gat met een diameter van 8 mm wordt geboord. Plaats na het meten een plug in het gat en verbrand aan beide zijden of in extreme gevallen alleen vanaf de binnenkant van het vat. De meting kan ook worden uitgevoerd met een ultrasone diktemeter.
Belangrijkste corrosie en zweren moeten worden gemeten met behulp van afdrukken. Reinig hiervoor het beschadigde gedeelte van het metalen oppervlak van afzettingen en smeer het lichtjes in met technische vaseline. De meest nauwkeurige afdruk wordt verkregen als het beschadigde gebied zich op een horizontaal oppervlak bevindt, en in dit geval is het mogelijk om het te vullen met gesmolten metaal met een laag smeltpunt. Het geharde metaal vormt een exacte afdruk van het beschadigde oppervlak.
Om afdrukken te verkrijgen, gebruikt u tertiair, babbitt, tin en, indien mogelijk, gips.
Indrukken van schade op verticale plafondoppervlakken kunnen worden verkregen met behulp van was en plasticine.
Inspectie van pijpgaten en vaten wordt in de volgende volgorde uitgevoerd.
Controleer na het verwijderen van de uitlopende buizen de diameter van de gaten met behulp van een sjabloon. Als de sjabloon tot aan het uitsteeksel van de aanslag het gat binnendringt, betekent dit dat de diameter van het gat groter wordt dan de norm. De exacte diameter wordt gemeten met een schuifmaat en genoteerd op het reparatieformulier.
Bij het inspecteren van trommellassen is het noodzakelijk om het aangrenzende basismetaal te controleren tot een breedte van 20-25 mm aan beide zijden van de naad.
De ovaliteit van de trommel wordt minimaal elke 500 mm over de lengte van de trommel gemeten, en in twijfelachtige gevallen vaker.
Het meten van de doorbuiging van de trommel wordt uitgevoerd door de snaar langs het oppervlak van de trommel te strekken en de openingen langs de lengte van de snaar te meten.
Controle van het oppervlak van de trommel, pijpgaten en lasverbindingen wordt uitgevoerd door externe inspectie, methoden, magnetische deeltjes, kleur en ultrasone foutdetectie.
Deuken en deuken buiten het gebied van naden en gaten zijn toegestaan (vereist geen rechttrekken), op voorwaarde dat hun hoogte (doorbuiging), als percentage van de kleinste maat van hun basis, niet meer zal zijn dan:
richting atmosferische druk (naar buiten) - 2%;
richting stoomdruk (deuken) - 5%.
De toegestane diktevermindering van de bodemwand bedraagt 15%.
De toegestane toename van de diameter van gaten voor buizen (voor lassen) is 10%.
Corrosieverschijnselen bij ketels komen het vaakst voor op het interne hittebelaste oppervlak en relatief minder vaak op het externe oppervlak.
In het laatste geval wordt de vernietiging van het metaal in de meeste gevallen veroorzaakt door de gecombineerde werking van corrosie en erosie, die soms een overheersende betekenis heeft.
Een extern teken van erosievernietiging is een schoon metalen oppervlak. Bij blootstelling aan corrosie blijven corrosieproducten meestal op het oppervlak achter.
Intern (in aquatisch milieu) Corrosie- en kalkprocessen kunnen externe corrosie (in een gasomgeving) verergeren vanwege de thermische weerstand van de kalklaag en corrosie-afzettingen, en dientengevolge een temperatuurstijging op het metaaloppervlak.
Externe metaalcorrosie (vanaf de zijkant van de keteloven) is afhankelijk van verschillende factoren, maar vooral over het type en de samenstelling van de verbrande brandstof.
Corrosie van gasolieketels
Stookolie bevat organische verbindingen van vanadium en natrium. Als gesmolten afzettingen van slak die vanadium (V)-verbindingen bevatten zich ophopen op de wand van de buis die naar de oven is gericht, dan treden bij een grote overmaat aan lucht en/of een temperatuur van het metaaloppervlak van 520-880 oC de volgende reacties op:
4Fe + 3V2O5 = 2Fe2O3 + 3V2O3 (1)
V2O3 + O2 = V2O5 (2)
Fe2O3 + V2O5 = 2FeVO4 (3)
7Fe + 8FeVO4 = 5Fe3O4 + 4V2O3 (4)
(Natriumverbindingen) + O2 = Na2O (5)
Een ander corrosiemechanisme waarbij vanadium (vloeibaar eutectisch mengsel) betrokken is, is ook mogelijk:
2Na2O. V2O4. 5V2O5 + O2 = 2Na2O. 6V2O5 (6)
Na2O. 6V2O5 + M = Na2O. V2O4. 5V2O5 + MO (7)
(M - metaal)
Vanadium- en natriumverbindingen worden tijdens de verbranding van brandstof geoxideerd tot V2O5 en Na2O. In afzettingen die zich aan het metaaloppervlak hechten, is Na2O een bindmiddel. De vloeistof die ontstaat als resultaat van de reacties (1)-(7) smelt beschermende film magnetiet (Fe3O4), wat leidt tot oxidatie van het metaal onder de afzettingen (smelttemperatuur van afzettingen (slakken) - 590-880 oC).
Als gevolg van deze processen worden de wanden van de schermbuizen die naar de vuurhaard zijn gericht gelijkmatig dunner.
De stijging van de metaaltemperatuur, waarbij vanadiumverbindingen vloeibaar worden, wordt bevorderd door interne kalkaanslag in leidingen. En dus, wanneer de temperatuur van het vloeipunt van het metaal wordt bereikt, treedt er een leidingbreuk op - een gevolg van de gecombineerde werking van externe en interne afzettingen.
De bevestigingsdelen van de pijpschermen, evenals de uitsteeksels van de lasnaden van de pijpen, corroderen ook - de temperatuurstijging op hun oppervlak versnelt: ze worden niet gekoeld door het stoom-watermengsel, zoals pijpen.
Stookolie kan zwavel (2,0-3,5%) bevatten in de vorm van organische verbindingen, elementaire zwavel, natriumsulfaat (Na2SO4), dat vanuit formatiewater in de olie terechtkomt. Op het metaaloppervlak gaat onder dergelijke omstandigheden vanadiumcorrosie gepaard met sulfide-oxidecorrosie. Hun gecombineerde effect is het meest uitgesproken wanneer 87% V2O5 en 13% Na2SO4 in de sedimenten aanwezig zijn, wat overeenkomt met het gehalte aan vanadium en natrium in stookolie in een verhouding van 13/1.
In de winter, bij het verwarmen van stookolie met stoom in containers (om het aftappen te vergemakkelijken), komt er bovendien water in een hoeveelheid van 0,5-5,0% binnen. Gevolg: het bedrag aan stortingen neemt toe met oppervlakken met lage temperatuur ketel, en uiteraard neemt de corrosie van stookoliepijpleidingen en stookolietanks toe.
Naast het hierboven beschreven schema van vernietiging van ketelschermpijpen, heeft corrosie van stoomoververhitters, festoenpijpen, ketelbundels en economizers enkele eigenaardigheden als gevolg van verhoogde - in sommige secties - gassnelheden, vooral die met onverbrande stookoliedeeltjes en geëxfolieerde slakdeeltjes.
Identificatie van corrosie
Het buitenoppervlak van de pijpen is bedekt met een dichte, emailachtige laag van grijze en donkergrijze afzettingen. Aan de kant die naar de vuurhaard is gericht, is de buis dunner geworden: vlakke gebieden en ondiepe scheuren in de vorm van "scores" zijn duidelijk zichtbaar als het oppervlak wordt gereinigd van afzettingen en oxidefilms.
Als de buis per ongeluk wordt vernietigd, is er een smalle longitudinale scheur zichtbaar.
Corrosie van poederkoolketels
Bij corrosie veroorzaakt door de werking van steenkoolverbrandingsproducten zijn zwavel en zijn verbindingen van doorslaggevend belang. Bovendien wordt het verloop van corrosieprocessen beïnvloed door chloriden (voornamelijk NaCl) en verbindingen alkalimetalen. Corrosie is het meest waarschijnlijk wanneer steenkool meer dan 3,5% zwavel en 0,25% chloor bevat.
Vliegas, dat alkalische verbindingen en zwaveloxiden bevat, wordt bij een temperatuur van 560-730 oC op het metaaloppervlak afgezet. In dit geval worden als gevolg van de reacties die optreden alkalische sulfaten gevormd, bijvoorbeeld K3Fe(SO4)3 en Na3Fe(SO4)3. Deze gesmolten slak vernietigt (smelt) op zijn beurt de beschermende oxidelaag op het metaal - magnetiet (Fe3O4).
De corrosiesnelheid is maximaal bij een metaaltemperatuur van 680-730 °C; deze neemt af door de thermische ontleding van corrosieve stoffen.
De grootste corrosie treedt op in de uitlaatpijpen van de oververhitter, waar de stoomtemperatuur het hoogst is.
Identificatie van corrosie
Bij schermbuizen kun je aan weerszijden van de buis vlakke plekken waarnemen die onderhevig zijn aan corrosieschade. Deze gebieden liggen onder een hoek van 30-45°C ten opzichte van elkaar en zijn bedekt met een laag sediment. Daartussen bevindt zich een relatief ‘schoon’ gebied dat is blootgesteld aan de ‘frontale’ invloed van de gasstroom.
De afzettingen bestaan uit drie lagen: de buitenste laag is poreuze vliegas, de tussenlaag is witachtige, in water oplosbare alkalische sulfaten, binnenste laag- glanzende zwarte ijzeroxiden (Fe3O4) en sulfiden (FeS).
Op lage temperatuuronderdelen van ketels - economiser, luchtverwarmer, uitlaat ventilator- de temperatuur van het metaal daalt tot onder het “dauwpunt” van zwavelzuur.
Bij het verbranden van vaste brandstof daalt de gastemperatuur van 1650 °C in de fakkel tot 120 °C of minder in de schoorsteen.
Door de afkoeling van de gassen wordt zwavelzuur gevormd in de dampfase, en bij contact met een kouder metaaloppervlak condenseren de dampen tot vloeibaar zwavelzuur. Het "dauwpunt" van zwavelzuur is 115-170 °C (het kan hoger zijn - het hangt af van het gehalte aan waterdamp en zwaveloxide (SO3) in de gasstroom).
Het proces wordt beschreven door de reacties:
S + O2 = SO2 (8)
SO3 + H2O = H2SO4 (9)
H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2 (10)
In aanwezigheid van ijzer- en vanadiumoxiden is katalytische oxidatie van SO3 mogelijk:
2SO2 + O2 = 2SO3 (11)
In sommige gevallen is de corrosie van zwavelzuur bij de verbranding van steenkool minder significant dan bij de verbranding van bruinkool, schalie, turf en zelfs aardgas - vanwege de relatief grotere uitstoot van waterdamp daaruit.
Identificatie van corrosie
Dit type corrosie veroorzaakt een uniforme vernietiging van het metaal. Het oppervlak is doorgaans ruw, met een lichte roestlaag, en lijkt op een niet-corrosief oppervlak. Bij langdurige blootstelling kan het metaal bedekt raken met afzettingen van corrosieproducten, die tijdens inspectie zorgvuldig moeten worden verwijderd.
Corrosie tijdens bedrijfsonderbrekingen
Dit type corrosie treedt op op de economiser en in die delen van de ketel waar de buitenoppervlakken bedekt zijn met zwavelverbindingen. Terwijl de ketel afkoelt, daalt de metaaltemperatuur tot onder het “dauwpunt” en, zoals hierboven beschreven, wordt er, als er zwavelafzettingen zijn, zwavelzuur gevormd. Een mogelijk tussenproduct is zwaveligzuur (H2SO3), maar dit is zeer instabiel en verandert onmiddellijk in zwavelzuur.
Identificatie van corrosie
Metalen oppervlakken zijn meestal bedekt met coatings. Als je ze verwijdert, zul je gebieden vinden met metaalvernietiging waar zich zwavelafzettingen bevonden en gebieden met niet-gecorrodeerd metaal. Zo een verschijning onderscheidt corrosie op een stilstaande ketel van de hierboven beschreven corrosie van het economisermetaal en andere “koude” delen van een draaiende ketel.
Bij het wassen van een ketel worden corrosieverschijnselen min of meer gelijkmatig over het metaaloppervlak verdeeld als gevolg van de erosie van zwavelafzettingen en onvoldoende droging van de oppervlakken. Bij onvoldoende reiniging vindt er corrosie plaats op de plaats waar zwavelverbindingen zaten.
Metaal erosie
Onder bepaalde omstandigheden wordt metaal onderworpen aan erosieve vernietiging verschillende systemen ketel met zowel interne als buiten verhit metaal, en waar turbulente stromingen met hoge snelheid plaatsvinden.
Hieronder wordt alleen turbine-erosie besproken.
Turbines zijn onderhevig aan erosie door inslagen van vaste deeltjes en stoomcondensaatdruppeltjes. Vaste deeltjes (oxiden) schilferen af van het binnenoppervlak van oververhitters en stoomleidingen, vooral tijdens thermische overgangsomstandigheden.
Druppels stoomcondensaat vernietigen voornamelijk de oppervlakken van de bladen van de laatste fase van de turbine- en afvoerpijpleidingen. Erosie-corrosieve effecten van stoomcondensaat zijn mogelijk als het condensaat “zuur” is - de pH is lager dan vijf eenheden. Corrosie is ook gevaarlijk in de aanwezigheid van chloridedamp (tot 12% van de massa van de afzettingen) en bijtende soda in waterdruppels.
Identificatie van erosie
Metaalvernietiging door inslagen van condensaatdruppels is het meest merkbaar aan de voorranden van turbinebladen. De randen zijn bedekt met dunne dwarstanden en groeven (groeven); er kunnen schuine conische uitsteeksels zijn die naar de botsingen zijn gericht. Er zijn uitsteeksels aan de voorranden van de bladen en zijn vrijwel afwezig op hun achterste vlakken.
Schade door vaste deeltjes treedt op in de vorm van scheuren, microdeukjes en inkepingen op de voorranden van de messen. Er zijn geen groeven of schuine kegels.
Deze corrosie is qua omvang en intensiteit vaak significanter en gevaarlijker dan de corrosie van ketels tijdens bedrijf.
Wanneer water in systemen achterblijft, kan er, afhankelijk van de temperatuur en de toegang tot lucht, een grote verscheidenheid aan gevallen van stilstandcorrosie optreden. Allereerst moet worden opgemerkt dat het uiterst onwenselijk is om water in de leidingen van de units te hebben wanneer deze in reserve zijn.
Als er om de een of andere reden water in het systeem achterblijft, kan bij een watertemperatuur van 60-70°C ernstige statische corrosie worden waargenomen in de stoom en vooral in de waterruimte van de tank (voornamelijk langs de waterlijn). Daarom wordt in de praktijk vaak stoptijdcorrosie van variërende intensiteit waargenomen, ondanks dezelfde uitschakelmodi van het systeem en de kwaliteit van het water dat zich daarin bevindt; apparaten met aanzienlijke thermische accumulatie zijn onderhevig aan ernstigere corrosie dan apparaten met een vuurhaardgrootte en verwarmingsoppervlak, omdat het ketelwater daarin sneller afkoelt; de temperatuur wordt lager dan 60-70°C.
Bij watertemperaturen boven 85-90°C (bijvoorbeeld tijdens het kortstondig stilleggen van apparaten) neemt de algehele corrosie af, en de corrosie van het metaal van de stoomruimte, waarbij in dit geval een verhoogde condensatie van dampen wordt waargenomen, kan de corrosie van het metaal van de waterruimte overschrijden. Stilstandcorrosie in de stoomruimte is in alle gevallen gelijkmatiger dan in de waterruimte van de ketel.
De ontwikkeling van stilstandcorrosie wordt aanzienlijk vergemakkelijkt doordat slib zich ophoopt op de oppervlakken van de ketel, dat meestal vocht vasthoudt. In dit opzicht worden vaak aanzienlijke corrosieputten aangetroffen in eenheden en pijpen langs de lagere generatrix en aan hun uiteinden, dat wil zeggen in gebieden met de grootste ophoping van slib.
Methoden voor het bewaren van apparatuur in reserve
De volgende methoden kunnen worden gebruikt om apparatuur te conserveren:
a) drogen - het verwijderen van water en vocht uit aggregaten;
b) ze vullen met oplossingen van natronloog, fosfaat, silicaat, natriumnitriet, hydrazine;
c) het vullen van het technologische systeem met stikstof.
De conserveringsmethode moet worden gekozen afhankelijk van de aard en duur van de downtime, evenals het type en ontwerpkenmerken apparatuur.
De downtime van apparatuur kan op basis van de duur in twee groepen worden verdeeld: korte termijn (niet meer dan drie dagen) en lange termijn (meer dan drie dagen).
Er zijn twee soorten kortetermijnuitval:
a) gepland, gerelateerd aan reserve in het weekend als gevolg van een daling van de lading of 's nachts in reserve;
b) geforceerd - als gevolg van defecten aan leidingen of schade aan andere componenten van de apparatuur, waarvan de eliminatie geen langere uitschakeling vereist.
Afhankelijk van het doel kan langdurige stilstand in de volgende groepen worden verdeeld: a) het in reserve zetten van apparatuur; b) lopende reparaties; c) grote reparaties.
Tijdens korte stilstand van de apparatuur is het noodzakelijk om conservering toe te passen door het vullen met ontlucht water en het onderhoud ervan overdruk of gas (stikstof) methode. Als een noodstop noodzakelijk is, is stikstofbehoud de enige acceptabele methode.
Wanneer het systeem op stand-by wordt gezet of lange tijd inactief is zonder uitvoering reparatiewerkzaamheden Het is raadzaam om het te bewaren door het te vullen met een oplossing van nitriet of natriumsilicaat. In deze gevallen kan ook gebruik worden gemaakt van stikstofbehoud, waarbij maatregelen moeten worden genomen om systeemdichtheid te creëren om overmatig gasverbruik en onproductieve werking van de stikstofinstallatie te voorkomen, en om veilige omstandigheden bij het onderhoud van apparatuur.
Conserveringsmethoden door het creëren van overdruk en het vullen met stikstof kunnen worden gebruikt, ongeacht de ontwerpkenmerken van de verwarmingsoppervlakken van de apparatuur.
Om parkeercorrosie van metaal te voorkomen tijdens grote en huidige reparaties Alleen conserveringsmethoden zijn toepasbaar die het mogelijk maken een beschermende film op het metalen oppervlak te creëren die zijn eigenschappen gedurende minimaal 1-2 maanden behoudt na het aftappen van de conserveermiddeloplossing, aangezien lediging en drukverlaging van het systeem onvermijdelijk is. De geldigheidsduur van de beschermende film op het metalen oppervlak na behandeling met natriumnitriet kan 3 maanden bedragen.
Conserveringsmethoden waarbij water en reagensoplossingen worden gebruikt, zijn praktisch onaanvaardbaar voor het beschermen van tussenliggende oververhitters van ketels tegen stilstandcorrosie vanwege de moeilijkheden die gepaard gaan met het vullen ervan en de daaropvolgende reiniging.
Methoden voor het conserveren van waterverwarming en lagedrukstoomketels, evenals andere apparatuur van gesloten technologische circuits van warmte- en watervoorziening, verschillen in veel opzichten van de momenteel gebruikte methoden om stoptijdcorrosie bij thermische energiecentrales te voorkomen. Hieronder beschrijven we de belangrijkste manieren om corrosie in de inactieve modus van apparatuur van apparaten van dergelijke circulatiesystemen te voorkomen, rekening houdend met de specifieke kenmerken van hun werking.
Vereenvoudigde conserveringsmethoden
Het is raadzaam om deze methoden te gebruiken voor kleine ketels. Ze bestaan uit het volledig verwijderen van water uit de ketels en het plaatsen van droogmiddel daarin: gecalcineerd calciumchloride, ongebluste kalk, silicagel met een snelheid van 1-2 kg per 1 m 3 volume.
Deze conserveringsmethode is geschikt bij kamertemperatuur onder en boven nul. In in de winter verwarmde ruimtes kan een van de contactbehoudmethoden worden geïmplementeerd. Het komt erop neer dat het volledige interne volume van de unit wordt gevuld met een alkalische oplossing (NaOH, Na 3 P0 4, enz.), waardoor volledige stabiliteit van de beschermende film op het metalen oppervlak wordt gegarandeerd, zelfs als de vloeistof verzadigd is met zuurstof.
Meestal worden oplossingen gebruikt die 1,5-2 tot 10 kg/m 3 NaOH of 5-20 kg/m 3 Na 3 P0 4 bevatten, afhankelijk van het gehalte aan neutrale zouten in bronwater. Lagere waarden gelden voor condensaat, hogere waarden gelden voor water dat maximaal 3000 mg/l neutrale zouten bevat.
Corrosie kan ook worden voorkomen door de overdrukmethode, waarbij de stoomdruk in een gestopte eenheid constant op een niveau boven de atmosferische druk wordt gehouden en de watertemperatuur boven de 100 ° C blijft, waardoor de toegang van het belangrijkste corrosieve middel - zuurstof - wordt verhinderd. .
Een belangrijke voorwaarde voor de effectiviteit en efficiëntie van elke beschermingsmethode is de maximaal mogelijke dichtheid van de stoom-waterfittingen om een te snelle drukdaling, verlies van beschermende oplossing (of gas) of het binnendringen van vocht te voorkomen. Bovendien is het in veel gevallen nuttig voorreiniging oppervlakken van verschillende afzettingen (zouten, slib, kalk).
Bij het implementeren op verschillende manieren Ter bescherming tegen parkeercorrosie moet met het volgende rekening worden gehouden.
1. Bij alle soorten conservering is het noodzakelijk om eerst afzettingen van gemakkelijk oplosbare zouten te verwijderen (zie hierboven) om verhoogde parkeercorrosie op de ondergrond te voorkomen. aparte ruimtes beschermde eenheid. Het is verplicht om deze maatregel uit te voeren tijdens contactbehoud, anders is intense lokale corrosie mogelijk.
2. Om soortgelijke redenen is het wenselijk om alle soorten onoplosbare afzettingen (slib, aanslag, ijzeroxiden) te verwijderen voordat ze voor langere tijd worden bewaard.
3. Als de kleppen onbetrouwbaar zijn, is het noodzakelijk om de back-upapparatuur met behulp van stekkers los te koppelen van de bedieningseenheden.
Lekkage van stoom en water is minder gevaarlijk bij contactbehoud, maar is onaanvaardbaar bij droog- en gasbeschermingsmethoden.
De keuze van het droogmiddel wordt bepaald door de relatieve beschikbaarheid van het reagens en de wenselijkheid van het verkrijgen van de hoogst mogelijke specifieke vochtcapaciteit. Het beste droogmiddel is korrelig calciumchloride. Ongebluste kalk is veel slechter dan calciumchloride, niet alleen vanwege zijn lagere vochtcapaciteit, maar ook vanwege het snelle verlies van zijn activiteit. Kalk neemt niet alleen vocht uit de lucht op, maar ook kooldioxide, waardoor het bedekt raakt met een laagje calciumcarbonaat, wat verdere opname van vocht verhindert.
Corrosie van zeefleidingen is het meest actief op plaatsen waar de onzuiverheden van het koelmiddel geconcentreerd zijn. Dit omvat gebieden met schermbuizen met hoge thermische belastingen, waar diepe verdamping van ketelwater plaatsvindt (vooral als er poreuze afzettingen met een lage thermische geleidbaarheid op het verdampingsoppervlak aanwezig zijn). Daarom moet, met betrekking tot het voorkomen van schade aan zeefbuizen als gevolg van interne metaalcorrosie, rekening worden gehouden met de noodzaak van een geïntegreerde aanpak, d.w.z. impact op zowel de waterchemie als de verbrandingsomstandigheden.
Schade aan zeefbuizen is vooral van gemengde aard en kan in twee groepen worden verdeeld:
1) Schade met tekenen van oververhitting van het staal (vervorming en dunner worden van de buiswanden op de plaats van vernietiging; de aanwezigheid van grafietkorrels, enz.).
2) Brosse breuken zonder karakteristieke kenmerken oververhitting van het metaal.
Op het binnenoppervlak van veel pijpen bevinden zich aanzienlijke afzettingen van tweelaagse aard: de bovenste is zwak klevend, de onderste is schaalachtig en hecht stevig aan het metaal. De dikte van de onderste schaallaag is 0,4-0,75 mm. In de schadezone wordt de schaal op het binnenoppervlak vernietigd. In de buurt van de vernietigingsplaatsen en op enige afstand daarvan wordt het binnenoppervlak van de pijpen aangetast door corrosieputten en broze microschades.
Het algemene uiterlijk van de schade geeft de thermische aard van de vernietiging aan. Structurele veranderingen aan de voorkant van de pijpen - diepe sferidisatie en ontleding van perliet, vorming van grafiet (overgang van koolstof naar grafiet 45-85%) - duiden niet alleen op een overmaat bedrijfstemperatuur schermen, maar ook toegestaan voor staal is 20.500 °C. De aanwezigheid van FeO bevestigt ook hoog niveau metaaltemperaturen tijdens bedrijf (boven 845 oK - d.w.z. 572 oC).
Brosse schade veroorzaakt door waterstof treedt doorgaans op in gebieden met hoge warmtestromen, onder dikke sedimentlagen en op hellende terreinen horizontale pijpen en in warmteoverdrachtsgebieden in de buurt van lassteunringen of andere apparaten die de vrije beweging van de stroming belemmeren. Uit ervaring is gebleken dat schade veroorzaakt door waterstof optreedt in ketels die werken bij een druk lager dan 1000 psi. inch (6,9 MPa).
Schade veroorzaakt door waterstof resulteert meestal in tranen met dikke randen. Andere mechanismen die bijdragen aan de vorming van scheuren met dikke randen zijn spanningscorrosie, corrosiemoeheid, spanningsbreuken en (in sommige zeldzame gevallen) extreme oververhitting. Het kan moeilijk zijn om schade veroorzaakt door waterstofschade visueel te onderscheiden van andere soorten schade, maar verschillende kenmerken kunnen helpen.
Waterstofschade gaat bijvoorbeeld bijna altijd gepaard met putjes in het metaal (zie voorzorgsmaatregelen in de hoofdstukken 4 en 6). Andere soorten storingen (met de mogelijke uitzondering van corrosiemoeheid, die vaak in individuele putten begint) gaan meestal niet gepaard met ernstige corrosie.
Leidingstoringen als gevolg van waterstofschade aan metaal manifesteren zich vaak in de vorm van de vorming van een rechthoekig "venster" in de buiswand, wat niet typerend is voor andere soorten schade.
Om de beschadigbaarheid van schermbuizen te beoordelen, moet er rekening mee worden gehouden dat het metallurgische (aanvankelijke) gehalte aan waterstofgas in staal uit de perlietklasse (inclusief artikel 20) niet hoger is dan 0,5-1 cm3/100 g. Wanneer het waterstofgehalte hoger is dan 4-5 cm3/100g, verslechteren de mechanische eigenschappen van staal aanzienlijk. In dit geval moet men zich in de eerste plaats concentreren op het lokale gehalte aan restwaterstof, omdat bij brosse breuken van zeefbuizen een scherpe verslechtering van de eigenschappen van het metaal alleen wordt waargenomen in een smalle zone langs de dwarsdoorsnede van de buis. buis, waarbij de structuur en mechanische eigenschappen van het aangrenzende metaal altijd bevredigend zijn op een afstand van slechts 0,2-2 mm.
De verkregen waarden van de gemiddelde waterstofconcentraties aan de rand van vernietiging zijn 5-10 keer hoger dan de oorspronkelijke inhoud voor station 20, wat alleen maar een aanzienlijke impact kan hebben op de beschadigbaarheid van leidingen.
De gepresenteerde resultaten geven aan dat waterstofverbrossing een beslissende factor bleek te zijn in de schade aan schermleidingen van KrCHPP-ketels.
Het was noodzakelijk om verder te onderzoeken welke factor een beslissende invloed heeft op dit proces: a) thermische cycli als gevolg van destabilisatie van het normale kookregime in zones met verhoogde warmtestromen in de aanwezigheid van afzettingen op het verdampingsoppervlak, en als gevolg daarvan schade aan de beschermende oxidefilms die deze bedekken; b) de aanwezigheid in de werkomgeving van corrosieve onzuiverheden geconcentreerd in afzettingen nabij het verdampingsoppervlak; c) de gecombineerde werking van de factoren “a” en “b”.
Bijzonder belangrijk is de vraag naar de rol van het verbrandingsregime. Uit de aard van de curven blijkt dat er zich in een aantal gevallen waterstof ophoopt nabij het buitenoppervlak van de zeefbuizen. Dit is vooral mogelijk als er op het gespecificeerde oppervlak een dichte laag sulfiden aanwezig is, die grotendeels ondoordringbaar is voor waterstof die van het binnen- naar het buitenoppervlak diffundeert. De vorming van sulfiden is te wijten aan: een hoog zwavelgehalte van de verbrande brandstof; een fakkel op de schermpanelen gooien. Een andere reden voor de hydrogenering van het metaal aan het buitenoppervlak is het optreden van corrosieprocessen wanneer het metaal in contact komt met rookgassen. Zoals blijkt uit de analyse van externe afzettingen in ketelleidingen, vonden beide bovengenoemde redenen meestal plaats.
De rol van de verbrandingsmodus komt ook tot uiting in de corrosie van schermpijpen onder invloed van schoon water, wat het vaakst wordt waargenomen bij stoomgeneratoren hoge druk. Corrosiepunten bevinden zich meestal in de zone met maximale lokale thermische belasting en alleen op het verwarmde oppervlak van de buis. Dit fenomeen leidt tot de vorming van ronde of elliptische verdiepingen met een diameter groter dan 1 cm.
Oververhitting van het metaal komt het vaakst voor in de aanwezigheid van afzettingen, omdat de hoeveelheid ontvangen warmte vrijwel hetzelfde zal zijn voor zowel een schone pijp als een pijp die kalkaanslag bevat; de temperatuur van de pijp zal anders zijn;
Corrosie van staal in stoomketels, ontstaan onder invloed van waterdamp, komt vooral neer op de volgende reactie:
3Fe + 4H20 = Fe2O3 + 4H2
We kunnen aannemen dat het binnenoppervlak van de ketel een dunne film van magnetisch ijzeroxide vertegenwoordigt. Tijdens het bedrijf van de ketel wordt de oxidefilm voortdurend vernietigd en opnieuw gevormd, waarbij waterstof vrijkomt. Omdat de oppervlaktefilm van magnetisch ijzeroxide de belangrijkste bescherming voor staal vormt, moet deze in een staat worden gehouden met de minste waterdoorlaatbaarheid.
Voor ketels, fittingen, water- en stoomleidingen worden overwegend eenvoudige koolstof- of laaggelegeerde staalsoorten gebruikt. Het corrosieve medium is in alle gevallen water of waterdamp met verschillende zuiverheidsgraden.
De temperatuur waarbij het corrosieproces kan optreden varieert van de temperatuur van de kamer waar de inactieve ketel zich bevindt tot het kookpunt van verzadigde oplossingen wanneer de ketel in werking is, en kan soms 700°C bereiken. De oplossing kan een temperatuur hebben die aanzienlijk hoger is dan de kritische temperatuur van zuiver water (374°C). Hoge zoutconcentraties in ketels komen echter zelden voor.
Het mechanisme waarmee fysieke en chemische oorzaken kan leiden tot filmfalen in stoomketels, wat wezenlijk verschilt van het mechanisme dat in meer wordt bestudeerd lage temperaturen op minder kritische apparatuur. Het verschil is dat de corrosiesnelheid in ketels veel groter is vanwege de hoge temperatuur en druk. De hoge mate van warmteoverdracht van de ketelwanden naar de omgeving, die 15 cal/cm2sec bereikt, verhoogt ook de corrosie.
POT CORROSIE
De vorm van corrosieputten en de verdeling ervan op het metaaloppervlak kunnen binnen ruime grenzen variëren. Corrosieputten ontstaan soms binnen bestaande putten en liggen vaak zo dicht bij elkaar dat het oppervlak extreem oneffen wordt.Herkennen van putcorrosie
Het vaststellen van de oorzaak van corrosieschade bepaald soort vaak erg moeilijk, omdat verschillende redenen tegelijkertijd kunnen optreden; bovendien maskeert een aantal veranderingen die optreden wanneer de ketel afkoelt van hoge temperaturen en wanneer water wordt afgetapt soms de verschijnselen die zich tijdens de werking hebben voorgedaan. Ervaring helpt echter enorm bij het herkennen van putcorrosie in ketels. Er werd bijvoorbeeld waargenomen dat de aanwezigheid van zwart magnetisch ijzeroxide in een corrosieomhulsel of op het oppervlak van een tuberkel erop wijst dat er een actief proces plaatsvond in de ketel. Dergelijke waarnemingen worden vaak gebruikt om maatregelen ter bescherming tegen corrosie te controleren.
Het ijzeroxide dat ontstaat in gebieden met actieve corrosie mag niet worden gemengd met zwart magnetisch ijzeroxide, dat soms als suspensie in ketelwater aanwezig is. Er moet aan worden herinnerd dat noch de totale hoeveelheid fijn verspreid magnetisch ijzeroxide, noch de hoeveelheid waterstof die vrijkomt in de ketel kan dienen als een betrouwbare indicator voor de mate en omvang van de optredende corrosie. Ferrohydraat dat de ketel binnendringt vanuit vreemde bronnen, zoals condensaattanks of toevoerleidingen van de ketel, kan gedeeltelijk de aanwezigheid van zowel ijzeroxide als waterstof in de ketel verklaren. Ferrohydroxide afkomstig van voedingswater, interageert in de ketel volgens de reactie.
3Fe(OH)2 = Fe3O4 + 2H2O + H2.
Redenen die de ontwikkeling van putcorrosie beïnvloeden
Buitenlandse onzuiverheden en stress. Niet-metalen insluitsels in staal kunnen, evenals spanning, anodische gebieden op het metalen oppervlak veroorzaken. Corrosieputten zijn doorgaans verkrijgbaar in verschillende afmetingen en zijn willekeurig over het oppervlak verspreid. In aanwezigheid van spanningen gehoorzaamt de locatie van de schalen aan de richting van de uitgeoefende spanning. Typische voorbeelden zijn onder meer vinbuizen waar de vinnen zijn gebarsten, evenals gebieden waar de ketelpijp affakkelt.
Opgeloste zuurstof.
Het is mogelijk dat de krachtigste activator van putcorrosie zuurstof is opgelost in water. Bij alle temperaturen, zelfs in een alkalische oplossing, fungeert zuurstof als een actieve depolarisator. Bovendien kunnen zuurstofconcentratie-elementen gemakkelijk voorkomen in ketels, vooral bij kalkaanslag of vervuiling, waar stagnerende gebieden ontstaan. De gebruikelijke maatregel om dit soort corrosie tegen te gaan is ontluchting.
Opgelost koolzuuranhydride.
Omdat oplossingen van koolzuuranhydride een licht zure reactie hebben, versnelt het de corrosie in ketels. Alkalisch ketelwater vermindert de agressiviteit van opgelost koolzuuranhydride, maar het resulterende voordeel strekt zich niet uit tot stoomgevoede oppervlakken of condensaatleidingen. Verwijdering van koolzuuranhydride samen met opgeloste zuurstof door mechanische ontluchting is gebruikelijk.
Onlangs zijn pogingen ondernomen om cyclohexylamine te gebruiken om corrosie in stoom- en condensaatleidingen in verwarmingssystemen te elimineren.
Afzettingen op de wanden van de ketel.
Heel vaak kunnen corrosieputten worden aangetroffen langs het buitenoppervlak (of onder het oppervlak) van afzettingen zoals walshuid, ketelslib, ketelsteen, corrosieproducten en oliefilms. Eenmaal begonnen, zal putcorrosie zich blijven ontwikkelen, tenzij de corrosieproducten worden verwijderd. Dit type plaatselijke corrosie wordt versterkt door de kathodische aard (ten opzichte van ketelstaal) van de afzettingen of door de uitputting van zuurstof onder de afzettingen.
Koper in ketelwater.
Gezien de grote hoeveelheden koperlegeringen die worden gebruikt voor hulpapparatuur (condensatoren, pompen, enz.), is het niet verrassend dat ketelafzettingen in de meeste gevallen koper bevatten. Het is meestal aanwezig in een metallische vorm, soms in de vorm van een oxide. De hoeveelheid koper in afzettingen varieert van fracties van een procent tot bijna puur koper.
De vraag naar de betekenis van koperafzettingen bij ketelcorrosie kan niet als opgelost worden beschouwd. Sommigen beweren dat koper alleen aanwezig is tijdens het corrosieproces en dit op geen enkele manier beïnvloedt; anderen zijn daarentegen van mening dat koper, als kathode in relatie tot staal, kan bijdragen aan putcorrosie. Geen van deze standpunten is door directe experimenten bevestigd.
In veel gevallen werd weinig (of zelfs geen) corrosie waargenomen, ondanks dat de afzettingen in de ketel aanzienlijke hoeveelheden kopermetaal bevatten. Er zijn ook aanwijzingen dat wanneer koper in contact komt met zacht staal in alkalisch ketelwater, verhoogde temperaturen, koper gaat sneller achteruit dan staal. Koperen ringen, krimpuiteinden van uitlopende buizen, koperen klinknagels en schermen van hulpapparatuur waardoor ketelwater stroomt, worden zelfs bij relatief lage temperaturen bijna volledig vernietigd. Met het oog hierop wordt aangenomen dat kopermetaal de corrosie van ketelstaal niet vergroot. Het afgezette koper kan eenvoudigweg worden beschouwd als het eindproduct van de reductie van koperoxide door waterstof op het moment van zijn vorming.
Integendeel, zeer sterke corrosieputvorming in ketelmetaal wordt vaak waargenomen in de buurt van afzettingen die bijzonder rijk zijn aan koper. Deze waarnemingen leidden tot de suggestie dat koper, omdat het kathodisch is voor staal, putcorrosie bevordert.
Het oppervlak van ketels vertoont zelden blootliggend metallisch ijzer. Meestal heeft het een beschermende laag die voornamelijk uit ijzeroxide bestaat. Het is mogelijk dat daar waar scheuren ontstaan in deze laag een oppervlak bloot komt te liggen dat anodisch is voor koper. Op dergelijke plaatsen neemt de vorming van corrosieputten toe. Dit kan in sommige gevallen ook de versnelde corrosie verklaren op plaatsen waar zich een schaal heeft gevormd, evenals ernstige putcorrosie, die soms wordt waargenomen na het reinigen van ketels met behulp van zuren.
Onjuist onderhoud van stilstaande ketels.
Een van de meest veelvoorkomende redenen De vorming van corrosieschillen wordt veroorzaakt door het gebrek aan goede verzorging van inactieve ketels. Een stilstaande ketel moet geheel droog worden gehouden of gevuld met water dat zodanig is behandeld dat corrosie onmogelijk is.
Het water dat op het binnenoppervlak van een inactieve ketel achterblijft, lost zuurstof uit de lucht op, wat leidt tot de vorming van granaten, die later centra zullen worden waarrond het corrosieproces zich zal ontwikkelen.
Algemene instructies voor het beschermen van inactieve ketels tegen corrosie zijn als volgt:
1) water aftappen uit een nog hete ketel (ongeveer 90°); het doorblazen van de ketel met lucht totdat deze volledig droog is en droog gehouden wordt;
2) het vullen van de ketel met alkalisch water (pH = 11), dat een overmaat aan SO3-ionen bevat (ongeveer 0,01%), en opslaan onder een water- of stoomafdichting;
3) het vullen van de ketel met een alkalische oplossing die chroomzuurzouten bevat (0,02-0,03% CrO4").
Bij het chemisch reinigen van ketels zal op veel plaatsen de beschermlaag van ijzeroxide verwijderd worden. Vervolgens mogen deze plaatsen niet bedekt worden met een nieuw gevormde doorlopende laag en zullen er schelpen op verschijnen, zelfs als er geen koper aanwezig is. Daarom wordt het onmiddellijk daarna aanbevolen chemische reiniging herstel de ijzeroxidelaag door te behandelen met een kokende alkalische oplossing (vergelijkbaar met wat wordt gedaan voor nieuwe ketels die in bedrijf komen).
Corrosie van economen
De algemene bepalingen met betrekking tot ketelcorrosie zijn eveneens van toepassing op economizers. De economizer, die het voedingswater verwarmt en zich vóór de ketel bevindt, is echter bijzonder gevoelig voor de vorming van corrosieputten. Het vertegenwoordigt het eerste oppervlak met hoge temperaturen dat de destructieve werking ervaart van zuurstof opgelost in het voedingswater. Bovendien heeft het water dat door de economiser stroomt doorgaans een lage pH-waarde en bevat het geen chemische vertragers.
De strijd tegen corrosie van economizers omvat het ontluchten van het water en het toevoegen van alkalische en chemische vertragers.
Soms wordt ketelwater behandeld door een deel ervan door een economiser te leiden. In dit geval moet slibafzetting in de economiser worden vermeden. Er moet ook rekening worden gehouden met het effect van een dergelijke ketelwaterrecirculatie op de stoomkwaliteit.
BEHANDELING VAN KETELWATER
Bij het behandelen van ketelwater voor corrosiebescherming is de voornaamste taak het vormen en behouden van een beschermende film metalen oppervlakken. De combinatie van stoffen die aan het water worden toegevoegd, is afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden, met name druk, temperatuur, thermische spanning en de kwaliteit van het voedingswater. In alle gevallen moeten echter drie regels worden gevolgd: ketelwater moet alkalisch zijn, mag geen opgeloste zuurstof bevatten en mag het verwarmingsoppervlak niet vervuilen.Bijtende soda biedt de beste bescherming bij pH = 11-12. In de praktijk met een complexe samenstelling van ketelwater beste resultaten worden verkregen bij pH = 11. Voor ketels die werken bij een druk lager dan 17,5 kg/cm2 wordt de pH gewoonlijk tussen 11,0 en 11,5 gehouden. Voor hogere drukken wordt, vanwege de mogelijkheid van metaalvernietiging als gevolg van onjuiste circulatie en een plaatselijke verhoging van de concentratie van de alkalioplossing, de pH gewoonlijk op 10,5 - 11,0 gesteld.
Om resterende zuurstof te verwijderen, worden op grote schaal chemische reductiemiddelen gebruikt: zwavelzuurzouten, ijzerhydroxide en organische reductiemiddelen. Ferroverbindingen zijn zeer goed in het verwijderen van zuurstof, maar vormen slib wat een ongewenst effect heeft op de warmteoverdracht. Organische reductiemiddelen worden, vanwege hun instabiliteit bij hoge temperaturen, over het algemeen niet aanbevolen voor ketels die werken bij een druk boven 35 kg/cm2. Er zijn aanwijzingen voor de ontleding van zwavelzuurzouten bij verhoogde temperaturen. Het gebruik ervan in kleine concentraties in ketels die werken onder een druk tot 98 kg/cm2 wordt echter algemeen toegepast. Veel hogedrukinstallaties werken zonder chemische ontluchting.
De kosten van speciale apparatuur voor ontluchting zijn, ondanks de onbetwiste voordelen ervan, niet altijd gerechtvaardigd voor kleine installaties die bij relatief lage temperaturen werken. lage druk. Bij drukken lager dan 14 kg/cm2 kan gedeeltelijke ontluchting in voedingswaterverwarmers het gehalte aan opgeloste zuurstof op ongeveer 0,00007% brengen. Het toevoegen van chemische reductiemiddelen geeft goede resultaten, vooral als de pH van het water boven de 11 is, en er worden zuurstofbinders toegevoegd voordat het water de ketel in gaat, wat ervoor zorgt dat zuurstof buiten de ketel wordt opgenomen.
CORROSIE IN GECONCENTREERD KETELWATER
Lage concentraties natronloog (ongeveer 0,01%) helpen de oxidelaag op staal in een staat te houden die betrouwbare bescherming biedt tegen corrosie. Een plaatselijke verhoging van de concentratie veroorzaakt ernstige corrosie.Gebieden van het keteloppervlak waar de alkaliconcentratie een gevaarlijke waarde bereikt, worden meestal gekenmerkt door overmatige warmtetoevoer in verhouding tot het circulerende water. Met alkali verrijkte zones nabij het metaaloppervlak kunnen op verschillende plaatsen in de ketel voorkomen. Corrosieputvorming komt voor in strepen of langwerpige gebieden, soms glad en soms gevuld met hard en dicht magnetisch oxide.
Buizen die horizontaal of licht hellend zijn geplaatst en worden blootgesteld aan intense straling van bovenaf, zijn van binnen gecorrodeerd, langs de bovenste generatrix. Soortgelijke gevallen werden waargenomen bij ketels met hoog vermogen en werden ook gereproduceerd in speciaal ontworpen experimenten.
Buizen waarin de watercirculatie ongelijkmatig is of verstoord door zware ketelbelasting, kunnen langs de onderste generatrix beschadigd raken. Soms is de corrosie meer uitgesproken langs het variabele waterniveau op de zijvlakken. Er kunnen vaak overvloedige ophopingen van magnetisch ijzeroxide worden waargenomen, soms losjes, soms dichte massa's vormend.
Oververhitting van staal vergroot vaak de vernietiging. Dit kan gebeuren als gevolg van de vorming van een stoomlaag aan de bovenzijde van de schuine buis. Ook bij verticale buizen met verhoogde warmtetoevoer is het vormen van een stoommantel mogelijk, zoals blijkt uit temperatuurmetingen op diverse plaatsen in de buizen tijdens ketelbedrijf. Typische gegevens verkregen uit deze metingen worden weergegeven in Fig. 7. Beperkte gebieden van oververhitting in verticale buizen met een normale temperatuur boven en onder de “hot spot” kunnen het gevolg zijn van filmkokend water.
Elke keer dat zich een stoombel vormt op het oppervlak van de ketelbuis, stijgt de temperatuur van het onderliggende metaal.
Een toename van de alkaliconcentratie in water zou moeten optreden op het grensvlak: stoombel - water - verwarmingsoppervlak. In afb. Er is aangetoond dat zelfs een kleine stijging van de temperatuur van de waterfilm in contact met het metaal en met de uitzettende stoombel leidt tot een concentratie van natronloog, gemeten in procenten en niet in delen per miljoen. De waterfilm verrijkt met alkali, gevormd als gevolg van het verschijnen van elke stoombel, tast een klein deel van het metaal aan en gedurende een zeer korte tijd. Het totale effect van stoom op het verwarmingsoppervlak kan echter worden vergeleken met de continue werking van een geconcentreerde alkalische oplossing, ondanks het feit dat de totale watermassa slechts delen per miljoen natronloog bevat. Er zijn verschillende pogingen gedaan om een oplossing te vinden voor het probleem dat verband houdt met de lokale toename van de concentratie van natronloog op verwarmingsoppervlakken. Zo werd voorgesteld om neutrale zouten (bijvoorbeeld metaalchloriden) in een hogere concentratie aan water toe te voegen dan natriumhydroxide. Het is echter het beste om de toevoeging van natronloog volledig te elimineren en de vereiste pH-waarde te garanderen door hydrolyseerbare zouten van fosforzuur in te voeren. De relatie tussen de pH van de oplossing en de concentratie natriumfosforzout wordt getoond in Fig. Hoewel water dat natriumfosforzout bevat een hoge pH-waarde heeft, kan het worden verdampt zonder de concentratie van hydroxylionen significant te verhogen.
Er moet echter aan worden herinnerd dat het elimineren van de werking van bijtende soda alleen betekent dat één factor die de corrosie versnelt, is verwijderd. Als zich in de buizen een stoommantel vormt, is corrosie toch mogelijk, ook al bevat het water geen alkali, zij het in mindere mate dan bij aanwezigheid van natronloog. De oplossing voor het probleem moet ook worden gezocht door het ontwerp te veranderen, waarbij tegelijkertijd rekening moet worden gehouden met de neiging tot een constante toename van de energie-intensiteit van de verwarmingsoppervlakken, wat op zijn beurt zeker de corrosie vergroot. Indien de temperatuur van een dun laagje water direct op het verwarmingsoppervlak van de buis de gemiddelde temperatuur van het water in het vat tenminste een klein beetje overschrijdt, kan de concentratie natronloog in een dergelijke laag relatief sterk toenemen. De curve toont bij benadering de evenwichtsomstandigheden in een oplossing die alleen natriumhydroxide bevat. De exacte gegevens zijn tot op zekere hoogte afhankelijk van de druk in de ketel.
ALKALINE BROOS VAN STAAL
Alkalibrosheid kan worden gedefinieerd als het verschijnen van scheuren in de buurt van klinknagelnaden of andere verbindingen waar geconcentreerde alkalische oplossingen zich kunnen ophopen en waar sprake is van hoge mechanische spanningen.De ernstigste schade ontstaat vrijwel altijd ter hoogte van de klinknagelnaden. Soms zorgen ze ervoor dat de ketel ontploft; Vaker is het nodig om dure reparaties uit te voeren, zelfs aan relatief nieuwe ketels. Eén Amerikaan spoorweg In één jaar tijd waren 40 locomotiefketels kapot, waardoor reparaties nodig waren die ongeveer $ 60.000 kostten. Het optreden van broosheid werd ook waargenomen bij buizen in gebieden met uitlopende delen, bij verbindingen, spruitstukken en op plaatsen met schroefdraadverbindingen.
Er is spanning nodig om alkalische verbrossing te veroorzaken
De praktijk leert dat de kans op brosse breuk van conventioneel ketelstaal laag is als de spanningen de vloeigrens niet overschrijden. Spanningen veroorzaakt door stoomdruk of gelijkmatig verdeelde belasting van het eigen gewicht van de constructie kan niet leiden tot de vorming van scheuren. Echter, de spanningen die ontstaan door het rollen plaatmateriaal bedoeld voor de vervaardiging van ketels, kan vervorming tijdens het klinken of elke koude bewerking die gepaard gaat met permanente vervorming de vorming van scheuren veroorzaken.
De aanwezigheid van extern uitgeoefende spanningen is niet noodzakelijk voor de vorming van scheuren. Een monster van ketelstaal dat voorheen onder constante buigspanning werd gehouden en vervolgens werd vrijgegeven, kan barsten in een alkalische oplossing waarvan de concentratie gelijk is aan de verhoogde alkaliconcentratie in het ketelwater.
Alkaliconcentratie
De normale alkaliconcentratie in de keteltrommel kan geen scheuren veroorzaken, omdat deze de 0,1% NaOH niet overschrijdt, en de laagste concentratie waarbij alkalibrosheid wordt waargenomen is ongeveer 100 keer hoger dan normaal.
Dergelijke hoge concentraties kunnen het gevolg zijn van extreem langzame percolatie van water door een klinknagelnaad of een andere opening. Dit verklaart het verschijnen van harde zouten aan de buitenkant van de meeste klinknagelnaden in stoomketels. Het gevaarlijkste lek is een lek dat moeilijk te detecteren is. Het laat een afzetting van vast materiaal achter in de klinknagelverbinding waar er hoge restspanningen zijn. De gecombineerde werking van spanning en een geconcentreerde oplossing kan het ontstaan van alkalische brosheidsscheuren veroorzaken.
Detectieapparaat voor alkalische broosheid
Een speciaal apparaat voor het controleren van de samenstelling van water reproduceert het proces van waterverdamping met toenemende alkaliconcentratie op een gespannen staalmonster onder dezelfde omstandigheden waarin dit plaatsvindt in het gebied van de klinknagelnaad. Kraken van het controlemonster geeft aan dat ketelwater met deze samenstelling in staat is alkalische verbrossing te veroorzaken. Daarom is in dit geval waterbehandeling noodzakelijk om de gevaarlijke eigenschappen ervan te elimineren. Het barsten van het controlemonster betekent echter niet dat er al scheuren in de ketel zijn of zullen verschijnen. In klinknagelnaden of andere verbindingen is er niet noodzakelijkerwijs sprake van lekkage (stomen), spanning en een toename van de alkaliconcentratie, zoals in het controlemonster.
Het regelapparaat wordt rechtstreeks op de stoomketel geïnstalleerd en stelt u in staat de kwaliteit van het ketelwater te beoordelen.
De test duurt 30 dagen of langer met een constante watercirculatie door het controleapparaat.
Herkenning van barsten in alkalische brosheid
Alkalibrosheidsscheuren in conventioneel ketelstaal zijn van een andere aard dan vermoeiings- of hoge spanningsscheuren. Dit wordt geïllustreerd in Fig. I9, wat de intergranulaire aard van dergelijke scheuren laat zien, die een fijn netwerk vormen. Ter vergelijking kan het verschil worden gezien tussen intergranulaire alkalibrosheidsscheuren en intragranulaire scheuren veroorzaakt door corrosievermoeidheid.
In gelegeerd staal (bijvoorbeeld nikkel of silicium-mangaan), gebruikt voor locomotiefketels, zijn scheuren ook in een rooster aangebracht, maar lopen ze niet altijd tussen kristallieten, zoals in het geval van gewoon ketelstaal.
Alkalibrosheidstheorie
Atomen in het kristalrooster van een metaal dat zich aan de grenzen van kristallieten bevindt, ervaren minder symmetrische invloed van hun buren dan atomen in de rest van de korrelmassa. Daarom verlaten ze het kristalrooster gemakkelijker. Je zou kunnen denken dat het met een zorgvuldige selectie van een agressieve omgeving mogelijk zal zijn om een dergelijke selectieve verwijdering van atomen uit de kristallietgrenzen te bereiken. Experimenten tonen inderdaad aan dat in zure, neutrale (met behulp van een zwakke elektrische stroom, waardoor omstandigheden ontstaan die gunstig zijn voor corrosie) en geconcentreerde alkalische oplossingen intergranulair kraken kan worden verkregen. Als de oplossing die algemene corrosie veroorzaakt, wordt gemodificeerd door de toevoeging van een stof die een beschermende film op het oppervlak van de kristallieten vormt, concentreert de corrosie zich op de grenzen tussen de kristallieten.
De agressieve oplossing is in dit geval een natronloogoplossing. Het natriumsilicazout kan de oppervlakken van kristallieten beschermen zonder de grenzen daartussen te beïnvloeden. Het resultaat van een gecombineerde beschermende en agressieve actie hangt van veel omstandigheden af: concentratie, temperatuur, spanningstoestand van het metaal en samenstelling van de oplossing.
Er zijn ook de colloïdale theorie van alkalibrosheid en de theorie van de werking van het oplossen van waterstof in staal.
Manieren om alkalische verbrossing tegen te gaan
Eén manier om alkalibrosheid te bestrijden is het vervangen van het klinken van de ketel door lassen, waardoor de mogelijkheid van lekkage wordt geëlimineerd. Brosheid kan ook worden geëlimineerd door staal te gebruiken dat bestand is tegen interkristallijne corrosie of door het ketelwater chemisch te behandelen. Bij de momenteel gebruikte geklonken ketels is de laatste methode de enige aanvaardbare.
Voorafgaande tests met een controlemonster vertegenwoordigen beste manier het bepalen van de effectiviteit van bepaalde beschermende additieven voor water. Natriumsulfidezout voorkomt scheuren niet. Natriumstikstofzout wordt met succes gebruikt om te beschermen tegen barsten bij drukken tot 52,5 kg/cm2. Geconcentreerde oplossingen van natriumstikstofzout, kokend op atmosferische druk, kan spanningscorrosiescheuren in zacht staal veroorzaken.
Momenteel wordt natriumstikstofzout veel gebruikt in stationaire ketels. De concentratie natriumstikstofzout komt overeen met 20-30% van de alkaliconcentratie.
CORROSIE VAN STOOMVERWARMERS
Corrosie op de interne oppervlakken van oververhitterbuizen wordt voornamelijk veroorzaakt door de interactie tussen metaal en stoom tijdens hoge temperatuur en, in mindere mate, door het meevoeren van ketelwaterzouten door stoom. In het laatste geval kunnen zich films van oplossingen met een hoge concentratie natronloog op de metalen wanden vormen, waardoor het staal direct wordt aangetast of afzettingen ontstaan die op de wand van de buizen sinteren, wat tot de vorming van uitbarstingen kan leiden. In stilstaande ketels en bij stoomcondensatie in relatief koude oververhitters kan putcorrosie ontstaan onder invloed van zuurstof en koolzuuranhydride.Waterstof als maatstaf voor de corrosiesnelheid
De stoomtemperatuur in moderne ketels benadert de temperaturen die worden gebruikt bij de industriële productie van waterstof door directe reactie tussen stoom en ijzer.
De corrosiesnelheid van buizen gemaakt van koolstof- en gelegeerd staal onder invloed van stoom, bij temperaturen tot 650°C, kan worden beoordeeld aan de hand van het vrijkomende volume waterstof. Waterstofontwikkeling wordt soms gebruikt als maatstaf voor algemene corrosie.
Onlangs zijn in Amerikaanse energiecentrales drie soorten miniatuureenheden gebruikt voor het verwijderen van gassen en lucht. Ze zorgen voor een volledige afvoer van gassen en het ontgaste condensaat is geschikt voor het bepalen van de zouten die door stoom uit de ketel worden afgevoerd. Een geschatte waarde van de totale corrosie van de oververhitter tijdens de werking van de ketel kan worden verkregen door het verschil in waterstofconcentraties te bepalen in stoommonsters die zijn genomen vóór en na de passage door de oververhitter.
Corrosie veroorzaakt door onzuiverheden in stoom
De verzadigde stoom die de oververhitter binnenkomt, neemt kleine maar meetbare hoeveelheden gassen en zouten uit het ketelwater mee. De meest voorkomende gassen zijn zuurstof, ammoniak en kooldioxide. Wanneer stoom door de oververhitter stroomt, wordt er geen merkbare verandering in de concentratie van deze gassen waargenomen. Slechts een kleine corrosie van de metalen oververhitter kan worden toegeschreven aan de werking van deze gassen. Het is nog niet bewezen dat zouten opgelost in water, droog of afgezet op oververhittingselementen kunnen bijdragen aan corrosie. Bijtende soda is echter de belangrijkste integraal onderdeel zouten die door ketelwater worden meegevoerd, kunnen bijdragen aan corrosie van een zeer hete buis, vooral als de alkali zich aan de metalen wand hecht.
Het verhogen van de zuiverheid van verzadigde stoom wordt bereikt door gassen grondig uit het voedingswater te verwijderen. Het verminderen van de hoeveelheid zouten die in de stoom worden meegevoerd, kan worden bereikt door een grondige reiniging van de bovenste kop, het gebruik van mechanische afscheiders, het spoelen van de verzadigde stoom met voedingswater of een geschikte chemische behandeling van het water.
Bepaling van de concentratie en aard van gassen die worden meegevoerd door verzadigde stoom wordt uitgevoerd met behulp van de bovengenoemde apparaten en chemische analyse. Het is handig om de zoutconcentratie in verzadigde stoom te bepalen door de elektrische geleidbaarheid van water of verdamping te meten grote hoeveelheid condensaat
Er wordt een verbeterde methode voor het meten van de elektrische geleidbaarheid voorgesteld, en er worden passende correcties gegeven voor sommige opgeloste gassen. Het condensaat in de hierboven genoemde miniatuurontgassingsunits kan ook worden gebruikt om de elektrische geleidbaarheid te meten.
Wanneer de ketel inactief is, is de oververhitter een koelkast waarin condensatie zich ophoopt; In dit geval is normale putvorming onder water mogelijk als de stoom zuurstof of kooldioxide bevat.
Laden...
