As superfícies de aquecimento de aquecedores de ar tubulares e regenerativos, economizadores de baixa temperatura, bem como condutas metálicas e chaminés estão sujeitas à corrosão a baixa temperatura em temperaturas do metal abaixo do ponto de orvalho gases de combustão. A fonte da corrosão em baixa temperatura é o anidrido sulfúrico SO 3, que forma vapor de ácido sulfúrico nos gases de combustão, que condensa nas temperaturas do ponto de orvalho dos gases de combustão. Alguns milésimos de porcentagem de SO 3 nos gases são suficientes para causar corrosão do metal a uma taxa superior a 1 mm/ano. A corrosão em baixa temperatura é retardada organizando o processo de combustão com pequeno excesso de ar, bem como usando aditivos de combustível e aumentando a resistência à corrosão do metal.
As telas de combustão das caldeiras de tambor e de passagem única na queima de combustível sólido, superaquecedores de vapor e suas fixações, bem como as telas da parte de radiação inferior das caldeiras de pressão supercrítica na queima de óleo combustível com enxofre estão sujeitas à corrosão em alta temperatura.
A corrosão da superfície interna dos tubos é consequência da interação dos gases ou sais oxigênio e dióxido de carbono (cloretos e sulfatos) contidos na água da caldeira com o metal dos tubos. Nas modernas caldeiras de pressão de vapor supercrítica, o conteúdo de gases e sais corrosivos como resultado da dessalinização profunda da água de alimentação e da desaeração térmica é insignificante e a principal causa da corrosão é a interação do metal com água e vapor. A corrosão da superfície interna dos tubos manifesta-se na formação de marcas, buracos, cavidades e fissuras; a superfície externa dos tubos danificados pode não ser diferente dos tubos saudáveis.
Os danos resultantes da corrosão interna dos tubos também incluem:
corrosão por estagnação de oxigênio, afetando quaisquer áreas da superfície interna dos tubos. As áreas mais intensamente afetadas são aquelas cobertas por depósitos solúveis em água (tubos de superaquecedores e zona de transição de caldeiras de passagem única);
corrosão alcalina sublodo de caldeiras e tubulações de tela, que ocorre sob a influência de álcali concentrado devido à evaporação da água sob uma camada de lodo;
fadiga corrosiva, que se manifesta na forma de fissuras nas tubulações da caldeira e da tela, como resultado da exposição simultânea a um ambiente corrosivo e tensões térmicas alternadas.
Formam-se incrustações nos tubos devido ao seu superaquecimento a temperaturas significativamente superiores às projetadas. Devido ao aumento da produtividade das unidades de caldeiras em ultimamente Casos de falha de tubos de superaquecedores a vapor devido à resistência insuficiente às incrustações dos gases de combustão tornaram-se mais frequentes. A incrustação intensa é mais frequentemente observada durante a queima de óleo combustível.
O desgaste das paredes dos tubos ocorre como resultado da ação abrasiva do pó e cinzas de carvão e xisto, bem como de jatos de vapor que emergem de tubos adjacentes danificados ou bicos de sopradores. Às vezes, a causa do desgaste e do endurecimento das paredes dos tubos é a granalha usada para limpar as superfícies de aquecimento. A localização e o grau de desgaste dos tubos são determinados por inspeção externa e medição do seu diâmetro. A espessura real da parede do tubo é medida com um medidor de espessura ultrassônico.
Deformação de tubos de tela e caldeira, bem como tubos e seções individuais painéis de parede a parte de radiação das caldeiras de passagem única ocorre quando os tubos são instalados com tensão irregular, as fixações dos tubos estão quebradas, há vazamento de água e devido à falta de liberdade para seus movimentos térmicos. O empenamento das bobinas e telas do superaquecedor ocorre principalmente devido à queima de cabides e fixações, tensão excessiva e irregular permitida durante a instalação ou substituição elementos individuais. O empenamento das bobinas do economizador de água ocorre devido à queima e deslocamento de suportes e suspensores.
Fístulas, protuberâncias, fissuras e rupturas também podem surgir como resultado de: depósitos de incrustações em tubos, produtos de corrosão, incrustações de processo, cordões de soldagem e outros objetos estranhos que retardam a circulação da água e contribuem para o superaquecimento do metal do tubo; shot peening; discrepâncias entre o tipo de aço e os parâmetros do vapor e a temperatura do gás; danos mecânicos externos; violações das condições operacionais.
As condições em que se encontram os elementos das caldeiras a vapor durante o funcionamento são extremamente diversas.
Como demonstraram numerosos testes de corrosão e observações industriais, os aços de baixa liga e até mesmo os aços austeníticos podem estar sujeitos a corrosão intensa durante a operação da caldeira.
A corrosão das superfícies metálicas de aquecimento das caldeiras a vapor causa desgaste prematuro e às vezes leva a sérios problemas e acidentes.
A maioria dos desligamentos de emergência de caldeiras ocorre devido a danos por corrosão na tela, no economizador de grãos, nos tubos do superaquecedor de vapor e nos tambores da caldeira. O aparecimento de pelo menos uma fístula de corrosão em uma caldeira de passagem leva ao desligamento de toda a unidade, o que está associado à falta de produção de energia elétrica. A corrosão de caldeiras de tambor de alta e ultra-alta pressão tornou-se a principal causa de falhas em usinas termelétricas. 90% das falhas operacionais devido a danos por corrosão ocorreram em caldeiras de tambor com pressão de 15,5 MPa. Uma quantidade significativa de danos por corrosão nos tubos de tela dos compartimentos de sal ocorreu em áreas de cargas térmicas máximas.
Inspeções em 238 caldeiras (unidades com capacidade de 50 a 600 MW) realizadas por especialistas norte-americanos revelaram 1.719 paradas não programadas. Cerca de 2/3 do tempo de inatividade da caldeira foi causado por corrosão, dos quais 20% foi devido à corrosão das tubulações de geração de vapor. Nos EUA, a corrosão interna foi reconhecida como um problema sério após o comissionamento em 1955 grande número caldeiras de tambor com pressão de 12,5-17 MPa.
No final de 1970, cerca de 20% das 610 caldeiras foram danificadas pela corrosão. Os tubos de tela eram mais suscetíveis à corrosão interna, enquanto os superaquecedores e economizadores eram menos afetados por ela. Com a melhoria da qualidade da água de alimentação e a transição para um regime coordenado de fosfatização, com um aumento nos parâmetros nas caldeiras de tambor das usinas de energia dos EUA, em vez de danos viscosos e plásticos por corrosão, ocorreram fraturas frágeis repentinas dos tubos de tela. “A partir de J970 t. para caldeiras com pressões de 12,5, 14,8 e 17 MPa, a destruição de tubulações por danos por corrosão foi de 30, 33 e 65%, respectivamente.
De acordo com as condições do processo de corrosão, distingue-se entre corrosão atmosférica, que ocorre sob a influência de gases atmosféricos e também úmidos; gás, causado pela interação do metal com diversos gases - oxigênio, cloro, etc. - em altas temperaturas, e corrosão em eletrólitos, ocorrendo na maioria dos casos em soluções aquosas.
Devido à natureza dos processos de corrosão, o metal da caldeira pode estar sujeito à corrosão química e eletroquímica, bem como aos seus efeitos combinados.
Ao operar as superfícies de aquecimento de caldeiras a vapor, ocorre corrosão de gases de alta temperatura nas atmosferas oxidantes e redutoras dos gases de combustão e corrosão eletroquímica de baixa temperatura nas superfícies de aquecimento de cauda.
A pesquisa estabeleceu que a corrosão em alta temperatura de superfícies de aquecimento ocorre mais intensamente apenas na presença de excesso de oxigênio livre nos gases de combustão e na presença de óxidos de vanádio fundidos.
A corrosão por gás de alta temperatura ou sulfeto na atmosfera oxidante dos gases de combustão afeta tubos de tela e superaquecedores convectivos, as primeiras fileiras de feixes de caldeiras, espaçadores metálicos entre tubos, racks e suspensões.
Corrosão gasosa em alta temperatura em atmosfera redutora foi observada nos tubos de tela das câmaras de combustão de diversas caldeiras de alta pressão e supercrítica.
A corrosão de tubos de superfície de aquecimento no lado do gás é um processo físico e químico complexo de interação de gases de combustão e depósitos externos com filmes de óxido e metal de tubos. O desenvolvimento deste processo é influenciado por intensos fluxos de calor que variam no tempo e por altas tensões mecânicas decorrentes da pressão interna e da autocompensação.
Em caldeiras de médio e baixa pressão“A temperatura da parede da tela, determinada pelo ponto de ebulição da água, é mais baixa e, portanto, esse tipo de destruição do metal não é observado.
A corrosão de superfícies de aquecimento por gases de combustão (corrosão externa) é o processo de destruição do metal como resultado da interação com produtos de combustão, gases agressivos, soluções e fundidos de compostos minerais.
A corrosão metálica é entendida como a destruição gradual do metal que ocorre como resultado da exposição química ou eletroquímica ao ambiente externo.
\ Os processos de destruição do metal, que são consequência da sua interação química direta com o meio ambiente, são classificados como corrosão química.
A corrosão química ocorre quando o metal entra em contato com vapor superaquecido e gases secos. A corrosão química em gases secos é chamada de corrosão gasosa.
Na fornalha e nos dutos de gás da caldeira, ocorre corrosão gasosa da superfície externa dos tubos e racks do superaquecedor sob a influência do oxigênio, dióxido de carbono, vapor de água, dióxido de enxofre e outros gases; a superfície interna dos tubos - como resultado da interação com vapor ou água.
A corrosão eletroquímica, ao contrário da corrosão química, é caracterizada pelo fato de que as reações que ocorrem durante ela são acompanhadas pelo aparecimento de uma corrente elétrica.
O transportador de eletricidade nas soluções são os íons presentes nelas devido à dissociação das moléculas, e nos metais - os elétrons livres:
A superfície interna da caldeira está principalmente sujeita à corrosão eletroquímica. Segundo as ideias modernas, sua manifestação se deve a dois processos independentes: anódico, em que os íons metálicos passam para a solução na forma de íons hidratados, e catódico, em que o excesso de elétrons é assimilado pelos despolarizadores. Os despolarizadores podem ser átomos, íons, moléculas, que são reduzidos.
Por sinais externos Existem formas contínuas (gerais) e locais (locais) de danos por corrosão.
Com corrosão geral, toda a superfície de aquecimento em contato com ambiente agressivo sofre corrosão, afinando uniformemente por dentro ou fora. Com a corrosão local, a destruição ocorre em áreas individuais da superfície, o resto da superfície metálica não é afetado por danos.
A corrosão local inclui corrosão pontual, corrosão ulcerosa, corrosão por pite, corrosão intergranular, fissuração por corrosão sob tensão e fadiga por corrosão metálica.
Um exemplo típico de destruição por corrosão eletroquímica.
A destruição da superfície externa dos tubos NRCh 042X5 mm de aço 12Kh1MF das caldeiras TPP-110 ocorreu em um trecho horizontal na parte inferior da alça de elevação e abaixamento na área adjacente à tela inferior. Na parte traseira do tubo ocorreu uma abertura com ligeiro afinamento das bordas no ponto de destruição. A causa da destruição foi o adelgaçamento da parede do tubo em aproximadamente 2 mm devido à corrosão devido à escória com jato de água. Após desligar a caldeira com saída de vapor de 950 t/h, aquecida por pó de pellet de antracito (remoção de escória líquida), pressão de 25,5 MPa e temperatura de vapor superaquecido de 540 °C, escória úmida e cinza permaneceram nas tubulações, em qual a corrosão eletroquímica prosseguiu intensamente. A parte externa do tubo foi revestida com uma espessa camada de hidróxido de ferro marrom. O diâmetro interno dos tubos estava dentro das tolerâncias para tubos de caldeiras de alta e ultra-alta pressão. As dimensões do diâmetro externo apresentam desvios além da tolerância negativa: diâmetro externo mínimo. totalizou 39 mm com um mínimo permitido de 41,7 mm. A espessura da parede perto do ponto de falha por corrosão era de apenas 3,1 mm com uma espessura nominal do tubo de 5 mm.
A microestrutura do metal é uniforme ao longo do comprimento e da circunferência. Na superfície interna do tubo existe uma camada descarbonizada formada durante a oxidação do tubo durante o tratamento térmico. Não existe tal camada do lado de fora.
O exame das tubulações NRF após a primeira ruptura permitiu descobrir a causa da destruição. Decidiu-se substituir o NRF e alterar a tecnologia de escória. Neste caso, a corrosão eletroquímica ocorreu devido à presença de uma fina película de eletrólito.
A corrosão por pite ocorre intensamente em indivíduos pequenas áreas superfície, mas muitas vezes a uma profundidade considerável. Quando o diâmetro das úlceras é de cerca de 0,2-1 mm, é denominado pontual.
Em locais onde se formam úlceras, podem formar-se fístulas com o tempo. Os poços são frequentemente preenchidos com produtos de corrosão, pelo que nem sempre podem ser detectados. Um exemplo é a destruição de tubos economizadores de aço devido à má desaeração da água de alimentação e velocidades baixas movimento da água nas tubulações.
Apesar de uma parte significativa do metal das tubulações ser afetada, devido às fístulas passantes é necessária a substituição completa das bobinas do economizador.
O metal das caldeiras a vapor está sujeito aos seguintes tipos perigosos de corrosão: corrosão por oxigênio durante o funcionamento das caldeiras e quando estão em reparo; corrosão intercristalina em locais onde a água da caldeira evapora; corrosão vapor-água; fissuração por corrosão de elementos de caldeiras feitos de aços austeníticos; sub-lodo - corrosão uivante. Breve descrição os tipos indicados de corrosão do metal da caldeira são apresentados na tabela. YUL.
Durante a operação das caldeiras, distingue-se a corrosão do metal - corrosão sob carga e corrosão permanente.
A corrosão sob carga é mais suscetível ao aquecimento. elementos de caldeira fabricados em contato com um meio bifásico, ou seja, tela e tubos de caldeira. A superfície interna dos economizadores e superaquecedores é menos afetada pela corrosão durante a operação da caldeira. A corrosão sob carga também ocorre em um ambiente livre de oxigênio.
A corrosão no estacionamento ocorre em áreas não drenadas. elementos de bobinas de superaquecedor verticais, tubos flácidos de bobinas de superaquecedor horizontais
Em navios caldeiras a vapor A corrosão pode ocorrer tanto no circuito vapor-água quanto nos produtos da combustão do combustível.
As superfícies internas do circuito vapor-água podem estar sujeitas aos seguintes tipos de corrosão;
A corrosão por oxigênio é o tipo mais perigoso de corrosão. Característica a corrosão por oxigênio é a formação de corrosão pontual local que atinge poços profundos e através de furos; As seções de entrada dos economizadores, coletores e tubos de queda dos circuitos de circulação são mais suscetíveis à corrosão pelo oxigênio.
Corrosão por nitrito - ao contrário da corrosão por oxigênio, afeta as superfícies internas dos tubos de elevação submetidos a estresse térmico e causa a formação de poços mais profundos com um diâmetro de 15 ^ 20 mm.
A corrosão intergranular é um tipo especial de corrosão e ocorre em locais de maior tensão do metal (soldas, laminação e juntas de flange) como resultado da interação do metal da caldeira com álcalis altamente concentrados. Uma característica é o aparecimento na superfície do metal de uma rede de pequenas fissuras, evoluindo gradativamente para fissuras passantes;
A corrosão das lamas ocorre em locais onde as lamas são depositadas e em zonas estagnadas dos circuitos de circulação das caldeiras. O processo é de natureza eletroquímica quando os óxidos de ferro entram em contato com o metal.
Dos produtos da combustão do combustível podem ser observados os seguintes tipos corrosão;
A corrosão gasosa afeta as superfícies de aquecimento evaporativo, de superaquecimento e do economizador, o revestimento da carcaça,
Blindagens guia de gás e outros elementos da caldeira expostos a altas temperaturas dos gases Quando a temperatura do metal dos tubos da caldeira sobe acima de 530 0C (para aço carbono), inicia-se a destruição da película protetora de óxido na superfície dos tubos, proporcionando acesso desimpedido. de oxigênio para o metal puro. Neste caso, ocorre corrosão na superfície dos tubos com formação de incrustações.
A causa imediata deste tipo de corrosão é a violação do regime de resfriamento desses elementos e o aumento de sua temperatura acima do nível permitido. Por motivos de superfícies de aquecimento de tubos Sim Podem ocorrer variações na temperatura da parede; a formação de uma camada significativa de incrustações, perturbações no regime de circulação (estagnação, tombamento, formação de eclusas de vapor), perda de água da caldeira, distribuição irregular de água e extração de vapor ao longo do coletor de vapor.
A corrosão em alta temperatura (vanádio) afeta as superfícies de aquecimento dos superaquecedores de vapor localizados na zona de altas temperaturas dos gases. Quando o combustível é queimado, formam-se óxidos de vanádio. Nesse caso, quando há falta de oxigênio, forma-se o trióxido de vanádio e, quando há excesso de oxigênio, forma-se o pentóxido de vanádio. O pentóxido de vanádio U205, que tem ponto de fusão de 675 0C, é corrosivo. O pentóxido de vanádio, liberado durante a combustão do óleo combustível, adere às superfícies de aquecimento de alta temperatura e causa destruição ativa do metal. Experimentos mostraram que mesmo teores de vanádio tão baixos quanto 0,005% em peso podem causar corrosão perigosa.
A corrosão do vanádio pode ser evitada reduzindo a temperatura permitida do metal dos elementos da caldeira e organizando a combustão com coeficientes mínimos de excesso de ar a = 1,03 + 1,04.
A corrosão de baixa temperatura (ácida) afeta principalmente as superfícies de aquecimento da cauda. Os produtos da combustão do óleo combustível sulfuroso sempre contêm vapor d'água e compostos de enxofre, que formam ácido sulfúrico quando combinados entre si. Quando os gases lavam as superfícies de aquecimento da cauda relativamente frias, o vapor de ácido sulfúrico condensa sobre elas e causa corrosão do metal. A intensidade da corrosão em baixa temperatura depende da concentração de ácido sulfúrico na película de umidade depositada nas superfícies de aquecimento. Ao mesmo tempo, a concentração de SO3 nos produtos de combustão é determinada não apenas pelo teor de enxofre no combustível. Os principais fatores que influenciam a taxa de corrosão em baixa temperatura são;
Condições para que ocorra a reação de combustão no forno. À medida que a proporção de excesso de ar aumenta, a porcentagem de gás B03 aumenta (em a = 1,15, 3,6% do enxofre contido no combustível é oxidado; em a = 1,7, cerca de 7% do enxofre é oxidado). Com coeficientes de excesso de ar a = 1,03 - 1,04, praticamente nenhum anidrido sulfúrico B03 é formado;
Estado das superfícies de aquecimento;
Potência da caldeira também água fria, causando diminuição da temperatura das paredes dos tubos economizadores abaixo do ponto de orvalho do ácido sulfúrico;
Concentração de água no combustível; Ao queimar combustíveis saturados de água, o ponto de orvalho aumenta devido ao aumento da pressão parcial do vapor d'água nos produtos da combustão.
A corrosão parada afeta as superfícies externas de tubos e coletores, invólucros, dispositivos de combustão, acessórios e outros elementos do duto gás-ar da caldeira. A fuligem formada durante a combustão do combustível cobre as superfícies de aquecimento e as partes internas do duto gás-ar da caldeira. A fuligem é higroscópica e, quando a caldeira esfria, absorve facilmente a umidade, causando corrosão. A corrosão é de natureza ulcerativa quando uma película de solução de ácido sulfúrico se forma na superfície do metal quando a caldeira esfria e a temperatura de seus elementos cai abaixo do ponto de orvalho do ácido sulfúrico.
O combate à corrosão parada baseia-se na criação de condições que impeçam a entrada de umidade na superfície do metal da caldeira, bem como na aplicação de revestimentos anticorrosivos nas superfícies dos elementos da caldeira.
Em caso de inatividade de curta duração das caldeiras, após inspeção e limpeza das superfícies de aquecimento, para evitar a entrada de precipitações nas condutas da caldeira, é necessário colocar uma tampa na chaminé, fechar os registos de ar e os orifícios de inspeção. É necessário monitorar constantemente a umidade e a temperatura no MKO.
Para evitar a corrosão das caldeiras durante a inatividade, várias maneiras armazenamento da caldeira. Existem dois métodos de armazenamento; molhado e seco.
O principal método de armazenamento de caldeiras é o armazenamento úmido. Proporciona o enchimento completo da caldeira água de alimentação, passou por filtros de troca elétron-íon e desoxigenação, incluindo um superaquecedor e um economizador. As caldeiras podem ser mantidas em armazenamento úmido por no máximo 30 dias. Em caso de inatividade prolongada das caldeiras, utiliza-se o armazenamento a seco da caldeira.
O armazenamento a seco envolve a drenagem completa da água da caldeira e a colocação de sacos de chita com sílica gel, que absorve a umidade, nos coletores da caldeira. Os coletores são abertos periodicamente, é realizada uma medição de controle da massa de sílica gel para determinar a massa de umidade absorvida e a evaporação da umidade absorvida da sílica gel.
Os fenómenos de corrosão nas caldeiras manifestam-se mais frequentemente na superfície interna sob tensão térmica e relativamente menos frequentemente na superfície externa.
Neste último caso, a destruição do metal é causada - na maioria dos casos - pela acção combinada de corrosão e erosão, que por vezes tem um significado predominante.
Um sinal externo de destruição por erosão é uma superfície metálica limpa. Quando exposto à corrosão, os produtos de corrosão geralmente permanecem em sua superfície.
Processos internos de corrosão e incrustações (em ambiente aquático) podem agravar a corrosão externa (em ambiente gasoso) devido à resistência térmica da camada de incrustações e depósitos de corrosão e, conseqüentemente, ao aumento da temperatura na superfície do metal.
A corrosão externa do metal (do lado do forno da caldeira) depende de vários fatores, mas, sobretudo, do tipo e composição do combustível queimado.
Corrosão de caldeiras a gasóleo
O óleo combustível contém compostos orgânicos de vanádio e sódio. Se depósitos fundidos de escória contendo compostos de vanádio (V) se acumularem na parede do tubo voltado para o forno, então, com um grande excesso de ar e/ou uma temperatura da superfície metálica de 520-880 oC, ocorrem as seguintes reações:
4Fe + 3V2O5 = 2Fe2O3 + 3V2O3 (1)
V2O3 + O2 = V2O5 (2)
Fe2O3 + V2O5 = 2FeVO4 (3)
7Fe + 8FeVO4 = 5Fe3O4 + 4V2O3 (4)
(Compostos de sódio) + O2 = Na2O (5)
Outro mecanismo de corrosão envolvendo vanádio (mistura eutética líquida) também é possível:
2Na2O. V2O4. 5V2O5 + O2 = 2Na2O. 6V2O5 (6)
Na2O. 6V2O5 + M = Na2O. V2O4. 5V2O5 + MO (7)
(M-metal)
Compostos de vanádio e sódio são oxidados em V2O5 e Na2O durante a combustão do combustível. Em depósitos que aderem à superfície metálica, o Na2O é um aglutinante. O líquido formado como resultado das reações (1)-(7) derrete película protetora magnetita (Fe3O4), que leva à oxidação do metal sob os depósitos (temperatura de fusão dos depósitos (escória) - 590-880 oC).
Como resultado desses processos, as paredes dos tubos da tela voltados para a fornalha tornam-se ainda mais finas.
O aumento da temperatura do metal, na qual os compostos de vanádio se tornam líquidos, é promovido por depósitos internos de incrustações nas tubulações. E assim, quando a temperatura de limite de escoamento do metal é atingida, ocorre uma ruptura do tubo - consequência da ação combinada de depósitos externos e internos.
As peças de montagem das telas dos tubos, assim como as saliências, também estão corroídas. soldas tubos - o aumento da temperatura em sua superfície acelera: eles não são resfriados por uma mistura vapor-água, como os tubos.
O óleo combustível pode conter enxofre (2,0-3,5%) na forma de compostos orgânicos, enxofre elementar, sulfato de sódio (Na2SO4), que entra no óleo a partir das águas de formação. Na superfície do metal sob tais condições, a corrosão do vanádio é acompanhada pela corrosão do óxido de sulfeto. Seu efeito combinado é mais pronunciado quando 87% de V2O5 e 13% de Na2SO4 estão presentes nos sedimentos, o que corresponde ao teor de vanádio e sódio no óleo combustível na proporção de 13/1.
No inverno, ao aquecer óleo combustível com vapor em recipientes (para facilitar a drenagem), entra adicionalmente água na quantidade de 0,5-5,0%. Consequência: o valor dos depósitos aumenta em superfícies de baixa temperatura caldeira e, obviamente, a corrosão de oleodutos e tanques de óleo combustível está aumentando.
Além do esquema acima descrito de destruição de tubos de tela de caldeira, corrosão de superaquecedores de vapor, tubos festão, feixes de caldeiras, economizadores tem algumas peculiaridades devido ao aumento - em alguns trechos - das velocidades dos gases, especialmente aqueles contendo partículas de óleo combustível não queimado e esfoliado partículas de escória.
Identificação de corrosão
A superfície externa dos tubos é coberta por uma densa camada semelhante a esmalte de depósitos cinza e cinza escuro. No lado voltado para a fornalha, há um afinamento do tubo: áreas planas e fissuras rasas em forma de “ranhuras” são claramente visíveis se a superfície for limpa de depósitos e películas de óxido.
Se o tubo for destruído acidentalmente, uma rachadura estreita longitudinal será visível.
Corrosão de caldeiras de carvão pulverizado
Na corrosão causada pela ação dos produtos da combustão do carvão, o enxofre e seus compostos são de importância decisiva. Além disso, o curso dos processos de corrosão é influenciado por cloretos (principalmente NaCl) e compostos metais alcalinos. A corrosão é mais provável quando o carvão contém mais de 3,5% de enxofre e 0,25% de cloro.
As cinzas volantes, contendo compostos alcalinos e óxidos de enxofre, são depositadas na superfície do metal a uma temperatura de 560-730 oC. Neste caso, como resultado das reações que ocorrem, formam-se sulfatos alcalinos, por exemplo K3Fe(SO4)3 e Na3Fe(SO4)3. Essa escória fundida, por sua vez, destrói (derrete) a camada protetora de óxido do metal - magnetita (Fe3O4).
A taxa de corrosão é máxima a uma temperatura do metal de 680-730 °C, à medida que aumenta, a taxa diminui devido à decomposição térmica de substâncias corrosivas;
A maior corrosão ocorre nas tubulações de saída do superaquecedor, onde ocorre a maior alta temperatura par.
Identificação de corrosão
Em tubos de tela, você pode observar áreas planas em ambos os lados do tubo que estão sujeitas a danos por corrosão. Estas áreas estão localizadas num ângulo de 30-45°C entre si e são cobertas por uma camada de sedimentos. Entre eles existe uma área relativamente “limpa” exposta à influência “frontal” do fluxo de gás.
Os depósitos consistem em três camadas: a camada externa é de cinzas volantes porosas, a camada intermediária é de sulfatos alcalinos esbranquiçados solúveis em água, camada interna- óxidos de ferro pretos brilhantes (Fe3O4) e sulfetos (FeS).
Em partes de caldeiras de baixa temperatura - economizador, aquecedor de ar, exaustor- a temperatura do metal cai abaixo do “ponto de orvalho” do ácido sulfúrico.
Ao queimar combustível sólido, a temperatura do gás diminui de 1650 °C no flare para 120 °C ou menos na chaminé.
Devido ao resfriamento dos gases, o ácido sulfúrico é formado na fase de vapor e, ao entrar em contato com uma superfície metálica mais fria, os vapores se condensam para formar ácido sulfúrico líquido. O “ponto de orvalho” do ácido sulfúrico é 115-170 °C (pode ser mais - depende do conteúdo de vapor d'água e óxido de enxofre (SO3) no fluxo de gás).
O processo é descrito pelas reações:
S + O2 = SO2 (8)
SO3 + H2O = H2SO4 (9)
H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2 (10)
Na presença de óxidos de ferro e vanádio, a oxidação catalítica do SO3 é possível:
2SO2 + O2 = 2SO3 (11)
Em alguns casos, a corrosão do ácido sulfúrico na queima do carvão é menos significativa do que na queima de lenhite, xisto, turfa e até mesmo gás natural - devido à liberação relativamente maior de vapor d'água deles.
Identificação de corrosão
Este tipo de corrosão causa destruição uniforme do metal. Normalmente a superfície é áspera, com uma leve camada de ferrugem e é semelhante a uma superfície não corrosiva. Com exposição prolongada, o metal pode ficar coberto por depósitos de produtos de corrosão, que devem ser removidos com cuidado durante a inspeção.
Corrosão durante interrupções na operação
Este tipo de corrosão ocorre no economizador e nas áreas da caldeira onde as superfícies externas são revestidas com compostos de enxofre. À medida que a caldeira esfria, a temperatura do metal cai abaixo do “ponto de orvalho” e, conforme descrito acima, se houver depósitos de enxofre, forma-se ácido sulfúrico. Um possível intermediário é o ácido sulfuroso (H2SO3), mas é muito instável e se transforma imediatamente em ácido sulfúrico.
Identificação de corrosão
As superfícies metálicas são geralmente revestidas com revestimentos. Se você removê-los, encontrará áreas de destruição de metal onde havia depósitos de enxofre e áreas de metal não corroído. Tal aparência distingue a corrosão em uma caldeira parada da corrosão descrita acima do metal do economizador e de outras partes “frias” de uma caldeira em funcionamento.
Ao lavar a caldeira, os fenómenos de corrosão distribuem-se de forma mais ou menos uniforme superfície metálica devido à erosão dos depósitos de enxofre e à secagem insuficiente das superfícies. Com limpeza insuficiente, a corrosão é localizada onde estavam os compostos de enxofre.
Erosão metálica
Sob certas condições, o metal está sujeito à destruição erosiva sistemas diferentes caldeira tanto por dentro como por fora do metal aquecido, e onde fluxos turbulentos ocorrem em alta velocidade.
Apenas a erosão da turbina é discutida abaixo.
As turbinas estão sujeitas à erosão por impactos de partículas sólidas e gotículas de vapor condensado. Partículas sólidas (óxidos) descamam das superfícies internas dos superaquecedores e das linhas de vapor, especialmente durante condições térmicas transitórias.
Gotas de vapor condensado destroem principalmente as superfícies das pás do último estágio da turbina e das tubulações de drenagem. Os efeitos corrosivos da erosão do condensado de vapor são possíveis se o condensado for “ácido” - o pH estiver abaixo de cinco unidades. A corrosão também é perigosa na presença de vapor de cloreto (até 12% da massa dos depósitos) e soda cáustica nas gotas de água.
Identificação de erosão
A destruição do metal devido aos impactos das gotas de condensado é mais perceptível nas bordas dianteiras das pás da turbina. As bordas são cobertas por finos dentes transversais e ranhuras (ranhuras), podendo haver projeções cônicas inclinadas direcionadas aos impactos; Existem saliências nas bordas principais das lâminas e quase ausentes em seus planos posteriores.
Os danos causados por partículas sólidas ocorrem na forma de rasgos, microdentações e cortes nas bordas principais das lâminas. Não há ranhuras ou cones inclinados.
MINISTÉRIO DA ENERGIA E ELETRIFICAÇÃO DA URSS
DIREÇÃO CIENTÍFICA E TÉCNICA PRINCIPAL DE ENERGIA E ELETRIFICAÇÃO
INSTRUÇÕES METODOLÓGICAS
POR AVISO
BAIXA TEMPERATURA
CORROSÃO DE SUPERFÍCIE
AQUECIMENTO E FLUXO DE GÁS DE CALDEIRAS
RD 34.26.105-84
SOYUZTEKHENERGO
Moscou 1986
DESENVOLVIDO pela Ordem Duas Vezes da União do Instituto de Pesquisa de Engenharia Térmica Bandeira Vermelha do Trabalho em homenagem a F.E. Dzerjinsky
EXECUTORES R.A. PETROSIAN, I.I. NADIROV
APROVADO PELO CHEFE gestão técnica sobre operação de sistemas de energia 22/04/84
Vice-Chefe D.Ya. SHAMARAKOV
|
INSTRUÇÕES METODOLÓGICAS PARA PREVENÇÃO DE CORROSÃO DE BAIXA TEMPERATURA DE SUPERFÍCIES DE AQUECIMENTO E PLANTAS DE GÁS DE CALDEIRAS |
RD 34.26.105-84 |
Data de validade definida
de 01/07/85
até 01/07/2005
Estas Diretrizes se aplicam a superfícies de aquecimento de baixa temperatura de caldeiras de vapor e água quente (economizadores, evaporadores de gás, aquecedores de ar vários tipos etc.), bem como no caminho do gás atrás dos aquecedores de ar (dutos de gás, coletores de cinzas, exaustores de fumaça, chaminés) e estabelecer métodos para proteger as superfícies de aquecimento da corrosão de baixa temperatura.
As diretrizes destinam-se a usinas termelétricas que operam com combustíveis de enxofre e organizações que projetam equipamentos de caldeiras.
1. A corrosão a baixa temperatura é a corrosão das superfícies de aquecimento de cauda, condutas e chaminés de caldeiras sob a influência dos vapores de ácido sulfúrico que se condensam sobre elas a partir dos gases de combustão.
2. A condensação do vapor de ácido sulfúrico, cujo conteúdo volumétrico nos gases de combustão durante a queima de combustíveis sulfurosos é de apenas alguns milésimos de por cento, ocorre em temperaturas significativamente (50 - 100 °C) superiores à temperatura de condensação do vapor de água.
4. Para evitar a corrosão das superfícies de aquecimento durante o funcionamento, a temperatura das suas paredes deve exceder a temperatura do ponto de orvalho dos gases de combustão em todas as cargas da caldeira.
Para aquecer superfícies resfriadas por um meio com alto coeficiente de transferência de calor (economizadores, evaporadores de gás, etc.), a temperatura do meio na sua entrada deve exceder a temperatura do ponto de orvalho em aproximadamente 10 °C.
5. Para as superfícies de aquecimento de caldeiras de água quente operando com óleo combustível sulfuroso, as condições para eliminar completamente a corrosão em baixa temperatura não podem ser realizadas. Para a reduzir é necessário garantir que a temperatura da água à entrada da caldeira seja de 105 - 110 °C. Ao utilizar caldeiras de água quente como caldeiras de pico, este modo pode ser garantido quando uso completo aquecedores de água de rede. Ao utilizar caldeiras de água quente no modo principal, o aumento da temperatura da água que entra na caldeira pode ser conseguido através da recirculação da água quente.
Nas instalações que utilizam o esquema de ligação de caldeiras de água quente à rede de aquecimento através de permutadores de calor de água, estão totalmente asseguradas as condições para reduzir a corrosão a baixa temperatura das superfícies de aquecimento.
6. Para aquecedores de ar de caldeiras a vapor, a exclusão completa da corrosão de baixa temperatura é garantida quando a temperatura projetada da parede da seção mais fria excede a temperatura do ponto de orvalho em todas as cargas da caldeira em 5 - 10 °C (o valor mínimo refere-se a a carga mínima).
7. O cálculo da temperatura da parede dos aquecedores de ar tubulares (TVP) e regenerativos (RVP) é realizado de acordo com as recomendações “ Cálculo térmico unidades de caldeiras. Método normativo" (Moscou: Energia, 1973).
8. Ao usar cubos frios substituíveis ou cubos feitos de tubos com revestimento resistente a ácidos (esmaltados, etc.), bem como aqueles feitos de materiais resistentes à corrosão, como o primeiro curso (de ar) em aquecedores de ar tubulares, o seguinte são verificados quanto às condições de exclusão completa da corrosão de baixa temperatura (pelo ar) dos cubos metálicos do aquecedor de ar. Neste caso, a escolha da temperatura das paredes dos cubos metálicos frios, substituíveis, bem como dos cubos resistentes à corrosão, deve excluir a contaminação intensa das tubulações, para as quais a temperatura mínima das paredes durante a queima do óleo combustível sulfuroso deve estar abaixo do ponto de orvalho dos gases de combustão em não mais que 30 - 40 ° C. Ao queimar combustíveis sólidos de enxofre temperatura mínima Para evitar contaminação intensiva da parede do tubo, a temperatura deve ser de pelo menos 80 °C.
9. No RVP, sob condições de exclusão total da corrosão de baixa temperatura, sua parte quente é calculada. A parte fria do RVP é resistente à corrosão (esmaltado, cerâmico, aço de baixa liga, etc.) ou substituível por chapas planas de 1,0 - 1,2 mm de espessura, feitas de aço de baixo carbono. As condições para evitar contaminação intensa da embalagem são atendidas quando atendidos os requisitos dos parágrafos deste documento.
10. A embalagem esmaltada é feita de chapas metálicas com espessura de 0,6 mm. A vida útil das gaxetas esmaltadas fabricadas de acordo com TU 34-38-10336-89 é de 4 anos.
Tubos de porcelana podem ser usados como enchimento cerâmico, blocos cerâmicos, ou pratos de porcelana com projeções.
Considerando a redução do consumo de óleo combustível pelas usinas termelétricas, é aconselhável utilizar gaxetas de aço baixa liga 10KhNDP ou 10KhSND para a parte fria do RVP, cuja resistência à corrosão é 2 a 2,5 vezes maior que a de baixa -aço carbono.
11. Para proteger os aquecedores de ar da corrosão de baixa temperatura durante o período de inicialização, devem ser executadas as medidas estabelecidas nas “Diretrizes para o projeto e operação de aquecedores de energia com aletas de arame” (M.: SPO Soyuztekhenergo, 1981).
O acendimento de uma caldeira a óleo combustível sulfuroso deve ser realizado com o sistema de aquecimento de ar previamente ligado. A temperatura do ar em frente ao aquecedor de ar durante o período inicial de combustão deve ser, em regra, de 90 °C.
11h. Para proteger os aquecedores de ar da corrosão de baixa temperatura (“estacionamento”) quando a caldeira está parada, cujo nível é aproximadamente o dobro da taxa de corrosão durante a operação, antes de desligar a caldeira, os aquecedores de ar devem ser completamente limpos de depósitos externos. Neste caso, antes de desligar a caldeira, recomenda-se manter a temperatura do ar à entrada do termoacumulador no seu valor à carga nominal da caldeira.
A limpeza do TVP é realizada com granalha com densidade de alimentação de pelo menos 0,4 kg/m.s (cláusula deste documento).
Para combustíveis sólidos Tendo em conta o risco significativo de corrosão dos coletores de cinzas, a temperatura dos gases de combustão deve ser selecionada acima do ponto de orvalho dos gases de combustão em 15 - 20 °C.
Para óleos combustíveis com enxofre, a temperatura dos gases de combustão deve exceder a temperatura do ponto de orvalho na carga nominal da caldeira em aproximadamente 10 °C.
Dependendo do teor de enxofre no óleo combustível, deve-se tomar o valor calculado da temperatura dos gases de combustão na carga nominal da caldeira, indicado a seguir:
Temperatura dos gases de combustão, ºС...... 140 150 160 165
Ao queimar óleo combustível com enxofre com excesso de ar extremamente baixo (α ≤ 1,02), a temperatura dos gases de combustão pode ser reduzida, levando em consideração os resultados das medições do ponto de orvalho. Em média, a transição de um excesso de ar pequeno para extremamente pequeno reduz a temperatura do ponto de orvalho em 15 - 20 °C.
Para garantir uma operação confiável chaminé e evitando a perda de umidade, suas paredes são afetadas não apenas pela temperatura dos gases de exaustão, mas também pela sua vazão. Operar um tubo sob condições de carga significativamente inferiores às projetadas aumenta a probabilidade de corrosão em baixa temperatura.
Ao queimar gás natural, recomenda-se que a temperatura dos gases de combustão não seja inferior a 80 °C.
13. Ao reduzir a carga da caldeira na faixa de 100 - 50% da nominal, deve-se esforçar-se para estabilizar a temperatura dos gases de combustão, não permitindo que ela diminua mais de 10 °C em relação à nominal.
A maneira mais econômica de estabilizar a temperatura dos gases de combustão é aumentar a temperatura de pré-aquecimento do ar nos aquecedores de ar à medida que a carga diminui.
Os valores mínimos permitidos das temperaturas de pré-aquecimento do ar antes do RAH são adotados de acordo com a cláusula 4.3.28 das “Regras para operação técnica de usinas e redes” (M.: Energoatomizdat, 1989).
Nos casos em que temperaturas ideais os gases de combustão não podem ser fornecidos devido à superfície de aquecimento insuficiente do RAH, devem ser adotadas temperaturas de pré-aquecimento do ar nas quais a temperatura dos gases de combustão não exceda os valores indicados no parágrafo destas Diretrizes.
16. Devido à falta de revestimentos resistentes a ácidos confiáveis para proteger as chaminés metálicas da corrosão de baixa temperatura, sua operação confiável pode ser garantida por um isolamento cuidadoso, garantindo uma diferença de temperatura entre os gases de combustão e a parede não superior a 5 °C. .
Os materiais e estruturas isolantes atualmente utilizados não são suficientemente confiáveis operação de longo prazo Portanto, é necessário realizar monitoramento periódico, pelo menos uma vez por ano, do seu estado e, se necessário, realizar trabalhos de reparo e restauração.
17. Quando usado em caráter experimental para proteger dutos de gás contra corrosão em baixa temperatura vários revestimentos Deve-se levar em consideração que este último deve apresentar resistência ao calor e estanqueidade aos gases em temperaturas superiores à temperatura dos gases de combustão em pelo menos 10 ° C, resistência aos efeitos do ácido sulfúrico com concentração de 50 - 80% na temperatura faixa, respectivamente, 60 - 150 ° C e possibilidade de seu reparo e restauração .
18. Para superfícies de baixa temperatura, elementos estruturais Para RVP e dutos de gás de caldeiras, é aconselhável utilizar aços de baixa liga 10KhNDP e 10KhSND, que são 2 a 2,5 vezes superiores em resistência à corrosão ao aço carbono.
Apenas aços de alta liga muito escassos e caros têm resistência absoluta à corrosão (por exemplo, aço EI943, contendo até 25% de cromo e até 30% de níquel).
Aplicativo
1. Teoricamente, a temperatura do ponto de orvalho dos gases de combustão com um determinado teor de ácido sulfúrico e vapor de água pode ser definida como o ponto de ebulição de uma solução de ácido sulfúrico de tal concentração na qual existe o mesmo teor de vapor de água e ácido sulfúrico acima da solução.
O valor medido da temperatura do ponto de orvalho, dependendo da técnica de medição, pode não coincidir com o teórico. Nestas recomendações para a temperatura do ponto de orvalho dos gases de combustão t rÉ medida a temperatura da superfície de um sensor de vidro padrão com eletrodos de platina de 7 mm de comprimento soldados a uma distância de 7 mm um do outro, na qual a resistência do filme de orvalho entre y eletrodos em estado estacionário é igual a 10 7 Ohm. O circuito de medição do eletrodo utiliza corrente alternada de baixa tensão (6 - 12 V).
2. Ao queimar óleos combustíveis com enxofre com excesso de ar de 3 a 5%, a temperatura do ponto de orvalho dos gases de combustão depende do teor de enxofre no combustível Sp(arroz.).
Ao queimar óleos combustíveis com enxofre com excesso de ar extremamente baixo (α ≤ 1,02), a temperatura do ponto de orvalho dos gases de combustão deve ser medida com base nos resultados de medições especiais. As condições para transferência de caldeiras para um modo com α ≤ 1,02 estão definidas nas “Diretrizes para transferência de caldeiras que operam com combustíveis de enxofre para um modo de combustão com excesso de ar extremamente baixo” (M.: SPO Soyuztekhenergo, 1980).
3. Ao queimar combustíveis sólidos sulfurosos em estado de poeira, a temperatura do ponto de orvalho dos gases de combustão tp pode ser calculado com base no teor determinado de enxofre e cinzas no combustível Sr pr, A r pr e temperatura de condensação do vapor de água não con de acordo com a fórmula
Onde uma ONU- a proporção de cinzas no transporte (normalmente considerada como 0,85).
Arroz. 1. Dependência da temperatura do ponto de orvalho dos gases de combustão do teor de enxofre no óleo combustível queimado
O valor do primeiro termo desta fórmula em uma ONU= 0,85 pode ser determinado na Fig. .
Arroz. 2. Diferenças de temperatura entre o ponto de orvalho dos gases de combustão e a condensação do vapor de água neles, dependendo do teor de enxofre determinado ( Sr pr) e cinzas ( A r pr) em combustível
4. Ao queimar combustíveis gasosos de enxofre, o ponto de orvalho dos gases de combustão pode ser determinado na Fig. desde que o teor de enxofre no gás seja calculado como dado, isto é, como uma percentagem em peso por 4186,8 kJ/kg (1000 kcal/kg) do poder calorífico do gás.
Para combustível gasoso, o teor de enxofre fornecido como porcentagem em massa pode ser determinado pela fórmula
Onde eu- o número de átomos de enxofre na molécula do componente contendo enxofre;
q- porcentagem volumétrica de enxofre (componente contendo enxofre);
Q n- calor de combustão do gás em kJ/m 3 (kcal/nm 3);
COM- coeficiente igual a 4,187, se Q n expresso em kJ/m 3 e 1,0 se em kcal/m 3.
5. A taxa de corrosão da embalagem metálica substituível dos aquecedores de ar durante a queima de óleo combustível depende da temperatura do metal e do grau de corrosividade dos gases de combustão.
Ao queimar óleo combustível sulfuroso com excesso de ar de 3 a 5% e soprar a superfície com vapor, a taxa de corrosão (em ambos os lados em mm/ano) da gaxeta RVP pode ser estimada aproximadamente a partir dos dados da Tabela. .
Tabela 1
|
Tabela 2
6. Para carvões com alto teor de óxido de cálcio nas cinzas, as temperaturas do ponto de orvalho são inferiores às calculadas de acordo com os parágrafos destas Diretrizes. Para tais combustíveis, recomenda-se utilizar os resultados de medições diretas. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Carregando...
