Wstęp
Korozja (od łac. corrosio - korozja) to samoistne niszczenie metali w wyniku interakcji chemicznej lub fizyczno-chemicznej z środowisko. Ogólnie rzecz biorąc, jest to zniszczenie dowolnego materiału - metalu, ceramiki, drewna lub polimeru. Przyczyną korozji jest niestabilność termodynamiczna materiały budowlane na działanie substancji znajdujących się w środowisku w kontakcie z nimi. Przykład - korozja tlenowa żelaza w wodzie:
4Fe + 2H 2O + ZO 2 = 2 (Fe 2 O 3 H 2 O)
W życie codzienne W przypadku stopów żelaza (stali) częściej używa się terminu „rdzewienie”. Przypadki korozji polimerów są mniej znane. W odniesieniu do nich istnieje pojęcie „starzenia”, podobne do terminu „korozja” w przypadku metali. Na przykład starzenie się gumy w wyniku interakcji z tlenem atmosferycznym lub zniszczenie niektórych tworzyw sztucznych pod wpływem opadów atmosferycznych, a także korozja biologiczna. Szybkość korozji, jak każda inna reakcja chemiczna zależy bardzo od temperatury. Wzrost temperatury o 100 stopni może zwiększyć szybkość korozji o kilka rzędów wielkości.
Procesy korozyjne charakteryzują się szerokim rozkładem oraz różnorodnością warunków i środowisk, w których zachodzą. Dlatego nie ma jednej i kompleksowej klasyfikacji spotykanych przypadków korozji. Główna klasyfikacja dokonywana jest zgodnie z mechanizmem procesu. Istnieją dwa rodzaje korozji: korozja chemiczna i korozja elektrochemiczna. W tym streszczeniu szczegółowo zbadano korozję chemiczną na przykładzie kotłowni okrętowych o małej i dużej mocy.
Procesy korozyjne charakteryzują się szerokim rozkładem oraz różnorodnością warunków i środowisk, w których zachodzą. Dlatego nie ma jednej i kompleksowej klasyfikacji spotykanych przypadków korozji.
W zależności od rodzaju agresywnego środowiska, w którym zachodzi proces niszczenia, korozja może być następujących typów:
1) -Korozja gazowa
2) - Korozja w nieelektrolitach
3) -Korozja atmosferyczna
4) -Korozja w elektrolitach
5) -Korozja podziemna
6) -Biokorozja
7) - Korozja spowodowana prądem błądzącym.
W zależności od warunków procesu korozji wyróżnia się następujące typy:
1) - Korozja kontaktowa
2) - Korozja szczelinowa
3) -Korozja podczas częściowego zanurzenia
4) -Korozja podczas pełnego zanurzenia
5) -Korozja podczas naprzemiennego zanurzania
6) -Korozja cierna
7) -Korozja naprężeniowa.
Ze względu na charakter zniszczenia:
Korozja całkowita obejmująca całą powierzchnię:
1) - jednolite;
2) - nierówny;
3) -selektywny.
Korozja lokalna (lokalna) obejmująca poszczególne obszary:
1) - plamy;
2) - wrzodziejące;
3) - punkt (lub wżery);
4) - przez;
5) - międzykrystaliczny.
1. Korozja chemiczna
Wyobraźmy sobie metal w procesie produkcji walcówki w zakładzie metalurgicznym: rozpalona do czerwoności masa przemieszcza się po stojakach walcarki. Ogniste plamy wylatują z niej we wszystkich kierunkach. Dzieje się tak, gdy z powierzchni metalu odrywają się cząsteczki kamienia – produkt korozji chemicznej, która powstaje w wyniku interakcji metalu z tlenem zawartym w powietrzu. Ten proces samoistnego niszczenia metalu w wyniku bezpośredniego oddziaływania cząstek utleniacza i utlenionego metalu nazywa się korozją chemiczną.
Korozja chemiczna to oddziaływanie powierzchni metalu ze środowiskiem (korozyjnym), któremu nie towarzyszą procesy elektrochemiczne na granicy faz. W tym przypadku oddziaływania utleniania metalu i redukcji składnika utleniającego środowiska korozyjnego zachodzą w jednym akcie. Na przykład tworzenie się kamienia, gdy materiały na bazie żelaza reagują w wysokich temperaturach z tlenem:
4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3
Podczas korozji elektrochemicznej jonizacja atomów metalu i redukcja składnika utleniającego środowiska korozyjnego nie zachodzą w jednym procesie, a ich tempo zależy od potencjału elektrody metalu (np. rdzewienie stali w wodzie morskiej).
W korozji chemicznej następuje jednocześnie utlenianie metalu i redukcja składnika utleniającego środowiska korozyjnego. Korozja taka występuje, gdy metale są wystawione na działanie suchych gazów (powietrze, produkty spalania paliw) i ciekłych nieelektrolitów (olej, benzyna itp.) i jest heterogeniczną reakcją chemiczną.
Proces korozji chemicznej przebiega następująco. Utleniający składnik środowiska zewnętrznego, odbierając metalowi elektrony walencyjne, jednocześnie wchodzi z nim w związek chemiczny, tworząc na powierzchni metalu film (produkt korozji). Dalsze tworzenie się filmu następuje w wyniku wzajemnej dwukierunkowej dyfuzji przez warstwę ośrodka agresywnego w kierunku atomów metalu i atomów metalu w kierunku środowisko zewnętrzne i ich interakcje. Ponadto, jeśli powstały film ma właściwości ochronne, to znaczy zapobiega dyfuzji atomów, wówczas korozja postępuje z czasem samohamując. Taki film tworzy się na miedzi w temperaturze ogrzewania 100°C, na niklu w temperaturze 650°C, na żelazie w temperaturze 400°C. Ciepło wyroby stalowe powyżej 600°C prowadzi do powstania na ich powierzchni luźnego filmu. Wraz ze wzrostem temperatury proces utleniania przyspiesza.
Najczęstszym rodzajem korozji chemicznej jest korozja metali w gazach w wysokich temperaturach – korozja gazowa. Przykładami takiej korozji są utlenianie armatury pieców, części silników spalinowych, prętów rusztów, części lamp naftowych oraz utlenianie podczas wysokotemperaturowej obróbki metali (kucie, walcowanie, tłoczenie). Na powierzchni wyrobów metalowych mogą również tworzyć się inne produkty korozji. Na przykład pod wpływem związków siarki na żelazie tworzą się związki siarki, na srebrze pod wpływem par jodu powstaje jodek srebra itp. Najczęściej jednak na powierzchni metali tworzy się warstwa związków tlenkowych.
Temperatura ma duży wpływ na szybkość korozji chemicznej. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta szybkość korozji gazowej. Skład środowiska gazowego ma specyficzny wpływ na szybkość korozji różnych metali. Zatem nikiel jest stabilny w środowisku tlenowym, dwutlenek węgla, ale jest silnie żrący w atmosferze dwutlenku siarki. Miedź jest podatna na korozję w atmosferze tlenu, ale jest stabilna w atmosferze dwutlenku siarki. Chrome ma odporność na korozję we wszystkich trzech środowiskach gazowych.
Aby chronić przed korozją gazową, stosuje się żaroodporne stopy z chromem, aluminium i krzemem, tworząc atmosfery ochronne i powłoki ochronne emalie aluminiowe, chromowe, silikonowe i żaroodporne.
2. Korozja chemiczna w statkowych kotłach parowych.
Rodzaje korozji. Podczas pracy elementy kotła parowego narażone są na działanie agresywnych mediów - wody, pary i gazy spalinowe. Wyróżnia się korozję chemiczną i elektrochemiczną.
Części i podzespoły maszyn pracujących przy wysokie temperatury, - silniki tłokowe i typ turbiny, silniki rakietowe itp. Powinowactwo chemiczne większości metali do tlenu w wysokich temperaturach jest prawie nieograniczone, ponieważ tlenki wszystkich metali ważnych technicznie mogą rozpuścić się w metalach i opuścić układ równowagi:
2Me(t) + O2(g) 2MeO(t);MeO(t) [MeO] (roztwór)
W tych warunkach utlenianie jest zawsze możliwe, jednak wraz z rozpuszczeniem tlenku na powierzchni metalu pojawia się również warstwa tlenku, która może hamować proces utleniania. Szybkość utleniania metalu zależy od szybkości samej reakcji chemicznej i szybkości dyfuzji środka utleniającego przez folię, dlatego też działanie ochronne folii jest tym większe, im lepsza jest jej ciągłość i tym mniejsza jest jej zdolność dyfuzyjna. Ciągłość warstwy utworzonej na powierzchni metalu można ocenić poprzez stosunek objętości utworzonego tlenku lub innego związku do objętości tlenku metalu zużytego do wytworzenia tego tlenku metalu (współczynnik Pillinga-Badwordsa). Współczynnik a (współczynnik Pillinga-Badwordsa) dla różnych metali ma różne znaczenia<1, не могут создавать сплошные оксидные слои, и через несплошности в слое (трещины) кислород свободно проникает к поверхности металла.
. Metale posiadające A = Ciągłe i stabilne warstwy tlenku tworzą się w temperaturze a
1,2-1,6, ale przy dużych wartościach folie nie są ciągłe, łatwo oddzielają się od powierzchni metalu (łuska żelaza) w wyniku naprężeń wewnętrznych. = Współczynnik Pillinga-Badwordsa daje bardzo przybliżone oszacowanie, ponieważ skład warstw tlenkowych ma szeroki zakres jednorodności, co znajduje również odzwierciedlenie w gęstości tlenku. Na przykład dla chromu a
2.02 (dla czystych faz), ale powstały na nim film tlenkowy jest bardzo odporny na wpływy środowiska. Grubość warstwy tlenku na powierzchni metalu zmienia się w zależności od czasu.
Korozja elektrochemiczna, jak sama nazwa wskazuje, wiąże się nie tylko z procesami chemicznymi, ale także z ruchem elektronów w oddziałujących ośrodkach, tj. z pojawieniem się prądu elektrycznego. Procesy te zachodzą podczas oddziaływania metalu z roztworami elektrolitów, co zachodzi w kotle parowym, w którym krąży woda kotłowa będąca roztworem soli i zasad, które uległy rozkładowi na jony. Korozja elektrochemiczna zachodzi również w przypadku kontaktu metalu z powietrzem (o normalnej temperaturze), w którym zawsze znajduje się para wodna, która skrapla się na powierzchni metalu w postaci cienkiej warstwy wilgoci, tworząc warunki do wystąpienia korozji elektrochemicznej.
Powierzchnie grzewcze rurowych i regeneracyjnych nagrzewnic powietrza, ekonomizerów niskotemperaturowych, a także metalowe przewody kominowe i kominy podlegają korozji niskotemperaturowej przy temperaturach metali poniżej punktu rosy gazów spalinowych. Źródłem korozji niskotemperaturowej jest bezwodnik siarkowy SO 3, który w spalinach tworzy pary kwasu siarkowego, które skraplają się w temperaturach punktu rosy gazów spalinowych. Wystarczy kilka tysięcznych procenta SO 3 w gazach, aby spowodować korozję metalu z szybkością przekraczającą 1 mm/rok. Korozję niskotemperaturową spowalnia się organizując proces spalania z niewielkim nadmiarem powietrza, a także stosując dodatki do paliwa i zwiększając odporność korozyjną metalu.
Sita paleniskowe kotłów bębnowych i przelotowych przy spalaniu paliwa stałego, przegrzewacze pary i ich mocowania, a także ekrany dolnej części radiacyjnej kotłów na ciśnienie nadkrytyczne przy spalaniu siarkowego oleju opałowego podlegają korozji wysokotemperaturowej.
Korozja wewnętrznej powierzchni rur jest następstwem oddziaływania tlenu i dwutlenku węgla, gazów lub soli (chlorków i siarczanów) zawartych w wodzie kotłowej z metalem rur. We współczesnych kotłach parowych na parametry nadkrytyczne zawartość gazów i soli korozyjnych w wyniku głębokiego odsalania wody zasilającej i odpowietrzania termicznego jest niewielka, a główną przyczyną korozji jest oddziaływanie metalu z wodą i parą wodną. Korozja wewnętrznej powierzchni rur objawia się powstawaniem dziobów, wgłębień, ubytków i pęknięć; zewnętrzna powierzchnia uszkodzonych rur nie może różnić się od zdrowych.
Do uszkodzeń powstałych w wyniku wewnętrznej korozji rur zalicza się także:
korozja stagnacyjna tlenu, wpływająca na dowolne obszary wewnętrznej powierzchni rur. Najbardziej dotknięte są obszary pokryte osadami rozpuszczalnymi w wodzie (rury przegrzewaczy i strefa przejściowa kotłów przelotowych);
korozja zasadowa podszlamowa rur kotłowych i sitowych, która zachodzi pod wpływem stężonych alkaliów w wyniku odparowania wody pod warstwą osadu;
zmęczenie korozyjne, objawiające się pęknięciami rur kotłowych i ekranowych w wyniku jednoczesnego narażenia na środowisko korozyjne i zmienne naprężenia termiczne.
Kamień tworzy się na rurach w wyniku ich przegrzania do temperatur znacznie wyższych niż projektowane. W związku ze wzrostem wydajności bloków kotłowych, w ostatnim czasie coraz częstsze są przypadki awarii rur przegrzewaczy pary na skutek niewystarczającej odporności kamienia na działanie gazów spalinowych. Intensywne osadzanie się kamienia najczęściej obserwuje się podczas spalania oleju opałowego.
Zużycie ścianek rur następuje na skutek ściernego działania pyłu i popiołu węglowego, łupkowego, a także strumieni pary wydobywającej się z uszkodzonych sąsiadujących rur lub dysz dmuchaw. Czasami przyczyną zużycia i stwardnienia ścianek rur jest śrut używany do czyszczenia powierzchni grzewczych. Lokalizację i stopień zużycia rur określa się na podstawie oględzin zewnętrznych i pomiaru ich średnicy. Rzeczywistą grubość ścianki rury mierzy się za pomocą ultradźwiękowego miernika grubości.
Wypaczenia rur ekranowych i kotłowych oraz poszczególnych rur i odcinków płyt ściennych części promieniowej kotłów przelotowych powstają w wyniku nierównomiernego naprężenia rur, zerwania mocowań rur, wycieków wody oraz na skutek braku swobodę ruchów termicznych. Wypaczenia wężownic i ekranów przegrzewaczy powstają głównie na skutek przepalenia wieszaków i mocowań, nadmiernych i nierównomiernych naprężeń dopuszczalnych podczas montażu lub wymiany poszczególnych elementów. Wypaczenie wężownic ekonomizera wody następuje w wyniku wypalenia i przemieszczenia podpór i wieszaków.
Przetoki, wybrzuszenia, pęknięcia i pęknięcia mogą pojawić się także w wyniku: osadów w rurach z kamienia, produktów korozji, zgorzeliny technologicznej, odprysków spawalniczych i innych ciał obcych, które spowalniają cyrkulację wody i przyczyniają się do przegrzania metalu rury; śrutowanie; rozbieżności pomiędzy gatunkiem stali a parametrami pary i temperaturą gazu; zewnętrzne uszkodzenia mechaniczne; naruszenia warunków pracy.
Korozja kotłów ciepłej wody, systemy ciepłownicze, systemy ciepłownicze są znacznie częstsze niż w systemach parowych i kondensacyjnych. W większości przypadków sytuację tę tłumaczy się faktem, że przy projektowaniu systemu podgrzewania wody poświęca się temu mniej uwagi, chociaż czynniki powstawania i późniejszego rozwoju korozji w kotłach pozostają dokładnie takie same jak w przypadku kotłów parowych i wszystkich innych sprzęt. Rozpuszczony tlen, który nie jest usuwany przez odpowietrzenie, sole twardościowe, dwutlenek węgla dostający się do kotłów grzewczych z wodą zasilającą, powodują różnego rodzaju korozję - alkaliczną (międzykrystaliczną), tlenową, chelatową, podszlamową. Trzeba powiedzieć, że korozja chelatowa w większości przypadków powstaje w obecności pewnych odczynników chemicznych, tak zwanych „kompleksonów”.
Aby zapobiec występowaniu korozji w kotłach ciepłej wody i jej późniejszemu rozwojowi, należy poważnie i odpowiedzialnie podejść do przygotowania wody przeznaczonej do uzupełniania. Należy zapewnić wiązanie wolnego dwutlenku węgla i tlenu, doprowadzić wartość pH do akceptowalnego poziomu oraz podjąć działania mające na celu ochronę aluminiowych, brązowych i miedzianych elementów urządzeń grzewczych i kotłów, rurociągów i urządzeń grzewczych przed korozją.
Ostatnio do wysokiej jakości korekty sieci grzewczych, kotłów ciepłej wody i innego sprzętu zastosowano specjalne odczynniki chemiczne.
Woda jest jednocześnie uniwersalnym rozpuszczalnikiem i niedrogim chłodziwem, warto ją stosować w instalacjach grzewczych. Ale niewystarczające przygotowanie może prowadzić do nieprzyjemnych konsekwencji, z których jedną jest korozja kotłów ciepłej wody. Ewentualne zagrożenia związane są przede wszystkim z obecnością w nim dużej ilości niepożądanych zanieczyszczeń. Można zapobiegać powstawaniu i rozwojowi korozji, ale tylko wtedy, gdy dobrze zrozumiesz przyczyny jej wystąpienia, a także zaznajomisz się z nowoczesnymi technologiami.
Kotły do podgrzewania wody, a także wszelkie systemy grzewcze wykorzystujące wodę jako chłodziwo, charakteryzują się trzema rodzajami problemów spowodowanych obecnością następujących zanieczyszczeń:
Każdy z wymienionych rodzajów zanieczyszczeń może powodować korozję i awarię bojlera ciepłej wody lub innego sprzętu. Ponadto przyczyniają się do zmniejszenia sprawności i wydajności kotła.
A jeśli użyjesz wody, która przez długi czas nie była poddawana specjalnemu przygotowaniu w systemach grzewczych, może to prowadzić do poważnych konsekwencji - awarii pomp obiegowych, zmniejszenia średnicy sieci wodociągowej i późniejszych uszkodzeń, awarii sterowania i zamknięcia wyłączyć zawory. Najprostsze zanieczyszczenia mechaniczne – glina, piasek, zwykły brud – obecne są niemal wszędzie, zarówno w wodzie kranowej, jak i w źródłach artezyjskich. Ponadto chłodziwa zawierają duże ilości produktów korozji powierzchni wymiany ciepła, rurociągów i innych metalowych elementów układu, które mają ciągły kontakt z wodą. Jest rzeczą oczywistą, że ich obecność z biegiem czasu powoduje bardzo poważne problemy w funkcjonowaniu kotłów gorącej wody i wszystkich urządzeń elektroenergetycznych, które są związane głównie z korozją kotłów, tworzeniem się osadów wapiennych, usuwaniem soli i pienieniem wody kotłowej.
Najczęstszy powód, który powoduje korozja kotłów ciepłej wody, są to osady węglanowe powstające podczas stosowania wody o dużej twardości, których usunięcie jest możliwe poprzez. Należy zauważyć, że w wyniku obecności soli powodujących twardość kamień tworzy się nawet w niskotemperaturowych urządzeniach grzewczych. Ale to nie jest jedyna przyczyna korozji. Na przykład po podgrzaniu wody do temperatury większej niż 130 stopni rozpuszczalność siarczanu wapnia znacznie spada, w wyniku czego tworzy się warstwa gęstej kamienia. W takim przypadku rozwój korozji powierzchni metalowych kotłów ciepłej wody jest nieunikniony.
a) Korozja tlenowa
Najczęściej stalowe ekonomizery wody kotłów cierpią na korozję tlenową, która z powodu niezadowalającego odpowietrzenia wody zasilającej ulega awarii 2-3 lata po instalacji.
Bezpośrednim skutkiem korozji tlenowej stalowych ekonomizerów jest powstawanie w rurkach przetok, przez które z dużą prędkością wypływa strumień wody. Strumienie takie skierowane na ściankę sąsiedniej rury mogą ją ścierać aż do powstania otworów przelotowych. Ponieważ rury ekonomizera są rozmieszczone dość zwarto, powstająca przetoka korozyjna może spowodować ogromne uszkodzenia rur, jeśli kocioł będzie działał przez dłuższy czas z powstałą przetoką. Ekonomizery żeliwne nie ulegają uszkodzeniu w wyniku korozji tlenowej.
Korozja tlenowa częściej odsłonięte są sekcje wlotowe ekonomizerów. Jednak przy znacznym stężeniu tlenu w wodzie zasilającej przenika on do kotła. W tym przypadku na korozję tlenową narażone są głównie beczki i rury hydrantowe. Główną formą korozji tlenowej jest powstawanie wgłębień (wrzodów) w metalu, które w miarę ich rozwoju prowadzą do powstawania przetok.
Wzrost ciśnienia nasila korozję tlenową. Dlatego w przypadku kotłów o ciśnieniu 40 atm i wyższym nawet „przecieki” tlenu w odgazowywaczach są niebezpieczne. Istotny jest skład wody, z którą metal ma kontakt. Obecność niewielkiej ilości alkaliów ułatwia lokalizację korozji, natomiast obecność chlorków powoduje jej rozproszenie po powierzchni.
b) Korozja parkingowa
Na nieużywane kotły narażona jest korozja elektrochemiczna, zwana korozją postojową. W zależności od warunków pracy, kotły często są wycofywane z eksploatacji i umieszczane w rezerwie lub zatrzymywane na dłuższy czas.
Po zatrzymaniu kotła w rezerwie ciśnienie w nim zaczyna spadać, a w bębnie powstaje podciśnienie, co powoduje przenikanie powietrza i wzbogacanie wody kotłowej w tlen. Ta ostatnia stwarza warunki do wystąpienia korozji tlenowej. Nawet po całkowitym usunięciu wody z kotła jego wewnętrzna powierzchnia nie jest sucha. Wahania temperatury i wilgotności powietrza powodują zjawisko kondensacji wilgoci z atmosfery zawartej wewnątrz kotła. Obecność filmu na powierzchni metalu, wzbogaconego w tlen pod wpływem powietrza, stwarza korzystne warunki do rozwoju korozji elektrochemicznej. Jeżeli na wewnętrznej powierzchni kotła znajdują się osady, które mogą rozpuścić się w warstwie wilgoci, intensywność korozji znacznie wzrasta. Podobne zjawiska można zaobserwować np. w przegrzewaczach pary, które często ulegają korozji stojącej.
Jeżeli na wewnętrznej powierzchni kotła znajdują się osady, które mogą rozpuścić się w warstwie wilgoci, intensywność korozji znacznie wzrasta. Podobne zjawiska można zaobserwować np. w przegrzewaczach pary, które często ulegają korozji stojącej.
Dlatego też w przypadku wyłączenia kotła na dłuższy okres przestoju konieczne jest usunięcie istniejących osadów poprzez wypłukanie.
Korozja parkingowa może spowodować poważne uszkodzenie kotłów, jeśli nie zostaną podjęte specjalne środki w celu ich zabezpieczenia. Jego niebezpieczeństwo polega również na tym, że utworzone przez niego centra korozji w okresach przestoju działają nadal podczas pracy.
Aby zabezpieczyć kotły przed korozją postojową, są one konserwowane.
c) Korozja międzykrystaliczna
Korozja międzykrystaliczna występuje w szwach nitowych i złączach tocznych kotłów parowych, które są zmywane wodą kotłową. Charakteryzuje się pojawieniem się pęknięć w metalu, początkowo bardzo cienkich, niewidocznych dla oka, które w miarę rozwoju przekształcają się w duże widoczne pęknięcia. Przechodzą pomiędzy ziarnami metalu, dlatego też korozja ta nazywana jest międzykrystaliczną. W tym przypadku zniszczenie metalu następuje bez deformacji, dlatego pęknięcia te nazywane są kruchymi.
Doświadczenie wykazało, że korozja międzykrystaliczna zachodzi tylko wtedy, gdy jednocześnie występują 3 warunki:
1) Wysokie naprężenia rozciągające w metalu, bliskie granicy plastyczności.
2) Wycieki w szwach nitowych lub połączeniach tocznych.
3) Agresywne właściwości wody kotłowej.
Brak jednego z wymienionych warunków eliminuje występowanie pęknięć kruchych, co w praktyce wykorzystuje się do zwalczania korozji międzykrystalicznej.
O agresywności wody kotłowej decyduje skład rozpuszczonych w niej soli. Ważna jest zawartość sody kaustycznej, która w dużych stężeniach (5-10%) reaguje z metalem. Takie stężenia osiąga się w przypadku nieszczelności połączeń nitowych i połączeń tocznych, w których odparowuje woda kotłowa. Dlatego obecność nieszczelności może w odpowiednich warunkach prowadzić do kruchych pęknięć. Ponadto ważnym wskaźnikiem agresywności wody kotłowej jest względna zasadowość - Schot.
d) Korozja parowo-wodna
Korozja parowo-wodna to zniszczenie metalu w wyniku interakcji chemicznej z parą wodną: 3Fe + 4H2O = Fe304 + 4H2
W przypadku stali węglowych zniszczenie metalu staje się możliwe, gdy temperatura ścianki rury wzrośnie do 400°C.
Produkty korozji to gazowy wodór i magnetyt. Korozja parowo-wodna ma charakter zarówno jednolity, jak i lokalny (lokalny). W pierwszym przypadku na powierzchni metalu tworzy się warstwa produktów korozji. Miejscowa korozja przybiera postać wrzodów, rowków i pęknięć.
Główną przyczyną korozji parowej jest nagrzanie ścianki rury do temperatury krytycznej, w której przyspiesza się utlenianie metalu wodą. Dlatego walka z korozją parowo-wodną odbywa się poprzez eliminację przyczyn powodujących przegrzanie metalu.
Korozja parowo-wodna nie można wyeliminować poprzez jakąkolwiek zmianę lub poprawę składu chemicznego wody w kotle, ponieważ przyczyny tej korozji leżą w procesach spalania i hydrodynamicznych wewnątrz kotła, a także w warunkach pracy.
e) Korozja osadu
Korozja tego typu występuje pod warstwą osadu powstałą na wewnętrznej powierzchni rury bloku kotłowego w wyniku zasilania kotła niedostatecznie oczyszczoną wodą.
Uszkodzenia metalu powstające podczas korozji osadów mają charakter lokalny (wrzodziejący) i zwykle lokalizują się na półobwodzie rury zwróconej w stronę pieca. Powstałe owrzodzenia wyglądają jak muszle o średnicy do 20 mm i większej, wypełnione tlenkami żelaza, tworzącymi „guz” pod owrzodzeniem.
2.1. Powierzchnie grzewcze.
Najbardziej typowymi uszkodzeniami rur powierzchni grzewczych są: pęknięcia na powierzchni rur sitowych i kotłowych, ataki korozji na powierzchniach zewnętrznych i wewnętrznych rur, pęknięcia, ścieńczenie ścianek rur, pęknięcia i zniszczenia kielichów.
Przyczyny pęknięć, pęknięć i przetok: osady soli w rurach kotłowych, produkty korozji, odpryski spawalnicze spowalniające krążenie i powodujące przegrzanie metalu, zewnętrzne uszkodzenia mechaniczne, zaburzenie reżimu chemii wody.
Korozja zewnętrznej powierzchni rur dzieli się na niskotemperaturową i wysokotemperaturową. Korozja niskotemperaturowa występuje w miejscach, w których znajdują się urządzenia nadmuchowe, gdy w wyniku nieprawidłowej obsługi na pokrytych sadzą powierzchniach grzewczych może tworzyć się kondensacja. Korozja wysokotemperaturowa może wystąpić w drugim stopniu przegrzewacza podczas spalania kwaśnego oleju opałowego.
Najczęstsza korozja wewnętrznej powierzchni rur występuje, gdy żrące gazy (tlen, dwutlenek węgla) lub sole (chlorki i siarczany) zawarte w wodzie kotłowej wchodzą w interakcję z metalem rur. Korozja wewnętrznej powierzchni rur objawia się powstawaniem dziobów, owrzodzeń, ubytków i pęknięć.
Do korozji powierzchni wewnętrznej rur zalicza się także: korozję stagnacyjną tlenową, korozję zasadową podszlamową rur kotłowych i ekranowych, zmęczenie korozyjne, które objawia się pęknięciami rur kotłowych i ekranowych.
Uszkodzenia rur na skutek pełzania charakteryzują się wzrostem średnicy i powstawaniem pęknięć podłużnych. Odkształcenia w miejscach zginania rur i połączeń spawanych mogą mieć różne kierunki.
Przepalenia i powstawanie kamienia kotłowego w rurach powstają na skutek ich przegrzania do temperatur przekraczających temperaturę obliczeniową.
Głównymi rodzajami uszkodzeń spoin powstałych podczas ręcznego spawania łukowego są przetoki powstające na skutek braku przetopu, wtrąceń żużla, porów gazowych i braku wtopienia wzdłuż krawędzi rur.
Do głównych wad i uszkodzeń powierzchni przegrzewacza należą: korozja i zgorzelina na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni rur, pęknięcia, ryzyko i rozwarstwienie metalu rury, przetoki i pęknięcia rur, wady w spawanych złączach rur, odkształcenia resztkowe w wyniku skutek pełzania.
Uszkodzenia spoin pachwinowych zgrzewarek i kształtek do kolektorów, spowodowane naruszeniem technologii spawania, mają postać pierścieniowych pęknięć wzdłuż linii wtopienia od strony wężownicy lub kształtek.
Typowymi awariami powstającymi podczas pracy schładzacza powierzchniowego kotła DE-25-24-380GM są: korozja wewnętrzna i zewnętrzna rur, pęknięcia i przetoki w złączach spawanych
szwy i zagięcia rur, ubytki, które mogą powstać podczas napraw, zagrożenia na powierzchni czołowej kołnierzy, nieszczelności połączeń kołnierzowych spowodowane niewspółosiowością kołnierzy. Podczas próby hydraulicznej kotła można
określić jedynie obecność nieszczelności w schładzaczu. W celu wykrycia usterek ukrytych należy przeprowadzić indywidualną próbę hydrauliczną schładzacza.
2.2. Bębny kotłowe.
Typowymi uszkodzeniami walczaków kotłów są: pęknięcia-rozdarcia na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni płaszcza i dna, pęknięcia-rozdarcia wokół otworów rurowych na wewnętrznej powierzchni bębnów i na cylindrycznej powierzchni otworów rurowych, korozja międzykrystaliczna skorup i den, oddzielenie korozyjne powierzchni skorup i den, owalność bębna Odduliny (wybrzuszenia) na powierzchniach bębnów zwróconych w stronę pieca, spowodowane działaniem temperatury palnika w przypadku zniszczenia (lub utraty) poszczególne części podszewki.
2.3. Konstrukcje metalowe i okładziny kotłów.
W zależności od jakości prac profilaktycznych oraz trybów i okresów pracy kotła, w jego konstrukcjach metalowych mogą występować następujące defekty i uszkodzenia: pęknięcia i zagięcia zębatek i ogniw, pęknięcia, uszkodzenia korozyjne powierzchni metalu.
W wyniku długotrwałego działania temperatur dochodzi do pękania i naruszenia integralności cegieł kształtowych mocowanych na kołkach do górnego bębna od strony paleniska, a także pęknięć muru ceglanego wzdłuż dolnego bębna i paleniska paleniska. palenisko.
Szczególnie powszechne jest niszczenie ceglanego ościeża palnika i naruszenie wymiarów geometrycznych w wyniku stopienia cegły.
3. Sprawdzenie stanu elementów kotła.
Stan elementów kotła przyjętych do naprawy sprawdza się na podstawie wyników próby hydraulicznej, oględzin zewnętrznych i wewnętrznych oraz innych kontroli przeprowadzanych w zakresie i zgodnie z programem rzeczowych przeglądów kotła (rozdział „Kocioł Program kontroli eksperckich”).
3.1. Sprawdzanie powierzchni grzewczych.
Kontrolę zewnętrznych powierzchni elementów rurowych należy przeprowadzić szczególnie dokładnie w miejscach przechodzenia rur przez okładzinę, osłonę, w obszarach największych naprężeń termicznych – w rejonie palników, włazów, studzienek, a także w miejscach, gdzie przesiewacze rury są wygięte i spawane.
Aby zapobiec wypadkom związanym z pocienieniem ścian rur pod wpływem siarki i korozji statycznej, podczas corocznych przeglądów technicznych przeprowadzanych przez administrację przedsiębiorstwa należy sprawdzić rury powierzchni grzewczych kotłów, które działają dłużej niż dwa lata.
Kontrolę przeprowadza się poprzez oględziny zewnętrzne polegające na opukiwaniu wstępnie oczyszczonych zewnętrznych powierzchni rur młotkiem o masie nie większej niż 0,5 kg i pomiarze grubości ścianek rur. W takim przypadku należy wybrać te odcinki rur, które uległy największemu zużyciu i korozji (przekroje poziome, obszary pokryte sadzą i pokryte osadami koksu).
Grubość ścianek rur mierzy się za pomocą ultradźwiękowych mierników grubości. Istnieje możliwość wycięcia odcinków rur na dwóch lub trzech rurach sit paleniskowych oraz rur belki konwekcyjnej zlokalizowanych na wlocie i wylocie gazu. Pozostała grubość ścianek rur nie może być mniejsza niż obliczona zgodnie z obliczeniami wytrzymałościowymi (załączonymi do Świadectwa Kotła), biorąc pod uwagę wzrost korozji w okresie dalszej eksploatacji do następnego przeglądu oraz wzrost margines 0,5 mm.
Obliczona grubość ścianek rur sitowych i kotłowych dla ciśnienia roboczego 1,3 MPa (13 kgf/cm2) wynosi 0,8 mm, dla 2,3 MPa (23 kgf/cm2) – 1,1 mm. Naddatek na korozję ustala się na podstawie uzyskanych wyników pomiarów i biorąc pod uwagę czas eksploatacji pomiędzy przeglądami.
W przedsiębiorstwach, w których w wyniku długotrwałej eksploatacji nie zaobserwowano intensywnego zużycia rur powierzchni grzewczych, grubość ścianki rury można kontrolować podczas remontów kapitalnych, nie rzadziej jednak niż raz na 4 lata.
Kolektor, przegrzewacz i tylna szyba podlegają przeglądowi wewnętrznemu. Włazy kolektora górnego szyby tylnej muszą zostać poddane obowiązkowemu otwarciu i kontroli.
Średnicę zewnętrzną rur należy mierzyć w strefie temperatury maksymalnej. Do pomiarów użyj specjalnych szablonów (zszywek) lub suwmiarki. Na powierzchni rur dopuszczalne są wgniecenia o gładkich przejściach o głębokości nie większej niż 4 mm, jeżeli nie przekraczają one grubości ścianki poza granice odchyleń ujemnych.
Dopuszczalna różnica w grubości ścianki rury wynosi 10%.
Wyniki oględzin i pomiarów zapisuje się w formularzu naprawy.
3.2. Sprawdzanie bębna.
Po zidentyfikowaniu obszarów bębna uszkodzonych korozją należy przed czyszczeniem wewnętrznym dokonać oględzin powierzchni w celu określenia intensywności korozji oraz zmierzenia głębokości korozji metalu.
Zmierz równomierną korozję na całej grubości ściany, w której wierci się w tym celu otwór o średnicy 8 mm. Po dokonaniu pomiaru włożyć korek w otwór i wyparzyć z obu stron lub w skrajnych przypadkach tylko od środka bębna. Pomiaru można dokonać także za pomocą grubościomierza ultradźwiękowego.
Główną korozję i owrzodzenia należy zmierzyć za pomocą wycisków. W tym celu należy oczyścić uszkodzony obszar powierzchni metalu z osadów i lekko nasmarować wazeliną techniczną. Najdokładniejszy odcisk uzyskuje się, jeśli uszkodzony obszar znajduje się na poziomej powierzchni i w tym przypadku istnieje możliwość wypełnienia go roztopionym metalem o niskiej temperaturze topnienia. Utwardzony metal tworzy dokładny odcisk uszkodzonej powierzchni.
Aby uzyskać odciski, użyj trzeciorzędu, babbitu, cyny i, jeśli to możliwe, użyj gipsu.
Odciski uszkodzeń zlokalizowanych na pionowych powierzchniach sufitów można uzyskać za pomocą wosku i plasteliny.
Kontrolę otworów rurowych i bębnów przeprowadza się w następującej kolejności.
Po wyjęciu kielichów należy sprawdzić średnicę otworów za pomocą szablonu. Jeżeli szablon wchodzi w otwór aż do występu ograniczającego, oznacza to, że średnica otworu wzrasta ponad normę. Dokładną średnicę mierzy się za pomocą suwmiarki i zapisuje w formularzu naprawy.
Podczas kontroli spoin bębnowych należy sprawdzić sąsiedni metal nieszlachetny na szerokość 20-25 mm po obu stronach szwu.
Owalność bębna mierzy się co najmniej co 500 mm na długości bębna, a w przypadkach wątpliwych częściej.
Pomiar ugięcia bębna przeprowadza się poprzez naciągnięcie struny wzdłuż powierzchni bębna i pomiar szczelin na całej długości struny.
Kontrola powierzchni bębna, otworów rurowych i połączeń spawanych odbywa się poprzez kontrolę zewnętrzną, metody, wykrywanie cząstek magnetycznych, koloru i defektów ultradźwiękowych.
Dopuszczalne są wgniecenia i wgniecenia poza obszarem szwów i otworów (nie wymagają prostowania), pod warunkiem, że ich wysokość (ugięcie) jako procent najmniejszego wymiaru ich podstawy nie będzie większa niż:
w kierunku ciśnienia atmosferycznego (na zewnątrz) - 2%;
w kierunku ciśnienia pary (wgniecenia) - 5%.
Dopuszczalne zmniejszenie grubości ścianki dolnej wynosi 15%.
Dopuszczalny wzrost średnicy otworów na rury (do spawania) wynosi 10%.
