Коррозия паровых котлов

Введение.

Коррозия стали в паровых котлах, протекает под действием водяного пара.

Можно считать, что внутренняя поверхность котла представляет тонкую пленку магнитной окиси железа. Во время эксплуатации котла пленка окиси непрерывно разрушается и  снова образуется, причем выделяется водород. Поскольку поверхностная  пленка магнитной окиси железа представляет основную защиту для стали, ее следует  поддерживать в состоянии наименьшей проницаемости для воды.

Для котлов применяются преимущественно простые углеродистые или низколегированные стали. Коррозионной средой во всех случаях являются вода или водяной пар различной степени чистоты.

Температура, при которой  может протекать коррозионный процесс, колеблется от температуры помещения, где находится бездействующий котел, до температуры кипения насыщенных растворов при работе котла, достигающей  иногда 700°. Раствор может иметь  температуру, значительно более  высокую, чем критическая температура  чистой воды (374°). Однако высокие концентрации солей в котлах встречаются редко.

 К разрушению пленки в паровых котлах могут приводить физические и химические причины. Они вызывают коррозийные разрушения.  К примеру возьмем точечную коррозию (питтинг).

  Причины образования точечной коррозии.

Точечная коррозия образуется в виде формы коррозионных раковин. Их распределение на поверхности металла могут изменяться в широких пределах. Коррозионные раковины иногда образуются внутри уже существующих раковин и часто располагаются настолько близко друг к другу, что поверхность становится чрезвычайно неровной.

Выяснение причины образования  коррозионных разрушений определенного  типа часто весьма затруднительно, так как одновременно могут действовать несколько причин. Кроме того, ряд изменений, происходящих при охлаждении котла от высокой температуры и при спуске воды, иногда маскирует явления, имевшие место при эксплуатации. Однако опыт существенно помогает распознавать точечную коррозию в котлах. Например, было замечено, что присутствие в коррозионной раковине или на поверхности бугорка черной магнитной окиси железа указывает, что в котле протекал активный процесс. Подобными наблюдениями часто пользуются при проверке мероприятий, принятых для защиты от коррозии.

Не следует смешивать  ту окись железа, которая образуется в местах активной коррозии, с черной магнитной окисью железа, присутствующей иногда в виде взвеси в котловой воде. Необходимо помнить, что ни общее  количество мелкодисперсной магнитной  окиси железа, ни количество выделяющегося  в котле водорода не могут служить  надежным признаком степени и  размеров происходящей коррозии. Гидрат закиси железа, попадающий в котел  из посторонних источников, например из резервуаров для конденсата или  из питающих котел трубопроводов, может  частично объяснить присутствие  в котле как окиси железа, так и водорода.

Причины, влияющие на развитие точечной коррозии.

1.Посторонние примеси и напряжения.

Неметаллические включения  в стали, так же как и напряжения, способны создавать анодные участки  на металлической поверхности. Обычно коррозионные раковины бывают разных размеров и разбросаны по поверхности  в беспорядке. При наличии напряжений расположение раковин подчиняется  направлению приложенного напряжения. Типичными примерами могут служить  плавниковые трубки в местах, где  плавники дали трещины, а также места  развальцовки котельных трубок.

2.Растворенный кислород.

Возможно, что самым сильным  активатором точечной коррозии является растворенный в воде кислород. При  всех температурах, даже в щелочном растворе, кислород служит активным деполяризатором. Кроме того, в котлах легко могут  возникать кислородные концентрационные элементы, особенно под окалиной или  загрязнениями, где создаются застойные  участки. Обычной мерой борьбы с  такого рода коррозией служит деаэрация.

3.Растворенный угольный ангидрид.

Так как растворы угольного  ангидрида имеют слабокислую  реакцию, то он ускоряет коррозию в  котлах. Щелочная котловая вода снижает  агрессивность растворенного угольного  ангидрида однако получающаяся от этого выгода не распространяется на поверхности, омываемые паром, или на трубопроводы для конденсата. Удаление угольного ангидрида вместе с растворенным кислородом путем механической деаэрации является обычным мероприятием.

4.Отложения на стенках котла.

Очень часто коррозионные раковины можно обнаружить вдоль  наружной поверхности (или под поверхностью) таких отложений, как прокатная  окалина, котельный шлам, котельная  накипь, продукты коррозии, масляные пленки. Раз начавшись, точечная коррозия будет  развиваться дальше, если не удалить  продуктов коррозии. Этот вид местной  коррозии усиливается катодным (по отношению к котельной стали) характером осадков или истощением кислорода под отложениями.

5.Медь в котловой воде.

Если принять во внимание большие количества медных сплавов, применяемых для вспомогательного оборудования (конденсаторы, насосы и  т. п.), то нет ничего удивительного  в том, что в большинстве случаев  в котельных отложениях содержится медь. Она присутствует обычно в металлическом состоянии, иногда в виде окиси. Количество меди в отложениях изменяется от долей процента до почти чистой меди.

Вопрос о значении медных отложении в котельной коррозии нельзя считать решенным. Некоторые утверждают, что медь лишь присутствует при коррозионном процессе и никак на него не влияет, другие, напротив, считают, что медь, являясь катодом по отношению к стали, может способствовать точечной коррозии. Ни одна из этих точек зрения не подтверждена прямыми опытами.

Во многих случаях наблюдалась  незначительная коррозия (или даже полное ее отсутствие), несмотря на то, что отложения по всему котлу  содержали значительные количества металлической меди. Имеются также  сведения, что при контакте меди с малоуглеродистой сталью в щелочной котловой воде, при повышенных температурах, медь разрушается скорее, чем сталь. Медные кольца, обжимающие концы развальцованных  труб, медные заклепки и экраны вспомогательного оборудования, через которое проходит котловая вода, почти полностью разрушаются  даже при относительно низких температурах. Ввиду этого считается, что металлическая  медь не усиливает коррозии котельной  стали. Отложившуюся медь можно рассматривать  просто как конечный продукт восстановления окиси меди водородом в момент его образования.

Наоборот, весьма сильные  коррозионные изъязвления котельного металла часто наблюдаются по соседству с отложениями, особо  богатыми медью. Эти наблюдения привели  к предположению, что медь, поскольку  она катодна по отношению к стали, способствует точечной коррозии.

Поверхность котлов редко  представляет обнаженное металлическое  железо. Чаще всего на ней имеется  защитный слой, состоящий преимущественно  из окиси железа. Возможно, что там, где в этом слое образуются трещины, обнажается поверхность, являющаяся анодной относительно меди. В таких местах образование коррозионных раковин усиливается. Этим же можно объяснить в некоторых случаях ускоренное разъедание в тех местах, где образовалась раковина, а также сильную точечную коррозию, наблюдаемую иногда после очистки котлов с применением кислот.

  Предотвращение точечной коррозии  на паровых котлах.

Одной из самых частых причин образования коррозионных раковин  является отсутствие надлежащего ухода  за бездействующими котлами. Бездействующий котел должен содержаться либо совершенно сухим, либо наполненным водой, обработанной таким образом, чтобы коррозия была невозможна.

Вода, оставшаяся на внутренней поверхности бездействующего котла, растворяет кислород из воздуха, что приводит к образованию раковин, которые в дальнейшем явятся центрами вокруг которых будет развиваться коррозионный процесс.

Обычные инструкции по предохранению  бездействующих котлов от коррозии заключаются  в следующем:

1) спуск воды из еще  горячего котла (около 90°); продувание  котла воздухом до полного  его осушения и содержание  в сухом состоянии;

2) наполнение котла щелочной  водой (рН = 11), содержащей избыток  ионов SО3" (около 0,01%), и хранение  под водяным или паровым затвором;

3) наполнение котла щелочным  раствором, содержащим, соли хромовой  кислоты (0,02—0,03% СгО4").

При химической очистке котлов защитный слой окиси железа будет  снят во многих местах. Впоследствии эти  места могут не покрыться вновь  образованным сплошным слоем и на них, даже в отсутствие меди, появятся раковины. Поэтому рекомендуется  немедленно после химической очистки  возобновить слой окиси железа путем обработки кипящим щелочным раствором (подобно тому, как это делается для новых котлов, вступающих в эксплуатацию). Недавно были произведены попытки применить циклогексиламин с целью устранения коррозии в паропроводах и трубопроводах для конденсата отопительных систем.