Практическое руководство компании НАЛКО по анализу причин повреждения котлов Nalco Chemical Company
Коррозия трубных экранов со стороны топки
Места преимущественной коррозии
Как показывает заголовок настоящей главы, здесь будет рассмотрен коррозия со стороны тонки трубных экранов котлов, работающих на ка менном угле. Коррозии данного вида часто подвергаются котлы, у кото рых расстояния между горелкой и боковым или задним экраном невелик] Коррозия часто происходит вблизи горелки или в зоне поддувала.
Общие сведения
Коррозия трубных экранов со стороны топки может развиваться, когда происходит неполное сгорание топлива (восстановительные условия). Неполное сгорание приводит к выделению летучих соединений серы, способных к образованию пиросульфатов. Пиросульфаты натрия и калия (Na, S,07 п K, S:07) могут иметь температуры плавления 800°Ф (42ГС) и ниже. Оба соединения отличаются высокой химической активностью. Эти Расплавленные шлаки могут плавить магнетитовый защитный слой на поверхности труб, вызывая ускоренное разрушение металла на их гребне.
В - зависимости от содержания SO-, в соли температура плавления может быть ниже 770°Ф (396°С) для K, S,0- и около 754°Ф (387°С) для Na, S,07 (nic. 1I. I). Когда температура растет, содержание SO,, необходимое для образования жидкой фазы, также значительно увеличивается. Поэтому пиросульфаты натрия и калия вряд ли будут находиться в жидком состоянии, за исключением относи тельно холодных поверхностей, в частности трубных экранов.
Основным фактором в развитии коррозии трубных экран ка кислорода в зоне горелок. Высокотемпературную сре создают плохое горение и постоянный или прерывистый со сгенками топки в сочетании с углями, способными к лы с низкой температурой п
Идентификация коррозии трубных экранов
|
|
Предупреждение коррозии
Поскольку основные факторы, определяющие данную форму разрушения, относятся к характеристикам процесса горения, уменьшение отрицательного влияния или полная ликвидация проблемы могут быть достигнуты внесением изменений в процесс горения. Изменения могут представлять собой повышение эффективности горения путем размалывания угля для образования более мелких частиц практически одинакового размера; сбалансированную подачу топлива к отдельных горелкам; регулировку горелок для предотвращения наброса пламени на стенку топки; увеличение подвода и перераспределение вторичного воздуха.
Однако опыт показал, что от этих мер можно ожидать лишь незначительных улучшений. Для достижения более существенных результатов может оказат ься необходимой реконструкция топки. Введение добавок в топям в борьбе с коррозией экранных груб со стороны топки.
Для определения степени серьезности повреждений следует использовать ультразвуковой контроль толщины стенок труб. Если повреждения незначительны, может оказаться достаточной наварка заплат. Если повреждения серьезны, могут стать экономически оправданными установка более толстых труб или труб из коррозиониостойких сплавов, напыление термоизоляционных покрытий, плакирование труб и использование защитных
Местоположение образца: Ориентация образца: Срок службы, годы:
Давление в барабане: Температура пара: Характеристики трубы:
|
За период в несколько недель произошло шесть разрушений труб тою типа, который показан на Рис. 11.3. Разрушались лишь трубы свода. Визуальный осмотр наружной поверхности одной из труб выявил наличие глубокой продольной трещины рядом с заклейкой (Рис. 11.3). Поверхность были покрыта твердым светлым шлаком, прочно сцепленным с поверхностью. Химическим анализ шлака, находящегося па стороне топки, показал содержание 45% серы н 18% натрия. Величина рН суспензии из одного процента отложения оказалась равной Мнкроструктурные исследования не показали никаких термических изменений металла трубы. Однако были обнаружены начинающиеся с наружной новерхпоси глубокие межкрисгаллнтные грешнны. заполненные сложным сульфатной эвтектм-
|
Топливо:
Установка для производства энергосредств
Трубы свода
Горизонтальная
35
Всесторонний контроль 2150 фунг/кв. дюйм (14.8 МПв) 1050°Ф (5бб°С)
|
|
Наружный диаметр 3 дюйма (76 мм), со стержнями Уголь, зольность 13%
|
Промышленность: |
Ориентация образца: Срок службы, годы: Характеристики трубы:
|
Целлюлозно-бумажная Местоположение образца: Рядом с местом ввода первичного воздуха, котел-утилизатор Вертикальная |
|
Визуальные и мнкросгруктурные Исследования, дополненные химическим анализом шлака, показали, что трещины, которые видны на Рис. 11.3. явились результатом проникновения расплавленного инросульфата натрия через промежутки вдоль грации зерен металла труб во время работы котла. Напряжения, создаваемые нормальным внутренним давлением, действовали совместно с расплавленным шлаком, - по приводило к межкристаллптному проникновению. Мнкросгруктурные исследования показали также, что коррозия была локальной и ограничивалась небольшим участком вокруг первичной трещины. Присутствие пиросульфатов натрия указывает на то. что в топке существуют восстановительные условия или происходит неполное сгорание, которые, возможна. связаны с нехваткой кислорода в зоне горелки шш неудовлетворительным размолом угля. Нехватка кислорода в зоне горелки может быть вызвана недостаточным количеством подводимого воздуха. ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ 11.2 |
Наружный диаметр 3 дюйма (76 мм), углеродистая сталь, оболочка из нержавеющей стали
Средство обогрева:
На Рис. 11.4 показано разрушение металла на наружной поверхности рядом с продольно ориентированной радиаторной пластиной. Разрушение металла ограничивается эллиптическим участком с центром в месте расположения радиаторной пластины. Коррозии подверглась оболочка из нержавеющей стали, а также расположенная под ней стенка из углеродистой стали.
Корродировавший участок был покрыт слоем коричневого продукта коррозии и отложениями. Химический анализ этот о слоя показал содержание 52% железа, 24% натрия и 14% углерода.
Результаты визуального наблюдения и микросгруктурного исследований совместно с данными анализа продуктов коррозии указывали па то, что разрушение металла было вызвано контактом с расплавленной солью натрия. Температура плавления соли могла быть снижена из-за присутствия карбоната.
Скорост ь разрушения металла при коррозии данного вида Изменяется в зависимости от температуры металла и конструкции топки. Существуют сообщения о скорости коррозии, достигавшей 0.03 дтоНм/i од (0,76 мм/топ).
Решение данной задачи потребует изменения конструкции концов труб таким образом, чтобы уплотнения не пропускали топочных i jjob. Кроме тою, должны быть ус-гранены щели, в которых могут накапливаться коррозионные иешсста.
Ремонт повреждений станет наиболее успешным, если использовать навариваемые накладки из нержавеющих сталей с высоким содержанием никеля и иапыляе-
Промышленность: Местоположение образца: Ориентация образца: Срок службы, годы: Программа водоочистки: Давление в барабане: Характеристики трубы: Средство обогрева:
Целлюлозно-бумажная Экранные трубы, котел-утилизатор Вертикальная 13
Полимерная
875 фунт/кв. дюйм (6 МПа) Наружный диаметр 2,5 дюйма (63 ми Черный щелок
Стенки на расстоянии 40 футов (12.2 м) над подом и 4 футов (1.2 м) нал мазутными форсунками. Повреждения данного вида никогда прежде не встречались.
Рассматриваемый образец перед взятием был промыт водой, которая, согласно сообщениям, удалила слой затвердевшего расплава. Котел со стороны тонки подвергали промывке водой два раза в год.
|
|
Отверстие размером 3/8 дюйма (9,5 мм) на Рис. 11.5 находится в центре участка наиболее серьезной коррозии вдоль гребня трубы. Коррозия вызвала глубокие и широкие углубления, которые придают поверхности округлые очертания. Микроструктурные исследования выявили признаки перегрева.
Тот факт, что коррозия была локализована в зоне мазутных форсунок, заставляет предположить, что восстановительные условия, созданные на данном месте во время работы форсунок, привели к образованию коррозионной расплавленной фазы с низкой температурой плавления. В данном случае коррозия могла происходить лишь во время периодического пользования мазутной форсункой. Однако действовавшая в течение 13 лет работы коррозия оказалась достаточной, чтобы вызва ть
