Практическое руководство компании НАЛКО по анализу причин повреждения котлов Nalco Chemical Company

Кислородная коррозия

Места, наболее чувствительные к кислородной коррозии

'Кислородная коррозия в работающих котлах происходит сравнительно редко, однако для простаивающих котлов она часто становится пробле­мой. Данный вид коррозии можно наблюдать на любом участке котельной системы, однако наиболее частым местом ее разрушающего действия ста - новятся трубы пароперегревателя. Чувствительны к ней также трубы про­межуточного пароперегревателя, особенно места накопления влаги в ко-

У работающего котла повреждения под действием кислородной коро-

Зии происходят в первую очередь в экономайзере и подогревателе пита­тельной воды. В присутствии очень большого избытка кислорода повреж­дения могут происходить и в других зонах котла, например, на внутренней поверхности паросборника по границе уровня воды и в оборудовании для отделения пара. Во всех случаях повреждения могут оказаться значитель­ными даже после не очень длительного периода контакта с кислородом.

Общие сведения

Одной из наиболее вероятных причин кислородной коррозии считают кон­тактметалла котла с растворенным в воде кислородом. Поскольку наибо­лее естественными и стабильными соединениями железа являются его окси - Дь1, неизбежно самопроизвольное превращение стали в эту форму, если ус - ловия для такого превращения будут термодинамически благоприятны. Обычно условия становятся благоприятными, если сталь, не покрытая за­щищающей ее формой оксида железа (магнетитом) подвергается контакту с водой, которая содержит кислород. В этом случае происходит следующая реакция:

2Fe + Н20 + 02 -» Fe,03 + 2НТ

Эта реакция - основа широко применяющейся на практике механичес­кой и химической деаэрации воды, которая стала нормой для надежных программ водообработки. Такая практика обычно обеспечивает опреде­ленный успех. Действительно, кислородная коррозия в котлах присходит в основном в период их простоя.

Например, влага, содержащаяся на стенках труб неработающего паро­перегревателя, будет растворять атмосферный кислород. В защитном слое магнетита под действием сжимающих напряжений в результате охлажде­ния пароперегревателя до температуры окружающей среды появляются трещины. На участках с трещинами создаются анодные участки, в которых содержащая кислород влага может реагировать с непокрытым и незащи­щенным металлом. Результатом могут стать г лубокие, отчетливо выражен­ные, почти полусферические раковины (Рис. 8.1), которые могут быть по­крыты слоем продуктов коррозии. (Рис. 8.2). Часто точечная коррозия бу­дет возникать на дне U-образных подвесных секций пароперегревателя, где

Кроме образования сквозных отверстий в стенках труб, кислородная коррозия опасна и другими ее проявлениями. Кислородные раковины мо­гут действовать как места концентрации напряжений, что приводит к раз­витию коррозионно-усталостных трещин, трещин в результате щелочной короозии и других разрушений, связанных с напряжениями.

Началу кислородной коррозии и ее развитию способствуют три важнейшие условия: наличие влажности или воды, присутствие растворенного кисло­рода и незащищенная поверхность металла.

Коррозионная способность воды возрастает с повышением ее темпера­туры и содержания растворенных веществ и с уменьшением значения рН. Ее агрессивность в целом с увеличением содержания кислорода увеличивается.

Образование незащищенной металлической поверхности происходит в трех условиях:

■ Поверхность металла остается ничем не покрытой, например после кислотной очистки.

■ Поверхность металла покрыта защищающим лишь в. малой степени слоем оксида железа, в частности гематита (Fe2Oj красного цвета).

■ Поверхность металла покрыта защитным слоем оксида железа, напри­мер магнетита (Fe3Oj черного цвета), однако в покрытии имеются просве­ты или трещины.

Разлом или растрескивание магнетита происходит из-за механических и термических напряжении, возникающих при нормальной работе котла. Эти напряжения растут (и, следовательно, становятся более опасными) в период пуска котла, при его остановке и при резких колебаниях нагрузки. При нормальной работе котла существующие условия благоприятствуют быстрой ликвидации разрывов в защитном слое магнетита. Однако в при­сутствии избыточного количества кислорода (при работе котла или во вре­мя перерывов в работе) полного зарастания трещин в магнетите произойти ие может, и тогда начинается коррозия.

Идентификация кислородной коррозии

Для этого достаточно простого визуального осмотра, если к корродиро­вавшим поверхностям есть доступ. Еслп они не доступны для осмотра, мо­гут потребоваться неразрушающис методы испытаний, в частности ультра­звуковой метод.

Предупреждение кислородной коррозии

Кислородную коррозию в котле определяют три важнейших фактора: при­сутствие влажности или воды, присутствие кислорода и недостаточно на­дежно защищенная поверхность металла.

Возможными причинами избыточного содержания растворенного кис­лорода могут быть, например, неисправный деаэратор, неправильная за­грузка химических поглотителей кислорода или просачивание в воду воз­духа (см. в данной главе раздел, озаглавленный «Источники попадания воз­духа»). Рекомендован непрерывный контроль уровня содержания кислоро­да на входе в экономайзер, особенно при пуске и при малых нагрузках.

Простой котла в состоянии заполнения водой

Для простаивающего котла, когда он заполнен водой, в отношении кисло­родной коррозии действительны все те условия, которые существуют для работающего котла. Поэтому здесь следует применять аналогичный метод профилактики: снижение содержание кислорода до очень низких уровней и ■постоянный контроль для предупреждения их повышения. В целом эта про­цедура требует максимально возможного заполнения котла, достаточно. высокого содержания химических поглотителей кислорода и поддержания тщательно отрегулированных значений рН, а также периодического вклю­чения циркуляции воды.

Простой котла в сухом состоянии

Успешной защиты простаивающего котла, когда он находится в сухом со­стоянии, достигают непрерывным удалением влаги и/или кислорода. В процедуру защиты котла в сухом состоянии можно включить применение осушителей и азотной подушки или непрерывной циркуляции осушенного