0,05

0,03

Всего меди

не указано

0.03

0,03

0,01

Котловая вода

Щелочность M

Французские градусы

100

100

40

15

10

5

P щелочность

0. 07 M

0,07 M

0,07 M

0,07 M

> 0,5 M

> 0,5 M

> 0,5 M

мг / л

200

150

90

40

15

10

77000

4000

Найдите информацию о возникающих проблемах котлы: накипь, пенообразование и грунтовка, коррозия.
Посетите нашу общую веб-страницу о питательной воде для котлов.
Щелкните здесь для получения дополнительной информации об очистке котловой воды, в частности путем деаэрации (деаэрационные нагреватели или мембранные подрядчики)

Ссылки
« Справочник по очистке воды» Vol.1-2, Degremont, 1991
«Промышленное водоподготовка», BeltsDearborn, 1991
http://www.thermidaire.on.ca/boiler-feed.html

Рисунок 5.4. Распределение угольных котлов по мощности (в МВт).

Применение пара

Промышленные котлы используются во многих отраслях промышленности для самых разных целей, и основным продуктом является технологический пар. Работа промышленного котла может значительно варьироваться в зависимости от сезона, дня и даже часа, в зависимости от потребности в паре. А вот коммунальный котел вырабатывает пар с единственной целью — приводить в действие турбины для производства электроэнергии.Типичный водогрейный котел — например, агрегат с базовой нагрузкой — работает с постоянной скоростью, близкой к максимальной, из-за постоянной потребности в паре. Колебания нагрузки от котлов энергосистемы общего пользования, которые работают в соответствии с колебаниями нагрузки коммунальных предприятий в течение дня или для сезонных пиковых нагрузок, т. Е. Пиковых агрегатов, контролируются в большей степени, чем промышленные котлы, поскольку они могут сбалансировать свою нагрузку по всей электрической сети производства и распределения. Следовательно, коммунальные котлы, как правило, имеют более низкие эксплуатационные расходы, чем промышленные котлы, оборудованные аналогичным образом.

Коммунальные блоки обычно имеют множество альтернативных вариантов резервного копирования на случай незапланированных отключений. Однако в промышленности редко бывает резервная система для производства пара из-за необходимости минимизировать затраты на производство пара. Следовательно, промышленные котлы обычно работают с коэффициентом надежности 98 процентов.

Конструкция котла

Коммунальные котлы — это в основном устанавливаемые на месте установки, предназначенные для пара высокого давления и высокой температуры. Конструкция котла, мощность, давление пара и температура, среди других параметров, зависят от топлива и условий эксплуатации.Далее в этой главе подробно обсуждается влияние типа и характеристик угля на конструкцию котла.

Две основные конструкции водотрубных котлов, выбранные коммунальными предприятиями США, — это подкритические котлы барабанного типа, рассчитанные на номинальное рабочее давление пара 1900 или 2600 фунтов на кв. ]. Парогенераторы и их вспомогательные компоненты имеют множество критериев проектирования, но важными вопросами являются эффективность, надежность / доступность и стоимость. Несмотря на то, что в эксплуатации находится несколько котлов со стоками и циклонами, новые конструкции в основном представляют собой агрегаты с угольной пылью и псевдоожиженным слоем.

Промышленные котлы и их встроенные системы сжигания широко различаются по своей конструкции и конструкции, включая производство пара низкого и высокого давления, разнообразие размеров, сборные котлы заводской сборки или установки, устанавливаемые на месте, а также их способность сжигать широкий выбор видов топлива. Промышленные котлы состоят из комплектных и монтируемых на месте агрегатов различных типов котлов: водотрубных, пожарных, топочных, псевдоожиженного слоя, угольной пыли, циклонных агрегатов.Доступны агрегаты в упаковке с производительностью примерно до 600 000 фунтов пара / час, но котлы производительностью более 250 000 фунтов пара / час обычно не могут быть доставлены по железной дороге, хотя они могут быть отправлены баржами или океанскими судами [6]. Промышленное котельное производство находится под влиянием нескольких факторов [7]:

•

Желание пользователя гибкости топлива в течение всего срока службы блока

•

Требования постоянно увеличивающихся ограничений выбросов

•

Значительный интерес к сжиганию низкокачественного топлива

•

Более широкое применение когенерации

•

Желание оптимизировать существующее оборудование с точки зрения эффективности, производительности и срока службы

•

Признание того, что отказ (т. д., способность эффективно работать при пониженной паропроизводительности / скорости сжигания топлива) так же важна в течение срока службы котла, как и максимальная непрерывная мощность

Разнообразие видов топлива и глобальная конкуренция продуктов

Разнообразие видов топлива и глобальная конкуренция продуктов являются в первую очередь представляют интерес для промышленного сектора, поэтому здесь они не рассматриваются подробно. В то время как электроэнергия продается на всей территории Соединенных Штатов в результате дерегулирования во многих штатах, электроэнергия не является глобальным продуктом (за исключением продаж электроэнергии в Мексику или Канаду), тогда как многие промышленные товары должны конкурировать с международными рынками.Разнообразие видов топлива действительно влияет на коммунальные услуги, но не в такой степени, как на промышленных котельных. Уголь является самым дешевым доступным энергетическим сырьем и широко используется в электроэнергетике. Некоторые виды топлива сжигаются совместно с углем, например нефтяной кокс, шины и материалы из биомассы, но в котлах, работающих на угле, как правило, используется только уголь.

Это может измениться в будущем, если будет принят закон, который требует, чтобы производители электроэнергии производили часть своей электроэнергии из возобновляемых источников энергии.С другой стороны, пользователи промышленных котлов заинтересованы в использовании более широкого разнообразия видов топлива, поскольку они испытывают большую нестабильность в доступности топлива и ценах. Примеры топлива для промышленных котлов (не включая) включают отходы угля, такие как битуминозная капля и антрацитовый шлам, древесные отходы, жмых, варочный (черный) щелок, доменный газ, нефтяной кокс, нефтеперерабатывающий газ, отходящий газ окиси углерода, скорлупа арахиса, пальмовые листья, рисовая шелуха, животные жиры и белки, а также навоз и подстилка [6, 9, 12–15].

Интернет-курсы PDH. PDH для профессиональных инженеров.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на изучение

материал. «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация. «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Учебные материалы имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает напечатанная викторина во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель

испытание потребовало исследований в

документ но ответы были

в наличии »

Гарольд Катлер, П. Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за то, что у вас есть широкий выбор.

в транспортной инженерии, которая мне нужна

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать, где на

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. «

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П. E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

коды и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

Сертификация . «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P. E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими и

хорошо организовано. «

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Строительство курс и

очень рекомендую . «

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загрузить учебные материалы по номеру

обзор где угодно и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и всесторонний ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по телефону

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П. Е.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

вернись, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

. Спасибо за изготовление

процесс простой. »

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

одночасовое PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал . «

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, требующий

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

многие различные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо ехать. «

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Справочник по воде — отказы котельной системы

Для успешной и надежной работы паропроизводящего оборудования необходимо применять наилучшие доступные методы предотвращения накипи и коррозии. Когда все же происходит сбой оборудования, важно правильно определить причину проблемы, чтобы можно было предпринять надлежащие корректирующие действия для предотвращения ее повторения. Неправильный диагноз неисправности может привести к неправильным корректирующим мерам; Таким образом, проблемы продолжаются.

Бывают случаи, когда причины неудач неясны. В этих случаях может потребоваться серьезное расследование для выявления причин. Однако в большинстве случаев проблемная зона имеет определенные характерные признаки. При правильной интерпретации этих характеристик причина проблемы и средство ее устранения становятся совершенно очевидными.

ДЕАЭРАТОР ТРЕЩЕНИЕ

В многочисленных деаэраторах образовались трещины на сварных швах и в зонах термического влияния вблизи сварных швов. Растрескивание чаще всего происходит в месте сварного шва между головкой и оболочкой ниже уровня воды в отсеке для хранения. Однако это также может происходить над уровнем воды и на продольных швах. Поскольку трещины могут развиться вплоть до отказа оборудования, они представляют собой потенциальную угрозу безопасности, требующую периодического осмотра оборудования и, при наличии гарантии, ремонта или замены. Для выявления трещин рекомендуется использовать влажные флуоресцентные магнитные частицы.

Механизм большинства деаэраторных растрескиваний был определен как усталостное растрескивание под воздействием окружающей среды.Хотя точные причины неизвестны, могут быть предприняты шаги для минимизации возможности растрескивания (например, снятие напряжения сварных швов и минимизация термических и механических напряжений во время работы). Кроме того, водно-химический режим должен быть спроектирован таким образом, чтобы минимизировать коррозию.

ЭРОЗИЯ ЛИНИИ ПОДАЧИ ВОДЫ

Высокоскоростная вода и особенно водно-паровые смеси вызывают эрозию в системах питательной воды. Наиболее часто встречающиеся проблемы эрозии возникают на изгибах шпилек в экономайзерах с пропариванием.Здесь смесь пара и воды истончает локти, оставляя характерный отпечаток обратной подковы.

С аналогичными проблемами можно столкнуться в трубопроводах питательной воды, где высокие скорости создают знакомую схему прореживания. Эти проблемы могут возникать даже при умеренных средних скоростях потока, когда последовательность изгибов вызывает значительное увеличение локальной скорости.

Чтобы уменьшить проблемы эрозии, полезно поддерживать такие водно-химические условия, которые образуют наиболее прочный оксидный слой.Однако проблемы не могут быть полностью решены без конструктивных или эксплуатационных изменений.

ТРУБКИ ЭКОНОМАЙЗЕРА

Водяные экономайзеры с трубками часто серьезно повреждаются кислородным питтингом (см. Рисунок 14-1). Наиболее серьезные повреждения возникают на входе в экономайзер и, если они есть, на сварных швах труб. Там, где установлены экономайзеры, абсолютно необходима эффективная работа воздухонагревателя. Применение быстродействующего поглотителя кислорода, такого как катализированный сульфит натрия, также помогает защитить эту жизненно важную часть котла.

В то время как кислородная точечная коррозия является наиболее распространенной формой коррозии со стороны воды, вызывающей выход из строя трубок экономайзера, едкий натр иногда накапливается под отложениями и вызывает образование щелочей. Обычно атаки этого типа развиваются в зоне экономайзера, где парообразование происходит под отложением, а в питательной воде присутствует свободная едкая сода. Лучшее решение этой проблемы — улучшенная обработка, устраняющая отложения.

Другие частые причины выхода из строя экономайзера включают усталостное растрескивание на концах катаных труб и коррозию у возгорания, вызванную конденсацией кислоты из дымовых газов котла.

ОТКАЗЫ ИЗ-ЗА ПЕРЕГРЕВА

Когда трубы выходят из строя из-за перегрева и пластического течения (условия, обычно связанные с отложениями), причина обычно определяется по оставшимся отложениям, как показано на Рисунке 14-2. Точный анализ отложений указывает на источник проблемы и шаги, необходимые для исправления. Металлографические анализы иногда полезны для подтверждения того, существовало ли краткосрочное или долгосрочное воздействие условий перегрева до отказа.Такой анализ полезен также при подозрении на качество металла или производственные дефекты, хотя эти факторы имеют значение только в единичных случаях.

Когда выход из строя трубы происходит из-за перегрева, тщательный осмотр отказавшего участка трубы показывает, вызван ли отказ быстрым повышением температуры стенки трубы или длительным постепенным накоплением отложений. Когда условия вызывают быстрое повышение температуры металла до 1600 ° F или выше, достигаются условия пластической текучести и происходит сильный разрыв.Разрывы, характеризующиеся тонкими острыми краями, идентифицируются как «тонкогубые» разрывы (см. Рис. 14-3).

Сильные выбросы тонкогубой разновидности происходят, когда циркуляция воды в трубке прерывается из-за закупорки или нарушения циркуляции, вызванного низким уровнем воды. В некоторых конструкциях парового барабана уровень воды чрезвычайно важен, поскольку перегородка может изолировать генерирующую секцию котла, когда уровень воды в паровом барабане опускается ниже определенной точки.

Тонкие разрывы также возникают в трубках пароперегревателя, когда поток пара недостаточен, когда потоки ограничивают отложения или когда трубы блокируются водой из-за высокой скорости возгорания во время запуска котла.

Перебои в потоке не всегда приводят к быстрому отказу. В зависимости от достигнутой температуры металла трубка может быть повреждена из-за коррозионных механизмов или механизмов истончения в течение длительного периода времени, прежде чем появятся вздутия, пузыри или явные поломки. В таких случаях металлургическое обследование в дополнение к изучению механических факторов, способствующих этому, может быть полезным для определения источника проблемы.

Долговременное образование накипи, которое может привести к утечке трубки, обычно проявляется морщинистой, выпуклой внешней поверхностью и окончательной трещиной или отверстием с толстыми губами.Этот внешний вид свидетельствует о длительном отказе от ползучести, возникающем из-за повторяющегося образования накипи, вызывающего перегрев и набухание поверхности трубки в виде вздутия или пузыря. В таких случаях чешуйка имеет тенденцию треснуть; вода контактирует с металлом и охлаждает его до тех пор, пока процесс не повторится. Покрытие из оксида железа на внешней поверхности трескается во время процесса, вызывая характерные продольные трещины ползучести.

ОТКАЗЫ ИЗ-ЗА КОРРОЗИИ

Коррозионное растрескивание под напряжением

Различные механизмы коррозии способствуют выходу из строя трубы котла.Коррозия под напряжением может привести к межкристаллитному или транскристаллическому растрескиванию углеродистой стали. Это вызвано сочетанием напряжения металла и присутствием коррозионного вещества. Для подтверждения конкретного типа растрескивания требуется металлургическое обследование поврежденного участка. Как только это будет определено, можно будет предпринять надлежащие корректирующие действия.

Едкое охрупчивание

Каустическое охрупчивание, особая форма коррозии под напряжением, приводит к межкристаллитному растрескиванию стали.Межкристаллическое растрескивание возникает только при наличии всех следующих условий: особые условия напряжения, механизм концентрации, такой как утечка, и свободный NaOH в котловой воде. Поэтому котельные трубы обычно выходят из строя из-за щелочного охрупчивания в точках, где трубы свернуты в листы, барабаны или коллекторы.

Нельзя игнорировать возможность охрупчивания, даже если котел имеет цельносварную конструкцию. Трещины в сварных швах или утечки на концах труб могут стать механизмом, который может отрицательно повлиять на металл барабана.При наличии свободной щелочи возможно охрупчивание.

Детектор охрупчивания может использоваться для определения того, имеет ли котловая вода склонность к охрупчиванию. Устройство, показанное на рис. 14-4, было разработано Горным бюро США. Если котловая вода обладает характеристиками охрупчивания, необходимо принять меры для защиты котла от выхода из строя, связанного с охрупчиванием.

Нитрат натрия — это стандартная обработка для предотвращения охрупчивания в котлах, работающих при низком давлении.Соотношение нитрата натрия и гидроксида натрия в котловой воде, рекомендованное Горным бюро, зависит от рабочего давления котла. Эти коэффициенты следующие:

Формула для расчета отношения нитрата натрия / гидроксида натрия в котловой воде:

При давлении выше 900 фунтов на квадратный дюйм скоординированный контроль фосфата / pH является обычной внутренней обработкой.При правильном применении этот метод обработки предотвращает образование высоких концентраций каустика, что исключает возможность охрупчивания каустика.

Усталость и коррозионная усталость

Трансгранулярное растрескивание, вызванное главным образом циклическим напряжением, является наиболее распространенной формой растрескивания, встречающейся в промышленных котлах. Чтобы определить причину межкристаллитного разрушения, необходимо изучить как конструкцию, так и условия эксплуатации котла.В прямотрубных, кожухотрубных котлах-утилизаторах часто возникают отказы труб и трубных решеток из-за приложения неравных нагрузок. Основная причина этого — неравномерное распределение горячих газов по поверхности трубной решетки. Используемые трубки имеют тенденцию расшатываться, создавая проблемы с утечкой. Даже когда трубы надежно сварены, приложенные напряжения могут вызвать поперечное растрескивание труб.

Любая конструктивная особенность, которая позволяет образовывать паровые карманы внутри блока, может вызвать циклический перегрев и охлаждение.Это может привести к поперечному растрескиванию труб, а иногда и гильз. Такое растрескивание всегда возникает в области наибольшего напряжения и приводит к трещинам, которые в основном являются межкристаллитными.

Некоторое межкристаллическое растрескивание может развиваться при этом типе разрушения вне зависимости от того, присутствует ли свободный NaOH. Однако преобладающим типом растрескивания является зернистая структура металла. Поскольку это происходит механически, растрескивание происходит независимо от концентрации химических веществ в котловой воде.Трещины часто сопровождаются рядом ямок, смежных с трещиной или на одной линии с ней, что является еще одним специфическим индикатором приложенных механических напряжений. Любые присутствующие коррозионные вещества способствуют образованию ямок. Нормальной реакции между железом и водой достаточно, чтобы вызвать точечную коррозию на разрывах тонкой оксидной пленки, образующейся на свежеоткрытых поверхностях под воздействием напряжения.

Коррозия под напряжением

Некоторые части котла могут быть очень восприимчивы к коррозии в результате воздействия механических сил, прилагаемых в процессе производства и изготовления.Повреждения обычно видны в нагруженных компонентах, таких как свернутые концы труб, резьбовые болты и циклонные сепараторы. Однако коррозия также может возникать в местах сварных швов по всему котлу (см. Рисунок 14-5) и может оставаться незамеченной до тех пор, пока не произойдет отказ. Рекомендуется регулярный осмотр на наличие признаков коррозии, особенно в области воздушной коробки котлов-утилизаторов Kraft, из-за возможности взрыва из-за утечки в трубке.

Потенциал коррозии, вызванной напряжением, можно снизить, если свести к минимуму следующие факторы: напряжения, возникающие в компонентах котла, количество термических циклов и количество химических чисток котла.Кроме того, необходимо поддерживать надлежащий контроль водно-химического режима во время эксплуатации и обеспечивать защиту от коррозии во время остановов.

Растворенный кислород

Коррозия растворенным кислородом представляет собой постоянную угрозу целостности нагревателя питательной воды, экономайзера и трубы котла. По мере совершенствования методов обработки для контроля отложений потребность в эффективном контроле кислорода становится все более важной.

Первый серьезный акцент на контроле кислорода начался, когда были введены обработки на основе фосфатов, чтобы заменить обработки кальцинированной содой, распространенной до того времени.Плотная и твердая накипь карбоната кальция, образовавшаяся в результате обработки кальцинированной содой, защищала трубы и барабаны от серьезной кислородной коррозии. Благодаря фосфатной обработке поверхности трубки и барабана стали чище. Таким образом, большая часть поверхности подвергалась воздействию коррозионных веществ в воде. Это стимулировало использование улучшенных открытых нагревателей питательной воды для удаления большей части кислорода до входа воды в котел. Сегодня большинство заводов оснащено эффективными воздухонагревателями-деаэраторами.Использование поглотителей кислорода, таких как катализированный сульфит натрия, гидразин и органические поглотители, также является стандартной практикой.

Использование хелатирующих добавок и деминерализованной воды улучшило чистоту теплопередающих поверхностей котла до такой степени, что условия практически без покрытия стали обычным явлением. В таких случаях остается только тонкая защитная пленка магнитного оксида. В результате контроль кислорода стал еще более важным сегодня. Использование катализированного сульфита, где это применимо, является стандартной рекомендацией при применении хелатирующих агентов.

Контроль простоев коррозии становится все более важным в последние годы для предотвращения или предотвращения точечной коррозии. Часто холодная вода, которая не была деаэрирована, используется для быстрого охлаждения или запуска котла. Это рискованная операционная практика, обычно выбираемая по экономическим причинам. В таких случаях может возникнуть сильная точечная коррозия, особенно в котлах, которые содержались в безотложном состоянии. Следовательно, обычно более экономично поддерживать чистые поверхности теплопередачи и исключить использование холодной воды, содержащей растворенный кислород, во время периодов охлаждения и запуска.Такая практика может привести к экономии топлива и повышению надежности котла.

Коррозия хелантами

В первые годы использования хелантов почти все проблемы с внутренней коррозией в котле назывались «хелатирующей коррозией». Однако другие коррозионные вещества, такие как кислород, диоксид углерода, щелочь, кислота, медь и вода, по-прежнему являются частыми причинами коррозии котла. Кроме того, механические условия, приводящие к щелочному охрупчиванию, пленочному кипению и покрытию паром, сегодня даже более распространены, чем когда-либо, в результате увеличения скорости теплопередачи и более компактной конструкции парогенераторов.Хелантная коррозия, или хелантная коррозия, имеет некоторые специфические характеристики и развивается только при определенных условиях.

Хелантная коррозия котельного металла происходит только тогда, когда повышенная концентрация натриевой соли поддерживается в течение определенного периода времени. Атака имеет тип растворения или разжижения, а не точечную коррозию, и концентрируется в зонах напряжения внутри котла. Это вызывает утонение концов катаных труб, резьбовых элементов, кромок перегородок и подобных частей напряженных, не снятых участков. Обычно отожженные трубы и поверхности барабана не подвергаются воздействию.Когда в бойлере, обработанном хелатирующим агентом, происходит истончение труб, иногда присутствуют признаки паровой подушки и / или пленочного кипения. В таких случаях отказ происходит независимо от типа используемой внутренней обработки.

Язвенная коррозия часто считается результатом действия хелантов. Однако точечная коррозия труб из углеродистой стали почти всегда возникает из-за неконтролируемого присутствия кислорода или кислоты. В редких случаях меднение (обычно в результате неправильной операции кислотной очистки) может привести к появлению точечной коррозии.

Каустическая атака

Едкое воздействие (или едкая коррозия), в отличие от щелочного охрупчивания, встречается в котлах с деминерализованной водой и чаще всего встречается в котлах с фосфатной обработкой, где образуются отложения в трубах, особенно в зонах с высоким тепловложением или плохой циркуляцией. Отложения пористой природы позволяют котловой воде проникать в отложения, вызывая постоянное накопление твердых частиц котловой воды между металлом и отложениями.

Поскольку каустическая сода в таких условиях не кристаллизуется, концентрация щелочи в захваченной жидкости может достигать 10 000 частей на миллион или более.Сложные каустико-ферритные соединения образуются, когда каустик растворяет защитную пленку магнитного оксида. Вода при контакте с железом пытается восстановить защитную пленку магнетита (Fe3O4). Пока сохраняется высокая концентрация каустика, этот деструктивный процесс вызывает непрерывную потерю металла.

Истончение, вызванное щелочной атакой, имеет неправильную форму и часто называется каустической строжкой (см. Рисунок 14-6). Когда отложения удаляются с поверхности трубки во время исследования, характерные борозды становятся очень очевидными, наряду с отложениями белых солей, которые обычно очерчивают края первоначальной области отложения.Беловатый налет — это карбонат натрия, остаток каустической соды, реагирующий с диоксидом углерода в воздухе.

Проверки котлов с щелочным воздействием часто показывают чрезмерное скопление магнитного оксида в областях с низким расходом барабанов и коллекторов. Это вызвано отслаиванием во время работы отложений, под которыми образовался сложный едкий ферритный материал. При контакте и разбавлении котловой водой этот нестабильный комплекс немедленно превращается в свободный каустик и магнитный оксид.Взвешенный и высвобожденный магнитный оксид перемещается и накапливается в областях котла с низким или высоким тепловым потоком.

В то время как едкая коррозия иногда упоминается как едкая ямка, физически она выглядит как нерегулярная выемка или истончение, и ее не следует путать с концентрированным локальным проникновением ямки, характерным для воздействия кислорода или кислоты.

Паровое одеяло

Ряд условий допускает расслоение потока пара и воды в данной трубе, что обычно происходит в зоне с низким тепловложением котла.На эту проблему влияет угол наклона затронутых трубок, а также фактическая нагрузка на котел. Расслоение происходит, когда по какой-либо причине скорость недостаточна для поддержания турбулентности или тщательного перемешивания воды и пара во время прохождения через трубы. Расслоение чаще всего происходит в наклонных трубах (рис. 14-7), расположенных вдали от зоны лучистого тепла котла, где подвод тепла невелик и положительная циркуляция в трубах может отсутствовать.

При осмотре пораженных трубок обычно выявляется заметная линия ватерлинии с общим истончением в верхней части трубки или коронки.В редких случаях дно трубки истончается. Когда в котловой воде содержится щелочь, высокие концентрации накапливаются и приводят к едкой коррозии и образованию трещин под отложениями, которые накапливаются на водопроводе.

В некоторых случаях расслоение может происходить вместе с подводом тепла к верху или вершине трубы. Это приводит к сильному перегреву парового покрова. Прямая реакция пара с горячей сталью развивается, если температура металла достигает 750 ° F или выше.При таких обстоятельствах коррозия стали будет продолжаться вне зависимости от присутствия каустика. Если есть сомнения относительно точной причины, металлографический анализ покажет, способствовали ли аномальные колебания температуры этой проблеме. Обычно в таких условиях отложения состоят в основном из магнитного оксида железа (Fe3O4). Водород также образуется в результате реакции и выделяется с паром.

В кровельных трубах возникла несколько необычная проблема, связанная с проблемами циркуляции и подвода тепла.Эти трубки обычно предназначены для сбора тепла только с нижней стороны. Проблемы обычно возникают, когда трубы провисают или отрываются от крыши, вызывая воздействие горячих газов на всю поверхность трубы. Обычно возникающий перегрев вместе с внутренним давлением вызывает постепенное расширение трубки, иногда довольно равномерное. Отказ происходит, когда расширенная трубка больше не может выдерживать комбинированное воздействие теплового напряжения и внутреннего давления.

часто демонстрируют такой же эффект набухания или увеличения.В таких случаях поток пара по какой-то причине был ограничен, что приводило к перегреву и, в конечном итоге, к отказу.

Кислотная атака

Кислотное воздействие котельных труб и барабанов обычно проявляется в виде общего истончения всех поверхностей. Это приводит к визуально неровной поверхности, как показано на Рисунке 14-8. Гладкие поверхности появляются в местах обтекания, где атака была усилена. В тяжелых случаях другие компоненты, такие как перегородка, гайки и болты, а также другие напряженные участки могут быть серьезно повреждены или разрушены, что не оставляет сомнений в отношении источника проблемы.

Тяжелые случаи кислотного воздействия обычно связаны либо с неудовлетворительной операцией кислотной очистки, либо с загрязнением технологического процесса. Некоторые промышленные предприятия периодически сталкиваются с загрязнением возвратным конденсатом, что снижает щелочность котловой воды. Иногда регенерирующая кислота в процессе ионного обмена случайно попадает в систему питательной воды котла. Загрязнение охлаждающей воды конденсатом может снизить pH котловой воды и вызвать сильные отложения и точечную коррозию в областях с высоким тепловым потоком.Повреждение может быть весьма серьезным, если не предпринять немедленных действий по нейтрализации кислоты.

В случае загрязнения промышленного процесса, органические загрязнители могут разлагаться под воздействием температуры и давления котла с образованием органических кислот. Сахар является прекрасным примером органического вещества, которое при возврате в большом количестве может вызвать быструю потерю щелочности котловой воды и снизить pH котловой воды до 4,3 и ниже. Большинство сахарных заводов имеют резервные насосные системы, чтобы добавить каустическую соду для максимально быстрой нейтрализации этих кислот.

Коррозия из-за меди

Язвенная коррозия барабанов котлов и рядов труб была обнаружена из-за отложений металлической меди, образовавшихся во время процедур кислотной очистки, которые не полностью компенсируют количество оксидов меди в исходных отложениях. Растворенная медь может быть нанесена на свежеочищенные стальные поверхности, что в конечном итоге приведет к образованию участков анодной коррозии и образованию ямок, очень похожих по форме и внешнему виду на те, что вызваны кислородом.

В таких случаях вполне очевидно металлическое меднение.В большинстве случаев он локализуется в определенных рядах трубок, вызывая случайные точечные дефекты в этих конкретных областях. При обнаружении отложений, содержащих большое количество меди или ее оксида, необходимо соблюдать особые меры предосторожности, чтобы предотвратить отслоение меди во время операций по очистке.

Отложения меди и температуры выше 1600 ° F могут вызвать охрупчивание жидким металлом. Ремонт сварным швом трубы, содержащей отложения меди, приводит к поломке, показанной на Рисунке 14-9.

Атака водородом или охрупчивание

Примерно с 1960 года водородная атака или охрупчивание все чаще встречается в системах высокого давления и высокой чистоты.Это не встречается на среднем промышленном предприятии, потому что проблема обычно возникает только в агрегатах, работающих при давлении 1500 фунтов на квадратный дюйм или выше.

В системах этого типа щелочность котловой воды поддерживается на довольно низких значениях по сравнению с обычными стандартами для работы при более низком давлении. При указанном рабочем давлении и установленных водных условиях используются либо скоординированные программы pH / фосфата, либо общие летучие. Поскольку котловая вода относительно не забуферирована, на общие летучие программы больше влияют загрязняющие вещества, которые могут снизить щелочность котловой воды или pH.

Когда загрязняющие вещества значительно снижают pH котловой воды, при кислотном воздействии стали образуется водород. Если это происходит под твердыми, прилипшими, непористыми отложениями на трубках, давление водорода внутри отложений может возрасти до точки, в которой водород проникает в стальные трубки.

Когда атомарный водород проникает в структуру металла, он вступает в реакцию с содержащимся в нем углеродом с образованием метана. Поскольку молекула метана слишком велика, чтобы диффундировать через сталь, внутри металлической структуры возникает избыточное давление, вызывая разрыв металла вдоль кристаллических границ, где образовался метан.Развивающееся растрескивание в основном носит межкристаллитный или межкристаллитный характер, при этом пораженная металлическая область обезуглероживается. Отказ происходит, когда разорванный участок больше не может выдерживать внутреннее давление. Разрывы бывают сильными и внезапными и могут иметь катастрофические последствия (см. Рис. 14-10). Неисправные участки НКТ растрескиваются в межкристаллитном режиме и обезуглероживаются, но обычно сохраняют исходные размеры или толщину материала НКТ.

Хотя существует множество причин низкого pH котловой воды, чаще всего это происходит, когда для охлаждения конденсатора используется солоноватая вода.В частности, небольшие количества хлорида магния вызывают чрезвычайно низкие колебания pH, что требует очень тщательного наблюдения и обнаружения очень низких уровней загрязнения в конденсате.

Подводя итог, водородная хрупкость возникает только тогда, когда на поверхностях трубок присутствует твердая плотная накипь, позволяющая водороду концентрироваться под отложением и проникать в металл. Кислотное загрязнение или скачки низкого pH обычно создают условия для образования водорода. Этот тип приступа может развиваться очень быстро; поэтому требуется постоянный контроль чистоты конденсата.

Как указано, водородное охрупчивание обычно происходит в системах высокой чистоты, которые работают при давлении 1500 фунтов на кв. Дюйм или выше. Хотя его иногда путают с межкристаллитным растрескиванием при ползучести, этот тип разрушения можно точно определить по отличительной межкристаллитной природе растрескивания и обезуглероживанию металла.

Обследования установок, работающих при этих давлениях и в этих условиях, в целом показали, что применение скоординированного контроля pH / фосфата снизит вероятность водородного охрупчивания.Это связано, прежде всего, с улучшенной буферизацией котловой воды с присутствием фосфата.

Трубки пароперегревателя

Отказы трубок перегревателя вызваны рядом причин, как механических, так и химических. В любом случае отказа трубы пароперегревателя анализ обнаруженных отложений является важным фактором в решении проблемы. Отложения магнитного оксида в точке отказа являются прямым признаком окисления металла трубки (см. Рисунок 14-11). Это окисление происходит во время перегрева, когда температура металла превышает расчетную температуру, и сталь вступает в прямую реакцию с паром с образованием магнитного оксида железа с выделением водорода.Когда отложения, обнаруженные в области отказа, представляют собой в основном оксид железа, может потребоваться изучить ряд рабочих условий, чтобы определить первоначальную причину.

Окисление может произойти, если поток пара через трубки ограничен или если подвод тепла слишком велик, что приводит к перегреву. В случае недостаточного расхода пара ограничение может быть связано с условиями, преобладающими в переходные периоды запуска или остановки котла. Это происходит, если не были приняты адекватные меры для защиты пароперегревателя в переходные периоды.Ни при каких условиях температура газа не должна превышать 900 ° F в зоне пароперегревателя, пока котел не достигнет рабочего давления и все трубы пароперегревателя не очистятся от воды, которая могла скопиться во время простоя. Условия перегрева могут возникать во время работы при низкой нагрузке, когда не достигается адекватное распределение насыщенного пара по ряду труб на входном коллекторе.

Отложения растворимых солей могут образовываться на входе трубы пароперегревателя в результате чрезмерного уноса твердых частиц котловой воды с паром.Это может привести к ограничению потока. Однако сбои из-за перегрева и прямого окисления могут возникать в областях, явно удаленных от засорения, таких как нижние контуры или самые горячие участки трубок пароперегревателя.

В некоторых случаях существует очень четкое различие между продуктами окисления в горячей зоне и отложениями растворимых солей на входе. Однако в большинстве случаев высокий процент отложений натриевой соли обнаруживается в горячих областях вместе с продуктами окисления. В таких случаях нет никаких сомнений в том, что унос котловой воды усугубил проблему.

Периодический перегрев пароперегревателей, вызванный недостаточным контролем температуры топки во время периодов пуска и останова, обычно приводит к появлению толстогубых трещин и пузырей со всеми признаками нарушения ползучести. Как и в случае с водяными трубами, трубка перегревателя быстро выходит из строя (часто резко), когда поток блокируется на короткий период времени и температура трубки быстро возрастает до температур пластического потока. Определение того, вызван ли отказ долгосрочной или краткосрочной ситуацией, по существу зависит от тех же общих характеристик, которые применимы к обследованию водопроводных труб.

Кислородная коррозия трубок пароперегревателя, особенно в области подвесного контура, довольно распространена и происходит во время простоев. Это вызвано воздействием кислорода воздуха на воду в этих областях.

Важно строго следовать инструкциям производителя, чтобы предотвратить проблемы с перегревом во время запуска или остановки и предотвратить кислородную коррозию во время простоя.

Когда в трубках пароперегревателя обнаруживаются отложения растворимых солей, первостепенное значение имеет чистота пара.Опыт Betz Laboratories после проведения тысяч исследований чистоты пара в течение многих лет показал, что отложения растворимых солей в пароперегревателях с сопутствующими проблемами можно ожидать, когда содержание твердых частиц пара превышает 300 частей на миллиард. Поэтому при обнаружении отложений растворимых солей необходимо тщательное исследование чистоты пара (и причин низкой чистоты).

Проблемы конструкции котла

Определенные недостатки основной конструкции могут способствовать отказу трубок.Проблемы, возникающие в результате дефекта конструкции, могут усугубляться химическим составом котловой воды. Котловая вода часто содержит элементы, которые становятся коррозионными при концентрации, превышающей нормальные значения, в результате конструктивных проблем.

Например, многие промышленные котлы обрабатываются таким образом, чтобы в котловой воде присутствовали низкие концентрации каустической соды. Каустик может вызвать коррозию стали, если котловой воде дают возможность сконцентрироваться до аномально высоких значений из-за плохой конструкции.Даже в отсутствие щелочи условия, которые допускают расслоение или покрытие паром и локальное повышение температуры металла выше 750 ° F, допускают прямое окисление или коррозию стали при контакте с водой или паром. Это приводит к потере металла и возможному разрыву трубки.

Кровельные трубы, трубы носовой дуги и конвекционные трубы с уклоном менее 30 градусов от горизонтали более подвержены проблемам осаждения, расслоения и отказов труб, чем вертикальные трубы.Когда хелатирующий агент присутствует в котловой воде, натриевые соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), в частности, разрушаются при высокой температуре, оставляя остаток каустической соды. Остаток каустической соды от хелатирующего агента обычно является незначительной добавкой к любому каустику, который обычно может присутствовать.

Частой причиной проблем котла-утилизатора является неравномерное распределение газов по входным трубам на горячем конце. Это вызывает неравные напряжения и деформации, а также приводит к проблемам с механическим напряжением и усталостью.

Использование горизонтальных конфигураций шпилечных трубок с недостаточной принудительной циркуляцией воды по трубам часто позволяет расслаивать пар и воду. Это часто приводит к проблемам с паровой подушкой или едкой коррозией.

Процедуры анализа отказов котельной трубы

Иногда причину сбоя определить невозможно, что затрудняет определение соответствующего корректирующего действия. Подробное изучение отказа и связанных с ним рабочих данных обычно помогает определить механизм отказа, чтобы можно было предпринять корректирующие действия.

Для точного металлургического анализа котельных труб необходимы надлежащие процедуры расследования. В зависимости от конкретного случая может потребоваться макроскопическое исследование в сочетании с химическим анализом и микроскопическим анализом металла для оценки основного механизма (ов) разрушения. При снятии вышедшего из строя участка трубы из котла необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить загрязнения отложениями и повреждения вышедших из строя зон. Кроме того, на трубке должна быть надлежащая маркировка с указанием ее местоположения и ориентации.

Первым этапом лабораторного исследования является тщательный визуальный осмотр. Поверхности как у очага, так и у воды должны быть осмотрены на предмет отказа или признаков неминуемого отказа. Фотографическая документация состояния НКТ в состоянии поставки может использоваться для корреляции и интерпретации данных, полученных в ходе исследования. Особое внимание следует уделять цвету и текстуре отложений, расположению и морфологии поверхности трещин, контуру поверхности металла. Стереомикроскоп позволяет детально изучить изображение при малом увеличении.

Анализ размеров вышедшей из строя трубы важен. Штангенциркули и точечные микрометры являются ценными инструментами, позволяющими количественно оценить характеристики разрушения, такие как выпуклость, утонение стенки на кромке разрыва и коррозионное повреждение. Степень пластичного расширения и / или образования оксида может дать ключ к определению основного механизма разрушения. Истончение наружной стенки из-за эрозии у очага пожара или механизмов коррозии может привести к разрывам труб, которые часто имитируют внешний вид повреждений, вызванных перегревом.В таких случаях анализ размеров прилегающих участков может помочь определить, произошло ли значительное утонение внешней стенки до разрушения. Фотография поперечного сечения трубы, сделанная непосредственно рядом с местом разрушения, может помочь в анализе размеров и обеспечить четкую документацию.

Степень, ориентация и частота растрескивания поверхности трубы могут быть полезны для точного определения механизма разрушения. В то время как повреждение от перегрева обычно вызывает продольные трещины, усталостное повреждение обычно приводит к трещинам, которые проходят поперек оси трубы.В частности, следует внимательно изучить зоны, прилегающие к сварным опорам, на предмет трещин. Для выявления и оценки степени растрескивания может потребоваться неразрушающий контроль (например, проверка с помощью магнитных частиц или проникающего красителя).

При соблюдении надлежащих нормативов водно-химического состава водные поверхности труб котла покрываются тонким защитным слоем черного магнетита. Чрезмерное осаждение у воды может привести к превышению проектной температуры металла и возможному выходу трубы из строя.Количественный анализ внутренней поверхности трубы обычно включает определение значения весовой плотности осадка (DWD) и толщины осадка. Интерпретация этих значений может определить роль внутренних отложений в механизме отказа. Значения DWD также используются для определения необходимости химической очистки трубопроводов котла. Кроме того, поверхность трубки можно тщательно очистить струйной очисткой стеклянных шариков во время испытаний DWD. Это облегчает точную оценку коррозионного повреждения со стороны воды или возгорания (например,g., точечная коррозия, выдолбление), которые могут быть скрыты отложениями.

Наличие необычных схем отложения на водной поверхности может указывать на то, что в трубе котла существуют неоптимальные схемы циркуляции. Например, продольное отслеживание отложений в горизонтальной кровельной трубе может указывать на состояние паровой подушки. Паровая подушка, которая возникает, когда условия допускают расслоение потока пара и воды в данной трубе, может привести к ускоренному коррозионному повреждению (например, утонению стенки и / или выдолблению) и выходу трубы из строя.

Когда в трубке присутствует чрезмерное количество внутренних отложений, можно использовать точный химический анализ, чтобы определить источник проблемы и шаги, необходимые для исправления. По возможности рекомендуется собирать «объемную» композицию путем соскабливания и обжима трубки и сбора поперечного сечения отложений для химического анализа. Обычно значение потерь при возгорании (LOI) также определяется для прибрежных отложений. Значение LOI, которое представляет потерю веса, полученную после нагрева осадка в печи, можно использовать для диагностики загрязнения водного осадка органическим материалом.

Во многих случаях требуется химический анализ отложений на определенной территории. Сканирующая электронная микроскопия и энергодисперсионная спектроскопия (SEM-EDS) — это универсальный метод, позволяющий проводить неорганический химический анализ в микроскопическом масштабе. Анализ SEM-EDS показан на рисунках 14-12 и 14-13. Например, SEM-EDS может быть полезен в следующих определениях:

• Различия в составе отложений между корродированными и некорродированными участками на поверхности трубки
• степень, в которой недостаточная концентрация котловых солей на поверхностях теплопередачи способствует коррозионному повреждению
• элементарных различий между визуально разными отложениями на поверхности трубки

Неорганические анализы с помощью SEM-EDS можно также выполнять на шлифованных и полированных поперечных сечениях трубы, покрытой толстыми слоями водного осадка.Это тестирование называется элементарным картированием и особенно ценно, когда отложения многослойные. Подобно исследованию колец на дереве, поперечный анализ отложений в котле может определить периоды, когда происходили нарушения химического состава воды, и, таким образом, предоставляет данные, помогающие точно определить, как и когда образовались отложения. При элементном картировании пространственное распределение элементов в поперечном сечении месторождения представлено точечными картами с цветовой кодировкой. Отдельные интересующие элементы могут быть представлены отдельными картами, или выбранные комбинации элементов могут быть представлены на составных картах.

Растровый электронный микроскоп (SEM) также может использоваться для анализа топографии поверхностных отложений и / или морфологии поверхностей изломов. Фрактография особенно полезна при классификации режима отказа. Например, микроскопические особенности поверхности излома могут показать, является ли сталь хрупким или пластичным, распространяются ли трещины по зернам или по границам зерен, и была ли усталость (циклическое напряжение) основной причиной разрушения. Кроме того, тестирование SEM-EDS может использоваться для определения участия конкретного иона или соединения в механизме разрушения посредством комбинации анализа поверхности излома и химического анализа.

Большинство водонесущих труб, используемых при строительстве котлов, изготавливаются из низкоуглеродистой стали. Однако трубы, несущие пар (пароперегреватель и подогреватель), обычно изготавливаются из низколегированной стали, содержащей различные уровни хрома и молибдена. Хром и молибден повышают стойкость стали к окислению и ползучести. Для точной оценки перегрева металла важно провести анализ части трубы на химический состав сплава. Анализ сплава также может подтвердить, что трубки соответствуют спецификациям.В отдельных случаях может произойти первоначальная установка сплава неправильного типа или ремонт трубы с использованием стали неправильного сорта. В этих случаях можно использовать химический анализ стали для определения причины преждевременного выхода из строя.

Иногда бывает необходимо оценить механические свойства компонентов котла. Чаще всего это измерение твердости, которое можно использовать для оценки прочности стали на растяжение. Это особенно полезно для документирования ухудшения механических свойств, происходящего при перегреве металла.Обычно используется твердомер по Роквеллу; однако иногда полезно использовать измеритель микротвердости. Например, измерения микротвердости можно использовать для получения профиля твердости в зоне сварки, чтобы оценить возможность хрупкого растрескивания в зоне термического влияния сварного шва.

Микроструктурный анализ металлического компонента, вероятно, является наиболее важным инструментом при проведении анализа отказов. Это испытание, называемое металлографией, полезно для определения следующего:

• независимо от того, вышла ли трубка из строя из-за кратковременного или длительного перегрева
• образование трещин на поверхности воды или поверхности огня
• , были ли трещины вызваны повреждением ползучести, коррозионной усталостью или коррозионным растрескиванием под напряжением (SCC)
• вызван ли отказ трубки водородным повреждением или внутренней коррозионной строжкой

Правильная ориентация и подготовка образца являются важными аспектами микроструктурного анализа.Ориентация секционирования определяется конкретными характеристиками отказа корпуса. После тщательного отбора образцы металла вырезаются ножовкой или абразивным отрезным кругом и устанавливаются в форму со смолой или пластиком. После монтажа образцы подвергаются серии этапов шлифовки и полировки. Цель состоит в том, чтобы получить плоскую поверхность металла без царапин в интересующей зоне. После обработки на полированную поверхность металла наносится подходящий травитель для выявления микроструктурных составляющих (границ зерен, распределения и морфологии карбидов железа и т. Д.).)

Металлографический анализ смонтированных, отполированных и протравленных участков металла выполняется с помощью световозвращающего оптического микроскопа (рис. 14-14). За этим следует сравнение микроструктур, наблюдаемых в различных областях секции трубы, например, на нагретой стороне и на ненагреваемой стороне трубы с водяной стенкой. Поскольку микроструктура на ненагретой стороне часто отражает состояние стали после изготовления, сравнение с микроструктурой в области отказа может дать ценную информацию о степени и степени локализованного износа (рис. 14-15).

Узнайте больше о химических продуктах SUEZ для очистки котловой воды и о том, как они могут помочь вам снизить количество отказов котельной системы.

Рисунок 14-1. Трубка экономайзера серьезно повреждена кислородом.

Рисунок 14-2. Накопление отложений ограничивает теплопередачу, что приводит к длительному перегреву.

Рисунок 14-3. Тонкий разрыв из-за быстрого перегрева.

Рисунок 14-4. Детектор охрупчивания.

Рисунок 14-5. Напряжение в месте соединения сварного шва вызвало локальную коррозию.

Рисунок 14-6. Типичная строжка, вызванная воздействием щелочи, развивалась под первоначальным налипшим отложением. Обратите внимание на неровные углубления и белые (Na2CO3) отложения, оставшиеся по краям первоначальной области отложения.

Рисунок 14-7. Покрытие паром привело к потере металла на вершине наклонной трубы.

Рисунок 14-8. Котельная труба показывает эффект кислотной атаки.

Рисунок 14-9. Охрупчивание жидким металлом трубы котла из-за отложений меди и высокой температуры (выше 1600 ° F).

Рисунок 14-10. Сильный разрыв из-за водородной хрупкости.

Рисунок 14-11. Проникновение кислорода во время остановов вызвало точечную коррозию перегревателя.

Рисунок 14-12. Сканирующий электронный микроскоп (SEM) выявляет кристаллическую структуру осажденного магнетита с высокой отражающей способностью на поверхности трубы котла.500X.

Рисунок 14-14. Отражательный оптический микроскоп используется для сравнения микроструктуры металлических образцов.

Рисунок 14-15. Типичные микрофотографии труб котла из углеродистой стали.

Water Handbook — Preboiler & Industrial Boiler Corrosion Control

Коррозия — одна из основных причин снижения надежности паропроизводящих систем. Подсчитано, что проблемы, связанные с коррозией котельной системы, обходятся промышленности в миллиарды долларов в год.

Многие проблемы коррозии возникают в самых горячих частях котла — водяной стенке, экране и трубках перегревателя. К другим распространенным проблемным областям относятся деаэраторы, нагреватели питательной воды и экономайзеры.

Методы борьбы с коррозией различаются в зависимости от типа встречающейся коррозии. Наиболее частыми причинами коррозии являются растворенные газы (в первую очередь кислород и углекислый газ), атака под отложениями, низкий pH и атака на участки, ослабленные механическими нагрузками, что приводит к растрескиванию под напряжением и усталостному растрескиванию.

Эти условия можно контролировать с помощью следующих процедур:

• поддержание надлежащего уровня pH и щелочности
• Контроль загрязнения кислорода и питательной воды котлов
• снижение механических напряжений
• работа в пределах проектных спецификаций, особенно для температуры и давления
• надлежащие меры предосторожности при запуске и отключении
• эффективный мониторинг и контроль

КОРРОЗИОННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ КОМПОНЕНТОВ КОТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Большинство промышленных котлов и систем питательной воды построены из углеродистой стали.Многие из них оснащены нагревателями и конденсаторами питательной воды из медного сплава и / или нержавеющей стали. Некоторые из них имеют элементы перегревателя из нержавеющей стали.

Правильная очистка питательной воды котла эффективно защищает от коррозии нагреватели питательной воды, экономайзеры и деаэраторы. Консенсус ASME для промышленных котлов (см. Главу 13) определяет максимальные уровни загрязняющих веществ для контроля коррозии и отложений в котельных системах.

По общему мнению, содержание кислорода, железа и меди в питательной воде должно быть очень низким (например,g., менее 7 частей на миллиард кислорода, 20 частей на миллиард железа и 15 частей на миллиард меди для котла на 900 фунтов на кв.

Чтобы свести к минимуму коррозию котельной системы, необходимо понимание эксплуатационных требований для всех критических компонентов системы.

Подогреватели питательной воды

Подогреватели питательной воды котла предназначены для повышения эффективности котла за счет отбора тепла из потоков, таких как продувка котловой воды и отбор турбины или избыточный отработанный пар.Подогреватели питательной воды обычно подразделяются на нагреватели низкого давления (перед деаэратором), высокого давления (после деаэратора) или деаэрационные нагреватели.

Независимо от конструкции нагревателя питательной воды, основные проблемы одинаковы для всех типов. Основными проблемами являются коррозия из-за кислорода и неправильного pH, а также эрозия со стороны трубы или оболочки. Из-за повышения температуры в нагревателе поступающие оксиды металлов откладываются в нагревателе, а затем высвобождаются при изменении паровой нагрузки и химического баланса.Растрескивание сварных деталей под напряжением также может быть проблемой. Эрозия является обычным явлением со стороны кожуха из-за удара пара с высокой скоростью о трубы и перегородки.

Коррозию можно минимизировать за счет надлежащей конструкции (для минимизации эрозии), периодической очистки, контроля кислорода, надлежащего контроля pH и использования высококачественной питательной воды (для содействия пассивации металлических поверхностей).

Деаэраторы

Деаэраторы используются для нагрева питательной воды и снижения содержания кислорода и других растворенных газов до приемлемых уровней.Коррозионная усталость на сварных швах или вблизи них является серьезной проблемой деаэраторов. Сообщается, что в большинстве случаев коррозионно-усталостное растрескивание является результатом механических факторов, таких как производственные процессы, плохие сварные швы и отсутствие сварных швов со снятым напряжением. Рабочие проблемы, такие как гидравлический / паровой молот, также могут быть фактором.

Для эффективного контроля коррозии необходимы следующие методы:

• регулярный контроль работы
• минимизация напряжений при пуске
• поддержание стабильного уровня температуры и давления
• контроль растворенного кислорода и pH в питательной воде
• регулярный осмотр после прекращения эксплуатации с использованием установленных неразрушающих методов

Другие формы коррозионного воздействия в деаэраторах включают коррозионное растрескивание под напряжением камеры лотка из нержавеющей стали, растрескивание пружины впускного распылительного клапана, коррозию выпускных конденсаторов из-за точечной коррозии кислорода и эрозию перегородок вблизи впускного патрубка для пара.

Экономайзеры

Контроль коррозии экономайзера включает процедуры, аналогичные тем, которые используются для защиты нагревателей питательной воды.

Экономайзеры помогают повысить КПД котла за счет извлечения тепла из дымовых газов, выходящих из топки котла. Экономайзеры можно разделить на непаровые или запаривающие. В паровом экономайзере 5-20% поступающей питательной воды становится паром. Экономайзеры с пропаркой особенно чувствительны к отложению загрязняющих веществ в питательной воде и, как следствие, к коррозии под отложениями.Эрозия на изгибах труб также является проблемой при пропаривании экономайзеров.

Кислородная коррозия, вызванная присутствием кислорода и повышением температуры, является серьезной проблемой для экономайзеров; поэтому в этих установках необходимо поддерживать практически бескислородную воду. Входное отверстие подвержено сильной точечной коррозии, поскольку часто это первая область после деаэратора, которая подвергается повышенному нагреву. По возможности следует внимательно осматривать трубы в этой области на предмет коррозии.

Поверхности теплопередачи экономайзера подвержены накоплению продуктов коррозии и отложению поступающих оксидов металлов.Эти отложения могут исчезнуть во время рабочих нагрузок и химических изменений.

Коррозия также может возникать на газовой стороне экономайзера из-за загрязняющих веществ в дымовых газах, образующих соединения с низким pH. Обычно экономайзеры предназначены для нисходящего потока газа и восходящего потока воды. Трубки, образующие поверхность нагрева, могут быть гладкими или иметь удлиненные поверхности.

Пароперегреватели

Коррозия перегревателя вызывается рядом механических и химических условий.Одной из основных проблем является окисление металла перегревателя из-за высоких температур газа, обычно происходящее в переходные периоды, такие как запуск и останов. Депозиты из-за переходящего остатка могут усугубить проблему. В результате отказы обычно происходят в нижних контурах — наиболее горячих участках трубок пароперегревателя.

Кислородная коррозия, особенно в области подвесного контура, является еще одной серьезной проблемой коррозии в пароперегревателях. Это происходит, когда вода подвергается воздействию кислорода во время простоя. Тщательный контроль температуры помогает свести к минимуму эту проблему.Кроме того, для поддержания условий отсутствия кислорода во время простоя можно использовать азотную подушку и химический поглотитель кислорода.

Системы парового и водяного отопления низкого давления

Водогрейные котлы нагревают и циркулируют воду при температуре примерно 200 ° F. Паровые отопительные котлы используются для выработки пара при низком давлении, например 15 фунтов на кв. Дюйм. Обычно эти две основные системы отопления рассматриваются как закрытые системы, поскольку требования к подпитке обычно очень низкие.

Высокотемпературные водогрейные котлы работают при давлении до 500 фунтов на квадратный дюйм, хотя обычно диапазон составляет 35-350 фунтов на квадратный дюйм.Давление в системе должно поддерживаться выше давления насыщения нагретой воды для поддержания жидкого состояния. Наиболее распространенный способ сделать это — накачать систему азотом. Обычно макияж хорошего качества (например, деионизированная вода или вода, умягченная цеолитом натрия). Химическая обработка состоит из сульфита натрия (для удаления кислорода), регулирования pH и синтетического полимерного диспергатора для контроля возможного отложения железа.

Основной проблемой в системах отопления низкого давления является коррозия, вызванная растворенным кислородом и низким pH.Эти системы обычно обрабатываются ингибитором (например, молибдатом или нитритом) или поглотителем кислорода (например, сульфитом натрия) вместе с синтетическим полимером для контроля отложений. Вода должна обрабатываться в достаточном количестве, чтобы компенсировать потери в системе, которые обычно возникают в результате утечки циркуляционного насоса. Обычно в воде поддерживается Р-щелочность 200-400 ppm для эффективного контроля pH. Требования к ингибиторам различаются в зависимости от системы.

Электрокотлы также используются для отопления.Электрокотлы бывают двух основных типов: резистивные и электродные. Бойлеры сопротивления вырабатывают тепло с помощью спирального нагревательного элемента. Необходима качественная подпиточная вода, и обычно добавляют сульфит натрия, чтобы удалить все следы растворенного кислорода. Для контроля отложений использовались синтетические полимеры. Из-за высокой скорости теплопередачи в катушке сопротивления не следует использовать обработку, которая увеличивает твердость.

Электродные котлы работают при высоком или низком напряжении и могут использовать погружные или водоструйные электроды.Требуется подпиточная вода высокой чистоты. В зависимости от типа системы сульфит натрия обычно используется для контроля кислорода и регулирования pH. Некоторые системы разработаны с использованием медных сплавов, поэтому химическая добавка должна быть правильного типа, а контроль pH должен находиться в диапазоне, подходящем для защиты меди.

ВИДЫ КОРРОЗИИ

Методы контроля коррозии различаются в зависимости от типа коррозии. Основные методы борьбы с коррозией включают поддержание надлежащего pH, контроль кислорода, контроль отложений и снижение напряжений за счет проектирования и эксплуатации.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия возникает, когда металл или сплав электрически соединяется с другим металлом или сплавом.

Самый распространенный тип гальванической коррозии в котельной системе вызван контактом разнородных металлов, таких как железо и медь. Эти дифференциальные ячейки также могут образовываться при наличии отложений. Гальваническая коррозия может возникать в сварных швах из-за напряжений в зонах термического влияния или использования различных сплавов в сварных швах.Все, что приводит к разнице электрического потенциала в отдельных участках поверхности, может вызвать гальваническую реакцию. Причины включают:

• царапины на металлической поверхности
• дифференциальные напряжения в металле
• разницы температур
• токопроводящие отложения

Общая иллюстрация ячейки для коррозии железа в присутствии кислорода показана на рисунке 11-1. Из-за отложений металлической меди встречается точечная коррозия трубных труб котлов.Такие отложения могут образовываться во время процедур кислотной очистки, если процедуры не полностью компенсируют количество оксидов меди в отложениях или если этап удаления меди не включен. Растворенную медь можно наносить на свежеочищенные поверхности, создавая области анодной коррозии и образуя ямки, которые очень похожи на кислородные ямы по форме и внешнему виду. Этот процесс иллюстрируется следующими реакциями с использованием соляной кислоты в качестве очищающего растворителя.

Магнетит растворяется и дает кислотный раствор, содержащий хлориды железа (Fe² +) и железа (Fe³ +) (хлориды трехвалентного железа очень коррозийны по отношению к стали и меди)

Металлическая или элементарная медь в котловых отложениях растворяется в растворе соляной кислоты по следующей реакции:

Таким образом, очистка соляной кислотой может вызвать гальваническую коррозию, если не предотвратить нанесение медного покрытия на стальную поверхность.Для предотвращения повторного осаждения меди добавляется комплексообразователь. Следующие результаты химической реакции:

Это может происходить как отдельный этап или во время кислотной очистки.И железо, и медь удаляются из котла, после чего поверхности котла могут быть пассивированы.

В большинстве случаев медь локализуется в определенных рядах трубок и вызывает случайную точечную коррозию. Если отложения содержат большое количество оксида меди или металлической меди, требуются особые меры предосторожности, чтобы предотвратить отслоение меди во время операций по очистке.

Каустическая коррозия

Концентрация каустика (NaOH) может происходить либо в результате паровой подушки (которая позволяет солям концентрироваться на металлических поверхностях котла), либо в результате локального кипения под пористыми отложениями на поверхностях труб.

Едкая коррозия (строжка) происходит, когда щелочь концентрируется и растворяет защитный слой магнетита (Fe3O4). Железо при контакте с котловой водой образует магнетит, и защитный слой постоянно восстанавливается. Однако, пока существует высокая концентрация каустической соды, магнетит постоянно растворяется, вызывая потерю основного металла и возможный выход из строя (см. Рисунок 11-2).

Паровая подушка — это состояние, которое возникает, когда между котловой водой и стенкой трубы образуется слой пара.В этом случае на поверхность трубы попадает недостаточно воды для эффективной теплопередачи. Вода, которая достигает перегретой стенки котла, быстро испаряется, оставляя после себя концентрированный щелочной раствор, который вызывает коррозию.

Отложения пористых оксидов металлов также способствуют образованию высоких концентраций котловой воды. Вода поступает в осадок, и тепло, прикладываемое к трубке, вызывает испарение воды, оставляя очень концентрированный раствор. Опять же, может возникнуть коррозия.

Едкая атака создает неправильные узоры, часто называемые выемками. Отложения могут быть, а могут и не быть в пораженной области.

Системы питательной воды котла, в которых используется деминерализованная подпитка или подпитка испарением, или чистый конденсат, могут быть защищены от воздействия щелочи посредством скоординированного контроля фосфата / pH. Фосфат служит буфером для котловой воды, снижая вероятность значительных изменений pH из-за образования высоких концентраций щелочи. Избыток каустика соединяется с динатрийфосфатом и образует тринатрийфосфат.Достаточное количество динатрийфосфата должно быть доступно для соединения со всей свободной щелочью с образованием тринатрийфосфата.

Динатрийфосфат нейтрализует щелочь по следующей реакции:

Это приводит к предотвращению накопления щелочи под отложениями или внутри щели, где происходит утечка.Едкая коррозия (и щелочное охрупчивание, обсуждаемое ниже) не происходит, потому что не возникают высокие концентрации щелочи (см. Рисунок 11-3).

На рис. 11-4 показано соотношение фосфат / pH, рекомендованное для контроля коррозии котла. Различные формы фосфата потребляют или добавляют каустик по мере того, как фосфат принимает правильную форму. Например, добавление мононатрийфосфата приводит к расходу каустика, поскольку он реагирует с каустиком с образованием динатрийфосфата в котловой воде в соответствии со следующей реакцией:

И наоборот, добавление тринатрийфосфата приводит к увеличению щелочи, повышая pH котловой воды:

Контроль достигается за счет подачи соответствующего типа фосфата для повышения или понижения pH при поддержании надлежащего уровня фосфата.Увеличение продувки снижает уровень фосфатов и pH. Поэтому для поддержания надлежащих уровней фосфата / pH используются различные комбинации и скорости подачи фосфата, регулировки продувки и добавления щелочи.

Повышенные температуры на стенке трубы котла или отложения могут привести к некоторому осаждению фосфатов. Этот эффект, называемый «фосфатным укрытием», обычно возникает при увеличении нагрузки. При уменьшении нагрузки снова появляется фосфат.

Чистые поверхности котловой воды снижают потенциальные места концентрации щелочи.Программы обработки отложений, например программы на основе хелатирующих агентов и синтетических полимеров, могут помочь обеспечить чистоту поверхностей.

В случае образования паровой подушки коррозия может иметь место даже в отсутствие щелочи из-за реакции пар / магнетит и растворения магнетита. В таких случаях могут потребоваться эксплуатационные изменения или модификации конструкции для устранения причины проблемы.

Кислотная коррозия

Низкий уровень pH подпиточной или питательной воды может вызвать серьезное кислотное воздействие на металлические поверхности предварительного котла и системы котла.Даже если исходный pH подпиточной или питательной воды не является низким, питательная вода может стать кислой из-за загрязнения системы. К распространенным причинам относятся следующие:

• ненадлежащая работа или управление катионными блоками деминерализатора
• технологическое загрязнение конденсата (например, загрязнение сахаром на предприятиях пищевой промышленности)
• Загрязнение охлаждающей воды из конденсаторов

Кислотная коррозия также может быть вызвана операциями химической очистки. Перегрев чистящего раствора может вызвать разрушение используемого ингибитора, чрезмерное воздействие чистящего средства на металл и высокую концентрацию чистящего средства.Неспособность полностью нейтрализовать кислотные растворители перед запуском также вызвала проблемы.

В котле и системе питательной воды кислотное воздействие может принимать форму общего разжижения или локализоваться в областях с высоким напряжением, таких как перегородки барабана, U-образные болты, гайки желудь и концы труб.

Водородная хрупкость

Водородное охрупчивание редко встречается на промышленных предприятиях. Проблема обычно возникает только в устройствах, работающих при давлении 1500 фунтов на квадратный дюйм или выше.

Водородное охрупчивание труб котла из мягкой стали происходит в котлах высокого давления, когда атомарный водород образуется на поверхности трубы котла в результате коррозии. Водород проникает в металл трубки, где он может реагировать с карбидами железа с образованием метана или с другими атомами водорода с образованием газообразного водорода. Эти газы выделяются преимущественно по границам зерен металла. Возникающее в результате повышение давления приводит к разрушению металла.

Первоначальная коррозия поверхности, приводящая к образованию водорода, обычно происходит под твердой плотной окалиной.Кислотное загрязнение или локальные скачки с низким pH обычно требуются для образования атомарного водорода. В системах высокой чистоты просачивание сырой воды (например, утечка конденсатора) снижает pH котловой воды, когда выпадает гидроксид магния, что приводит к коррозии, образованию атомарного водорода и инициированию атаки водорода.

Скоординированный контроль фосфата / pH может использоваться для минимизации снижения pH котловой воды в результате утечки конденсатора. Уход за чистыми поверхностями и использование соответствующих процедур кислотной очистки также снижает вероятность воздействия водорода.

Кислородная атака

Без надлежащей механической и химической деаэрации кислород из питательной воды попадет в котел. Многое вспыхивает с паром; остаток может повредить котельный металл. Суть атаки зависит от конструкции котла и распределения питательной воды. Точечная коррозия часто видна в распределительных отверстиях питающей воды, на ватерлинии парового барабана и в сливных трубках.

Кислород в горячей воде вызывает сильную коррозию. Даже небольшие концентрации могут вызвать серьезные проблемы.Поскольку ямы могут проникать глубоко в металл, кислородная коррозия может привести к быстрому выходу из строя трубопроводов питательной воды, экономайзеров, труб котла и трубопроводов конденсата. Кроме того, оксид железа, образующийся в результате коррозии, может вызывать отложения железа в котле.

Кислородная коррозия может быть сильно локализованной или может охватывать обширную область. Его можно отличить по хорошо выраженным ямкам или по очень рябой поверхности. Ямки различаются по форме, но имеют острые края на поверхности. Ямки активного кислорода отличаются красновато-коричневым оксидным колпачком (бугорком).Снятие этой крышки обнажает черный оксид железа внутри ямы (см. Рисунок 11-5).

Кислородная атака — это электрохимический процесс, который можно описать следующими реакциями: Анод:

Fe ® Fe ²⁺ + 2e ^¯

Катод:

½O 2 + H 2 O + 2e ¯ ® 2OH ¯

Всего:

Fe + ½O ₂ + H ₂ O ® Fe (OH) ₂

Влияние температуры особенно важно в нагревателях питательной воды и экономайзерах.Повышение температуры дает достаточно дополнительной энергии для ускорения реакций на металлических поверхностях, что приводит к быстрой и серьезной коррозии.

При 60 ° F и атмосферном давлении растворимость кислорода в воде составляет примерно 8 частей на миллион. Эффективная механическая деаэрация снижает содержание растворенного кислорода до 7 частей на миллиард или меньше. Для полной защиты от кислородной коррозии после механической деаэрации требуется химический поглотитель.

Основными источниками кислорода в рабочей системе являются плохая работа деаэратора, утечка воздуха на стороне всасывания насосов, дыхание приемных резервуаров и утечка неаэрированной воды, используемой для уплотнений насосов.

Допустимый уровень растворенного кислорода для любой системы зависит от многих факторов, таких как температура питательной воды, pH, скорость потока, содержание растворенных твердых частиц, а также металлургия и физическое состояние системы. Основываясь на опыте работы с тысячами систем, 3-10 частей на миллиард кислорода питательной воды не наносят значительного вреда экономайзерам. Это отражено в отраслевых рекомендациях.

консенсус ASME составляет менее 7 частей на миллиард (ASME рекомендует химическую очистку до «практически нулевой» части на миллиард)

Технические рекомендации TAPPI — менее 7 частей на миллиард Рекомендации по ископаемым растениям EPRI — менее 5 частей на миллиард растворенного кислорода

МЕХАНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КОРРОЗИЮ

Многие проблемы с коррозией являются результатом механических и эксплуатационных проблем.Следующие методы помогают свести к минимуму эти проблемы коррозии:

• выбор коррозионно-стойких металлов
• снижение механических напряжений, где это возможно (например, использование надлежащих процедур сварки и сварных швов, снимающих напряжение)
• минимизация термических и механических напряжений при эксплуатации
• Эксплуатация в пределах проектных нагрузок, без перегорания, наряду с надлежащими процедурами запуска и останова
• обслуживание чистых систем, включая использование питательной воды высокой чистоты, эффективную и строго контролируемую химическую очистку и кислотную очистку при необходимости

Там, где трубы котла выходят из строя в результате каустической хрупкости, могут наблюдаться окружные трещины.В других компонентах трещины проходят по линиям наибольшего напряжения. Исследование под микроскопом должным образом подготовленного участка охрупченного металла показывает характерный узор с прогрессирующим растрескиванием по определенным траекториям или границам зерен в кристаллической структуре металла (см. Рис. 11-6). Трещины не проникают внутрь самих кристаллов, а перемещаются между ними; поэтому используется термин «межкристаллитное растрескивание».

Хорошая инженерная практика требует, чтобы котловая вода была оценена по характеристикам охрупчивания.Для этого используется детектор охрупчивания (описанный в главе 14).

Если котловая вода обладает хрупкими характеристиками, необходимо принять меры для предотвращения повреждения металла котла. Нитрат натрия — это стандартная обработка для предотвращения охрупчивания в котельных системах низкого давления. Для подавления охрупчивания требуется определенное соотношение нитрата к щелочности щелочности, присутствующей в котловой воде. В котельных системах высокого давления, где используется деминерализованная подпиточная вода, характеристики охрупчивания котловой воды можно предотвратить за счет использования скоординированного контроля обработки фосфатом / pH, описанного ранее в разделе «Едкая коррозия».«Этот метод предотвращает образование высоких концентраций свободного гидроксида натрия в котле, устраняя тенденцию к охрупчиванию.

Едкое охрупчивание

Едкое охрупчивание (коррозионное растрескивание под действием едкого натяжения) или межкристаллитное растрескивание давно признано серьезной формой разрушения металла котла. Поскольку химическое воздействие на металл обычно невозможно обнаружить, отказ происходит внезапно — часто с катастрофическими последствиями.

Для возникновения щелочного охрупчивания должны соблюдаться три условия:

• металл котла должен иметь повышенную нагрузку
• должен присутствовать механизм концентрирования котловой воды
• котловая вода должна иметь характеристики охрупчивания

Там, где трубы котла выходят из строя в результате каустической хрупкости, могут наблюдаться окружные трещины.В других компонентах трещины проходят по линиям наибольшего напряжения. Исследование под микроскопом должным образом подготовленного участка охрупченного металла показывает характерный узор с прогрессирующим растрескиванием по определенным траекториям или границам зерен в кристаллической структуре металла (см. Рис. 11-6). Трещины не проникают внутрь самих кристаллов, а перемещаются между ними; поэтому используется термин «межкристаллитное растрескивание».

Хорошая инженерная практика требует, чтобы котловая вода была оценена по характеристикам охрупчивания.Для этого используется детектор охрупчивания (описанный в главе 14).

Если котловая вода обладает хрупкими характеристиками, необходимо принять меры для предотвращения повреждения металла котла. Нитрат натрия — это стандартная обработка для предотвращения охрупчивания в котельных системах низкого давления. Для подавления охрупчивания требуется определенное соотношение нитрата к щелочности щелочности, присутствующей в котловой воде. В котельных системах высокого давления, где используется деминерализованная подпиточная вода, характеристики охрупчивания котловой воды можно предотвратить за счет использования скоординированного контроля обработки фосфатом / pH, описанного ранее в разделе «Едкая коррозия».«Этот метод предотвращает образование высоких концентраций свободного гидроксида натрия в котле, устраняя тенденцию к охрупчиванию.

Усталостное растрескивание

Усталостное растрескивание (из-за повторяющихся циклических нагрузок) может привести к разрушению металла. Разрушение металла происходит в точке наибольшей концентрации циклического напряжения. Примеры отказа этого типа включают трещины в компонентах котла на опорных кронштейнах или скручивание труб, когда котел подвергается термической усталости из-за многократных пусков и остановов.

Термическая усталость возникает в горизонтальных участках трубопровода в результате образования паровой подушки и в трубах с водяными стенками из-за частой и продолжительной продувки нижнего коллектора.

Разрушение вследствие коррозионной усталости возникает в результате циклического воздействия на металл в коррозионной среде. Это состояние вызывает более быстрый выход из строя, чем тот, который вызван либо только циклическими нагрузками, либо только коррозией. В котлах коррозионно-усталостное растрескивание может быть результатом продолжающегося разрушения защитной магнетитовой пленки из-за циклических нагрузок.

Коррозионно-усталостное растрескивание происходит в деаэраторах вблизи сварных швов и зон термического влияния. Правильная эксплуатация, тщательный мониторинг и подробные проверки при отключении (в соответствии с опубликованными рекомендациями) сводят к минимуму проблемы в деаэраторах.

Паровое горение

Горение на стороне пара — это химическая реакция между паром и металлом трубы. Это вызвано чрезмерным подводом тепла или плохой циркуляцией, что приводит к недостаточному потоку для охлаждения трубок.В таких условиях образуется изолирующая пленка перегретого пара. Как только температура металла трубы достигает 750 ° F в трубах котла или 950-1000 ° F в трубах пароперегревателя (при условии конструкции из низколегированной стали), скорость окисления резко возрастает; это окисление происходит многократно и расходует основной металл. Проблема чаще всего встречается в пароперегревателях и в горизонтальных генераторных трубах, нагреваемых сверху.

Эрозия

Эрозия обычно возникает из-за чрезмерных скоростей.Там, где существует двухфазный поток (пар и вода), сбои из-за эрозии вызваны ударами жидкости о поверхность. К оборудованию, подверженному эрозии, относятся лопатки турбин, паропроводы низкого давления и теплообменники, которые подвергаются воздействию влажного пара. Трубопроводы питательной воды и конденсата, подверженные высокоскоростному потоку воды, также подвержены этому типу атак. Повреждение обычно происходит, когда поток меняет направление.

ОКСИДЫ МЕТАЛЛОВ В КОТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Железные и медные поверхности подвержены коррозии, что приводит к образованию оксидов металлов.Это состояние можно контролировать путем тщательного выбора металлов и поддержания надлежащих условий эксплуатации.

Образование оксида железа

Оксиды железа, присутствующие в работающих котлах, можно разделить на два основных типа. Первым и наиболее важным является магнетит толщиной 0,0002-0,0007 дюймов (0,2-0,7 мил), образованный реакцией железа и воды в бескислородной среде. Этот магнетит образует защитный барьер от дальнейшей коррозии.

Магнетит образуется на металлических поверхностях котельной системы в результате следующей общей реакции:

Магнетит, который обеспечивает защитный барьер от дальнейшей коррозии, состоит из двух слоев.Внутренний слой относительно толстый, компактный и непрерывный. Внешний слой более тонкий, пористый и рыхлый по структуре. Оба этих слоя продолжают расти за счет диффузии воды (через пористый внешний слой) и решеточной диффузии (через внутренний слой). Пока слои магнетита остаются нетронутыми, скорость их роста быстро уменьшается.

Второй тип оксида железа в котле — это продукты коррозии, которые могут попасть в котельную систему с питательной водой. Их часто называют «мигрирующими» оксидами, потому что они обычно не образуются в котле.Оксиды образуют внешний слой на поверхности металла. Этот слой очень пористый и легко проникает водой и ионами.

Железо может поступать в котел в виде растворимых ионов двухвалентного железа и нерастворимых гидроксидов или оксидов двухвалентного и трехвалентного железа. Бескислородная щелочная котловая вода превращает железо в магнетит, Fe ₃ O ₄ . Перелетный магнетит откладывается на защитном слое и обычно имеет цвет от серого до черного.

Образование оксида меди

По-настоящему пассивная оксидная пленка не образуется на меди или ее сплавах.В воде преобладающим продуктом коррозии меди является закись меди (Cu ₂ O). Ниже приводится типичная реакция коррозии:

Как показано на Рисунке 11-7, оксид, образующийся на медных поверхностях, состоит из двух слоев.Внутренний слой очень тонкий, липкий, непористый и состоит в основном из оксида меди (CuO). Внешний слой толстый, прочный, пористый и состоит в основном из закиси меди (Cu ₂ O). Внешний слой образуется за счет разрушения внутреннего слоя. При определенной толщине внешнего слоя существует равновесие, при котором оксид непрерывно образуется и выделяется в воду.

Поддержание надлежащего pH, удаление кислорода и применение средств для ухода за металлом может минимизировать коррозию медных сплавов.

Пассивация металла

Создание защитных слоев оксидов металлов с использованием восстановителей (таких как гидразин, гидрохинон и другие поглотители кислорода) известно как пассивация металлов или кондиционирование металлов. Хотя «пассивация металла» относится к прямой реакции соединения с оксидом металла, а «кондиционирование металла» в более широком смысле относится к усилению защитной поверхности, эти два термина часто используются взаимозаменяемо.

Реакция гидразина и гидрохинона, приводящая к пассивации металлов на основе железа, протекает по следующим реакциям:

Подобные реакции происходят с металлами на основе меди:

Магнетит и закись меди образуют защитные пленки на поверхности металла.Поскольку эти оксиды образуются в восстановительных условиях, удаление растворенного кислорода из питательной воды котла и конденсата способствует их образованию. Эффективное применение поглотителей кислорода косвенно приводит к пассивированию металлических поверхностей и меньшему переносу оксидов металлов в котел независимо от того, взаимодействует ли поглотитель непосредственно с поверхностью металла.

Значительное снижение содержания кислорода в питательной воде и оксидов металлов может произойти при правильном применении поглотителей кислорода (см. Рисунок 11-8).

КОЭФФИЦИЕНТЫ КОНТРОЛЯ КОРРОЗИИ Сталь и стальные сплавы

Защита стали в котельной системе зависит от температуры, pH и содержания кислорода. Как правило, более высокие температуры, высокие или низкие уровни pH и более высокие концентрации кислорода увеличивают скорость коррозии стали.

Механические и эксплуатационные факторы, такие как скорости, напряжения металла и жесткость эксплуатации, могут сильно повлиять на скорость коррозии. Системы различаются по склонности к коррозии, и их следует оценивать индивидуально.

Медь и медные сплавы На скорость коррозии медных сплавов влияют многие факторы:

• температура
• pH
• концентрация кислорода
• концентрация амина
• концентрация аммиака
• расход

Влияние каждого из этих факторов зависит от характеристик каждой системы. Температурная зависимость является результатом более быстрого времени реакции и большей растворимости оксидов меди при повышенных температурах.Максимальные температуры, указанные для различных сплавов, составляют от 200 до 300 ° F.

Методы минимизации коррозии меди и медных сплавов включают:

Замена
• на более прочный металл
• удаление кислорода
• поддержание состояния особо чистой воды
• работа при надлежащем уровне pH
• снижение скорости воды
• применение материалов, пассивирующих металлические поверхности

Контроль pH

Поддержание надлежащего pH во всех системах питательной воды котла, котла и конденсата имеет важное значение для контроля коррозии.Большинство операторов котельных систем низкого давления контролируют щелочность котловой воды, поскольку она очень тесно коррелирует с pH, в то время как большая часть питательной воды, конденсата и котловой воды высокого давления требует прямого контроля pH. Контроль pH важен по следующим причинам:

• Скорость коррозии металлов, используемых в котельных системах, чувствительна к изменениям pH
• низкий pH или недостаточная щелочность могут привести к коррозионному кислотному воздействию
• высокий pH или избыточная щелочность могут привести к образованию щелочей / растрескиванию и вспениванию с последующим уносом
• Скорость реакций поглощения кислорода сильно зависит от уровня pH

Поддерживаемый уровень pH или щелочности в котельной системе зависит от многих факторов, таких как системное давление, металлы в системе, качество питательной воды и тип применяемой химической обработки.

Скорость коррозии углеродистой стали при температурах питательной воды приближается к минимальному значению в диапазоне pH 9,2–9,6 (см. Рисунок 11-9). Важно контролировать систему питательной воды на предмет коррозии с помощью испытаний на железо и медь. Для систем с цеолитом натрия или составом, размягченным горячей известью, регулировка pH может не потребоваться. В системах, в которых используется подпитка деионизированной водой, можно использовать небольшие количества каустической соды или нейтрализующих аминов, таких как морфолин и циклогексиламин.

В котле высокий или низкий pH увеличивает скорость коррозии мягкой стали (см. Рисунок 11-10).Поддерживаемый pH или щелочность зависит от давления, характеристик подпиточной воды, химической обработки и других факторов, специфичных для системы.

Оптимальный уровень pH для защиты медных сплавов несколько ниже оптимального уровня для углеродистой стали. Для систем, содержащих оба металла, pH конденсата и питательной воды часто поддерживается между 8,8 и 9,2 для защиты обоих металлов от коррозии. Оптимальный pH варьируется от системы к системе и зависит от многих факторов, включая используемый сплав (см. Рисунок 11-11).

Для повышения pH следует использовать нейтрализующие амины вместо аммиака, который (особенно в присутствии кислорода) увеличивает скорость коррозии медных сплавов. Кроме того, амины образуют защитные пленки на поверхностях из оксида меди, препятствующие коррозии.

Контроль кислорода

Химические поглотители кислорода. Поглотителями кислорода, наиболее часто используемыми в котельных системах, являются сульфит натрия, бисульфит натрия, гидразин, катализированные версии сульфитов и гидразина, а также органические поглотители кислорода, такие как гидрохинон и аскорбат.

Крайне важно выбрать и правильно использовать лучший химический поглотитель кислорода для данной системы. Основные факторы, определяющие наилучший поглотитель кислорода для конкретного применения, включают скорость реакции, время пребывания в системе, рабочую температуру и давление, а также pH питательной воды. Вмешательство в реакцию поглотитель / кислород, продукты разложения и реакции с металлами в системе также являются важными факторами. Другие способствующие факторы включают использование питательной воды для работы, наличие экономайзеров в системе и конечное использование пара.Следует использовать химические поглотители кислорода, чтобы дать достаточно времени для прохождения реакции поглотитель / кислород. Система хранения деаэратора и резервуар для хранения питательной воды являются обычно используемыми точками подачи.

В котлах, работающих при давлении ниже 1000 фунтов на квадратный дюйм, сульфит натрия и концентрированный жидкий раствор катализированного бисульфита натрия являются наиболее часто используемыми материалами для химической деаэрации из-за низкой стоимости и простоты обращения и испытаний. Свойство сульфита натрия поглощать кислород иллюстрируется следующей реакцией:

Теоретически 7.88 частей на миллион химически чистого сульфита натрия требуется для удаления 1,0 частей на миллион растворенного кислорода. Однако из-за использования сульфита натрия технических сортов в сочетании с потерями при транспортировке и продувке во время нормальной работы установки обычно требуется примерно 10 фунтов сульфита натрия на фунт кислорода. Концентрация избыточного сульфита, поддерживаемая в питательной или котловой воде, также влияет на потребность в сульфите.

Сульфит натрия необходимо подавать непрерывно для максимального удаления кислорода.Обычно наиболее подходящей точкой приложения является опора между деаэратором и отсеком для хранения. Если за пластификаторами горячего процесса следует установка горячего цеолита, рекомендуется дополнительная подача на выходе фильтра из узлов горячего процесса (перед установкой пластификатора на основе цеолита) для защиты ионообменной смолы и оболочки пластификатора.

Как и в случае любой реакции поглощения кислорода, на скорость реакции сульфит-кислород влияет множество факторов. Эти факторы включают температуру, pH, начальную концентрацию поглотителя кислорода, начальную концентрацию растворенного кислорода и каталитические или ингибирующие эффекты.Самый важный фактор — это температура. С повышением температуры время реакции уменьшается; как правило, каждые 18 ° F повышения температуры удваивают скорость реакции. При температуре 212 ° F и выше реакция идет быстро. Избыточная подача сульфита натрия также увеличивает скорость реакции. Наиболее быстро реакция протекает при значениях pH в диапазоне 8,5-10,0.

Некоторые материалы катализируют кислородно-сульфитную реакцию. Наиболее эффективными катализаторами являются катионы тяжелых металлов с валентностью две или более.Железо, медь, кобальт, никель и марганец являются одними из наиболее эффективных катализаторов.

На рис. 11-12 сравнивается удаление кислорода с использованием промышленного сульфита натрия и катализированного сульфита натрия. После 25 секунд контакта катализированный сульфит натрия полностью удалил кислород. Некатализированный сульфит натрия удалил менее 50% кислорода за тот же период времени. В системе питательной воды котла это может привести к сильной коррозии.

Следующие рабочие условия требуют использования катализированного сульфита натрия:

• низкая температура питательной воды
• Неполная механическая деаэрация
• Быстрая реакция, необходимая для предотвращения точечной коррозии в системе
• короткое время пребывания
• использование экономайзеров

Высокие остаточные содержания сульфитов в питательной воде и значения pH выше 8.5 следует поддерживать в питательной воде, чтобы защитить экономайзер от воздействия кислорода.

Некоторые природные воды содержат вещества, которые могут ингибировать реакцию кислорода / сульфита. Например, следы органических материалов в поверхностном источнике, используемом для подпиточной воды, могут снизить скорость реакции поглотитель / кислород. Та же проблема может возникнуть, если загрязненный конденсат используется как часть питательной воды котла. Органические материалы представляют собой комплекс металлов (природные катализаторы или разработанные катализаторы) и не позволяют им увеличивать скорость реакции.

Сульфит натрия следует подавать туда, где он не будет загрязнять питательную воду, которая будет использоваться для попыток продувки или охлаждения. Это предотвращает добавление твердых частиц в пар.

При рабочем давлении 1000 фунтов на квадратный дюйм и выше вместо сульфита обычно используются гидразин или органические поглотители кислорода. В этих применениях повышенное содержание растворенных твердых веществ, вносимых сульфатом натрия (продуктом реакции сульфит натрия с кислородом), может стать серьезной проблемой. Также сульфит разлагается в котлах высокого давления с образованием диоксида серы (SO ₂ ) и сероводорода (H ₂ S).Оба эти газа могут вызывать коррозию в системе возвратного конденсата и, как сообщается, способствуют коррозионному растрескиванию под напряжением в турбинах. Гидразин в течение многих лет использовался в качестве поглотителя кислорода в системах высокого давления и других системах, в которых нельзя использовать сульфитные материалы. Гидразин — это восстановитель, который удаляет растворенный кислород по следующей реакции:

Поскольку продуктами этой реакции являются вода и азот, в котловую воду не добавляются твердые вещества.Продуктами разложения гидразина являются аммиак и азот. Разложение начинается примерно при 400 ° F и происходит быстро при 600 ° F. Щелочной аммиак не разрушает сталь. Однако, если вместе присутствует достаточное количество аммиака и кислорода, коррозия медного сплава увеличивается. Тщательный контроль скорости подачи гидразина может ограничить концентрацию аммиака в паре и минимизировать опасность повреждения медьсодержащих сплавов. Аммиак также нейтрализует диоксид углерода и снижает коррозию возвратной линии, вызванную диоксидом углерода.

Гидразин — токсичный материал, с которым необходимо обращаться с особой осторожностью. Поскольку материал предположительно канцероген, необходимо соблюдать опубликованные на федеральном уровне инструкции по обращению и отчетности. Поскольку чистый гидразин имеет низкую температуру вспышки, обычно используется 35% раствор с температурой вспышки более 200 ° F. Теоретически требуется 1,0 ppm гидразина для взаимодействия с 1,0 ppm растворенного кислорода. Однако на практике требуется 1,5–2,0 части гидразина на часть кислорода.

Факторы, влияющие на время реакции сульфита натрия, также применимы к другим поглотителям кислорода.На рис. 11-13 показана зависимость скорости реакции от температуры и концентрации гидразина. Реакция также зависит от pH (оптимальный диапазон pH 9,0-10,0).

Помимо реакции с кислородом, гидразин также может способствовать образованию магнетита и оксида меди (более защитная форма оксида меди), как показано в следующих реакциях:

и

Поскольку гидразин и органические поглотители не добавляют твердых частиц в пар, питательная вода, содержащая эти материалы, обычно подходит для использования в качестве воды для охлаждения или охлаждения.

Основными ограничивающими факторами использования гидразина являются его медленное время реакции (особенно при низких температурах), образование аммиака, воздействие на медьсодержащие сплавы и проблемы с обращением.

Органические поглотители кислорода. Некоторые органические соединения используются для удаления растворенного кислорода из питательной воды котла и конденсата. Среди наиболее часто используемых соединений — гидрохинон и аскорбат. Эти материалы менее токсичны, чем гидразин, и с ними можно обращаться более безопасно. Как и в случае с другими поглотителями кислорода, температура, pH, начальная концентрация растворенного кислорода, каталитические эффекты и концентрация поглотителей влияют на скорость реакции с растворенным кислородом.При подаче в питательную воду сверх потребности в кислороде или при подаче непосредственно в конденсат некоторые органические поглотители кислорода уносятся вперед для защиты паровых и конденсатных систем.

Гидрохинон уникален своей способностью быстро реагировать с растворенным кислородом даже при температуре окружающей среды. Благодаря этому свойству, помимо эффективности в операционных системах, гидрохинон особенно эффективен для использования в хранилищах котлов, а также во время пусков и остановов системы. Он также широко используется в конденсатных системах.

Гидрохинон реагирует с растворенным кислородом, как показано в следующих реакциях:

Бензохинон далее реагирует с кислородом с образованием полихинонов:

Эти реакции не обратимы в щелочных условиях, характерных для питательной воды котлов и конденсатных систем.Фактически, дальнейшее окисление и термическое разложение (в системах с более высоким давлением) приводит к конечному продукту — диоксиду углерода. Промежуточные продукты представляют собой низкомолекулярные органические соединения, такие как ацетаты.

Контроль уровня кислорода. Мониторинг кислорода является наиболее эффективным средством контроля скорости подачи поглотителя кислорода. Обычно кормят небольшим избытком мусорщика. Остатки питательной и котловой воды указывают на избыточную подачу поглотителя и подтверждают скорость подачи химической обработки.Также необходимо провести анализ на оксиды железа и меди, чтобы оценить эффективность лечебной программы. При отборе проб на оксиды металлов необходимо соблюдать надлежащие меры предосторожности, чтобы обеспечить репрезентативность проб.

Из-за летучести и разложения измерение остатков в котле не является надежным средством контроля. Количество подаваемого химиката следует регистрировать и сравнивать с уровнями кислорода в питательной воде, чтобы обеспечить проверку контроля растворенного кислорода в системе. При использовании сульфита натрия уменьшение количества химического остатка в котловой воде или необходимость увеличения подачи химиката может указывать на проблему.Необходимо принять меры для определения причины, чтобы проблему можно было исправить.

Пределы остаточного содержания сульфита зависят от рабочего давления котла. Для большинства систем низкого и среднего давления остаточное содержание сульфита должно превышать 20 ppm. Контроль гидразина обычно основан на избытке питательной воды 0,05-0,1 частей на миллион. Для разных органических поглотителей остатки и тесты различаются.

МОНИТОРИНГ И ТЕСТИРОВАНИЕ

Эффективный мониторинг контроля коррозии необходим для обеспечения надежности котла.Хорошо спланированная программа мониторинга должна включать следующее:

• надлежащий отбор проб и мониторинг в критических точках системы
• полностью репрезентативная выборка
• использование правильных процедур испытаний
• проверка результатов испытаний на соответствие установленным пределам
• план действий, которые необходимо выполнить незамедлительно, когда результаты испытаний выходят за установленные пределы
• план действий в чрезвычайных ситуациях на случай серьезных аварий
• Система повышения качества и оценки результатов на основе испытаний и проверок

Методы мониторинга

Соответствующие методы мониторинга различаются в зависимости от системы.Тестирование следует проводить не реже одного раза в смену. Частоту испытаний, возможно, придется увеличить для некоторых систем, где управление затруднено, или в периоды более изменчивых рабочих условий. Все данные мониторинга, будь то точечный или непрерывный отбор проб, должны регистрироваться.

Необходимо измерить жесткость питательной воды котла, содержание железа, меди, кислорода и pH. Как железо, так и медь, а также кислород можно измерять ежедневно. По возможности рекомендуется установить кислородный измеритель непрерывного действия в системе питательной воды для обнаружения проникновения кислорода.В частности, следует с осторожностью измерять железо и медь из-за возможных проблем, связанных с загрязнением пробы.

Если кислородный измеритель непрерывного действия не установлен, следует использовать периодические испытания с использованием ампул для точечного отбора проб для оценки характеристик деаэратора и возможности загрязнения кислородом из уплотнительной воды насоса и других источников.

Для котловой воды необходимо провести следующие испытания:

• фосфат (если используется)
• P-щелочность или pH
• сульфит (если используется)
• проводимость

Отбор проб

Очень важно получить репрезентативные образцы для надлежащего мониторинга условий в системе питательной воды котла.Требуются линии отбора проб, непрерывно протекающие с нужной скоростью и объемом. Обычно скорость 5-6 футов / сек и поток 800-1000 мл / мин являются удовлетворительными. Следует избегать использования длинных линий отбора проб. К отбору проб железа и меди следует подходить с особой осторожностью из-за сложности получения репрезентативных проб и правильной интерпретации результатов. Для оценки результатов следует использовать тенденции, а не отдельные образцы. Отбор проб меди требует особых мер предосторожности, таких как подкисление потока.Композитный отбор проб, а не точечный отбор, также может быть ценным инструментом для определения средних концентраций в системе.

Отбор проб кислорода следует проводить как можно ближе к линии, поскольку длительное время пребывания в линиях отбора проб может позволить поглотителю кислорода продолжить реакцию и снизить показания кислорода. Кроме того, если происходит утечка, могут быть получены ложно высокие данные. Отбор проб кислорода также следует проводить как на выходе из деаэратора, так и на выходе насоса питательной воды котла, чтобы убедиться, что проникновение кислорода не происходит.

Результаты и необходимые действия

Все проверки оборудования должны быть тщательными и документированными.

Отмеченные условия необходимо сравнить с данными предыдущих проверок. Аналитические результаты и процедуры должны оцениваться, чтобы гарантировать соблюдение стандартов качества и принятие мер для постоянного улучшения. Диаграммы причинно-следственных связей (см. Рисунок 11-14) могут использоваться либо для проверки того, что рассмотрены все потенциальные причины проблем, либо для устранения конкретной проблемы, связанной с коррозией.

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ВО ВРЕМЯ ИНФОРМАЦИИ И ХРАНЕНИЯ

Кислородная коррозия в системах питательной воды котла может произойти во время пуска и останова, а также когда котельная система находится в режиме ожидания или на хранении, если не соблюдаются надлежащие процедуры. Системы должны храниться должным образом, чтобы предотвратить повреждение от коррозии, которое может произойти в течение нескольких часов при отсутствии надлежащих процедур укладки. Как сторона воды / пара, так и сторона возгорания подвержены коррозии во время простоя и должны быть защищены.

Коррозия автономного котла обычно вызывается утечкой кислорода. Низкий pH вызывает дальнейшую коррозию. Низкий pH может быть результатом реакции кислорода с железом с образованием соляной кислоты. Этот продукт коррозии, кислотная форма железа, образуется на границе раздела вода-воздух.

Коррозия также встречается в системах питания котлов и конденсата. Продукты коррозии, образующиеся как в секции предварительного котла, так и в котле, могут откладываться на критических поверхностях теплопередачи котла во время работы и увеличивать вероятность локальной коррозии или перегрева.

Степень и скорость поверхностной коррозии зависят от состояния металла. Если на поверхности котла имеется легкое покрытие из котлового шлама, поверхности менее подвержены атакам, поскольку они не полностью подвергаются воздействию воды, содержащей кислород. Опыт показал, что с улучшением чистоты внутренних поверхностей котла необходимо уделять больше внимания защите от воздействия кислорода во время хранения. Котлы, которые простаивают даже на короткое время (например, в выходные), подвержены атакам.

Котлы, использующие неаэрированную воду во время пуска и вывода из эксплуатации, могут быть серьезно повреждены. Повреждение представляет собой точечную коррозию, беспорядочно разбросанную по металлическим поверхностям. Повреждения, вызванные подобными действиями, можно не заметить в течение многих лет после установки устройства.

Выбор метода хранения зависит от продолжительности ожидаемого простоя и сложности котла. Если котел не будет эксплуатироваться в течение месяца или более, может быть предпочтительнее хранить в сухом виде.Влажное хранение обычно подходит для более коротких периодов простоя или если может потребоваться быстрое переключение агрегата в оперативный режим. Большие котлы со сложной схемой сложно сушить, поэтому их следует хранить одним из способов влажного хранения.

Сухое хранение

Для сухого хранения бойлер опорожняют, очищают и полностью сушат. Все горизонтальные и не дренируемые трубы котла и пароперегревателя должны быть высушены сжатым газом. Особое внимание следует уделять удалению воды из длинных горизонтальных трубок, особенно если они немного изогнуты.

Тепло применяется для оптимизации сушки. После высыхания установку закрывают, чтобы минимизировать циркуляцию воздуха. Обогреватели следует устанавливать по мере необходимости, чтобы поддерживать температуру всех поверхностей выше точки росы.

Сразу после высыхания поверхностей один из следующих трех влагопоглотителей наносится на водонепроницаемые деревянные или устойчивые к коррозии поддоны:

• Известь негашеная используется из расчета 6 фунтов / 100 фут³ объема котла
• силикагель используется из расчета 17 фунтов / 100 фут3 объема котла
• активированный оксид алюминия используется из расчета 27 фунтов / 100 фут³ объема котла

Поддоны размещаются в каждом барабане водотрубного котла или на верхних дымоходах жаротрубного агрегата.Все люки, люки, вентиляционные отверстия и соединения заглушены и плотно закрыты. Котел следует открывать каждый месяц для проверки осушителя. При необходимости замените осушитель.

Влажное хранилище

При влажном хранении агрегат проверяется, при необходимости очищается и заполняется до нормального уровня деаэрированной питательной водой.

Сульфит натрия, гидразин, гидрохинон или другой поглотитель добавляется для контроля растворенного кислорода в соответствии со следующими требованиями:

• Натрия сульфит.3 фунта сульфита натрия и 3 фунта каустической соды следует добавить на 1000 галлонов воды, содержащейся в бойлере (минимум 400 ppm щелочности P для CaCO3 и 200 ppm сульфита для SO3).
• Гидразин. 5 фунтов 35% раствора гидразина и 0,1 фунта аммиака или 2-3 фунта 40% раствора нейтрализующего амина можно добавить на 1000 галлонов (минимум 200 ч / млн гидразина и 10,0 pH). Из-за проблем с гидразином обычно рекомендуются органические поглотители кислорода.
• Гидрохинон.Материалы на основе гидрохинона добавляются для достижения примерно 200 ppm гидрохинона в ранее пассивированных онлайн-системах. В новых системах или системах с плохо сформированной пленкой магнетита минимальная скорость подачи гидрохинона составляет 400 частей на миллион. pH следует поддерживать на уровне 10,0.

Независимо от того, какая обработка используется, требуется доведение pH или щелочности до минимального уровня.

После добавления химикатов с открытыми вентиляционными отверстиями нагревают воду для кипячения в течение примерно 1 часа.Необходимо как можно скорее проверить котел на предмет надлежащей концентрации химикатов и произвести регулировки.

Если котел оборудован недренируемым пароперегревателем, пароперегреватель заполняется высококачественным конденсатом или деминерализованной водой и обрабатывается летучим поглотителем кислорода и агентом для регулирования pH. Обычный метод заполнения недренируемых пароперегревателей — заправка и слив в котел. После заполнения пароперегревателя котел следует полностью заполнить деаэрированной питательной водой.Морфолин, циклогексиламин или аналогичные амины используются для поддержания надлежащего pH.

Если пароперегреватель дренажный или котел не имеет пароперегревателя, котлу дают немного остыть после розжига. Затем перед созданием вакуума установка полностью заполняется деаэрированной питательной водой.

Расширительный бак (например, барабан емкостью 55 галлонов), содержащий раствор химикатов для обработки, или резервуар с азотом под давлением 5 фунтов на кв. Дюйм, подсоединен к вентиляционному отверстию парового барабана для компенсации объемных изменений из-за колебаний температуры.

Слив между обратным клапаном и главным запорным клапаном пара оставлен полностью открытым. Все остальные стоки и форточки плотно закрываются.

Котловую воду следует проверять еженедельно с добавлением очистки по мере необходимости для поддержания уровня очистки. При добавлении химикатов их следует смешать одним из следующих способов:

• Циркуляция котловой воды с помощью внешнего насоса
• снизить уровень воды до нормального рабочего уровня и пропарить котел на короткое время

Если используется метод пропаривания, котел следует затем полностью заполнить в соответствии с приведенными выше рекомендациями.

Хотя никакой другой обработки не требуется, могут присутствовать стандартные уровни химической обработки, применяемой при работе котла.

Котлы можно защитить азотом или другим инертным газом. Слегка положительное давление азота (или другого инертного газа) должно поддерживаться после того, как котел будет заполнен до рабочего уровня деаэрированной питательной водой.

Хранение подогревателей и деаэраторов питательной воды

Сторона трубы нагревателя питательной воды обрабатывается так же, как котел при хранении.Кожух может быть покрыт паром или залит обработанным конденсатом.

Во всех стальных системах можно использовать химические вещества в одинаковых концентрациях, рекомендованных для влажного хранения. Системы из медных сплавов можно обрабатывать вдвое меньшим количеством поглотителей кислорода, при этом pH регулируется на уровне 9,5.

Деаэраторы обычно закрыты паром или азотом; однако их можно залить раствором для укладки, как это рекомендуется для мокрой укладки котлов. Если используется влажный метод, в деаэратор необходимо создать давление азота 5 фунтов на квадратный дюйм, чтобы предотвратить проникновение кислорода.

Каскадная продувка

Для эффективного, но простого хранения котла чистая, теплая, непрерывная продувка может быть распределена через удобное нижнее соединение на неработающем котле. Избыточная вода может перетекать в соответствующее место для захоронения через открытые вентиляционные отверстия. Этот метод снижает вероятность проникновения кислорода и обеспечивает поступление в котел правильно очищенной воды. Этот метод не следует использовать для котлов, оборудованных бездренажными пароперегревателями.

Хранение в холодную погоду

В холодную погоду необходимо принять меры для предотвращения замерзания.Для предотвращения проблем с замерзанием можно использовать дополнительное тепло, легкий розжиг котла, каскадную укладку или сухое хранение. Иногда для защиты от замерзания используется смесь 50/50 воды и этиленгликоля. Однако этот метод требует, чтобы котел был опорожнен, промыт и заполнен свежей питательной водой перед запуском.

Утилизация растворов для укладки

Утилизация складских химикатов должна осуществляться в соответствии с применимыми федеральными, государственными и местными правилами.

Пожарная кладовая

Когда котлы снимаются с линии на длительное время, зоны возгорания также должны быть защищены от коррозии.

Отложения у камина, особенно в секциях конвекции, экономайзера и воздухонагревателя, гигроскопичны по своей природе. Когда температура поверхности металла опускается ниже точки росы, происходит конденсация, а при наличии кислых гигроскопических отложений может возникнуть коррозия.

Зоны у камина (особенно секции конвекции, экономайзера и воздухонагревателя) следует очистить перед хранением.

Щелочная вода под высоким давлением — эффективное средство очистки очагов пожара. Перед использованием щелочной воды для этой цели следует промыть пресной водой с нейтральным pH, чтобы предотвратить образование гидроксидных гелей в отложениях (эти отложения могут быть очень трудно удалить).

После химической очистки водным раствором поверхность очага должна быть просушена теплым воздухом или небольшим огнем. Если котел необходимо полностью закрыть, можно использовать силикагель или известь для поглощения конденсата.В качестве альтернативы металлические поверхности можно покрыть распылением или протереть легким маслом.

Если камин остается открытым, металлические поверхности должны поддерживаться выше точки росы за счет циркуляции теплого воздуха.

Узнайте больше об очистке котловой воды SUEZ и о том, как с ее помощью можно избежать коррозии котельной системы.

Рисунок 11-1. Упрощенная коррозионная ячейка для железа в воде.

Рисунок 11-2. Трубка котельной системы показывает строжку с высоким pH.

Рисунок 11-3.Коррозию щелочных отложений можно контролировать с помощью скоординированной программы фосфат / pH.

Рисунок 11-4. Скоординированная программа фосфатов / pH предотвращает образование щелочи и возникающую в результате коррозию.

Рисунок 11-5. Кислородная ямка трубы питательной воды котла.

Рисунок 11-6. Едкое коррозионное растрескивание (охрупчивание) трубы котла под напряжением. На микрофотографии видно межкристаллитное растрескивание.

Рисунок 11-7.Модель оксидных слоев на меди показывает толщину внешнего оксидного слоя.

Рисунок 11-8. Уровни кислорода, железа и меди в питательной воде резко снижаются при использовании материалов на основе гидрохинона вместо гидразина (данные получены во время пусков и экскурсий).

Рисунок 11-9. Выделение продуктов коррозии железа из углеродистой стали в питательную воду котлов.

Рисунок 11-10. Высокий или низкий pH котловой воды вызывает коррозию стали котла.

Рисунок 11-11. Среднее выделение меди как функция pH показывает оптимальное значение pH в диапазоне от 8,8 до 9,2 для различных сплавов на основе меди.

Related Articles

Что такое полимербетон – цена за м3, состав, характеристики, виды полимерной фибры и добавок для полимерцементного раствора, ГОСТ, сферы применения материала

alexxlab 13.09.201818.01.2020

Доводчик уличный: Морозостойкий доводчик на уличные двери: совет по выбору – «Зимний солдат». Морозостойкий доводчик как он есть

alexxlab 10.05.202002.02.2020

Мокрый шелк как наносить декоративная штукатурка: фото и как сделать такую внутреннюю отделку интерьера в разных цветах своими руками, как наносить на стены фактурную смесь?

alexxlab 27.08.202013.08.2020

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт