Коррозия элементов котла

Министерство Образования  РФ

Новосибирский Государственный  Архитектурно-Строительный Университет

 

 

 

 

 

Кафедра Теплогазоснабжения и Вентиляции

 

 

 

Доклад на тему:

КОРРОЗИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЛА

 

 

 

 

Выполнил: Студент 342 группы

Кияница Л. А.

Проверил: Хмельницкий П. Е.

к. т. н., доцент

 

 

г. Новосибирск

2011 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение……………………………………………………………………2
2. Высокотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева…….2
3. Низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева………3
4. Коррозия металла внутренних поверхностей нагрева…………………..5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В результате физико-химических процессов, возникающих при взаимодействии металла с омывающей его средой, может возникать процесс разрушения металла, который называют коррозией. Если коррозионный процесс сопровождается протеканием электрического тока, то его называют электрохимической коррозией. Сущность электрохимической коррозии состоит в том, что при соприкосновении металла с электролитами создаются условия для возникновения на поверхности обратимых и необратимых электродов, разность потенциалов которых и обуславливает наличие коррозионного тока. Если процесс коррозии подчиняется законам химических гетерогенных реакций и при этом не возникает электрический ток, то его называют химической коррозией. Для условий работы металла поверхностей нагрева при относительно высокой их температуре характерна электрохимическая коррозия.

 

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ КОРРОЗИЯ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

В результате воздействия  продуктов сгорания высокой температуры  на поверхности металла образуется оксидная пленка. При высокой температуре  процесс образования окалины  усиливается. Наиболее интенсивная высокотемпературная коррозия имеет место при наличии сернистых соединений в продуктах сгорания. При соприкосновении с горячими поверхностями нагрева при наличии локальных избытков кислорода . На окисление этих оксидов серы оказывает каталитическое влияние сам металл котла и зольный слой при температурах около 600. При этом происходит соединение оксидов серы с щелочными компонентами золы с образованием сульфитов, которые разрушающе действуют на защитную пленку окалины – в первую очередь, такой коррозии подвержены трубки выходных ступеней пароперегревателей. Кроме этого, наличие в золе топлива оксида ванадия так же усиливает газовую коррозию вследствие растворяющего ее действия на защитные пленки окалины.  Опасность ванадиевой коррозии может быть снижена путем увеличения скорости газового потока и мероприятиями по уменьшению отложения золы, защитой трубок, например, графитовыми покрытиями.

 

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ КОРРОЗИЯ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

Низкотемпературная коррозия возникает при конденсации на поверхности нагрева водяных паров и образовании жидкой пленки, являющейся электролитом. Конденсация пара возникает при температуре поверхности нагрева ниже точки росы, которая определяется парциальным давлением паров в продуктах сгорания, увеличивающимся с повышением влажности топлива и содержания в нем водорода. Для особо сернистых топлива температура точки росы повышается до . При наличии водяных паров и сернистых соединений  в продуктах сгорания образуется парообразная система .

Конденсация чисто водяных  паров при температуре поверхности  ниже точки росы при отсутствии содержания в газах сернистых соединений может вызвать кислородную коррозию в воздухоподогревателе, расположенном  в области низких температур, и  в результате привести к сквозному  разъеданию труб и перетеканию воздуха  в газовую среду. Наличие в  газах сернистых соединений и конденсация на поверхностях нагрева жидкой пленки, содержащей , активизируют коррозию.

Наиболее активно низкотемпературная коррозия проявляется в воздухоподогревателях, в которых имеют место наиболее низкие температуры греющего и нагреваемого теплоносителей. Температура стенки воздухоподогревателя может быть определена по формуле:

          (1)

Где - температуры продуктов сгорания на выходе из воздухоподогревателя и воздуха на входе в него, ; - коэффициенты теплоотдачи со стороны воздуха и газа, .

Из выражения (1) следует, что температуру стенки может  быть получена выше температуры точки росы за счет увеличения температуры воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, и уменьшения коэффициента теплоотдачи. Уменьшения коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха нецелесообразно, поэтому широко применяемым методом предотвращения коррозии воздухоподогревателя является повышение температуры поступающего воздуха. А повышение температуры поступающего воздуха достигается путем рециркуляции горячего воздуха в воздухоподогревателе или предварительного подогрева воздуха в паровых подогревателях.

Рециркуляция воздуха  снижает температурный напор  в воздухоподогревателе, повышает температуру уходящих газов и расход электроэнергии на дутье. При применении отдельного вентилятора для рециркуляции воздуха загрузка вентилятора остается неизменной и расход электроэнергии на рециркуляцию воздуха несколько уменьшается.

Паровой подогреватель устанавливают  между напорной стороной дутьевого  вентилятора и входной ступенью воздухоподогревателя. Он представляет собой трубчатый теплообменник, внутри труб которого проходит отработавший пар турбины при температуре примерно 120. В некоторых установках подогрев воздуха в паровых калориферах осуществляется за счет пара низкого давления, получаемого в газовых испарителях, установленных за котлом.

Для исключения низкотемпературной коррозии в первом ходе воздухоподогревателя возможно применение в нем эмалированных трубок или изготовление их из некорродирующих материалов. В котлах, работающих на сернистых мазутах, присадка доломита к мазуту, применяемая для предотвращения высокотемпературной коррозии, также снижает и низкотемпературную коррозию в экономайзерах и воздухоподогревателях.

 

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛА ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

При электрохимической коррозии в водной среде одновременно происходят окисление металла с переходом его ионов в раствор и накоплением эквивалентного количества электронов в металле и ассимиляции избыточных электронов частицами, находящимися в растворе электролита. Баланс этих реакций и дает токообразующую реакцию, являющуюся причиной коррозионного процесса. При повышенных температурах металлической стенки определяющее значение имеет химическая коррозия, при которой происходят диффузионные процессы в металлической стенке, в результате чего на ее поверхности образуется защитная пленка.

Химическая коррозия возникает  при взаимодействии с металлом агрессивных газов , а также пара при высоких температурах стенки. Соответственно различают кислородную и пароводяную коррозию.

Реакция окисления металла  кислородом протекает по схеме:

 

Где m – число взаимодействующих атомов; n – валентность метала; Me – атомы металла.

При температуре металла  выше на его поверхности образуется оксидная пленка в виде плотного слоя, состоящего в основном из , препятствующая дальнейшему развитию коррозии. Образованию плотной пленки способствует повышение pH воды. Наличие в воде СО₂ увеличивает коррозию, поскольку повышается кислотность среды, понижается pH и уменьшается прочность защитной пленки из продуктов коррозии. Для кислотной коррозии характерно появление местных изъязвлений, в том числе в местах соединения отдельных деталей.

Взаимодействие водяного пара с металлом происходит при температурах выше 500 путем диффузии. Это взаимодействие является окислительно-востановительным процессом, при котором происходят следующие реакции:

 

 

Образующаяся в результате процесса пароводяной коррозии пленка защитных оксидов при температуре  ниже 570 преимущественно состоит из .

В испарительных поверхностях нагрева в результате взаимодействия металла с едким натрием Na(OH) при высокой концентрации в воде (более 3%) возникает щелочная коррозия. Предотвращение щелочной коррозии достигается уменьшением агрессивных свойств воды путем поддержания в ней в определенном соотношении концентраций гидратной щелочи и других ионов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сидельковский Л. Н., Юренев В. Н. Котельные установки промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1988 – 528 с.: ил.