Химическая обработка

Удаление кислорода

Кислород, остающийся после деаэрации может быть полностью удален добавлением в питательную воду химического поглотителя кислорода, такого как гидразин, диэтилгидроксиламин или сульфит натрия.

В результате реакции обработки гидразином получаются вода и азот, который является нейтральным газом и не взаимодействует с металлом системы. Эти продукты реакции не увеличивают содержание твердых частиц в котловой воде, как это имеет место при использовании других поглотителей кислорода, таких как сульфит натрия.

N2H4 + O2 → 2H2O + N2

Ввод гидразина имеет преимущества. При надлежащей обработке воды и необходимой концентрации гидразина после работы котельной установки в течении короткого времени образуется защитная пленка черного окисла железа – магнетита Fe3O4. В это же время не защищающий поверхность металла окисел железа красного цвета Fe2O3 – гематит медленно превращается в магнетит. Эта пленка магнетита пассивирует поверхность металла.

Если допустить отсутствие избытка гидразина, кислород не будет удален из системы. При этом пленка магнетита будет превращаться в гематит и коррозия металла начнется снова.

В связи с тем, что гидразин является летучим, часть его уносится вместе с паром. Поэтому металл конденсатной системы также может быть защищен. В результате ряда реакций, подобных приведенной выше для металлов, содержащих железо, цветные металлы также в меньшей степени подвергаются коррозии. Так например, окисел меди CuO преобразуется в защищающий окисел Cu2O.

4CuO + N2H4 → 2Cu2O + 2H2O + N2

Последний из появившихся в морской практике поглотителей кислорода – диэтилгидроксиламина, известный также как DEHA. В дополнение к поглощению кислорода DEHA образует пассивирующую пленку магнетита, препятствующую коррозии.

В результате реакции поглощения кислорода при использовании DEHA образуются уксусная кислота, азот и вода. В котловой воде основная щелочность нейтрализуется уксусной кислотой и удаляется с продуванием в виде уксуснокислого натрия.

4(C2H5)2NOH + 9O2 → 8CH3COOH + 2N2 + 6H2O

Другой особенностью DEHA является летучесть, подобная летучести морфолина. Она имеет место в питательной воде, котле и конденсатной системе, где происходит поглощение кислорода,

пассивация поверхности металла и нейтрализация конденсата остаточным содержанием DEHA.

Альтернативным поглотителем кислорода является сульфит натрия (Na2SO3). Это соединение вступает в реакцию с растворенным в воде кислородом с образованием более стойкого соединения – сульфата натрия (Na2SO4). В результате этого процесса происходит эффективное удаление растворенного кислорода с одновременным добавлением в воду растворимых твердых веществ. Поэтому сульфит натрия обычно не рекомендуется для котлов высокого давления, где выдвигается требование минимизации содержания растворимых твердых веществ.

Сульфит натрия не является летучим и не является пассиватором металла. Он остается в котловой воде, и не способствует защите конденсатной системы.

Na2SO3 + 1/2О2 = Na2SO4

(Сульфит натрия) + (Кислород) = (Сульфат натрия)

Контроль уровня рН конденсата

Как было разъяснено ранее, СО2 в газообразном виде вступает в реакцию с конденсатом с образованием угольной кислоты. При отсутствии химической водообработки эта угольная кислота уменьшает уровень рН конденсата. Уровень рН может поддерживаться в заданных пределах, безопасных по условиям коррозии, непрерывным дозированным вводом нейтрализующего амина, такого как морфолин или циклогексамин.

КИСЛОТНАЯ КОРРОЗИЯ

Кислотная коррозия трубок и барабанов котлов обычно проявляется в форме общего утонения всей поверхности металла.

Кислотная коррозия, за исключением вызываемой присутствием СО2 , имеет место в случае, когда в питательную воду попадает вода, содержащая соли, унесенные в испарителе, или протечки морской воды в конденсаторе. При поступлении в систему котловой воды содержащегося в морской воде хлористого магния (MgCl2), происходит диссоциация его с образованием ионов магния (Mg+2) и хлора (Cl). Ионы хлора (Cl) взаимодействуют с ионами водорода, что приводит к уменьшению уровня рН котловой воды и кислотной коррозии поверхности металла.

Ионы магния (Mg+2) взаимодействуют с фосфатами (PO4-3) и ионами гидроксила (ОН), если они имеются в воде, с образованием шлама. Ионы магния вступают в реакцию только с ионами фосфатов с образованием фосфата магния – мягкого липкого осадка, который имеет тенденцию удерживать все другие осадки на поверхности труб.

Все отложения на поверхности труб ухудшают передачу тепла и способствуют возникновению условий их разрушения. В воде, удерживаемой на напряженной теплопередающей поверхности под этими отложениями, будет увеличиваться концентрация кислоты или щелочи. В этом случае скорости коррозии становятся очень большими и в течение очень короткого времени происходят серьезные местные повреждения.

ВОДОРОДНОЕ ОХРУПЧИВАНИЕ

Этот тип коррозии заключается в охрупчивании или растрескивании металла труб, нарушении структуры металла.

Ионы водорода образуются в результате повышения концентрации кислот под слоем твердого осадка. Ионы водорода (Н+) – самые маленькие из всех элементов и могут проникать через границы зерен металла труб. Они вступают в реакцию с атомами углерода, имеющимися в стали, с образованием метана.

Метан (СН4) имеет большие молекулы газа, которые вызывают образование давления внутри металла. Высокое давление, наряду с ослаблением связей, вызванным вымыванием графита, побуждают зерна стали к отделению. Таким образом, в металле образуются трещины.

Водородное охрупчивание развивается очень быстро. Металл труб разрушается, когда поврежденная часть не может более противостоять внутреннему давлению.

ЩЕЛОЧНАЯ КОРРОЗИЯ

Щелочная коррозия характеризуется неоднородным характером разрушения металла. Ее часто называют “щелочное растрескивание”.

Щелочная коррозия является следствием избыточного содержания свободных ионов гидроксила (ОН) в котловой воде, на что указывает очень высокое значение рН.

Подобно кислотной, щелочная коррозия может возникать под слоем отложений, образующихся на теплопередающих поверхностях, способствующих повышению концентрации ионов гидроксила и вызывающих развитие местной коррозии.

Щелочная коррозия имеет место в горизонтальных или наклонных трубах, когда из-за сильного кипения или сепарации пара и воды их внутренняя поверхность оказывается покрытой паром. Котловая вода, содержащая ионы гидроксила, может в виде брызг попадать на покрытые паром поверхности нагрева, на которых после упаривания воды увеличивается концентрация ионов гидроксила.

КАУСТИЧЕСКОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ

Эта форма коррозии является разновидностью межкристаллитного растрескивания. При вступлении воды, имеющей высокую концентрацию каустической щелочи, в контакт со сталью, испытывающей механические напряжения, возникает межкристаллитная коррозия. (Металлы могут быть подвергнуты релаксации остаточных напряжений). Коррозия этого типа имеет место на границах кристаллов металла или сплава.

КОРРОЗИОННОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ

Коррозионное растрескивание проявляется в виде ряда тонких трещин на стенках труб. Наличие этих трещин усугубляется условиями, способствующими развитию коррозии других видов, что, в конце концов, приводит к разрушению трубы.

Этот вид коррозии обычно характерен для стенок труб котлов высокого давления. Она обычно возникает в высокотемпературной части труб, где циркуляция носит неустойчивый характер, и материал труб испытывает переменные напряжения.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОРРОЗИИ

Следует следить за работой испарителя, чтобы не допускать уноса солей, который вызовет появление их в котловой воде, как описано выше. Следует следить за состоянием труб конденсатора, чтобы не допустить протечек, приводящих к поступлению в систему морской воды.

Чтобы не превысить паропроизводительность котла, что может привести к нарушению циркуляции и контакту стенок труб с паром, котел должен эксплуатироваться на спецификационных режимах.

Для предотвращения касания пламенем факела труб, стенки которых контактируют с паром, очень важно следить за формой и направлением факела и распылом топлива.

ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Кислотная коррозия может быть предотвращена поддержанием заданной щелочности котловой воды. Правильная дозировка щелочных препаратов, таких, как едкий натр (GC жидкая концентрированная щелочь) позволит поддерживать щелочность в рекомендованных пределах и не допустить возникновения кислотной коррозии.

Пожалуйста, имейте в виду: уровень щелочности может быть измерен непосредственно в “ppm” или косвенно по значению pH. Поддерживайте значение щелочности или pH в рекомендованных пределах в соответствии с программой водообработки.

Щелочная коррозия чаще всего возникает в котлах высокого давления (60 кгс/см2 и более) в присутствии свободной каустической щелочи. Программа водообработки котловой воды Drew ULTRAMARINE координированный фосфат – pH, используемая в котлах высокого давления, не допускает наличие свободных ионов гидроксила (ОН) в котловой воде. Поддержание баланса препаратов, используемых для обработки воды, минимизирует концентрации свободной каустической щелочности.

Применение программы водообработки котловой воды Drew ULTRAMARINE координированный фосфат – pH способствует уменьшению водородного охрупчивания, в первую очередь благодаря действию фосфатов и поддержанию pH в котловой воде.