Глава 3

Консервация паровых котлов

При любых остановах котлов со снижением давления среды до атмо­сферного и возможностью попадания в него кислорода воздуха и конденса­ции влаги протекает стояночная коррозия. Средняя скорость коррозии при температуре 20°С составляет 0, 05 г/(м² ч). Суточный простой энергоблока 300 МВт с незаконсервированными и неосушенными поверхностями нагрева общей площадью 30 000 м² приводит к образованию в контуре до 50 кг оксида железа.

При останове котлов для защиты от стояночной коррозии проводится их консервация. При останове на срок до 15 часов прямоточных котлов или до 1 суток барабанных котлов рекомендуется проводить консервацию методом избыточного давления, а на срок до 5 суток — путем сухого останова. При простое от 5 до 60 суток рекомендуется гидразинно-аммиачная консервация или использование контактных ингибиторов. При останове на срок более 60 суток применяют контактные ингибиторы.

Избыточное давление (0, 15-0, 2 МПа) в котле при кратковременном останове создается деаэрированной водой. Для лучшего эффекта в воду добавляется щелочь (NaOH — до 2 кг/м³).

Консервацию сухим способом осуществляют, заполняя котел инертным газом (азотом). При этом воздух должен быть вытеснен полностью из котла (через воздушники). Консервация котла при останове на длительный срок проводится путем прокачки по замкнутому контуру (включая деаэратор и питательные насосы) раствора гидразина (до 200 мг/кг) и аммиака (величина рН= 10, 5-11). В этот контур не включаются ПНД и конденсатор, содержащие латунные трубки. Этот метод нельзя использовать при ремонте оборудования.

Контактные ингибиторы образуют на поверхности защитную пленку, сохраняющуюся длительное время в условиях капитальных или текущих ремонтов. Защитная пленка создается путем прокачивания в течение 1-2 часов через котел раствора ингибитора при температуре не выше 100°С. Затем этот раствор сливают в специальный бак для хранения до повторного использования.

При некоторых водных режимах на поверхности металла создается устойчивая защитная пленка, и в этом случае консервация не требуется. При любом водном режиме защитную пленку можно создать сразу же после останова котла путем подачи в котел аммиачного раствора трилона Б перегретым паром (350-370°С, давление 1-1, 3 МПа) от постороннего источника (из линии собственных нужд станции) по специальным трубопроводам. Паровой раствор частично отмывает поверхности котла с образованием комплексонатов железа, которые подвергаются термическому разложению на поверхностях котла. Консервация заканчивается при увеличении значения pH в сбросном паре до 9, после чего котел обеспаривается, дренируется и вскрывается.

В последние годы все большее распространение получает применение поверхностно-активных веществ (типа ОДА — октадециламина) для кон­сервации оборудования энергетического блока.

На поверхности металла в условиях эксплуатации при работе и останове оборудования в период контакта с водной средой возникает множество анодных и катодных участков, создающих условия для протекания коррозионных процессов. Анодными участками являются зерна феррита, катодными - всевозможные включения в структуру металла, окалина и ржавчина на поверхности металла, потенциал которых значительно выше потенциала железа. На аноде происходит растворение металла, например железа по реакции:

(1.1)

На катоде идет деполяризация электронов молекулами кислорода:

(1.2)

В процессе отвода электронов от катодного участка (процесс деполяризации) создаются предпосылки для развития коррозии, так как деполяризация катодного участка позволяет поддерживать разность потенциалов между катодом и анодом, необходимую для протекания коррозионных процессов.

На скорость и характер коррозии металла влияют как внутренние факторы – состав, гетерогенность, механические напряжения металла, так и внешние. Одним из решающих внешних факторов следует считать влияние на процессы коррозии присутствующих в воде различных химических соединений.

При простое оборудования коррозия протекает в условиях, отвечающих условиям атмосферной коррозии. Такую коррозию можно условно подразделить на три типа:

1) «мокрая» коррозия, наблюдается при капельной конденсации влаги. Такие условия могут возникнуть при неполном дренировании воды из поверхностей оборудования или при относительной влажности среды в помещении около 100%;

2) «влажная» коррозия, протекающая при относительной влажности в помещении более 40% под тончайшим слоем электролита, образующегося в результате адсорбционной или химической конденсации;

3) «сухая» коррозия

По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла. Химическая коррозия подчиняется только законам химической кинетики гетерогенных реакций. К этому же виду можно отнести коррозию в среде сухих газов, в перегретом паре при температурах свыше 570⁰С. Электрохимическая коррозия, например коррозия металлов в электролите, подчиняется законам электрохимической кинетики.

По условиям протекания различают следующие виды коррозии:

1) газовая коррозия, протекающая при полном отсутствии влаги на поверхности металла и высоких температурах;

2) коррозия в электролитах, например коррозия металла в продуктах неполного сгорания сернистых нефтей при повышенных температурах;

3) кислотная, щелочная, солевая и другие виды коррозии в электролитах;

4) атмосферная коррозия;

В зависимости от формы коррозионных повреждений коррозия подразделяется на общую и местную. Различают местную коррозию пятнами, когда корродируют отдельные относительно большие области поверхности металла на небольшую глубину, и язвенную коррозию при которой металл поражается на ограниченных участках на большую глубину.

Рис.1. Типы коррозионных разрушений:

1, 2 – сплошная коррозия; 4-9 – местная коррозия; 1 – равномерная коррозия;

2 – неравномерная; 3 – структурно-избирательная; 4 – коррозия пятнами;

5 – коррозия язвами; 6 – точечная; 7 – межкристаллитная; 8 - транскристаллитная; 9 – подповерхностная.

Методические указания определяют основные технологические параметры различных способов консервации, устанавливают критерии выбора способов или комбинации (сочетания) способов, технологию их проведения на котлах и турбоустановках при выводе в резерв или ремонт с учетом резкого увеличения на электростанциях как количества остановов, так и продолжительности простоев оборудования.

Консервацию котлов проводят для предотвращения коррозии металла внутренних поверхностей как при режимных остановах (вывод в резерв на определенный и неопределенный сроки, вывод в текущий, средний и капитальный ремонт, аварийный останов), так и при остановах в продолжительный резерв или ремонт (реконструкцию) на срок свыше 6 мес.

При разработке технологической схемы консервации целесообразно максимально использовать штатные установки коррекционной обработки питательной и котловой воды, установки химической очистки оборудования, баковое хозяйство электростанции.

Технологическая схема консервации должна быть по возможности стационарной, надежно отключаться от работающих участков тепловой схемы.

Необходимо предусматривать нейтрализацию или обезвреживание сбросных вод, а также возможность повторного использования консервирующих растворов