1.5. Коррозия металла в пароводяном тракте а) Основные виды коррозии

Коррозией называется процесс разрушения металлов или сплавов вследствие протекания физико-химических процессов на границе металл - среда. Коррозия приводит к частичному или полному разрушению кристаллической решетки и изменению свойств металла, вплоть до его разрушения. Коррозия может вызываться химическими, электрохимическими, механическими причинами, влиянием нейтронного поля и другими факторами.

Химическая коррозия подчиняется законам химических гетерогенных реакций и не сопровождается возникновением электрического тока. Она является результатом протекания химических реакций между металлом и рабочим телом (теплоносителем), когда теплоноситель не является электролитом (сухие газы, перегретый пар).

Электрохимическая коррозия - это химическая коррозия, которая сопровождается протеканием электрического тока. Она возникает в случае, когда теплоноситель является электролитом, при этом на границе металл - рабочее тело возникают микрогальванические (коррозионные) элементы. Электрохимической коррозии подвержены все поверхности энергетических блоков, омываемые водой и пароводяной смесью.

Деление на химическую и электрохимическую коррозии условно. Во многих случаях они протекают одновременно, влияя друг на друга.

Коррозия - эррозия - процесс разрушения металлов вследствие эрозионного воздействия коррозионной среды (разрушение лопаток турбин под воздействием влажного пара, разрушения (износ) перепускных труб у турбин и других агрегатов, по которым с большой скоростью движется пароводяная смесь).

Радиационная коррозия - процесс разрушения металла под воздействием нейтронного (радиационного) поля (коррозионное растрескивание корпусов ядерных энергетических реакторов).

Различают общую и местную коррозию.

Общая коррозия охватывает всю поверхность металла, смачиваемую теплоносителем; местная коррозия проявляется на отдельных участках поверхности и разделяется на питтинг - коррозию, крекинг - коррозию и избирательную.

Питтинг - коррозия протекает на отдельных небольших участках и проявляется в виде язв, коррозионных точек или пятен.

Крекинг- коррозия (коррозионное ратсрескивание) возникает на участках металла, находящихся под большим механическим напряжением, поэтому его называют также коррозионным растрескиванием под напряжением. Проявляется крекинг - коррозия в виде трещин, проходящих по границам зерен металла или через сами зерна.

Избирательная коррозия представляет собой растворение какого-либо элемента, входящего в сплав.

Рассмотрим коррозионные процессы в пароводяном тракте блока и их влияние на работу оборудования.

Б) Химическая коррозия

Трубы, поступающие на изготовление поверхностей нагрева и соединительных участков, были подвержены химической коррозии на воздухе при их изготовлении и хранении. Полученный при этом слой оксидов железа имеет переменную толщину и плотность, неустойчив. Перед пуском оборудования этот слой оксидов удаляется химической промывкой. В процессе пуска и работы оборудования необходимо создать условия для образования устойчивой защитной пленки.

В пароперегревателе котла при температуре ниже 570^оС обра-зование оксидной пленки описывается реакцией Шодрона

3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂,

в результате которой на поверхности металла образуется магнетит Fe₃O₄, который стабилен и создает защитную пленку.

При температуре стенки свыше 570^оС протекают реакции

Fe + H₂O = FeO + H₂; 3FeO + H₂O = Fe₃O₄ + H₂ ,

в результате которых образуется не только магнетит, но и вюстит FeO, оксидная пленка при этом имеет пониженные защитные свойства.

Хорошая зашитная пленка магнетита должна быть плотной и иметь толщину 0.04 - 0.1 мкм. При болшей толщине оксидов пленка имеет малую механическую прочность и может разрушаться. Отделившиеся от металлической поверхности твердые частицы поступают в пар. Они могут оседать в гибах труб пароперегревателей, при этом расход пара через эти трубы и коэффициент теплоотдачи уменьшаются, что приводит к разрыву труб. Взвешенные в потоке пара частцы магнетита поступают в турбину, из-за чего происходит эрозия лопаток первых ступеней ЦВД и ЦСД, куда поступает вторичный пар. Разрушение прленок наиболее интенсивно происходит при переменных режимах.

Оксидная пленка в пароперегревателях может разрушаться при попадании и осаждении на стенках различных солей (в результате нарушения режима работы барабана - вспенивание, заброс воды в пароперегреватель). При попадании на стенку пароперегревателя NaOH происходит не только разрушение защитной пленки, но и щелочная коррозия, коррозионное растрескивание под напряжением аустенитной стали. Коррозионное растрескивание аустенитной стали происходит и под воздействием хлоридов.

Для предотвращения разрушения оксидных пленок ограничивают скорость протекания пароводяной коррозии за счет хромирования, никелирования или насыщения алюминием поверхности стали; стремятся не допускать попадания в пароперегреватель едкого натра, хлоридов и других примесей, для чего принимают специальные меры по уменьшению выноса присей и влаги в барабанных котлах. В прямоточных котлах сверхкритического давления с помощью встроенных задвижек и пусковых сепараторов выделяют тракт перегревательных поверхностей с тем, чтобы в них не попадали опасные примеси во время пуска котла, когда идет интенсивная отмывка поверхностей с переходом отложившихся ранее примесей в воду. После отмывки поверхностей от отложений, удаления примеси из цикла и достижения определенных значений температуры, давления и расхода водного теплоносителя постепенно открывают встроенную задвижку и переводят котел на прямоточную схему движения среды.