книги из ГПНТБ / Цирульников, Л. М. Защита газомазутных котлов от сернокислотной коррозии [монография]

Таким образом, наивысшей коррозионной стойкостью характери­ зуются покрытия кислотостойкими эмалями А-168 и А-32 (Цирульни­ ков, Солун, Хасанова, Надыров, 1970).

Рис. 48. Скорость коррозии эмалированных изделий завода

«Металлист» в растворах H2SO4:

а — при температуре 80° С:

] — грунтовая эмаль № 189; 2 — посудная зеленая эмаль; 3 — посудная синяя эмаль; 4— титановая белая эмаль; 5— эмаль А-168; 6— эмаль А-32 (2 слоя); 7 — эмаль А-168; 8 — эмаль А- 168а; 9 — эмаль А-168 с окисью хрома; 10 — эмаль А-32 («брак»); б — при температуре IOOo С: 1 — эмаль АЗ-З; 2 — эмаль 105 — Т; 3 — эмаль А-32; 4 — эмаль № 143.

Результаты опытов с образцами, имеющими антикоррозионные покрытия на базе бакелитового лака (см. рис. 50), показали, что нанесе­ ние покрытия повышает коррозионную стойкость образцов (по срав­ нению с незащищенным металлом) в 100—200 раз. Надо иметь в

Ill

<(1 слой); 4—эмаль Л-168; 5 — эмаль А-168 а; 6 — эмаль А-168 о'окисью хрома.

112

виду, что скорость коррозии образцов без покрытия относительно мало зависит от времени опыта, а при большей длительности опыта покрытие (особенно образцов без термообработки или с термообработ­ кой при температурах 200—220° С), изменившее внешний вид за 4 час., может заметно разрушиться, после чего скорость коррозии начнет катастрофически расти, приближаясь к скорости коррозии незащищен­ ного металла. Тем не менее полученные данные позволяют утверждать, что применение антикоррозионного покрытия на базе бакелитового лака дает возможность осуществить защиту металла от сернокис­ лотной коррозии.

Сопоставление данных показывает, что наилучшие результаты достигнуты при термообработке образцов с конечной температурой

кислоты 10—25%, в то время как максимум коррозии металла при тех же условиях — в области 35%. Эти данные отличаются от справочных данных Г. Я. Воробьевой (1967) о стойкости бакелитового лака, кото­ рый принято считать вполне стойким материалом для области концент­ раций серной кислоты ниже 60%. Так как введенные добавки к баке­ литовому лаку не могут снизить его коррозионной стойкости, то указан­ ное различие можно объяснить главным образом тем, что справочные данные получены при относительно низких температурах 20—60° C по сравнению с 100° C (в данных опытах).

Можно сделать вывод, что при температурных условиях, близких к реальным для холодных участков низкотемпературных поверхнос­ тей, защита металла с антикоррозионным покрытием на базе бакелито­ вого лака с термообработкой до 160—180oC может оказаться высоко­ эффективной, близкой по этому показателю к эмалированию.

Покрытия на основе фурановых смол с включением корунда и алю­ миниевой пѵдры не обладают достаточной коррозионной стойкостью, термообработка этих покрытий практически не повышает их коррозион­ ной стойкости, поэтому они не могут быть рекомендованы для защиты металла от сернокислотной коррозии.

Высокую коррозионную стойкость имеют образцы из стеклопласти­ ка. В актуальной для хвостовых поверхностей нагрева зоне температур образцы из стеклопластика практически не корродировали, не меняли состояния и внешнего вида. К таким же выводам привели наблюдения над образцами из органического стекла.

В отличие от стеклопластика и органического стекла, образцы из «нержавеющей') стали 1Х18Н9Г корродировали в большинстве слу­ чаев более интенсивно, чем образцы набивки РВП (см. рис. 42).

Изучение совместного действия раствора серной кислоты и сернис­ того ангидрида показывает, что ток сернистого ангидрида, направлен­ ный на образны, увеличивает скорость их коррозии примерно на 5— 10%. Значит, совокупное воздействие серной кислоты и сернистого ангидрида на металлические и эмалированные поверхности будет

определяться главным образом концентрацией кислоты и вряд ли ока­ жется значительно больше, чем воздействие на них только серной кис­ лоты.

В результате изучения влияния теплосмен на состояние эмали ус­ тановлено, что нагревание эмали до 225—275o C с последующим-резким охлаждением в ванне с холодной (2G0C) водой практически не приводит к растрескиванию или другому виду разрушения эмали. Активное раз­ рушение эмали (сколы, трещины, «сползание») начинается при разности температур образца и воды 280o C и выше. Прочность эмалевого покры­ тия при температуре стенки до 275o C и разности температур в 250o C свидетельствует о принципиальной возможности эмалирования не толь­

10,5 бар, 350° С) струи с поверхностью эмалированных листов при тем­ пературе стенки не выше 60°C за 1,5—3 час , как правило, внешний вид листов не менялся. При попеременной подаче пара с параметрами 10,5 бар, 350° C и воздуха с параметрами 6 бар, 40° C в течение 2,5 час. с длительностью периода подачи каждого агента около 5 мин. эмаль с температурой стенѵи не более 100° C также не разрушалась. Результа­ ты этих опытов показывают, что для удаления отложений с эмалирован­ ных поверхностей нагрева целесообразно использовать воздушную или паровую обдувку.

Таким образом, результаты лабораторного изучения коррозион­ ной стойкости образцов с кислотостойкими покрытиями свидетель­ ствуют о перспективности применения, в первую очередь, эмалей А-32, А-168 и покрытия на основе бакелитового лака с термообработкой.

СТОЙКОСТЬ ЭМАЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ

Для проверки коррозионной стойкости эмалевого покрытия при раз­ личных температурных режимах набивки в пакеты «холодного» слоя

А-32 — 2 слоя). Толщина трехслойного покрытия близка к 0,2 мм. Для сопоставления рядом с эмалированными были укреплены образ­ цы, изготовленные из стандартной набивки толщиной 1,2 мм. Кроме того, проверена стойкость широко распространенной белой титановой эмали, а также стали 08 КП, использованной для эмалирования. Ис­ следования проводились на котлах ТГМ-84, ТМ-84 и Б КЗ-320-140 ГМ с различными способами очистки РВП.

Во время испытания образцов, покрытых эмалью А-32, в топке котла ТГМ-84 сжигались мазут и смесь его с газом со средним содер­ жанием мазута 90%. Так как коррозия низкотемпературных поверх­ ностей нагрева протекает при сжигании смеси 'высокосернистого ма­ зута и газа почти так же интенсивно, как при сжигании только мазута

114

(гл. I), при вычислении скорости коррозии учитывалась общая длитель­ ность работы на мазуте и смеси (1384 час). Очистка набивки произво­ дилась технической водой (3 бар, 8,3 кгісек, 70—80° С), подаваемой через расположенные в газоходах над РВП стационарные трубы с рав­ номерно распределенными по их длине отверстиями. В период иссле­ дований РВП 10 раз промывался водой, общая продолжительность очистки — около 52 час.

Установлено, что для эмалированных образцов скорость коррозии не превышает 0,02 г/м2час. Убыль веса этих образцов вызвана не кор­ розионным разрушением эмалевого покрытия, а главным образом ско­ лом эмали в местах крепления гайками и болтами к установочному листу, так как в остальных местах заметного разрушения не обнаруже­ но. Это свидетельствует о том, что при нормальной установке эмали­ рованных листов, где имеет место их свободная укладка в пакеты и где отсутствуют описанные крепления, убыль в весе может быть значи­ тельно меньше. В тех же случаях у неэмалированных образцов скорость коррозии превысила 1,7 гім2, час. Максимальная убыль в весе образ­ цов за промывку составляла 4,7% от первоначального веса, что соот­ ветствует скорости коррозии 42 г/м2 час.

Таким образом, при сжигании мазута с серосодержанием 4% в ре­ жиме с коэффициентом избытка воздуха 1,10 при частых очистках РВП технической водой не наблюдалось разрушения эмали (растрес­ кивание, отслоение и т.п.), очистка была достаточно эффективной и не вызывала заметного повышения коррозии эмалированных образцов.

Аналогичные результаты получены на РВП котла БКЗ-320-140ГМ, в топке которого сжигались высокосернистый мазут (1022 час.) и смесь его с газом (432 час). РВП очищался одновременно технической водой (6 бар, 10° С) и водой непрерывной продувки (140 бар, 300° С) через стационарные многосопловые устройства. В период опытов РВП промы­ вался 13 раз, общая продолжительность — около 13 час.

Осмотр после опытов показал, что эмалированные образцы покрыты тонким слоем отложений, которые механически легко удаляются; на металлических образцах толщина слоя отложений достигала 0,5—1 мм, причем удалить их механически было весьма трудно.

Эмалевое покрытие надежно защищает металл от коррозионного

На котле ТМ-84, помимо покрытия эмалью А-32 и коррозионных образцов, испытаны образцы из стали 08 КП и покрытия белой титано­ вой эмалью. В топке сжигались высокосернистый мазут (1488 час.), смесь мазута с газом (258 час.) и газ (2301 час.) РВП два раза промывал­ ся водой непрерывной продувки (140 бар, 300° С) через стационарные трубы с коническими соплами, общая продолжительность очистки — около 12 час. Экспериментальные данные показывают, что разрушение покрытия эмалью А-32 практически отсутствует.

Белый цвет покрытия титановой эмалью превратился после ис­ пытаний в серый. Покрытие наиболее «холодного» образца оказалось

Следовательно, целесообразно использовать покрытия на основе бакелитового лака для защиты от коррозии низкотемпературных газо­ ходов, у которых скорость коррозии составляет 1,35 г/M2 час при тем­ пературе стенки 135° С. Однако на практике металл корродирует в большей степени, особенно в сварных соединениях.

В качестве примера (рис. 51) показано коррозионное разрушение одного из участков низкотемпературного газохода с толщиной стенки 5 мм котла ТГМ-84 через 5 тыс. час. работы на высокосернистом мазуте с частыми водными промывками. В данном случае локальное значение скорости коррозии превысило 9 г/м2 час. В этих условиях применение

Рис. 51. Общий вид коррозионного разрушения низкотемпера­ турного участка газохода.

покрытия, которое хотя бы в 2—3 раза затормозит интенсивность разрушения, оказывается весьма перспективным. Именно поэтому данный способ защиты от сернокислотной коррозии в зоне температур до 180° C нашел применение для защиты газоходов, конструкционных элементов РВП и дымососов мазутных котлов.

Разрушение покрытия начинается не ранее чем через 0,5 года не­ посредственно под РВП и через 1 год — на остальных участках газо­ ходов. В среднем срок службы газоходов при качественном их по­ крытии составом на основе бакелитового лака удваивается.

Покрытие изучалось и в качестве защиты от коррозии трубчатого воздухоподогревателя на котле ПК-10 при сжигании мазута с серосодержанием 3,1% в режиме с коэффициентом избытка воздуха 1,05 при относительной нагрузке 0,82. Температура холодного воздуха со­ ставляла 102° С, а уходящих газов— 158° С. Температура холодных концов труб воздухоподогревателя около 125° С. Для оценки влияния дробевой очистки на состояние покрытий и коррозию правая часть конвективной шахты ежесуточно обрабатывалась дробью лавинным методом с интенсивностью около 100 кг/м2, левая работала без дробе­ очистки.

C целью получения сравнительных данных о стойкости различных лаков два «холодных» куба были покрыты лаком ФГ-9, один — ФЛ-4,

Рис. 52. Схема расположения кубов воздухоподогре­ вателя с лаковыми покрытиями:

1 — покрытие на основе бакелитового лака; 2 — лак ФГ-9; 3 — лак ФЛ-4; 4 — без покрытия; I-IV кубы без дробеочистки,

V — VIII — с дробеочисткой.

Рис. 53. Разрез трубы с покрытием на основе бакелитового лака после

6000 час. эксплуатации.

Осмотр через 3 тыс. час. показал следующее: на «горячей» стороне «холодных» кубов лак ФГ-9 полностью отсутствует, ФЛ-4 — частично, состав на основе бакелитового лака полностью сохранился; покры­ тие на основе бакелитового лака при работе дробеочистки утонилось, но сохранилось всюду; отложения сцеплены с покрытием меньше, чем с металлом.

118

После осмотра воздухоподогреватель был промыт технической водой й вновь осмотрен. Оказалось, что покрытия лаками ФГ-9 и ФЛ-4 «смы­ лись» и отходили от металла «лентами»; покрытие на основе бакелито­ вого лака хорошо сохранилось и на трубных досках (особенно ниж­ ней), и на трубах. Об этом, в частности, свидетельствует вырезка и распил на участки одной из труб и проверка состояния покрытия по всей высоте (рис. 53); защищенные поверхности полностью очистились от отложений в процессе водной промывки.

Следующий осмотр сделан после 10 тыс. час. работы котла. Оказа­ лось, что кубы, покрытые лаками ФГ-9 и ФЛ-4, а также часть куба, не имевшая покрытия, почти полностью прокорродировали и требуют замены. Кубы, покрытые составом на основе бакелитового лака, не имеют следов коррозии, хотя покрытие примерно на 50% поверхнос­ ти разрушилось. Оценка состояния металла в зоне разрушения покры­ тия указывает на реальную возможность эксплуатации еще не менее 1 года. Следовательно, и на трубчатом воздухоподогревателе исполь­ зование данного покрытия позволяет увеличить срок службы Λθ2÷3 лет, что согласуется с аналогичными данными, полученными на газо­ ходах. Этот вывод подтверждается длительным опытом эксплуатации низкотемпературных поверхностей нагрева ряда котлов, где внедрен данный метод защиты трубчатых воздухоподогревателей от сернокис­ лотной коррозии.

РАБОТА КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ C КОРРОЗИОННО-СТОЙКИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ НАГРЕВА

Наибольший опыт эксплуатации газомазутного котла с коррозион­ но-стойкими поверхностями нагрева при сжигании высокосернистого мазута накоплен на котле ТГМ-84/А с двумя регенеративными воздухо­ подогревателями типа РВП-54. Набивка в обоих РВП покрыта кисло­ тостойкими эмалями А-32 (Сырицкая, Рогожин, Ушакова, 1964) и А-168 (Рашкован и др., 1970). По высоте набивка разделена на 2 яруса: верхний «горячий» (1000 мм) и нижний «холодный» (600 мм). РВП разбит радиальными перегородками на 24 сектора, в каждом распо­ ложено по 3 пакета (большой, средний и малый). Суммарная поверх­

каналами толщиной 1,2 мм — 3916 м2.

В период капитального ремонта «холодный» слой набивки, повреж­ денный коррозионными разрушениями, был заменен эмалированной интенсифицированной набивкой высотой 400 мм. За счет перехода от листов «холодного» профиля толщиной 1,2 мм к листам «горячего» профиля толщиной 0,6 мм и уменьшения высоты удалось снизить метал­ лоемкость и стоимость металла примерно в 2,5 раза.

Основная часть набивки (около 88%) была покрыта двумя слоями эмали — грунтовой и кислотостойкой; 3 пакета (один сектор) собраны из листов с трехслойным покрытием. Общая толщина покрытия (на сторону) — 0,15—0,25 мм. Кроме того, листы одного пакета покрыты

119