Тема 4. Особенности коррозии металлобарабанных и утилизационных котлов
4.1 Общие сведения о коррозии
Коррозией называют самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие физико-химических взаимодействий их с окружающей средой. Коррозия протекает на границе раздела двух фаз: металла и окружающей (коррозионной) среды; различают два типа коррозии: электрохимическую и химическую.
К электрохимической коррозии относят – коррозионные процессы, протекающие в растворах электролитов и сопровождающиеся упорядоченным движением электронов и ионов, т.е. электрическим током. Коррозия, наблюдаемая в парогенераторах, чаще всего является электрохимической.
К химической коррозии относят процессы непосредственного химического взаимодействия металла с агрессивной средой, которые не сопровождаются возникновением электрического тока.
По характеру разрушения металлакоррозия может быть сплошной (общей) и местной. Сплошная коррозия, в свою очередь, делится на равномерную (а), неравномерную (б) и избирательную (селиктивную) (в). При избирательной коррозии разрушается только одна из структурных составляющих металла.
Местная коррозия может развиваться в виде пятен (г), язв (д), точек (е). Местная коррозия называется межкристаллитной, если она возникает и развивается только по границам кристалла (ж).
Особым видом местной коррозии является коррозионное растрескивание, развивающееся при одновременном воздействии коррозионной среды и растягивающих напряжений (з). Коррозионные трещины в этом случае распространяются по границам зёрен (межкристаллитно) и через тело зерна (транскристаллитно).
Рисунок 4.1.1 – Виды коррозии поверхностей нагрева паровых котлов: а – сплошная равномерная; б – сплошная неравномерная; в – сплошная избирательная; г – пятнами;
д – язвенная; е – точечная; ж – межкристаллитная; з– транскристаллитная
Одним из признаков являются условия их протекания. С этой точки зрения применительно к парогенераторам можно выделить следующие виды коррозии:
- кислородная коррозия в электролитах (коррозия металла при соприкосновении с парогенераторной водой, содержащей кислород);
- стояночная или атмосферная (коррозия во время изготовления или хранения парогенераторов);
- газовая (коррозия под действием продуктов сгорания и перегретого пара);
- коррозия под напряжением (разрушение металла при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений).
Кислородная коррозия
Кислородная коррозия возникает при питании парогенератора водой, содержащей кислород. Проявляется эта коррозия в виде язвин и питтингов на трубах. Причиной питтинговой коррозии является двойственное влияние кислорода на коррозионный процесс. С одной стороны, кислород является активным деполяризатором и ускоряет катодный процесс и коррозию в целом. С другой стороны, окисляя металл и образуя окислы, кислород играет роль пассиватора, снижающего скорость коррозии. В результате в присутствии кислорода уменьшается число анодных участков и возрастает площадь катодных участков. Коррозия становится местной, интенсивность её возрастает, разрушения идут, вглубь образуя язвы. Язвенный характер кислородной коррозии делает её особенно опасной.
Наблюдается кислородная коррозия главным образом в экономайзерах. При значительном содержании кислорода в питательной воде (более 0,3 мг/кг) кислородная коррозия может протекать в пароводяном коллекторе и отпускных трубах парогенераторов с естественной циркуляцией.
Величина кислородной коррозии пропорциональна содержанию кислорода в питательной воде.
Подъёмные парообразующие трубы также могут разрушаться вследствие кислородной коррозии. Однако коррозионный процесс в них протекает менее интенсивно и практически мало зависит от содержания кислорода. Это обстоятельство связано с деаэрирующией способностью пара при кипении воды в подъёмных трубах.
Повышение давления и температуры при неизменном содержании кислорода приводит к усилению коррозии. Это связано с возрастанием скорости диффузии кислорода к катодным участкам.
Скорость кислородной коррозии зависит от плотности теплового потока, скорости циркуляции, наличия в воде солей. Если в питательной воде наряду с О2содержатся хлориды, то коррозия усиливается. Происходит это потому, что ионы хлора внедряются в защитную окисную пленку и вытесняют кислород. При этом образуется растворимое в воде хлористое железо, что приводит к увеличению площади анодных участков и скорости коррозии.