7.7.Удаление отложений

Если отложения и загрязнения из труб не удаляются путем продувки воздухом со скоростью > 5 м/с, промывки водой или водовоздушной смесью со скоростями > 3 м/с или механическим путем (шарошками), то прибегают к химическому удалению отложений. Новые парогенераторы с давлением < 10 МПа перед пуском только щелочатся.

Максимальная допустимая величина загрязнения труб с огневой стороны нормируется в г/м² для котлов каждого типа. Так, для котлов с радиационным обогревом она колеблется от 100 у котлов после химической промывки до более чем 2000 у испарителей-паропреобразователей.

Вновь смонтированные котлы и трубопроводы обычно загрязнены ржавчиной, песком, сварочным гратом, нередко кусками электродов и другими механическими предметами, оставшимися после монтажа. Эксплуатировавшиеся котлы загрязнены обычно отложениями оксидов железа, внесенными питательной водой, реже медью (продуктом коррозии латунных трубок конденсаторов и подогревателей), карбонатами, фосфатами и силикатами железа, кальция и магния.

В водогрейных котлах, подпиточная вода которых обрабатывается по схеме голодного Н-катионирования или подкисляется серной кислотой, при температуре более 100 °С возможны отложения сернокислого кальция, иногда с примесью силиката кальция. Эти отложения при температуре ниже 100 °С растворяются в сетевой воде, если имеется проток ее.

В не обогреваемых опускных трубах парогенераторов могут отлагаться рыхлые фосфатный и карбонатный шламы, а также шлам, внесенный питательной водой, и продукты собственной коррозии труб. Растворимость отложений в моющих растворах зависит от температуры, состава и структуры отложений.

Загрязнения труб систем тепловодоснабжения не должны увеличивать потери напора в них более чем на 0,1 МПа при номинальнорасчетных расходах воды по сравнению с чистыми трубами.

При послемонтажной промывке труб парогенераторов их заполняют водой, дренируют ее из всех нижних точек полностью для удаления механических загрязнений и затем щелочат для удаления маслянистых загрязнений и частичного растворения (размягчения) кремнекислых отложений (песок, цемент и т.п.). После этого проводят кислотные промывки, обязательные только для паровых котлов с давлением 10 МПа и выше, для удаления продуктов коррозии.

Химическая (кислотная) промывка, как правило, проводится ингибированной соляной кислотой при 60 — 70 °С с циркуляцией или без нее (так называемое "травление"). Только для промывки пароперегревательных труб, изготовленных из аустенитных сталей должны применяться другие реагенты и кислоты: трилон Б, адипиновая (C₅H₁₀O₄, ГОСТ 10588-72, сухая с содержанием C₅H₁₀O₄ 98-99,7%, хранится в таре), фталевая (карбоновые кислоты ароматического ряда – C₆H₄(COOH)₂), серная, азотная, лимонная (C₆H₈O₇·H₂O по ГОСТ 908-70, содержание C₆H₈O₇·H₂O – 99,5%. Бесцветные кристаллы. Хранится в таре.) кислоты, композиции их, которые менее агрессивны, чем соляная. Применяют также гидразинно-кислотные промывки и промывки сульфаминовой кислотой (органическое соединение, содержащее сульфогруппу – SO₂OH. Получают сульфированием⁷ углеводородов) и сернокислым аммонием (NH₄)₂SO₄ (при кипячении раствора аммиак улетучивается и в растворе остается только серная кислота).

Чугунные, секционные, паровые и водогрейные котлы промывать соляной кислотой не рекомендуется из-за возможности разрушения многочисленных резьбовых соединений и прокладок. Допускается промывка их органическими кислотами, а также промывка вынутых секций в ваннах с 3 — 5 %-ной соляной ингибированной кислотой при минимальном пребывании секций в ки-лоте (за весь срок работы котла — не более 10 ч). Перед промывкой наружную очищенную от загрязнений, сухую поверхность секций, а также резьбы покрывают горячим битумом для защиты от кислоты.

После промывки секций в кислоте они должны быть быстро промыты водой и нейтрализованы 1—2 %-ным раствором щелочи.

Предпусковые промывки котлов высокого и сверхвысокого давления с поверхностями из аустенитных сталей должны проводиться без использования соляной кислоты и едкого натра. Применяются фталевая кислота (ангидрид) и композиция комплексона с фталевой, серной, лимонной. Водная отмывка с добавлением аммиака до рН 9,5-10,0 и пассивация гидразином с аммиаком при рН 10—10,5 и температуре до 160 °С.

Поверхности котлов высокого и сверхвысокого давления, выполненные из углеродистых сталей, подвергаются промывке. Кислотная обработка проводится моющим раствором, содержащим 3—4 % ингибированной соляной кислоты (в пересчете на НСl) и 0,25 % уротропина (гексаметилентетрамин C₆H₁₂N₄ – бесцветные кристаллы сладкого вкуса, антисептик, бездымное горючее, сырье для синтеза взрывчатых веществ: октаген, гексаген), при температуре 55—65 °С в течение 6-8 ч при циркуляции со скоростью не менее 0,3 м/с, до устойчивой концентрации НСl. Кроме уротропина, могут применяться и другие ингибиторы.

При чистых внутренних поверхностях нагрева (< 160 г/м²) концентрация НСІ может быть уменьшена до 1,5—2 %.

Водная промывка сверху вниз — вытеснение кислого раствора технической водой до рН 3,5 — 4,0. Кислый моющий раствор перед сбросом в канализацию нейтрализуют известью до рН 6,5 — 8,5.

Нейтрализация (пассивация промытой поверхности котла) производится аммиаком концентрацией 1000-1500 мг/л, 25 %-ный аммиак вводят в количестве 4-5 л/м³ промывочной циркулирующей воды до рН 9,5-10,0. Циркуляция продолжается 2—3 ч до полного перемешивания. Если котел включают в работу менее чем через 10 суток, его оставляют заполненным этим раствором до пуска, а если котел будет растапливаться через больший период времени и его нужно будет опоражнивать, то в него вводят по 10 кг пассиватора (нитрита натрия) на 1 м³ объема котла и по 20 л 25 %-ного водного аммиака на 1 м³ объема (до рН 10—10,5). Затем подогревают воду в котле до 50—60 °С и при помощи насоса осуществляют циркуляцию в течение 6—8 ч или без подогрева 24 ч. При необходимости опорожнения после пассивации раствор из котла спускают или оставляют котел заполненным пассивирующим раствором до растопки котла. Перед растопкой пассивирующий раствор сливают и заполняют котел питательной водой. Во время растопки ведется продувка котла до нормального качества питательной воды и содержания железа не более 2-3 мг/л.

Пассивирующий раствор целесообразно использовать повторно. При невозможности использования его перед сбросом в канализацию необходимо обезвреживать — обрабатывать кислородом или хлором.

¹Фенолоформальдегидная смола – это высокомолекулярное соединение, образующееся в результате взаимодействия фенола (C₆H₅OH) с формальдегидом (CH₂=OH) в присутствии кислот (HCl и др.) или щелочей (NaOH, NH₄OH) в качестве катализаторов.

²Это органические соединения, являющиеся производными аммиака. Их можно рассматривать как продукты замещения одного, двух или всех трех атомов водорода в молекуле аммиака углеводородными радикалами (CH₃).

³Двухзарядный анион этилендиаминтетрауксусной кислоты.

⁴Комплексоны – это комплексные соединения, в которых положительно заряженный ион металла (катион) окружен анионами какой-либо аминокарбоновой кислоты (органическое соединение, содержащее карбоксильные –COOH и аминогруппы –NH₂). Комплексоны настолько прочно связывают катионы металлов, что при их добавлении растворяются такие плохо растворимые вещества, как сульфаты кальция, оксалаты (соли щавелевой кислоты HOOC-COOH – двухосновной карбоновой кислоты) и карбонаты кальция.

⁵ОЭДФК - оксиэтилендендифосфоновая кислота - C₂H₈O₇P₂.

⁶Нитриты – соли азотистой кислоты HNO₂.

⁷Химическая реакция – введение в органическое соединение сульфогруппы SO₂OH. Например, действием серного ангидрида SO₃ или серной кислоты на ароматические углеводороды: C₆H₆+H₂SO₄→C₆H₅SO₃H+H₂O.

38. Защита металлов от газовой коррозии. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии: легирование, обработка среды, неорганические (в том числе металлические) и органические покрытия; электрохимическая защита (протекторная, катодная, анодная).

(дополнение)

Защита от коррозии – это комплекс мероприятий, направленных на предотвращение и замедление коррозионных процессов, сохранение и поддержание в работоспособном состоянии узлов и агрегатов машин, оборудования и сооружений в требуемый период их эксплуатации. Способы защиты от коррозии выбирают на стадии конструирования и осуществляют в процессе изготовления  и эксплуатации объектов. Для защиты металлов от химической коррозии возможно применять: -легирование поверхностное или объемное другими металлами, например хром или никель, добавленные к стали в качестве легирующих компонентов, при высокой температуре диффундируют к поверхности  и образуют устойчивый оксидный слой. В качестве легирующих добавок используют Сr, Ni, Мо, Сu, и др. в результате получают сплавы с более высокой коррозионной стойкостью, чем исходные материалы -металлические изделия смазывают неокисляющимися маслами, последние хорошо  смачивают металл при повышенной температуре в жидком виде и при застывании образуют на поверхности слой, изолирующий металл от окружающей среды. Для более надежной защиты металлов от коррозии в состав смазок вводят ингибиторы (замедлители); -на поверхности металла наносят раствор высокомолекулярных соединений в низкокипящем растворителе. После испарения растворителя на поверхности металла остается полимерная пленка, преграждающая доступ окислителя к металлу; -металлическую поверхность окрашивают раствором пигмента (красящего вещества) в олифе (частично окисленном растительном масле). Олифа в тонком слое быстро окисляется кислородом воздуха и образует плотную пленку на металле; -наносят металлические защитные покрытия. Используют металлы, на поверхности которых при действии воздуха или других окислителей образуется устойчивая защитная пленка (Аl, Zn, Sn, Сr, Рb, Ni), или наносят металлы пассивные в химическом отношении (Аu, Аg, Сu) Электрохимическая коррозия развивается при контакте металлов с раствором электролита. При электрохимической коррозии на металле протекают одновременно два процесса: окисление металла – анодный процесс Мо -> Мn+ + n е; И восстановление окислителя например кислорода воздуха: О2 + Н2О + 4е -> 4ОН- (кислородная коррозия). Существуют различные способы защиты от коррозии, основанные на снижении агрессивности коррозионной среды, нанесение защитных покрытий и применение электрохимических методов – электрохимическая защита. Один из видов электрохимической защиты – катодная защита заключается в том, что защищаемый металл соединяют с отрицательным полюсом внешнего источника постоянного тока, а положительный полюс – с вспомогательным материалом, который будет окисляться и тем самым защищать основной металл. В настоящее время катодную защиту широко применяют для защиты трубопроводов, кабельных установок и металлоконструкций в воде (морской, речной), грунте и др средах. В основе анодной защиты лежит анодная поляризация: смещение потенциала металла защищаемой конструкции в положительную сторону до значений, лежащих в пассивной области анодной поляризационной кривой. Ее осуществляют присоединением защищаемой конструкции к положительному полюсу внешнего источника тока, а вспомогательного электрода – к отрицательному, при этом конструкция – анод, а электрод –катод. Анодная защита в отличие от катодной применима только к легкопассивируемым (покрывающимся пассивной пленкой оксида). Это большинство переходных металлов и сплавов на их основе, включая нержавеющие и углеродистые стали. При анодной защите ток противоположен по направлению току при катодной защите. Достоинства анодной защиты: высокая рассеивающая способность –возможность защит на большом удалении от катода; невысокая защитная плотность тока, а следовательно и небольшие потребления энергии.  К недостаткам следует отнести ограничение области применения (анодная защита не осущетсвима для Мg, Сd, Аg, Сu и медных сплавов), а также то. Что скорость коррозии при анодной защите, в отличие от катодной, никогда не падает до нуля. Другой вид электрохимической защиты – протекторная защита осуществляется путем присоединения к защищаемому металлу протектора – более активного (т.е. менее благородного металла), который легче окисляется и, тем самым  предохраняет основной металл от коррозии. Так, для защиты от коррозии изделий из железа и его сплавов в качестве протектора обычно применяют магний. Электрохимическая защита используется в широких масштабах в судостроении.

Твердение вяжущих веществ

В настоящее время твердение минеральных вяжущих рассматривают как сложный физико-химический процесс в системе «вяжущее — вода», заключающийся в преобразовании исходных веществ в смесь новых минералов, из которых слагается искусственный камень. Сущность теории твердения минеральных вяжущих обычно выражается следующей последовательностью процессов: растворение — коллоидация — кристаллизация.

Последовательность их сохраняется только в начальной стадии, а затем все три процесса протекают одновременно, налагаясь один на другой, дополняясь специфическими особенностями, свойственными каждому вяжущему. Рассмотрим содержание этапов твердения в самом общем виде. Первый этап — растворение.

Любое вещество, в большей или меньшей степени, растворяется в воде и, находясь в ней, стремится создать свой насыщенный раствор. Минералы, из которых состоят вяжущие вещества, обладают химической активностью по отношению к воде, и поэтому они не просто растворяются, а вступают с водой в реакцию с образованием новых соединений. Этот процесс протекает до тех пор, пока вся вода не превратится в насыщенный раствор, по отношению к новым кристаллогидратам.

Второй этап — коллоидация, характеризуется загустеванием, схватыванием смеси, повышением се вязкости. Растворение вяжущего вещества затормаживается и вокруг каждого зерна образуется студнеобразная клейковидная масса — гель. Он обладает склеивающей способностью, которая тем выше, чем меньше содержится воды. Так как процесс взаимодействия вяжущего вещества продолжается, то постепенно раствор из насыщенного переходит в пересыщенный, и из него начинают выкристаллизовываться мельчайшие кристаллы.

Твердение переходит в третий заключительный этап — кристаллизацию, при котором мелкие кристаллы укрупняются, срастаются между собой, и весь материал приобретает прочность камня. Скорость твердения в большей степени зависит от растворимости веществ, составляющих вяжущее вещество и растворимости образующихся в результате реакции с водой соединений.

Если растворимость составляющих вяжущее минералов велика, а образующихся соединений мала, то схватывание и твердение могут завершиться быстро, в течение нескольких минут, часов. Если же растворимость исходных мала, то формирование искусственного камня может продолжиться месяцы и даже годы. Следовательно, ускоряя растворимость вяжущего вещества путем повышения температуры, применением специальных добавок и другими методами можно регулировать скорость образования искусственного камня.