Низкотемпературная коррозия

Применение газового воздухоподогревателя позволяет снизить температуру уходящих газов почти до температуры холодного воздуха и тем самым увеличивая КПД парогенератора до 96-97 %. Однако КПД подавляющего большинства существующих парогенераторов, как правило, не превышает 92-93 %. Одной из причин снижения экономичности парогенераторов, является стремление избежать низкотемпературной коррозии. Сущность этого вида коррозии заключается в следующем.

В качестве топлива для парогенераторов используются мазуты, содержащие 0,5-4,5 % серы. При сжигании такого топлива происходит окисление серы и образование сернистого ангидрида SO₂. Часть сернистого ангидрида (до 10%) превращается в серный ангидрид вследствие дальнейшего окисления избыточным кислородом

2 SO₂+O₂ 2 SO₃ (4.3.6)

Эта реакция протекает как непосредственно в топке при высоких температурах, так и в газоходе парогенератора в зоне температур 625-425 ⁰С. Образования SO₃ способствует наличие таких катализаторов, как окислы железа ванадия на поверхностях нагрева и, прежде всего, на трубах пароперегревателя.

Серный ангидрид взаимодействует с парами воды, которые всегда присутствуют в продуктах сгорания, и образуют серную кислоту

SO₃+ Н₂O Н₂SO₄ (4.3.7)

При охлаждении продуктов сгорания в парогенераторе происходит конденсация паров серной кислоты на относительно холодных (хвостовых) поверхностях нагрева.

Наиболее высокая температура стенки, при которой начинается конденсация паров кислоты, называется точкой росы t_p.

Точка росы зависит главным образом от содержания серы в топливе и коэффициента избытка воздуха (рис. 4.9). При достижении точки росы на поверхности.

Рисунок 4.3.2 – Влияние содержания серы в топливе на точку росы при сжигании мазута с различными избытками воздуха.

Нагрева конденсируются пары серной кислоты с образованием растворов различной концентрации.

Наибольшая скорость коррозии углеродистой стали наблюдается в сорокапроцентной серной кислоте (рис. 4.3.3).

Рисунок 4.3.3 – Зависимость скорости коррозии углеродистой стали от концентрации серно кислоты

Именно поэтому коррозионные повреждения воздухоподогревателей имеют локальный характер и наблюдаются в определенной области значений температуры стенки. Максимальная скорость коррозии обычно наблюдается там, где температура стенки на 30-50 ⁰С ниже точки росы (рис. 4.3.4).

Рисунок 4.3.4 – Размещение коррозионных поражений на трубах воздухоподогревателя.

Существует много различных методов борьбы с низкотемпературной коррозией поверхностей нагрева. Все эти методы можно объединить в три группы.

Методы первой группы предусматривают создание условий, при которых образование серного ангидрида и серной кислоты оказывается невозможным. К ним относят сжигание топлива при коэффициентах избытка воздуха, близких к единице, а также использование специальных присадок для связывания серного ангидрида и кислоты.

Вторая группа объединяет методы, основанные на использовании стойких против кислоты неметаллических материалов.

Третья группа методов связана с созданием специальных конструкций воздухоподогревателей.

Литература: [3].

Вопросы самопроверки:

1. Что такое коррозия?

2. Типы коррозии.

3. Какие процессы относятся к электрохимической и химической коррозии?

4. Дать определение электрохимической коррозии.

5. Суть протекания кислородной коррозии.

6.Как протекает щелочная коррозия?

7.За счёт чего происходит высокотемпературная и низкотемпературная коррозия?