Коррозия металлов, ее причины и методы борьбы с ней

Коррозия — разрушение металла труб, стенок газоходов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды, наносит большой вред работе котла. Коррозия протекает как со стороны рабочего тела, так и со стороны дымовых газов. В воде, паре могут находиться агрессивные газы — кислород и СО₂, а в продуктах сгорания сернистый или серный ангидрид, соединения ванадия, сероводород и т. д.

Наиболее интенсивно коррозионные процессы протекают в котлах, работающих на сернистых мазутах, подмосковном угле и других серосодержащих топливах. Различают высокотемпературную и низкотемпературную коррозию. Высокотемпературная коррозия наблюдается в топках и пароперегревателях, она вызывается сульфидами, сероводородом (Н₂S), сложными сульфатами щелочных металлов типа K₃Fe(SO₄)₂ или Na₃Fe(SO₄)₂, соединениями ванадия, характеризующимися низкими температурами плавления и высокой коррозионной активностью. Ванадиевая, сульфатная коррозия может быть уменьшена при отсутствии избыточного кислорода, что достигается, например, сжиганием мазута с малыми избытками воздуха. С другой стороны, уменьшение избытков воздуха может активизировать сульфидную или сероводородную коррозию, отмечавшуюся, например, при сжигании некоторых видов топлива (АШ, подмосковный уголь) в зоне соударения горящего факела с топочными экранами. Организация безударного (в экраны) горения, изменение распределения воздуха и топлива по горелкам позволяют машинисту уменьшить этот вид коррозии.

Низкотемпературная коррозия наблюдается преимущественно в воздухоподогревателях и вызвана конденсацией влаги на стенках труб. Наиболее интенсивно коррозия протекает при появлении конденсата серной кислоты (сернокислотная коррозия). Например, иногда при сжигании высокосернистых мазутов ресурс работы воздухоподогревателей (ВП) сокращается до 0,5—1 года. Появление неплотностей в трубах ВП увеличивает перетечку воздуха в уходящие газы, сокращает количество воздуха на горение и ведет к росту затрат на тягу и дутье; в ряде случаев из-за нехватки тяги или воздуха снижают нагрузку котла.

Температура, при которой на трубах наблюдается появление конденсированной жидкой пленки, называется температурой точки росы дымовых газов. В зависимости от содержания SO₃(SO₂) и водяных паров в дымовых газах температура точки росы может доходить до 160 - 170^о С, а низкотемпературная коррозия может наблюдаться при температурах газа 180—190° С. Наибольшая интенсивность низкотемпературной сернистой коррозии отмечается в диапазоне температур стенки труб 100—120° С.

Образование серного ангидрида SO₃ происходит в результате доокисления сернистого ангидрида SO₂:

2SO₂ + O₂ ® 2SO₃

В протекании этой реакции значительную роль играют катализаторы, в качестве которых могут быть оксиды ванадия, железа, которые в значительных количествах присутствуют в золе, в отложениях и в поверхностной пленке труб. Образование SO₃ уменьшается при работе котла с малыми избытками воздуха, что используется в качестве метода борьбы с низкотемпературной коррозией.

Низкотемпературная коррозия и ее последствия могут быть также ослаблены в случае применения рециркуляции воздуха, коррозионно-стойких материалов (стекло, керамика, эмалированные покрытия и др.), различных присадок, увеличения температуры стенок. Для снижения затрат на ремонт воздухоподогревателей первые (по воздуху) наиболее холодные и корродируемые секции выполняют в виде отдельной легкозаменяемой поверхности.

Наиболее доступным для машинистов средством снижения коррозии воздухоподогревателей является подогрев воздуха (до 60—100° С) на входе путем рециркуляции части горячего воздуха. При этом повышается температура стенки труб. На высокосернистых топливах предварительный подогрев производят иногда до 90—110° С, а при сжигании природного газа подогрев можно не производить.