Korrosion und Schutz von Kesseln – Wissen, das wir Chemiker unbedingt beherrschen müssen!

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Quelle: Jiangsu Jiaan Safety. Datum der Hinzufügung: 2016-12-27 14:24:49. Anzahl der Aufrufe: 131. Korrosion von Kesseln im Stillstand: Wenn während der Inaktivität des Kessels keine angemessenen Schutzmaßnahmen ergriffen werden, werden sowohl die Oberflächen des Kessels selbst als auch die Metalloberflächen des gesamten Dampf- und Wassersystems durch das gelöste Sauerstoff korrodiert. Dabei verläuft die Korrosion viel schneller als während des Betriebs des Kessels. Es hat sich gezeigt, dass die meisten Kessel mit starken Korrosionsschäden auf eine unsachgemäße Stillstandsschutzbehandlung zurückzuführen sind. Wenn diese Korrosionsprodukte nicht entfernt werden, beschleunigen sie nach dem erneuten Betrieb des Kessels die elektrochemische Korrosion. Daher verkürzt die Korrosion bei stillstehenden Kesseln nicht nur die Lebensdauer des Kessels, sondern schafft auch Betriebsrisiken. Korrosion durch Stilllegung des Kessels http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429454533-0.jpg
I. Ursachen für die Korrosion beim Stillstand des Kessels
Nach der Stilllegung des Kessels gelangt viel Luft in das Dampf-Wassersystem des Kessels. Insbesondere wenn das Wasser aus dem Kessel abgelassen wird, ohne dass dieser trockengedreht wird, bildet sich auf der Metalloberfläche eine Wasserschicht. Der Sauerstoff in der Luft kann sich in dieser Wasserschicht lösen und dort Sättigung erreichen. Wenn Sauerstoff mit Eisen reagiert, wird er wieder schnell nachgefüllt. Dadurch entsteht leicht eine Oxidation des Metalls. Wenn das im Metalloberflächenbereich verbleibende Ofenwasser Cl- oder SO42- enthält, wird die Korrosion noch stärker. II. Faktoren, die den Korrosionsprozess während der Stilllegung des Ofens beeinflussen
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Das Ausmaß der Korrosion während der Stilllegung hängt von verschiedenen Faktoren ab. Es gibt hauptsächlich die folgenden Punkte: 1. Die Feuchtigkeit hat einen großen Einfluss auf die Korrosionsgeschwindigkeit an der Metalloberfläche von Kesseln, die nicht mehr in Betrieb sind. Bei hoher Luftfeuchtigkeit kann auf der Metalloberfläche Kondenswasser entstehen, was zu einer Wasserschicht führt und die Korrosion verstärkt. Wenn die Metalloberfläche trocken ist und die relative Luftfeuchtigkeit im Inneren des Kessels unter 30 % liegt, kann die Korrosion von Eisen vollständig verhindert werden. 2、Salzkonzentration im Wasser: Ein Anstieg der Salzkonzentration in dem Wasserfilm in Kesseln oder auf Metalloberflächen beschleunigt den Korrosionsprozess. Insbesondere wenn die Konzentration an Oxiden und Sulfaten zunimmt, steigt die Korrosionsgeschwindigkeit deutlich an. 3. Reinheit der Metalloberfläche: Wenn auf der Metalloberfläche Ablagerungen oder Wasserreste vorhanden sind, kann sich dort Feuchtigkeit ansammeln. Dadurch bleibt die Metalloberfläche unter den Ablagerungen stets feucht. Zudem hindern die Ablagerungen den Sauerstoff daran, in das Metall einzudringen. Die Metalloberfläche in der Umgebung der Ablagerungen hingegen hat ausreichend Sauerstoff. Dadurch entstehen aufgrund der Unterschiede in der Konzentration des Metalls eine Konzentrationskorrosionszelle: Die Stellen um den Schmutz, an denen die Sauerstoffkonzentration hoch ist, fungieren als Kathode, während die Stellen unter dem Schmutz, an denen die Sauerstoffkonzentration niedrig ist, als Anode fungieren. Dadurch wird das Metall unter dem Schmutz korrodiert. Wie aus dem Obigen hervorgeht, muss die Metalloberfläche des Kessels trocken und sauber gehalten werden, um Korrosion durch die Stilllegung des Kessels zu verhindern. Zudem müssen Ablagerungen oder Wasserreste rechtzeitig beseitigt werden ； Bei der feuchten Schutzmethode sollte der Salzgehalt im Wasser so weit wie möglich reduziert werden, um eine beschleunigte Sauerstoffkorrosion zu verhindern. Übliche Methoden zur Schutzfunktion bei stillgelegten Kesseln: http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429452315-2.jpg
I. Die grundlegenden Prinzipien der Wartung stillgelegter Kessel sind: 1. Verhinderung des Eindringens von Außenluft in das Dampf- und Wassersystem des stillgelegten Kessels ； 2. Halten Sie die Metalloberflächen im Sprudelsystem trocken ； 3. Auf der Innenoberfläche des Metalls entsteht eine schützende Schicht, die vor Korrosion schützt und so die Luft abschirmt ； 4. Die Metalloberfläche soll in eine Flüssigkeit getaucht werden, die Entoxidationsmittel oder andere Schutzstoffe enthält. II. Wartungsmethoden: Es gibt zwei Hauptkategorien – Trockenlegungsschutz und Feuchtigkeitsschutz.
Trockenlegungsschutz: 11. Methode mit Desiccanten. Die Methode mit Desiccanten eignet sich zur Schutz von Kesseln, die über einen längeren Zeitraum stillstehen (mehr als drei Monate). Je größer der Anteil des Dampfkessels an der Gesamtwassermenge des Kessels ist, desto praktischer ist diese Methode. Die konkreten Schritte sind wie folgt: (1) Nachdem der Abwärmenutzungskessel stillgelegt wurde, muss dieser für Wartungsarbeiten stillgelegt werden. Wenn die Einlasstemperatur des Kessels unter 300 °C fällt und die Temperatur des Kesselwassers auf etwa 100 °C sinkt, werden alle Entlastungstüren geöffnet, um das überschüssige Wärmeenergie im Kesselwasser schnell vollständig abzuleiten. Öffnen Sie die Überprüfungslöcher, entfernen Sie den Kalk und die Ablagerungen im Kessel sowie den Ruß von außen. Nutzen Sie die Restwärme des Ofens, um alle Heizflächen und Geräte im Kessel zu trocknen. Nach dem Trocknen schließen Sie die Ventile des Kessels. (2) Setzen Sie den Trockenstoff in den Dampfkessel sowie in die jeweiligen Verteilerbehälter. Die Position und Menge des eingebrachten Trockenstoffs müssen genau dokumentiert werden, um Vergesslichkeiten zu vermeiden. Sofort nach dem Einsetzen müssen die Luken des Dampfkessels sowie alle Dampf- und Wasserventile verschlossen werden, damit das Dampf- und Wassersystem vollständig von der Außenluft abgeschirmt wird. Menge des Trockenmittels sowie Kriterien zur Überprüfung seiner Wirksamkeit: http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/14294532R-3.jpg (3) Bei der Pflege des Trockenmittels sollten folgende Punkte berücksichtigt werden: Das Trockenmittel darf nicht direkt mit der Metalloberfläche des Kessels in Berührung kommen – es kann in Behältern wie Eisenplatten aufbewahrt werden ； Nach dem Einsetzen des Trockenmittels müssen die Öffnungen für die Hände sowie alle anderen Öffnungen fest verschlossen werden. Die Ventile in den Dampf- und Wasserpipelines müssen außerdem abgeschaltet werden ； Der Zustand des Trockenmittels sollte regelmäßig überprüft werden. In der Regel sollte der Zustand des Trockenmittels etwa alle einen Monat überprüft werden – bei Verschleiß muss es umgehend ausgetauscht werden. 2. Trocknungsverfahren Das Trocknungsverfahren wird häufig zur Korrosionsschutzmaßnahme während der Wartung von Dampfkesseln verwendet. Wenn die Temperatur des Kesselwassers auf etwa 100 °C gesunken ist, wird das gesamte Kesselwasser abgelassen. Anschließend wird die Metalloberfläche des Kessels mit der Restwärme des Ofens getrocknet. 3. Ammoniakfüllungsmethode: Die Ammoniakfüllungsmethode wird in der Regel zur Schutz vor Langzeitausfällen von Kraftwerkskesseln verwendet. Da Ammoniak eine korrosive Wirkung auf Kupfer hat, müssen bei der Verwendung dieser Methode alle kupfernen Komponenten im Dampf- und Wassersystem des Kessels entfernt oder abgedichtet werden. Die Ammoniakbehandlung besteht darin, nach dem Entleeren des Kessels mit Wasser, Ammoniakgas in den Kessel einzuleiten, um den Druck des Ammoniakgases auf 13 kPa zu halten. Dadurch wird die Luft aus dem Kessel entfernt und der Sauerstoffgehalt in der Wasserschicht auf der Metalloberfläche verringert. Da Ammoniak, nachdem es in die Wasserschicht gelöst wurde, eine gute Korrosionsbeständigkeit der Metalloberfläche bewirkt, gibt es bei der Ammoniakbehandlung keine strengen Anforderungen an den Trockenheitsgrad der Metalloberfläche. Es wird jedoch verlangt, dass das gesamte System dicht ist und keine Lecks aufweist. Überprüfen Sie die Stellen, an denen es zu einem Ammoniak-Leck kommen könnte, mit einem feuchten roten Litmuspapier. Wenn sich das Papier von rot auf blau verfärbt, liegt ein Ammoniak-Leck vor – in diesem Fall muss umgehend eine Abdichtung vorgenommen werden. Auch offenes Feuer muss streng verboten werden, um Explosionen zu verhindern. 4. Korrosionsinhibitor-Methode: Die zur Schutzmaßnahme bei stillgelegten Öfen verwendeten Korrosionsinhibitoren weisen in der Regel eine gute Verdunstbarkeit auf. Deshalb wird diese Methode auch als Gasphasen-Korrosionsinhibitor-Methode bezeichnet. Die wichtigsten Korrosionsinhibitoren sind: anorganische Ammoniumsalze wie Ammoniumcarbonat, Ammoniumbikarbonat und Diammoniumhydrogenphosphat, organische Amine wie Cyclohexylamin, Benzoesäure usw., sowie der kombinierte Korrosionsinhibitor TH901. Die Eigenschaften dieser Korrosionshemmer sind: Sie sind leicht entflammbar und können einen bestimmten Dampfdruck erzeugen ； Kann eine Schutzschicht auf der Metalloberfläche bilden und weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf ； Anforderungen an die Trockenheit der Metalloberfläche sind nicht hoch; insbesondere wirkt das Korrosionsinhibitor TH901 auch auf feuchten Metalloberflächen gut korrosionshemmend. Anwendung: Nach dem Entleeren des Kessels sollte der Schmutz entfernt werden. Anschließend wird das Mittel in einer bestimmten Menge gleichmäßig im Kessel verteilt. Danach müssen alle Ventile geschlossen werden, damit das System gut abgedichtet ist. Es ist zu beachten, dass diese Korrosionshemmer meist Ammoniak abgeben, was eine korrosive Wirkung auf Kupferkomponenten hat. Daher sollten alle kupfernen Komponenten im Dampf- und Wassersystem des Kessels entfernt oder abgedichtet werden ； Oder verwenden Sie ein Korrosionsinhibitorgemisch im Verhältnis **Benzotriazol: Cyclohexylamincarbonat = 3:2:7 (Masseanteil)**, um eine Korrosion der Kupferkomponenten zu verhindern. Feuchtschutz 2: Der Feuchtschutz bezeichnet eine Art von Schutzmaßnahme, bei der während der Stilllegung des Kessels dieser mit einer schützenden Wässerlösung gefüllt wird, um zu verhindern, dass Luft in das System gelangt. Es gibt verschiedene Methoden des Feuchtschutzes: 1. Alkalilösungsmethode: Dabei wird eine Alkalilösung verwendet, um den Kessel mit einer Wässerlösung zu füllen, deren pH-Wert über 10 liegt. Dadurch wird die Metalloberfläche gepflegt und vor der Korrosion durch gelösten Sauerstoff geschützt. Häufig wird eine Mischung aus Natriumhydroxid und Natriumtriphosphat verwendet. Diese Methode kann angewandt werden, wenn die Stilllegungszeit des Ofens drei Monate nicht überschreitet. (1) Nach dem Stilllegen des Kessels müssen zunächst der Schmutz sowie andere Ablagerungen im Inneren und Außen des Kessels beseitigt werden. Zudem müssen die Leitungen, die mit der Außenwelt verbunden sind, abgesperrt werden ； Alle kupfernen Komponenten im Sprudelsystem müssen entfernt oder abgedichtet werden. (2) Natriumhydroxid (Menge: 4 kg/m³) sowie Trisodiumphosphat (Menge: 1,5 kg/m³) werden in weiches oder kondensiertes Wasser aufgelöst und anschließend in den Kessel eingefüllt. Mit Pumpen wird die alkalische Lösung im Kessel gleichmäßig zirkuliert. (3) Es ist am besten, das Wasser im Ofen auf etwa 105 °C zu erhitzen, um Gase wie Sauerstoff aus dem Wasser zu entfernen. Dann schließen Sie alle Türöffnungen und Ventile und stellen sicher, dass es keine Lecks gibt. 2. Methode der Druckerhaltung: Wenn die Stillstandsdauer des Kessels kurz ist (innerhalb einer Woche), kann der Kessel durch Aufblasen mit Druck in Schuss gehalten werden. Kessel mit geringer Kapazität können den Restdruck des Kessels (0,05–0,1 MPa) nutzen, um die Wassertemperatur im Kessel leicht über 100 zu halten℃ ； Mittel- und Hochdruckkessel können mit geeignetem Betriebswasser gefüllt werden; durch die Betriebswasserpumpe wird ein Druck erzeugt, der den Druck im Kessel auf etwa 0,5–1,0 MPa hält. Schließen Sie alle Ventile des Kohlensäuresystems, um zu verhindern, dass Luft in den Kessel gelangt. Um den Druck und die Temperatur des Kessels aufrechtzuerhalten, kann regelmäßig ein schwaches Feuer unter dem Verdampfer des Ofens entfacht werden, oder es kann regelmäßig mit Dampf aus dem Kessel eines benachbarten Ofens geheizt werden. Wenn ein Rückgang des Drucks im Kessel festgestellt wird, muss die Ursache umgehend ermittelt werden, und der Druck muss mit der Wasserpumpe auf den vorgeschriebenen Wert erhöht werden. 3. Natriumsulfit-Schutzmethode: Natriumsulfit ist ein Reduktionsmittel, das in alkalischen Lösungen gut mit Sauerstoff reagieren kann. Dadurch wird verhindert, dass der Sauerstoff das Metall angreift. Die Methode besteht darin, auf der Basis der Alkalilösung Natriumsulfit hinzuzufügen. Im Allgemeinen sollte ein Überschuss an Natriumsulfit im Wasser bei 10–30 mg/L gehalten werden. 4. Ammoniakverfahren sowie Ammoniak-Hydrazin-Verfahren: Dieses Verfahren wird dann angewandt, wenn der Kessel über einen längeren Zeitraum stillgelegt ist. Nach dem Stilllegen des Kessels muss das Wasser aus dem Kessel abgelassen werden. Zudem müssen die Kupferkomponenten im System entfernt oder abgeschirmt werden. Anschließend wird eine Ammoniaklösung mit einer Konzentration von 700–800 mg/L in den Kessel gefüllt – diese Lösung wird dabei aus Kondenswasser oder Versorgungswasser hergestellt ； Oder nach dem Stilllegen des Kessels wird kein Wasser abgelassen, sondern direkt Ammoniak und Hydrazin eingefüllt. Der pH-Wert des Wassers im Kessel sollte zwischen 10 und 10,5 liegen. Die Menge an Hydrazin sollte 200 mg/L betragen. Die Flüssigkeit wird mit einer Pumpe in das System gepumpt und zirkuliert dort, bis eine gleichmäßige Verteilung erreicht ist. Sobald der Kessel vollständig mit der Schutzflüssigkeit gefüllt ist, werden alle Ventile geschlossen. Während der Stillstandszeit muss das gesamte System dicht und luftdicht sein, um ein Eindringen von Luft zu verhindern. Mit dieser Methode muss das Schutzfluid vollständig abgelassen und der Kessel gründlich gereinigt werden, wenn er wieder in Betrieb genommen werden soll. Nach dem Zünden sollte zunächst Dampf über die Entlüftungsventile abgeleitet werden, bis der Ammoniagehalt im Dampf unter 2 mg/kg liegt. Nur dann darf der Dampf weitergeleitet werden, um zu verhindern, dass eine zu hohe Konzentration an Ammoniak die Kupferrohre des Kondensators korrodiert. 5. Stickstofffüllungsmethode: Bei der Methode der Stickstofffüllung kann die Behandlung des Kessels entweder ohne Entleerung des Wassers im feuchten Verfahren durchgeführt werden – oder auch im trockenen Verfahren, bei dem der Kessel leer ist. Da Stickstoff sehr inaktiv und nicht korrosiv ist, kann er verhindern, dass Sauerstoff in den Kessel eindringt, wenn dieser mit Stickstoff unter Druck gefüllt wird. Bei Kesseln mit komplexerer Struktur kann es an bestimmten Stellen zu Ansammlungen von Wasser kommen, die nicht leicht entfernt werden können. In solchen Fällen eignet sich eine trockene Wartung nicht; stattdessen kann die Methode der Stickstofffüllung verwendet werden. Die Vorgehensweise ist folgende: Vor dem Abschalten des Kessels werden die mit Stickstoff gefüllten Leitungen angeschlossen. Wenn der Druck im Kessel auf etwa 0,15 MPa gesunken ist, wird Stickstoff aus Stickstoffflaschen über die provisorischen Leitungen in den Kesselkessel sowie in den Economizer geleitet. Die konkreten Anforderungen sind wie folgt: (1) Die Reinheit des Stickstoffs muss über 99 % liegen ； (2) Bei der Befüllung des leeren Kessels mit Stickstoff muss der Stickstoffdruck im Kessel über 0,15 Mpa liegen ； Bevor das Kesselwasser mit Stickstoff unter feuchten Bedingungen gefüllt wird, sollte man am besten eine angemessene Menge an Hydrazin in den Kessel geben und den pH-Wert des Kesselwassers mit Ammoniak auf über 10 einstellen ； (3) Beim Stickstofffüllen müssen alle Ventile im Dampf-Wasser-System des Kessels geschlossen sein, damit der Kessel dicht bleibt ； Bei einem Leck muss dieses umgehend beseitigt werden, damit das Stickstoffgas nicht durch das Leck zu stark verbraucht wird und der Stickstoffdruck aufrechterhalten bleiben kann. http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429455232-4.jpg Auswahl der Schutzmethoden bei Stilllegung von Kesseln Die Wahl der Schutzmaßnahmen zur Stilllegung eines Kessels hängt von der Konstruktion des Kessels, der Dauer der Stilllegung sowie den Anforderungen an den Korrosionsschutz ab. Die oben genannten Schutzmethoden sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst, damit sie als Referenz dienen können: http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/142945Fa-5.jpg