Corrosão e proteção de caldeiras desativadas: conhecimentos essenciais que nós, profissionais da indústria química, precisamos dominar!

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Fonte: Jiangsu Jiaan Safety. Data de adição: 2016-12-27 14:24:49. Número de visualizações: 131. Corrosão dos caldeiros quando estes estão desativados: Se não forem tomadas medidas de proteção adequadas durante o período em que os caldeiros estão desativados, suas superfícies metálicas, bem como todo o sistema de vapor e água, serão corroídas pelo oxigênio dissolvido no ambiente. A velocidade de corrosão é muito maior nesse período do que quando o caldeiro está em funcionamento. Verificou-se que, na maioria dos casos, as caldeiras com corrosão grave são afetadas devido a uma proteção inadequada durante o período de parada da caldeira. Além disso, se esses produtos da corrosão não forem removidos, eles acelerarão a corrosão eletroquímica quando a caldeira voltar a funcionar. Portanto, a corrosão causada pela parada do forno não apenas encurta a vida útil da caldeira, mas também cria riscos durante seu funcionamento. Corrosão dos caldeirões quando estão desativados: http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429454533-0.jpg
I. Causas da corrosão nos caldeirões desativados
Quando um caldeirão é desativado, grande quantidade de ar do ambiente entra no sistema de vapor e água do caldeirão. Especialmente quando a água do caldeirão não é completamente removida após o resfriamento, uma camada de água se forma na superfície do metal. O oxigênio presente no ar pode se dissolver nessa camada de água, atingindo assim um estado de saturação. Quando o oxigênio reage com o ferro, ele é rapidamente substituído pelo oxigênio presente no ar. Assim, torna-se fácil que ocorra a corrosão do metal devido ao oxigênio. Se a água residual do forno presente na superfície do metal conter Cl- ou SO42-, a corrosão será ainda mais grave. II. Fatores que influenciam a corrosão durante a parada da usina http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429452034-1.jpg O grau de corrosão que ocorre durante a parada da usina está relacionado a vários fatores. Os principais pontos são os seguintes: 1. A umidade tem grande influência na velocidade de corrosão da superfície metálica dos caldeiras que não estão em uso. Quando a umidade do ar é alta, é fácil que ocorra orvalho na superfície dos metais, formando uma camada de água que acelera a corrosão. Quando a superfície do metal está seca e a umidade relativa dentro da caldeira é inferior a 30%, é possível evitar completamente a corrosão do ferro. 2. Teor de sal na água: Um aumento no teor de sal na água presente dentro das caldeiras ou na camada de água que cobre as superfícies metálicas acelera o processo de corrosão. Especialmente quando o teor de óxidos e sulfatos aumenta, a velocidade da corrosão aumenta significativamente. 3. Grau de limpeza da superfície metálica Quando há depósitos ou resíduos aquosos na superfície metálica, essa área tende a acumular umidade residual, mantendo a superfície metálica sob o depósito constantemente úmida. Além disso, o depósito impede a difusão do oxigênio para dentro; por outro lado, a superfície metálica ao redor do depósito possui oxigênio em quantidade suficiente. Dessa forma, devido às diferenças na concentração de nutrientes, forma-se uma célula de corrosão por diferença de concentração. A área ao redor da sujeira, onde a concentração de oxigênio é alta, funciona como cátodo, enquanto a área sob a sujeira, onde a concentração de oxigênio é baixa, funciona como ânodo. Isso faz com que o metal abaixo da sujeira seja corroído. Como se pode ver, para evitar a corrosão causada pela paralisação da caldeira, é necessário manter a superfície metálica da caldeira seca e limpa, removendo prontamente a incrustação ou os resíduos de água acumulados ； Para a proteção por método úmido, deve-se reduzir ao máximo o teor de sal na água, a fim de evitar uma corrosão acelerada causada pelo oxigênio. Métodos comuns de proteção durante a parada da caldeira: http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429452315-2.jpg. I. Os princípios básicos para a manutenção da caldeira durante sua parada são: 1. Impedir que o ar externo entre no sistema de vapor e água da caldeira desativada ； 2. Manter as superfícies metálicas do sistema de refrigerantes secas ； 3. Formar uma camada fina na superfície interna do metal, com propriedades anticorrosivas, a fim de isolar o ar ； 4. Imergir a superfície do metal em um meio contendo desoxidante ou outro agente protetor. II. Métodos de manutenção: Existem duas categorias principais: proteção a seco e proteção a úmido. Proteção a seco: 11. Método com desumidificantes. Este método é adequado para a proteção de caldeiras que ficam paradas por um longo período de tempo (mais de três meses). Para caldeiras em que o volume do vaso de pressão representa uma proporção maior do volume total de água do caldeirão, este método é ainda mais prático. Os métodos específicos são os seguintes: (1) Após a desativação da caldeira de calor residual, é necessário realizar manutenção na caldeira. Quando a temperatura na entrada da caldeira cair abaixo de 300 °C e a temperatura da água da caldeira chegar a cerca de 100 °C, abram-se todas as válvulas de drenagem para esvaziar completa e rapidamente a água da caldeira de recuperação de calor. Abra todas as aberturas de inspeção para remover o cal, os resíduos aquosos e a fuligem acumulados no interior da caldeira, bem como a fuligem externa. Utilize o calor residual do forno para secar todas as superfícies aquecidas da caldeira e seus equipamentos. Após a secagem, feche todas as válvulas da caldeira. (2) Colocar o desumidificador dentro do vaso de pressão e de todos os tanques conectados a ele (é necessário registrar a localização e a quantidade de desumidificador utilizado, para evitar esquecimentos). Imediatamente após a inserção, feche as aberturas de acesso ao vaso de pressão e todas as válvulas relacionadas ao sistema de vapor, de modo a isolar completamente o sistema de vapor do ar externo. Quantidade de desumidificador e como determinar seu fim de vida útil: http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/14294532R-3.jpg (3) Ao cuidar do desumidificador, é preciso prestar atenção aos seguintes pontos: o desumidificador não deve entrar em contato direto com a superfície metálica da caldeira; ele pode ser armazenado em recipientes como pratos de ferro ； Após colocar o dessecativo, feche bem as tampas dos orifícios de acesso e de outros orifícios; as válvulas nos tubos de vapor e água devem ser fechadas ； É necessário verificar periodicamente o estado do dessecante. Geralmente, a primeira verificação deve ser feita após cerca de meio mês, e, em seguida, a cada mês. Se o dessecante perder sua eficácia, ele deve ser substituído imediatamente. 2. Método de secagem: O método de secagem é frequentemente utilizado para a proteção contra corrosão durante as manutenções das caldeiras. Quando a temperatura da água no caldeirão cai para cerca de 100°C, toda a água é drenada do caldeirão. Em seguida, o calor residual do forno é utilizado para secar a superfície metálica do caldeirão. 3. Método de enchimento com amônia: O método de enchimento com amônia é geralmente utilizado para proteger caldeiras de usinas elétricas quando estas estão paradas por um longo período de tempo. Como o amônia é corrosivo para o cobre, ao utilizar o método de alimentação com amônia, todos os componentes feitos de cobre no sistema de vapor e água da caldeira devem ser removidos ou isolados. O método de enchimento com amônia consiste em introduzir gás amônia no interior da caldeira, após a drenagem da água da mesma, de modo a manter a pressão do gás amônia em 13 kPa. Isso permite a eliminação do ar presente e reduz o teor de oxigênio na camada de água que se forma na superfície do metal. Como o amônia, ao se dissolver na camada de água, confere à superfície metálica uma boa resistência à corrosão, o método de uso de amônia não exige requisitos rigorosos quanto ao grau de secagem da superfície metálica. No entanto, é necessário que todo o sistema seja hermético, sem vazamentos. Use um papel de teste de litmus vermelho e úmido para verificar as áreas onde pode haver vazamento de amônia. Se o papel mudar de vermelho para azul, há vazamento de amônia; nesse caso, é necessário consertar o vazamento imediatamente. Também devem ser proibidas as operações com chama aberta, para prevenir explosões. 4. Método de proteção com agentes inibidores de corrosão: Os agentes inibidores de corrosão utilizados para proteger a caldeira em estado de parada geralmente possuem boa volatilidade; por isso, esse método também é conhecido como método de agentes inibidores de corrosão em fase gasosa. Os principais inibidores de corrosão são: sais inorgânicos de amônio, como carbonato de amônio e bicarbonato de amônio, bem como difosfato de amônio; aminas orgânicas, como ciclohexilamina e benzoato; além do inibidor composto TH901. As características desses inibidores de corrosão são: são voláteis e conseguem formar uma certa pressão de vapor ； Consegue formar uma camada protetora na superfície do metal, possuindo alta capacidade de proteção contra a corrosão ； Não há exigências elevadas quanto ao grau de secagem da superfície metálica; especialmente, o inibidor de corrosão TH901 apresenta um bom efeito anticorrosivo mesmo em superfícies metálicas úmidas. Modo de uso: Após esvaziar a caldeira, remova as impurezas. Em seguida, adicione o produto químico no interior da caldeira em uma proporção adequada. Feche todas as válvulas e garanta que o sistema esteja bem selado. É importante notar que a maioria desses agentes inibidores de corrosão libera amônia volátil, o que causa erosão nas peças de cobre. Portanto, todos os componentes de cobre no sistema de vapor e água da caldeira devem ser removidos ou isolados ； Ou use **: um inibidor de corrosão misto de benzotriazol e carbonato de ciclaminato na proporção de 3:2:7 (em termos de massa), para evitar a corrosão das peças de cobre. Proteção por método úmido 2: A proteção por método úmido refere-se a um tipo de método de proteção que consiste em preencher o caldeirão com uma solução aquosa protetora durante o período de parada do mesmo, a fim de impedir que o ar entre no sistema. Esse método pode ser dividido nas seguintes categorias: 1. Método com solução alcalina: Nesse caso, utiliza-se uma solução alcalina para preencher o caldeirão, fazendo com que o pH da solução fique acima de 10. Isso permite que a superfície metálica seja “passivada”, evitando assim a corrosão causada pelo oxigênio dissolvido na água. Geralmente, é utilizada uma mistura de hidróxido de sódio e fosfato trissódico; esse método pode ser aplicado quando o tempo de parada da usina é inferior a três meses. (1) Após desligar a caldeira, primeiro é necessário remover toda a sujeira e resíduos de água que se encontram dentro e fora da caldeira. Além disso, é preciso bloquear os canais que conectam a caldeira ao exterior ； Remova todas as peças de cobre do sistema de refrigerantes ou isole-as. (2) A hidróxido de sódio (em quantidade de 4 kg/m3) e o trissódio fosfato (em quantidade de 1,5 kg/m3) devem ser dissolvidos em água amaciada ou água de condensação. Em seguida, essa solução alcalina é adicionada ao caldeirão. Uma bomba é utilizada para circular uniformemente a solução alcalina dentro do caldeirão. (3) É melhor aquecer a água do forno a cerca de 105°C, a fim de eliminar gases como o oxigênio presente na água. Em seguida, feche todas as aberturas e válvulas, garantindo que não haja vazamentos. 2. Método de manutenção sob pressão: Se o tempo de parada da caldeira for curto (dentro de uma semana), é possível realizar a manutenção da caldeira sob pressão. Caldeiras de pequena capacidade podem utilizar a pressão residual do caldeira (0,05–0,1 MPa) para manter a temperatura da água dentro do caldeira ligeiramente acima de 100°C℃ ； As caldeiras de média e alta pressão podem ser cheias com água de alimentação adequada, sendo a pressão na caldeira mantida em torno de 0,5–1,0 MPa por meio de uma bomba de alimentação. Feche todas as válvulas do sistema de gás carbônico, para impedir que o ar entre no caldeirão. Para manter a pressão e a temperatura da caldeira, é possível acender um fogo baixo regularmente sob o evaporador do forno, ou também usar o vapor da caldeira do forno adjacente para aquecimento. Se for detectada uma queda na pressão do caldeirão, é necessário identificar a causa o mais rápido possível e manter a pressão no nível adequado com a ajuda da bomba de alimentação. 3. Método de proteção com sulfato de sódio: O sulfato de sódio é um agente redutor que, em soluções alcalinas, pode reagir bem com o oxigênio, impedindo assim que o oxigênio cause corrosão no metal. O método consiste em adicionar sulfato de sódio à solução alcalina. Geralmente, é necessário manter um excesso de sulfato de sódio na água entre 10 e 30 mg/L. 4. Método com amônia e método com amônia e hidrazina: Este método é utilizado quando a caldeira fica parada por um longo período de tempo. Após a desativação da caldeira, esvazie toda a água do interior dela, remova ou isole as peças de cobre presentes no sistema, e insira uma solução de amônia com concentração de 700–800 mg/L, preparada a partir de água de condensação ou água de alimentação ； Ou, após desligar a caldeira, não se drena a água, sendo diretamente adicionadas solução de amônia e hidrazina. Manter o valor de pH da água dentro da caldeira entre 10 e 10,5; a quantidade excedente de hidrazina deve ser de 200 mg/L. O líquido medicinal é injetado no sistema por meio de uma bomba, circulando até que haja uniformidade. Depois que o caldeirão estiver completamente preenchido com o líquido de proteção, as válvulas são fechadas. Durante o período de parada do forno, todo o sistema deve estar hermético, sem vazamentos, para impedir a entrada de ar. Com este método, quando o caldeirão for reiniciado, é necessário esvaziar completamente o líquido de proteção e realizá-lo uma limpeza completa. Após a ignição, deve-se primeiro liberar o vapor através da válvula de escape para o ar, até que a concentração de amônia no vapor fique inferior a 2 mg/kg. Isso evita que a alta concentração de amônia corroa os tubos de cobre do condensador. 5. Método de enchimento com nitrogênio: O método de enchimento do caldeirão com nitrogênio pode ser realizado sem a utilização de água, de forma seca; ou então, o caldeirão pode ser deixado vazio para que o processo seja feito de maneira seca. Como o nitrogênio é muito inerte e não é corrosivo, ao preencher a caldeira com nitrogênio sob certa pressão, é possível impedir a entrada de oxigênio. Para caldeiras com estrutura mais complexa, em algumas partes a água acumulada não é fácil de ser drenada por completo; nesses casos, não se recomenda o método de manutenção a seco, sendo preferível o método de enchimento com nitrogênio. O método é o seguinte: antes de desligar a caldeira, conectam-se os tubos para o fornecimento de nitrogênio. Quando a pressão da caldeira cai para cerca de 0,15 Mpa, utiliza-se um cilindro de nitrogênio para enviar nitrogênio até o tanque de vapor e ao economizador da caldeira, por meio de tubulações temporárias. Os requisitos específicos são os seguintes: (1) A pureza do nitrogênio deve ser superior a 99% ； (2) Ao encher o caldeiro vazio com nitrogênio, a pressão do nitrogênio dentro do caldeiro deve ser superior a 0,15 Mpa ； Antes de encher o tanque com nitrogênio por método úmido, é recomendável adicionar uma quantidade adequada de hidrazina ao caldeirão, e ajustar o pH da água do caldeirão para valores acima de 10, utilizando água amoniacal ； (3) Ao purgar com nitrogênio, todas as válvulas no sistema de vapor e água da caldeira devem ser fechadas, mantendo a caldeira hermética e sem vazamentos ； Se houver vazamento, ele deve ser corrigido imediatamente, para evitar que o nitrogênio seja consumido em excesso devido ao vazamento e dificultar a manutenção da pressão do nitrogênio. http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429455232-4.jpg Escolha dos métodos de proteção para a parada da caldeira. A escolha dos métodos de proteção para a caldeira em estado de inatividade deve levar em consideração a estrutura da caldeira, o período de inatividade e as exigências relacionadas à proteção contra corrosão. A seguir, são apresentados os vários métodos de proteção mencionados, para referência: http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/142945Fa-5.jpg