Коррозия под налетом в охладителе

Краткое описание коррозии под отложениями 1. Определение Коррозия под отложениями (under-deposit corrosion) – это коррозия, возникающая из-за наличия отложений на поверхности металла. 2. Механизм коррозии Это особая форма локальной коррозии. Ее причиной является влияние геометрии оборудования, а также продуктов коррозии и отложений на движение среды по поверхности металла и диффузию диэлектрика. В результате этого в заблокированных полостях химический состав среды сильно отличается от состава среды в остальной части поверхности. pH-уровень среды в этих полостях сильно меняется, что приводит к коррозии в виде «заблокированных элементов батареи» (Occude cell corrosion). Потенциал электродов снижается, что также способствует развитию коррозии. С точки зрения принципов коррозии её можно разделить на кислотную и щелочную. Как правило, коррозия, происходящая под налетом в системах циркуляционного охлаждения, является кислотной коррозией. Накипь — это процесс образования нальота на металлической поверхности с водной стороны под действием компонентов, содержащихся в охлаждающей воде; загрязнения представляют собой совокупность твердых веществ, включая накипь. К распространенным видам загрязнений относятся: ил, пыль и песчинки, продукты коррозии, природные органические вещества. Также встречаются осколки материалов, алюминий оксид, алюминиевая фосфатная кислота, железная фосфатная кислота, а также осадки грязи. Загрязнения в охлаждающих башнях возникают по следующим причинам: ① загрязнения, поступающие из воды, используемой для пополнения запасов воды. ②От загрязнения воздуха. ③Грязь, исходящая из самой системы. Микроорганизмы — это крошечные существа, которые в большинстве случаев невидимы невооруженным глазом. К видам микроорганизмов относятся бактерии, водоросли, грибы и простейшие. В системах охлаждающей воды микроорганизмы размножаются в больших количествах, из-за чего вода становится темной и приобретает неприятный запах. Уничтожение окружающей среды приводит к образованию большого количества ила, что снижает эффективность охлаждения в охлаждающих башнях. Это также увеличивает потери напора, что ещё больше снижает эффективность охлаждения. Грибки, оседающие на поверхности металла, вызывают серьезную коррозию под налетом. Все это препятствует долгосрочной и безопасной работе системы охлаждения, что влияет на производство и приводит к экономическим потерям. Следовательно, угроза, исходящая от микроорганизмов, и коррозия, вызванная накипью, имеют одинаковую степень опасности для охлаждающей воды. Среди этих трех факторов контроль за угрозой, исходящей от микроорганизмов, должен быть приоритетным. Микроорганизмы, обитающие в охлаждающей воде, включают следующие виды: грибы, сульфат-образующие бактерии, редуктазные бактерии, автотрофные бактерии, хетеротрофные бактерии, серные бактерии, железосодержащие бактерии, нитрифицирующие бактерии и водоросли. Водоросли представляют собой примитивные зеленые растения; у них отсутствует разделение на стебель и листья; их также называют протовычными растениями. Основное отличие водорослей от грибов заключается в наличии у водорослей пигментов, которые позволяют им осуществлять фотосинтез. Продуцирующими питательные вещества являются фотосинтезирующие автотрофные организмы. В системах циркуляции охлаждающей воды часто встречаются три группы водорослей: сине-зеленые, зеленые и диатомовые водоросли. В бассейнах для циркуляции охлаждающей воды и в турбинах охлаждающих устройств водоросли, растущие и размножающиеся под воздействием света, в конечном итоге умирают. Они становятся частью осадков в системе циркуляции охлаждающей воды. Коррозия металлов происходит из-за электрохимического процесса коррозии, сопровождающегося самокатализом. Кислотная коррозия возникает в результате деполяризации водорода (2H++2e→H2). Продукты коррозии представляют собой растворимые соли; гидролиз этих солей еще больше усиливает кислотность среды, что ускоряет коррозию металлов. Коррозия металлических поверхностей под действием воды происходит в основном в электрохимической форме. В коррозионной батарее катодным процессом является восстановление кислорода; металл в замкнутых областях под налетами выступает в роли анода, а анодным процессом является растворение железа. Реакция коррозии углеродистой стали в воде выглядит следующим образом: анодная реакция: Fe → Fe2+ + 2e-. Гидролиз двухвалентного железа: Fe2+ + H2O → Fe(OH)2 + H+. Это приводит к дальнейшему снижению pH значения среды под налетом, что ускоряет процесс коррозии. Катодная реакция: O2 + 2H2O + 4e⁻ = 4OH⁻. Следовательно, коррозия металла под налетом обусловлена тем, что сам процесс электрохимической коррозии имеет самокаталитический эффект, который ускоряет разрушение металла. Электрохимический механизм точечной коррозии и коррозии в зазорах схож с этим. Инертный налет, образующийся на поверхностях теплообменного оборудования, обычно имеет неравномерную плотность, толщину и химический состав. Такое неравномерное покрытие приводит к электрохимической неоднородности на поверхности металла, что способствует возникновению процессов химической коррозии. Кроме того, налет способствует накоплению в металле под его поверхностью таких коррозионных веществ, как H+, OH-, Cl-, Mg2+, S2-, что также приводит к химической коррозии. В результате коррозии металл местами повреждается и становится тоньше; в случае серьезной коррозии может произойти проникновение в стальные элементы оборудования, что приведет к утечке жидкости. Результаты существующих исследований показывают, что для возникновения коррозии под налетом необходимы определенные условия и период подготовки; основными условиями являются наличие в среде агрессивных анионов и окислителей. Область коррозии, образующаяся в результате заблокировки аккумулятора, очень мала; в этой области электролит не может эффективно конвектироваться и диффундировать с внешней средой. Внутри заблокированной батареи в результате протекания анодных реакций гидролиз металлических ионов приводит к повышению активности H+, что способствует дальнейшему закислению среды в зоне коррозии и усилению темпов коррозионных реакций. Включения в металле, такие как MnS, поверхностные дефекты, оксидный налет, образующийся в процессе прокатки, а также вещества, прилипшие к поверхности (особенно слабо связанные сульфиды), статичная среда, ионы Cl– в этой среде и высокая температура способствуют возникновению и развитию препятствий для прохождения электрического тока. Наличие кислорода ускоряет процесс коррозии на 1–2 порядка. Под действием силы тяжести скорость образования отверстий в нижней части контейнера значительно выше, чем у отверстий на вертикальных и нижних поверхностях, в результате чего первыми пробиваются отверстия в нижней части контейнера. Сульфиды, находящиеся в среде, образуют на поверхности стали тонкий, недиффузионный сульфидный слой. Этот слой способствует удержанию влаги в зоне закупорки и препятствует её распространению наружу. В результате ускоряется формирование зон закупорки и развитие поровой коррозии. Зоны закупорки могут привести к пробитию стальной пластины толщиной 3 мм в течение 3–24 месяцев. Гладкая и чистая поверхность способствует предотвращению образования засорений в аккумуляторе, а после их возникновения можно снизить темпы коррозии путем очистки поверхности. 3. Ущерб. В процессе производства в нефтехимической и теплоэнергетической промышленности образование налета на охладителях является распространенной проблемой. Налет снижает эффективность теплообмена в оборудовании, что в свою очередь приводит к снижению его производственных мощностей ； Увеличивается сопротивление потоку среды, что приводит к повышению энергопотребления транспортирующего оборудования. Накипь также может вызывать коррозию под ней в оборудовании, сокращая срок его службы ； В тяжелых случаях это приводит к засорению оборудования, нарушает стабильную работу установки и даже может вызвать простой. В настоящее время для устранения налета на охладителях применяется метод периодической остановки оборудования для его очистки (химическая или высоконапорная очистка). Это метод решения проблемы в последующем, он не может устранить проблемы снижения эффективности и коррозии под налетом, возникающие во время работы охладителя из-за образования налета. Носимые с собой примеси, такие как ил, легко оседают, образуя накипь, что приводит к коррозии под ней. Чем выше концентрация кислорода в растворе, тем больше разница в его концентрации между водной и накипевшей фазами. В результате увеличивается разность потенциалов между положительным и отрицательным полюсами, что способствует более активной реакции железа с кислородом и, таким образом, к коррозии. Чем толще налет, тем легче под ним возникает коррозия, которая распространяется вглубь до момента пробития.