СПОСОБ ЗАЩИТЫ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОТ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ И КОРРОЗИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ ПАРОВОДЯНЫХ ТРАКТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
PROTECTION AND PREVENTION METHOD FROM SCALE AND CORROSION FORMATION OF EQUIPMENT AND PIPELINES OF STEAM-WATER TRACTS OF HEAT POWER INSTALLATIONS

Область техники
Изобретение относится к области теплоэнергетики в части универсального способа предотвращения образования накипи и эксплуатационной коррозии оборудования и трубопроводов пароводяных трактов тепловых электрических станций (ТЭС), тепловых сетей и подобных теплоэнергетических установок в период всей их рабочей кампании.
Изобретение может быть использовано, в частности, в защите от образования накипи и коррозии в системах охлаждения двигателей автомобиля, компрессора и т.п., в системах газоходов отвода дымовых газов; в совокупности с незамерзающими растворами может использоваться как теплоноситель от замерзания и коррозии; в автономных системах водяного отопления домов и квартир. Однако основной сферой применения изобретения является предотвращение образования накипи и эксплуатационной коррозии оборудования и трубопроводов пароводяных трактов ТЭС, тепловых сетей и подобных теплоэнергетических установок в период их всей рабочей кампании.
Уровень техники
Известные водно-химические режимы (ВХР) ТЭС, тепловых сетей и подобных энергетических установок должны обеспечить работу оборудования и трубопроводов их пароводяных трактов без повреждения и снижения экономичности, вызванной коррозией и накипью на теплопередающих поверхностях, отложениями в проточной части турбин, шламом в оборудовании и трубопроводах.
На ТЭС применяются ВХР, такие как:
1. На ТЭС с энергоблоками сверхкритического давления:
1.1. нейтрально-кислородный (НКВР);
12. кислородно-аммиачный (КАВР);
13. гидразинно-аммиачный (ГАВР).
2. На котлах с естественной циркуляцией:
2.1. с дозированием гидразина и аммиака в питательную воду, а в котловую - фосфатов или фосфатов со щелочью, комплексонов.
3. Для тепловых сетей - силикатная обработка сетевой воды, подщелачивание.
Однако данные ВХР имеют недостатки:
- полностью не обеспечивают безнакипный режим работы теплоэнергетического оборудования. Это требует его периодической, один раз в 2-5 лет, очистки с использованием кислот, комплексонов либо с использованием пароводокислородной очистки. Для реализации химических очисток необходим останов оборудования и монтаж специальной схемы. Используемые при этом химические реагенты с экологической точки зрения не всегда безопасны (за исключением парокислородной очистки);
- не обеспечивают защиту от стояночной коррозии при простоях оборудования ТЭС и тепловых сетей, что требует проведения мероприятий по их консервации.
Настоящее изобретение устраняет указанные недостатки ВХР ТЭС, тепловой сети и подобных энергетических установок и может являться дополнением водно-химических режимов, но не замещает их.
Известен способ защиты от коррозии и накопления отложений в тепловой сети (RU 2323391 C1, F24D 10/00, 27.04.2008). В соответствии с этим способом в тепловую сеть осуществляют дозирование пленкообразующего амина, например октадециламина, представленного в виде субстанции, в данном случае являющейся водной эмульсией или расплавом. Достигается эффективная защита металла оборудования от коррозии и предотвращается образование отложений. Однако для подготовки и сохранения водной эмульсии октадециламина требуется постоянное перемешивание смеси при температуре не менее 80°С. Обеспечение таких условий непосредственно на объекте связано с технологическими сложностями, при этом надо использование специального оборудования. Применение расплава октадециламина еще более усложняет технологическую сторону способа.
Упрощение технологии по подготовке и сохранению водной эмульсии октадециламина решалось в патенте (RU 2064530 C1, C23F 11/14, 27.07.1996). Использование в качестве эмульгатора поливинилового спирта позволяет несколько снизить температуру образования эмульсии, при этом остается необходимость постоянного интенсивного перемешивания.
Известен также способ (RU 2403320 С2, C23F 11/4, 10.11.2010) защиты от коррозии пароводяных трактов энергетических установок с использованием смеси первичных алифатических аминов С16-С18, которую вводят с температурой 20-30°C в пароводяной тракт остановленной установки в холодном состоянии, после заполнения которого эмульсией осуществляют разогрев оборудования и последующую обработку циркуляцией эмульсии с рабочим телом - водой или паром, при этом при введении эмульсии в перегретый пар одновременно увеличивают его влажность до 1-10%. Этот способ технологически достаточно сложен, требует расхода топлива на разогрев эмульсии в контуре, предусматривает регулирование влажности пара и направлен лишь на консервацию оборудования в период его простоя; и потому, что в основном этот способ распространяется на консервацию парогазовых установок (ИГУ), т.е. этот способ не универсален.
Также известны способы защиты от коррозии в период останова энергетической установки, включающие введение в ее пароводяной тракт паровой (водяной) смеси с октадециламином и ее консервацию (WO 9306260, C23F 11/00, 01.04.93).
Из (RU 2146307, C23F 11/00, 10.03.2000), принятого за прототип, известен способ защиты от коррозии пароводяных трактов турбоустановки. Способ заключается в введении в установку пароводяной смеси с пленкообразующими алифатическими аминами, например октадециламином, и консервации в течение времени, необходимого для сорбции аминов на защищаемых поверхностях.
Недостатками указанных способов является необходимость использования октадециламина в виде водной эмульсии, подавать которую в контур энергетической установки необходимо при температуре не ниже 80°C. Кроме того, требуется создание специальной установки для приготовления и подачи эмульсии в контур.
Вышеприведенные способы защиты от коррозии оборудования энергетических установок и тепловых сетей с использованием пленкообразующих аминов, таких как октадециламин и другие первичные алифатические амины, имеют следующие основные недостатки:
- способы предусматривают лишь консервацию оборудования, на период его простоя и не направлены на предотвращение образования накипи и коррозии при работе оборудования в штатном режиме в период всей рабочей кампании;
- низкая стабильность эмульсии октадециламина и технологическая трудоемкость ее приготовления и дозирования в пароводяные тракты энергетических установок.
Для снижения трудоемкости применения пленкообразующих аминов известно введение в эмульсию октадециламина эмульгаторов, повышающих стабильность эмульсии и улучшающих пленкообразующее действие. В качестве эмульгаторов могут быть использованы этоксилированные жирные кислоты, алкилполигликолевые эфиры, полиэтиленгликоли, эфиры сахарозы с жирными кислотами, соли высших аминов и алкил-аминов и их этиленокси-производные, соли высших жирных кислот, алкил- и алкиларил-производные неорганических кислот, эфиры органических и неорганических кислот с многоосновными спиртами, кроме сахарозы, и их этиленокси-производные, конденсаты низших альдегидов с жирными кислотами и с многоосновными спиртами, алкиларилполигликолевые эфиры и продукты присоединения этиленоксида с высшими спиртами, по отдельности и/или в комбинациях.
Недостатком эмульсионной смеси является малая доступность для использования в промышленных масштабах приведенных эмульгаторов.
Таким образом, задачей, на которую направлено настоящее изобретение, является устранение недостатков предыдущего уровня техники и достижение нового технического результата, а именно получение реактива, который сохраняет свойства текучести и гомогенности (не расслаивается) неограниченный период времени, не застывает при температуре не ниже +5°C; при его производстве не применяются какие-либо химические реактивы или другие вещества; это готовый продукт, который не требует какого-либо приготовления перед использованием; обработка реагентом обеспечивает гарантированный эффект очистки и пассивации во всем объеме пароводяных трактов, потому что образование адсорбционной защитной пленки происходит только при молекулярной и мицеллярной форме стеариламина (октадециламин, 1-амино-октадекан).
Настоящий способ универсален, т.е. он предусматривает производить защиту от коррозии и накипи как на работающем оборудовании и трубопроводах пароводяных трактов ТЭС, тепловых сетей и подобных теплоэнергетических установок, так и на остановленном оборудовании.
Настоящее изобретение устраняет вышеуказанные недостатки, присущие эмульсии и технологии применения пленкообразующих аминов, таких, например, как октадециламин. Технический результат достигается способом, который включает применение для энергетических установок водного мицелла-молекулярного раствора стеариламина (октадециламина, 1-амино-октадекана), реагент ОДАКОН, выпускаемый по ТУ 2413-001-26569631-2014, который сохраняет свойства текучести и гомогенности (не расслаивается) неограниченный период времени, не застывает при температуре не ниже +5°C; при производстве ОДАКОН не применяются какие-либо химические реактивы или другие вещества; ОДАКОН - это готовый продукт, который не требует какого-либо приготовления перед использованием; обработка ОДАКОНом обеспечивает гарантированный эффект очистки и пассивации во всем объеме пароводяных трактов, потому что образование адсорбционной защитной пленки происходит только при молекулярной и мицеллярной форме стеариламина (октадециламина, 1-амино-октадекана). Настоящий способ универсален, т.е. он предусматривает производить защиту от коррозии и накипи как на работающем оборудовании и трубопроводах пароводяных трактов ТЭС, тепловых сетей и подобных теплоэнергетических установок, так и на остановленном оборудовании.
Раскрытие изобретения
Как уже было указано ранее, изобретение относится к области повышения надежности и экономичности работы ТЭС, тепловых сетей и подобных теплоэнергетических установок путем предотвращения накопления накипи и предотвращения эксплуатационной коррозии на внутренней поверхности оборудования и трубопроводов их пароводяных трактов в период всей рабочей кампании. Изобретение может быть использовано как дополнение к известным водно-химическим режимам (ВХР) упомянутых теплоэнергетических установок и тепловых сетей, но не замещает их.
Для решения этой задачи предложен способ предотвращения образования накипи и эксплуатационной коррозии, в результате периодического дозирования водного мицелла-молекулярного раствора стеариламина (октадециламина, 1-амино-октадекана) под общей торговой маркой - реагент ОДАКОН, в рабочую среду. Периодическое дозирование ОДАКОН в рабочую среду пароводяных трактов не обязательно должно быть связанно с выводом оборудования в ремонт, реконструкцию либо длительный резерв.
Основное вещество ОДАКОНа - стеариламин (октадециламин, 1-амино-октадекан), относится к классу высших первичных алифатических аминов с прямой цепью атомов углерода в молекуле с числом от 16 до 18. Особенностью строения их молекул является наличие у них поверхностно-активных свойств вследствие их дифильности: молекулы состоят из двух частей - полярной группы амина и неполярного углеводородного радикала. Молекулы способны заполнять межкристаллитные «проходы», трещины в окисной пленке стали и в самом теле стали и накапливаться в поверхностном слое, образовывая защитную пленку. Т.е. полярной частью молекула адсорбируется на поверхности металла, а неполярная (нейтральная) часть обращена в сторону среды - поверхность стали становится нейтральной. Образовалась антикоррозийная и антинакипная пленка ОДАКОН. При этом не возникает проблем, свойственных с попаданием органических веществ в пароводяные тракты.
Из-за достаточно низкой концентрации стеариламина (октадециламина, 1-амино-октадекана) в ОДАКОН он является экологически чистым продуктом, что не требует конкретных мер защиты при его использовании.
ОДАКОН сохраняет свойства текучести и гомогенности (не расслаивается) неограниченный период времени, не застывает при температуре не ниже +5°C. При производстве ОДАКОН не применяются какие-либо химические реактивы или другие вещества. ОДАКОН - это готовый продукт, который не требует какого-либо приготовления перед использованием. Мицелла-молекулярный состав ОДАКОН обеспечивает кондиционирование рабочей среды в режиме реального времени его дозирования независимо от температуры среды. Дозирование мицелла-молекулярного раствора ОДАКОН обеспечивает гарантированный эффект очистки и пассивации во всем объеме пароводяных трактов, поскольку образование адсорбционной защитной пленки происходит только при молекулярной и мицеллярной форме пленкообразующих аминов.
Разработчиками технологии и установки для производства ОДАКОН являются авторы настоящего патента - Хаустов М.Ю., Хаустов А.Ю., Хаустова М.П.
Ниже приводится технологическая цепочка получения водного мицелла-молекулярного раствора стеариламина (ОДАКОН).
Для изготовления ОДАКОН используется стеариламин (октадециламин, 1-амино-октадекан), являющийся одними из высших пленкообразующих алифатических аминов. Это воскообразное вещество белого цвета со следующими основными параметрами:
Принципиальная технологическая цепочка производства ОДАКОН:
- получение водного мицелла-молекулярного раствора стеариламина заданной концентрации;
- фиксация мицелла-молекулярного состояния раствора.
Основными элементами установки производства ОДАКОН являются баки №1 и 2; электрический насос вихревого типа; центробежный насос для подачи раствора в бак №2; система фильтров для очистки от механических примесей раствора; насос центробежного типа для откачки готового ОДАКОН из бака №2. Баки оборудованы типовыми мешалками, которые работают непрерывно, и поверхностными паровыми нагревателями.
Получение водного мицелла-молекулярного раствора стеариламина заданной концентрации, например 5%, осуществляется в баке №1, который заполняется химически обессоленной деаэрированной водой в количестве 150 литров и загружается стеариламин 8 кг. Стеариламина загружается больше на 0,5-0,7 кг с учетом того, что не весь реагент перейдет в мицелла-молекулярное состояние. Далее температура воды в баке №1 поднимается до 60-63°C подачей пара через поверхностный нагреватель при работе мешалки и вихревого насоса на рециркуляцию. При температуре раствора 60-63°C вихревой насос работает в течение не менее чем одного часа, в результате чего получается мицелла-молекулярный раствор. Производительность вихревого насоса выбирается в зависимости от емкости бака №1, таким образом, чтобы в течение часа его работы он обеспечил не менее чем десятикратное перекачивание объема раствора в баке №1.
Затем раствор перекачивается в бак №2 с мешалкой, где в течение 2-3 часов при температуре 60-63°C происходит фиксация (закрепление) мицелла-молекулярного состояния раствора и отделяется стеариламин, не перешедший в мицелла-молекулярную форму. При фиксации мицелла-молекулярного состояния раствора поддерживается температура раствора 60-63°C. Дальше идет разлив раствора по емкостям при температуре 60-63°C.
Таким образом, производство ОДАКОН завершено.
Производство ОДАКОН возможно организовать непосредственно на промышленном объекте и использовать его как в горячем, так и холодном состоянии.
ОДАКОН поставляется готовым продуктом в бочках (емкостях) различных размеров до 1000 л и в картриджах по 310 мл и не требует какого-либо приготовления перед использованием.
Основная ценность технологии с использованием ОДАКОН заключается в том, что:
- технология универсальна и проста в эксплуатации;
- технология экологически безопасна;
- обработка пароводяных трактов не зависит от режима работы оборудования и параметров рабочей среды и осуществляется в едином технологическом цикле;
- обеспечивает эффективность очистки, пассивации и консервации всех конструкционных материалов, из которого изготовлены оборудование и трубопроводы теплоэнергетических установок;
- в результате периодической обработки не требуется специальных мероприятий по консервации перед выводом оборудования в останов; при этом не возникает проблем, свойственных с попаданием органических веществ в пароводяные тракты.
- значительно снижается процент продувки и потерь конденсата;
- улучшается теплопередача на поверхностях теплообмена;
- отсутствует занос проточной части турбины, что позволяет работать с ее расчетным КПД;
- увеличивается фильтроцикл блочной обессоливающей установки;
- достигается высокое качество пара при пуске намного быстрее и при меньших затратах;
- отпадает необходимость в специальных химических промывках котлов и др. теплообменного оборудования;
- простота дозировки ОДАКОН - может быть использована штатная схема дозирования аммиака и т.п.; не требуется специальной подготовки ОДАКОН к дозированию в рабочую среду - подогрев, перемешивание и т.п.;
- предотвращается накопление отложений и агрессивных агентов в рабочей среде пароводяных трактов;
- пленка ОДАКОН на поверхности металла сохраняет свои защитные функции в течение 8-12 месяцев на работающем оборудовании и до 3-х лет на остановленном;
- возможность выполнять работы с применением ОДАКОН собственным эксплуатационным персоналом;
- возможность расположить узел дозирования ОДАКОН на неограниченном расстоянии от точек его ввода;
- коэффициент готовности начала процесса обработки - 100%.
Основные технологии с применением ОДАКОН для ТЭС, тепловых сетей и подобных теплоэнергетических установок, разработанные и опробованные в промышленных условиях авторами настоящего изобретения Хаустов М.Ю., Хаустов А.Ю., Хаустова М.П., являются:
- периодическая обработка ОДАКОН «на ходу» проточной части турбины, внутренних поверхностей нагрева котла и всех других элементов пароводяных трактов в едином технологическом цикле для предотвращения образования накипи и предотвращения коррозии. Процесс обработки ОДАКОН пароводяных трактов не обязательно должен быть связан с выводом оборудования в ремонт, реконструкцию либо длительный резерв. В результате периодической обработки не потребуется выполнения специальных мероприятий по консервации в случаях, предусмотренных нормативными документами по эксплуатации;
- очистка и пассивация «на ходу» проточной части турбины, внутренних поверхностей нагрева котла и всех других элементов пароводяных трактов;
- консервация «на ходу» проточной части турбины, внутренних поверхностей нагрева котла и всех других элементов пароводяных трактов и сетей;
- «холодная» консервация остановленной турбины, котла и всех других элементов пароводяных трактов, т.е. нет необходимости в нагреве ОДАКОН и консервируемого оборудования;
- предпусковая очистка и пассивация котла и всех других элементов пароводяных трактов и сетей.
Механизм действия ОДАКОН (водного мицелла-молекулярного раствора стеариламина (октадециламина, 1-амино-октадекана) соответствует механизму действия пленкообразующих аминов, который описан практически в любом учебнике по общей химии и книгах по защите металла от коррозии пароводяных трактов теплоэнергетических установок. Например, книга «Противокоррозионная защита стали пленкообразователями. Акользин А.П. – М.: Металлургия, 1989, стр. 17-26». Так как стеариламин (пленкообразующий амин) работает с металлом только на молекулярном и мицеллярном уровне, необходимо эти «молекулы и мицеллы получить», т.е. создать условия для эффективной работы пленкообразующего амина с металлом. Для этого разработаны специальные способы и установки по получению эмульсии пленкообразующего амина, но не его мицелла-молекулярного раствора (Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования с применением пленкообразующих аминов. Дополнение к РД 34.20.597-97. М., ООО «Планти-ПРИНТ», 1998; Акользин П.А., Королев Н.А. Применение пленкообразующих аминов для защиты от коррозии теплосилового оборудования. М., БТИ ОРГРЭС, 1961 и т.п.). Далее, как следует из обозначенных нормативных документов, эта эмульсия дозируется в паровой (водяной) тракт теплоэнергетической установки, где и происходит образование молекул пленкообразующего амина за счет действия рабочей среды и прочих факторов работы теплоэнергетической установки.
Следует отметить, что сложность подготовки пленкообразующих аминов для применения на теплоэнергетических установках сдерживает использование многих его замечательных свойств. Сегодня пленкообразующие амины используют планово и целенаправленно с привлечением специализированных организаций, в основном только для консервации теплоэнергетического оборудования перед его остановом (Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования с применением пленкообразующих аминов. Дополнение к РД 34.20.597-97. М., ООО «Планти-ПРИНТ», 1998). Мы же предлагаем ОДАКОН не для консервации, а как универсальный способ предотвращения образования накипи и эксплуатационной коррозии оборудования и трубопроводов пароводяных трактов тепловых электрических станций (ТЭС), тепловых сетей и подобных теплоэнергетических установок в период всей их рабочей кампании. Для чего его необходимо дозировать 1-4 раза в год в паровой (водяной) тракт теплоэнергетической установки. Коэффициент готовности начало дозирования ОДАКОН - 100%. Мицелла-молекулярный состав ОДАКОН обеспечивает кондиционирование рабочей среды в режиме реального времени его дозирования независимо от температуры среды, что гарантирует эффект очистки и пассивации во всем объеме пароводяных трактов.
ОДАКОН создает на металле защитную пленку, которая защищает его от коррозии и образования накипи. Долгосрочность пленки зависит в основном от режима работы теплоэнергетической установки, количества отложений на поверхности металла и водно-химического режима. Поэтому конкретно для каждой установки в промышленных условиях определяется периодичность обработки пароводяных трактов установки ОДАКОН, но в основном обработку повторяют в среднем 1-4 раза в год.
Перечень чертежей
2
4
На фиг. 1 - анодные поляризационные кривые в 0,1 н. NaSO образцов труб с режимом ОДАКОН (фиг. 1а-з, е).
На фиг. 2 - срез трубы котла ТТШ-312А энергоблока 300 МВт: А - поражение конвективного пароперегревателя низкого давления 1-й ступени, нитка «А», пакет 15, труба 11, средний калач у разводки без обработки его ОДАКОН. Коррозионное разрушение металла трубы произошло до 18 тыс. часов ее работы. Б - конвективный пароперегреватель низкого давления 1-й ступени, нитка «А», пакет 35, труба 10, малый нижний калач, вход, при обработке его ОДАКОН один раз в год.
Осуществление изобретения
Проведена оценка коррозийной стойкости внутренней поверхности труб котла ТПП-312А энергоблока 300 МВт ст. №4 ДТЭК Зуевской ТЭС после консервации водным мицелла-молекулярным раствором стеариламина (ОДАКОН) перед выводом его на реконструкцию. Образцы труб котла для исследования были вырезаны после простоя котла до 6 месяцев. Следует особенно отметить, что консервация энергоблока (наработка защитной пленки ОДАКОН) производилась «на ходу», т.е. при работе энергоблока в штатном режиме.
1. Методика испытания
Для оценки противокоррозионной эффективности водного мицелла-молекулярного раствора стеариламина (ОДАКОН) применен ряд методов, моделирующих реальные условия эксплуатации металла при одновременном влиянии ингибитора.
1.1 Электрохимические исследования коррозионных процессов, протекающих на поверхности металла с пленкой ОДАКОН.
2
4
Поскольку коррозия металла в условиях консервации протекает по электрохимическому механизму, то для оценки влияния обработки ОДАКОН оборудования энергоблока на противокоррозионную устойчивость к влажной атмосферной коррозии проведены электрохимические исследования методом снятия поляризационных кривых в 0,1 н. растворе NaSO.
Поляризационные кривые получали на потенциостате ПИ-50-1 в потенциостатическом режиме с выдержкой потенциала металла до установления величины анодного тока. В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный электрод, в качестве вспомогательного электрода - платиновый.
Метод основан на количественной оценке ионов железа, растворяющихся под влиянием электролита (моделирующего окружающую среду) при погружении в него стального электрода. Поскольку скорость растворения стали (анодного процесса) определяется наиболее заторможенным процессом, то о степени его торможения можно судить по анодным поляризационным кривым, выражающим зависимость плотности тока от потенциала.
2
Рабочей поверхностью образцов служила неизолированная часть образцов, изготовленных из сегментов труб, составляющая 0,25 см, остальную поверхность изолировали водонепроницаемым лаком.
1.2 Метод ускоренных коррозионных испытаний, имитирующих условия мокрой атмосферы.
Для визуальной оценки поведения образцов труб во влажной атмосфере использована методика испытаний (ГОСТ 9.042-75), предусматривающая выдержку образцов в эксикаторе в течение 28 суток при воздействии на них коррозионной среды, создаваемой водным раствором 3% хлористого натрия.
Исследования проводили круглосуточно в течение 28 циклов, каждый из которых составлял 24 часа. Каждый цикл состоит из двух частей. В первой части цикла (7 часов) испытания проводили при температуре 50°C и относительной влажности воздуха 95-100%. Во втором цикле (17 часов) за счет снижения в эксикаторе температуры до уровня комнатной создавали на образцах условия конденсации влаги.
Образцы для исследований в эксикаторе размещали в вертикальном положении. Расстояние между образцами, образцами и стенками эксикатора составляло не менее 50 мм.
1.3 Органолептический метод оценки состояния образцов после коррозионных испытаний.
Оценка результатов испытаний произведена визуальным методом путем определения суммарной площади всех коррозионных поражений на металлической поверхности образцов, выраженной в процентах.
Для более достоверной оценки состояния образцов сделаны фото их поверхности после испытаний (фиг. 2).
1.4 Химико-аналитический метод
2
Метод состоит в определении удельной адсорбции ингибитора на поверхности металла. Качество консервации считается удовлетворительным (РД 34.20.596-97), если поверхность металла покрыта пленкой ингибитора с удельным содержанием стеариламина (октадециламина, 1-амино-октадекана) на поверхности металла не менее чем 0,3 мкг/см.
Методика смыва стеариламина, содержащегося на поверхности металла, осуществлялась смесью щелочи и хлороформа. Исследуемый образец помещался в полиэтиленовую посуду, заливался 35 мл хлороформа и 50 мл 3% раствора щелочи (КОН или NaOH). При этом стеариламин, сорбированный на поверхности образца, переходит в раствор.
2
Далее этот двухкомпонентный раствор переносится в делительную воронку, и нижний слой (хлороформ) фильтруется через кристаллический порошок NaSO4 с целью удаления влаги.
Затем проводится определение концентрации стеариламина в пробе по методике приведенной в РД 34.20.596-97. Полученный результат относится к поверхности образца.
2. Результаты исследований
Параметры полученных электрохимических кривых представлены в табл. 1, кривые - на фиг. 1.
Результаты оценки коррозионной стойкости образцов стали во влажной
агрессивной атмосфере приведены в табл. 2.
При этом степень поражения образцов без ускоренных испытаний составляла: Ст20 - 95%.
Результаты оценки удельного содержания стеариламина на поверхности металла после операций по консервации представлены в табл. 3.
Анализ проведенных электрохимических исследований показывает, что образцы труб котла ТПП-312А энергоблока 300 МВт ст. №4 ДТЭК Зуевской ТЭС после проведенной обработки водным мицелла-молекулярным раствором стеариламина (ОДАКОН) имеют значительно более положительные значения потенциала свободной коррозии, чем у образцов до обработки. Так, необработанные ингибитором образцы имели потенциалы -0,48…-0,5 В. При этом после обработки потенциал свободной коррозии исследуемых образцов стали сдвинут в положительную сторону более чем на 100…200 мВ и составляют от -0,27 В до -0,36 В. Данный факт однозначно свидетельствует о том, что на поверхности присутствует пленка, которая снижает коррозионную активность металлической поверхности. При этом следует отметить, что образцы труб котла для исследования были вырезаны после простоя котла до 6 месяцев.
2
Наиболее положительный потенциал у образцов №22. 24, 25 (ВЭ н. «А» пакет 157, тр. 1, ВЭ н. «Б» пакет 113, тр. 1, ВЭ н. «Б» пакет 75, тр. 1). Для этих же образцов наблюдаются и минимальные скорости коррозии, рассчитанные по анодным поляризационным кривым (310, 264, 202 г/м ч соответственно).
2
4
Анализ хода анодных кривых, снятых в 0,1 н. NaSO (модельном электролите атмосферной коррозии), показывает, что для всех исследуемых образцов наблюдается характерный ход, связанный с наличием активной области растворения, после которой наступает фазовая поляризация, приводящая к пассивации металла. Токи растворения в пассивной области равны нулю. Ширина пассивной области на кривых характеризует защитные свойства формируемой пленки. Чем более широкая данная область, тем лучшими защитными свойствами обладают слои, находящиеся на поверхности образца. Из данных фиг. 1 наглядно видно, что пассивная область для всех образцов после обработки ингибитором достаточно широкая - около 1 В. Исключение составляют образцы №26, 28, а также №31. Для данных образцов ширина пассивной области несколько меньше (около 0,5 В). Соответственно для этих же образцов наблюдается и более повышенные значения скорости коррозии. Если сравнивать с образцами без обработки (Ст20 и Ст12Х18Н12Т), то следует отметить, что на их анодных кривых пассивная область полностью отсутствует, т.е. они имеют высокую склонность к коррозии.
2
2
Максимальные анодные токи в области активного растворения для образцов после обработки варьируются в интервале от 253 до 700 А/м. Исключение составляют образцы №1 и 31, для которых максимальный ток растворения достигает значений более 1000 А/м. Однако следует отметить, что условия анодной поляризации несколько отличаются от естественного влияния коррозионных факторов. Поэтому более достоверную оценку можно составить на основании ускоренных испытаний на мокрую коррозию. Данные этих испытаний показывают, что для этих образцов (№1 и 31) после 28 суток экспонирования в условиях повышенной влажности и температуры степень поражения составляла всего от 5 до 15%, т.е. защитная пленка ОДАКОН практически исключила коррозию металла.
Анализ состояния поверхности исследуемых образцов труб котла ТПП-12А энергоблока 300 МВт ст. №4 ДТЭК Зуевской ТЭС, обработанных ОДАКОН, после 28 суток испытаний в условиях влажной атмосферной коррозии показывает, что абсолютное большинство образцов имеют либо непораженную коррозией поверхность, либо поверхность с незначительными коррозионными очагами. Развитие коррозии происходило, главным образом, со стороны торцов образцов, где сплошность пленки была нарушена. В соответствии с методикой испытаний на расстоянии 1 см от кромки образца коррозионные поражения в расчет не берутся. Максимальное разрушение зарегистрировано на образцах №7, 21, 22 и 28. Сравнение с образцами без обработки показывает, что для них разрушение на уровне 30-95% наблюдали уже после 10 суток ускоренных испытаний на атмосферную коррозию. Данные факт однозначно свидетельствует о том, что обработка ОДАКОН существенно повысила коррозионную стойкость поверхности металла и практически исключила коррозию металла.
2
Качество консервации считается удовлетворительным (РД 34.20.596-97), если поверхность металла покрыта пленкой ингибитора с удельным содержанием октадециламина на поверхности металла не менее чем 0,3 мкг/см.
2
Анализ на удельное содержание стеариламина на поверхности металла после консервации (наработки пленки ОДАКОН) показывает, что значения удельной сорбции стеариламина на образцах превышают минимально допустимое значение (0,3 мкг/см). Превышение составляет от 2 до 6 раз, что подтверждает наличие хорошо сформированной пленки ОДАКОН на внутренней поверхности образцов труб.
Таким образом, комплексными исследованиями: методом электрохимической поляризации, ускоренными коррозионными испытаниями на влажную атмосферную коррозию, контроля удельной сорбции ингибитора на поверхности металла установлено, что обработка водным мицелла-молекулярным раствором стеариламина (ОДАКОН) труб котла ТПП-312А энергоблока 300 МВт привела к существенному повышению коррозионной стойкости. Следы коррозии металла отсутствуют после работы трубы в течение 2,5 лет и ежегодной профилактической ее пассивацией ОДАКОН (фиг. 2). В то же время надо отметить, что образцы труб котла для исследования были вырезаны после простоя котла до 6 месяцев. При этом о наличии защитной пленки свидетельствуют, кроме непосредственного определения наличия на поверхности металла ОДАКОН, изменение потенциала свободной коррозии металла, значительная область пассивного состояния на анодных кривых, достаточно высокая стойкость в агрессивных условиях, имитирующих влажную коррозию. Обработка труб котла ОДАКОН при работающем энергоблоке привела к торможению коррозионного разрушения металла в 1,5-3 раза по результатам электрохимических исследований и в 5-8 раз при ускоренных коррозионных испытаниях, имитирующих влажную среду.
Приведенные на фиг. 1 данные также свидетельствуют о преимуществах внедрения технологии обработки блоков пленкообразующими аминами, в частности ОДАКОН.