ВЫХЛОПНАЯ ШАХТА КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

Полезная модель относится к устройствам компрессорных станций магистральных трубопроводов, а именно к выходным устройствам приводных газотурбинных установок наземного применения.
Общим назначением выхлопного устройства, в частности выхлопной шахты является обеспечение отвода рабочего тела газотурбинной установки в заданном направлении с минимальными гидравлическими потерями при принятых габаритных ограничениях.
Металлические выхлопные шахты компрессорных станций очень трудно защитить от коррозии лакокрасочными или полимерными составами: перепады температуры до 600°C быстро сжигают защитные покрытия и оставляют трубу беззащитной перед коррозией. Напыление алюмосодержащего защитного покрытия позволяет решить проблему защиты дымовой трубы от коррозии на 15-20 лет.
Алюминиевое покрытие является анодным по отношению к стальной основе, так как имеет потенциал более отрицательный, чем у стали.
Таблица 1.
Элемент
Mg
Al
Zn
Cr
Fe
Co
Ni
Е<sub>0</sub>, В
-2,37
-1,66
-0,76
-0,74
-0,44
-0,28
-0,25
Таблица 1. Электрохимический ряд
Алюминиевое покрытие обладает отличными противокоррозионными характеристиками. Склонность алюминия к пассивации (окислению) не позволяет спрогнозировать поведение покрытия в случае механического повреждения покрытия, сопровождающегося оголению стальной основы.
С целью определения влияния пористости алюминиевого покрытия на скорость коррозии стальной поверхности было проведены ускоренные коррозионные испытания.
Данное испытание обычно используется для определения сквозной пористости покрытий. Для определения характера пористости образцы с покрытием были выдержаны в течение 20 минут в растворе железосинеродистого калия (40 г/л) и хлористого натрия (2 г/л). Железосинеродистый калий дает реакцию на железо, цвет раствора, в результате которой, из желтого становится синим (темно-синий осадок турнбулевой сини).
2+
3-
III
II
6
4
6
3
4FC+3[Fe(CN)]→Fe [F(CN)]↓
Индикацией наличия сквозной пористости в данном методе является появление темно-синих пятен на индикаторной бумажке, пропитанной раствором.
Поскольку алюминий имеет более отрицательный электродный потенциал по сравнению с электродным потенциалом железа, как показано в таблице 1, раствор, заполняя поры в покрытии, становится электролитом, как показано схематично на рис.1.
Во время протекания электрохимической реакции происходит растворение алюминия с поверхности покрытия в электролите с образованием нерастворимого белого осадка Al(ОН)3↓. В свою очередь стальная поверхность не коррелирует и остается защищенной до полного растворения алюминиевого покрытия.
Известна выхлопная шахта компрессорной станции, выполненная из металла. На наружную поверхность шахты нанесено покрытие из алюминия. (RU №65983, Дата приоритета 28.03.2007 г, МПК 29/00)
Недостатком известной шахты является сравнительно небольшой срок службы покрытия.
Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является повышение коррозионной стойкости поверхностей выхлопной шахты компрессорной станции и повышение срока службы покрытия.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении срока службы компрессорной станции.
Технический результат достигается тем, что в выхлопной шахте компрессорной станции, выполненной из металла, на наружную поверхность шахты нанесено алюминиевое покрытие толщиной не менее 150 мкм.
Нанесение на наружную поверхность выхлопной шахты алюминиевого покрытия позволяет решить проблему долговременной защиты этой поверхности от коррозии при работе в условиях высоких температур и воздействия выхлопных продуктов сгорания за счет образования плотного слоя покрытия.
Опытным путем определено, что наиболее оптимальной толщиной слоя алюминия, нанесенного на наружную поверхность выхлопной шахты компрессорной станции, является толщина порядка 150 мкм, при этом скорость нанесения покрытия не должна быть меньше 50 м/сек.
Такое покрытие образует на наружной поверхности выхлопной шахты плотный слой, который во время работы компрессорной станции долговременно предохраняет наружную поверхность выхлопных шахт от коррозионного износа. Покрытие, имея прочную связь с основным материалом шахты, работает при температурах до 600°C, не растрескиваясь, и тем самым сохраняет первоначальный внешний вид выхлопных шахт и продлевает их межремонтный ресурс до 15 лет.
Такое покрытие позволяет решить проблему долговременной защиты поверхности выхлопной шахты от коррозии при работе в условиях высоких температур и воздействия выхлопных продуктов сгорания за счет образования плотного слоя покрытия.
Пример 1. На наружную поверхность выхлопной шахты из стали 20Х13 компрессорной станции газопламенным методом напыления нанесено алюминиевое покрытие толщиной 150 мкм. Необходимая толщина покрытия была получена многократным повторением процесса нанесения покрытия путем перемещения горелки относительно напыляемой поверхности. Пористость покрытия составила 2-4%, микротвердость была в пределах 48-50 HV0,05. Технический осмотр покрытия, проведенный через 5 лет эксплуатации, показал сохранение эксплуатационных характеристик покрытия и полное отсутствие коррозионных пятен.
Пример 2. На наружную поверхность выхлопной шахты из конструкционной стали К20 компрессорной станции на зонах сварных соединений газопламенным методом нанесено алюминиевое покрытие толщиной 250 мкм (по требованию Заказчика). В таблице 2 приведены результаты исследований характеристик лакокрасочного и алюминиевого газопламенного покрытий проведенные на образцах сварных соединений установленных на наружной поверхности выхлопной шахты компрессорной станции по истечению 2 лет эксплуатации выхлопной шахты.
Таблица 2
Результаты сравнительных опытно-промышленных испытаний серийно-применяемых лакокрасочных и газотермических покрытий
Наличие коррозионных процессов
Покрытие
Метод нанесения
Видимые дефекты
Лак на основе эпоксидной эмали
Распыление
60%
Вспучивание и отслаивание покрытия
Кремнийорганическая смола
Распыление
20% (локальные зоны)
Зоны с механическим повреждением имеют сильное развитие коррозионных процессов
Алюминиевое покрытие
Газопламенное напыление
Коррозионные процессы отсутствуют
-
Пример 3. Ремонт наружной поверхности выхлопной шахты компрессорной станции проводился газопламенным методом напыления алюминиевым покрытием толщиной 500 мкм (по требованию Заказчика). В связи с тем, что каждый год проводились ремонтные работы по защите от коррозии наружной поверхности выхлопной шахты путем нанесения эпоксидной эмали без предварительного удаления ржавчины, по истечению 3 лет эксплуатации глубина коррозии составила 200-3500 мкм. По требованию Заказчика был удален старый слой лакокрасочного покрытия и нанесено алюминиевое покрытие толщиной 500 мкм газопламенным методом напыления.