Согласно Правилам технической эксплуа­тации электрических станций и сетей РФ (ПТЭ) при выводе оборудования в резерв или ремонт должны быть приняты меры по его консервации. Надежная защита от стояночной коррозии обеспечивает сохранность оборудо­вания, сокращает затраты на ремонт и восста­новление, поддержание технико-экономичес­ких показателей работы оборудования и сокра­щение издержек производства, поэтому вопрос надежной консервации в отопительных котель­ных приобретает особую актуальность.

 

Для защиты конструкционных металлов обо­рудования от коррозии в мировой практике раз­работаны различные методы (технологии), а вы­бор их зависит от сроков простоя (от нескольких дней до года и более) и вида останова (в резерв, в ремонт).

Как показывает анализ данных по консерва­ции теплоэнергетического оборудования, в ос­новном получили распространение технологии, основанные на:

• образовании защитной пленки на поверхнос­ти металла с использованием реагентов (гидра­зина, аммиака, трилона Б, силиката натрия и др.); в значительно меньшей степени - пленко­образующих аминов; и в единичных случаях -контактных и летучих ингибиторов;
• создании внутри пароводяного тракта среды, коррозионная способность которой к металлу ничтожна (использование азота, подогретого или осушенного воздуха, сохранение протока рабочей среды, сухой останов);
• сочетании защитных эффектов, при совмест­ном использовании указанных технологий.

Однако все способы характеризуются нали­чием тех или иных существенных недостатков, которые в значительной мере ограничивают их широкое применение. Указанные технологии консервации (за исключением консервации пленкообразующими аминами и контактными ингибиторами) не эффективны при длительных простоях, т.к. рассчитаны на ограниченный срок простоя агрегата (до 3-4-х месяцев), поэтому требуется дополнительная переконсервация теплоэнергетического оборудования и связан­ные с этим дополнительный перерасход реаген­тов и трудозатрат. Токсичность (за исключением силиката натрия) применяемых реагентов и необходимость предварительной очистки защи­щаемых поверхностей от отложений и продук­тов коррозии требуют проведения специальных мероприятий по обеспечению экологической безопасности,

В этой связи становится актуальным поиск и внедрение перспективных методов и средств консервации теплотехнического оборудования. Основным отличием отопительных котельных является чередование режимов работы и дли­тельного холодного простоя в течение 5-6 меся­цев. С учетом специфических особенностей ра­боты предприятий теплоэнергетики (изношен­ность оборудования, ограниченность средств и т.д.) метод консервации должен отвечать следу­ющим требованиям;

• удовлетворять действующим нормативным документам;
• быть экономически доступным;
• обеспечивать надежную защиту оборудова­ния в течение 5-6 месяцев;
• разрушать имеющиеся отложения;
• должен быть экологически безопасным при расконсервации оборудования.

В 1994 г. на основе цинкового комплекса ОЭДФ и синергетических добавок неорганиче­ских и органических веществ был создан инги­битор накипеобразования и коррозии «Компо­зиция ККФ» (далее композиция), предназначен­ный для систем холодного, горячего и оборотно­го водоснабжения, открытых и закрытых систем тепло- и пароснабжения. Применение компози­ции для стабилизации жесткой недеаэрирован-ной подпиточной и сетевой воды систем тепло­снабжения согласовано РАО «ЕЭС России» (№ 02-Зк/07-763 от 27.06.03 г.).

Композиция является ингибитором коррозии смешанного действия, те. одновременно тор­мозит анодную и катодную реакции за счет ад­сорбции и комплексообразования в поверхно­стном слое, формируя на поверхности металла защитную цинк-железо-фосфонатную пленку сложного химического состава полимолекуляр­ной толщины. Цвет защитной пленки в зависи­мости от конкретных условий работы системы теплоснабжения меняется от светло-кирпично­го до черного с матовым или стальным отливом.

 

 

Исследования эффективности ингибирова-ния коррозии композицией в действующих системах теплоснабжения, подпитываемых недеа-эрированной водой, проводятся с 1999 г Кон­троль коррозионного процесса осуществлялся в соответствии с РД 153-34,1-17,465-00 грави­метрическим методом по потере массы кон­трольных образцов (индикаторов). Результаты исследований коррозионных процессов в раз­личных системах теплоснабжения и ГВС пред­ставлены на рис. 1 и 2.

Как следует из рисунков, во всех системах теплоснабжения, несмотря на их существенные отличия, по величине скорости коррозии выде­ляются три характерных участка: до теплогене­ратора, после теплогенератора и обратный сетевой трубопровод до точки врезки подпиточ-ной воды, Минимальная скорость коррозии по­лучена для участка с максимальной температу­рой нагрева воды, т.е. после теплогенератора. Максимальная скорость коррозии наблюдается в обратном сетевом трубопроводе, а участок с максимальной концентрацией реагента, т.е. до теплогенератора, по значению скорости корро­зии занимает промежуточное положение.

Необходимо отметить, что у композиции ме­ханизм ингибирования коррозии в артезианской и речной воде имеет существенные отличия.

В артезианской воде процесс формирования защитной пленки на очищенной до чистого ме­талла поверхности контрольных образцов за­вершается в основном через 1000-1500 ч от на­чала испытания, дальнейшее снижение скоро­сти коррозии и ее стабилизация происходит за счет уплотнения и упрочнения защитной пленки.

Закономерность изменения скорости корро­зии образцов от времени индикации в недеаэ-рированной воде поверхностного источника иная. Скорость коррозии на всех участках сис­темы отопления значительно меньше, чем в рассмотренных выше системах, но на протяже­нии 2160 ч имеет тенденцию не к снижению, а к росту. Причем минимальное значение скорости коррозии получено для чистой отшлифованной поверхности индикаторов (продолжительность экспозиции 720 ч), что не согласуется с общеиз­вестными закономерностями изменения скоро­сти коррозии металла.

Визуальная оценка поверхности индикаторов показала, что на их поверхности образуется за­щитная пленка черного цвета с матовым отли­вом. Строение пленки во времени постепенно изменяется от мазеобразного налета до плот­ной, прочно сцепленной с поверхностью метал­ла структуры. Одновременно изменяется хими­ческий состав пленки: массовое содержание цинка снижается, а фосфора увеличивается.

Анализ параллельно протекающих процес­сов потери массы образцов с одной стороны и формирования защитной пленки с другой поз­воляет предположить, что в рассматриваемых условиях на поверхности образцов протекает химическая реакция компонентов композиции с металлом и включением продуктов реакции в состав защитной пленки. При этом происходит уплотнение и упрочнение пленки, что делает ее малопроницаемой для коррозионно-активных агентов.

Это предположение подтверждается резуль­татами, полученными в последующие отопи­тельные сезоны, а именно; при увеличении про­должительности экспозиции образцов до 3600 ч кривая изменения скорости коррозии претер­певает излом с последующим резким снижени­ем до 0,003 мм/год. По мере отмывки системы от имеющихся отложений за счет более интен­сивного формирования защитной пленки ско­рость коррозии образцов еще более снижается, и при продолжительности экспозиции 4224 ч со­ставила 0,0001 мм/год.

Для всех без исключения систем скорость коррозии на выходе из котла, т,е, в области мак­симальных температур нагрева значительно ни­же, чем на других участках системы. Вероятно, под воздействием высоких температур, проис­ходит ускоренное формирование защитной пленки.

Очень важно, что, несмотря на значительное отличие исследованных систем и различия в ме­ханизме формирования защитной пленки_}ско­рость коррозии в недеаэрированной воде уста­навливается на уровне, соответствующем ее практическому отсутствию, т.е. не более 0,018 мм/год. Причем низкое значение рН от­рабатываемой воды и присутствие в ней агрес­сивных депассиваторов (сульфатов и хлоридов) не оказывают заметного влияния на эффектив­ность ингибирования коррозии.

На рис. 3 и 4 показан внешний вид контроль­ных образцов после удаления защитной пленки. Характерно, что есе образцы сохранили совер­шенно чистую поверхность без каких-либо сле­дов язвенных поражений.

Гравиметрический метод считается одним из наиболее достоверных по получаемой ин­формации, однако коррозия контрольных об­разцов протекает на поверхности, предвари­тельно очищенной до чистого металла, а корро­зия трубопроводов - при наличии на поверхно­сти оксидных пленок и сформировавшихся отложений. В эксплуатационных условиях тру­бопровод подвергается совместному воздей­ствию коррозионной среды и механических на­пряжений, разрушающих защитные оксидные пленки, По месту разрушений начинает проте­кать локальная коррозия. Для контроля факти­ческого состояния трубопроводов в них ввари­вались контрольные участки из новой трубы. На рис, 5 показана вырезка из контрольного участ­ка трубопровода (условия рис.  1). Внутренняя поверхность трубопровода покрыта сплошной равномерной защитной пленкой. Под слоем пленки на поверхности металла, как и в случае контрольных образце в, отсутствуют следы ло­кальной коррозии.

Учитывая способность композиции форми­ровать на поверхности различных металлов за­щитную пленку и способность эффективно раз­рушать все виды имеющихся в системе отложе­ний, уместно было предположить, что она ока­жется эффективным ингибитором стояночной коррозии.

Испытание композиции в качестве ингибито­ра стояночной коррозии проводилось в межото­пительный период 2006 г. с мая по сентябрь на котлах ДКВР-10, переведенных на водогрейный режим, и ПТВМ-30 (ОАО «Бугульминекое ПТС»), а также на котлах ТВ Г-8 (ОАО «Зеленодольское ПТС»).

В связи с тем, что котлы выводились в резерв на срок свыше 5 месяцев, для консервации бы­ло разработано специальное техническое ре­шение с учетом конкретных условий (тип котла, имеющееся оборудование для консервации, за­грязненность внутренних поверхностей нагрева и т.д.). Для приготовления раствора реагента использовалась умягченная недеаэрированная вода с суммарным содержанием хлоридов и сульфатов 80 мг/л в г. Бугульме и 410 мг/л в г. Зеленодольске.

До консервации в барабанах котлов ДКВР-10 имелись преимущественно бугристые отложе­ния продуктов коррозии, а в трубах конвектив­ного пучка смешанные отложения. По окончании консервации внутренние поверхности котла бы­ли полностью очищены от отложений, в том чис­ле от продуктов коррозии, покрывающих по­лость язвенных углублений, а поверхность ме­талла покрыта равномерной ровной пленкой черного цвета.

Для измерения скорости коррозии в котлах ТВГ-8 были установлены контрольные образцы. Результаты измерения скорости коррозии при­ведены в таблице.

Как следует из таблицы скорость коррозии законсервированных на 5 месяцев поверхнос­тей нагрева на всех котлах, несмотря на высо­кое содержание в консервирующем растворе агрессивных ионов (хлориды - 10 мг/л и суль­фаты - 400 мг/л), соответствует повышенной устойчивости металла (3 балла) по 10-балльной шкале оценки коррозионной устойчивости ме­таллов и коррозионной активности сред.

На рис. 6 показан внешний вид контрольных образцов. Визуальная оценка состояния инди­каторов показала, что их поверхность покрыта защитной пленкой темно-бурого цвета, подсло­ем пленки язвенное разрушение металла не вы­явлено.

Таблица. Результаты измерения скорости коррозии в котрах ТВГ-8 ОАО «Зеленодольские ПТС».

Таким образом, можно уверенно сказать, что композиция является эффективным ингибито­ром стояночной коррозии.

Наряду с высокой эффективностью защиты от коррозии этот способ консервации имеет ряд сопутствующих положительных свойств:

• в процессе консервации и расконсервации происходит удаление с защищаемых поверхно­стей всех видов отложений и, что весьма важно, пассивации язв за счет удаления продуктов кор­розии, покрывающих полость язвенных углубле­ний, а по мере формирования защитной пленки - к прекращению дальнейшего их развития;
• удаление бугристых отложений с внутренней поверхности трубопроводов приводит к сниже­нию гидравлического сопротивления и, как следствие, к экономии затрат электроэнергии на транспорт теплоносителя;
• отсутствует необходимость проведения пе­ред консервацией химической очистки подле­жащих защите поверхностей;
• расконсервация не требует выполнения спе­циальных экологических мероприятий и проис­ходит попутно с пуском оборудования. При этом резко сокращается время достижения норма­тивных значений примесей в сетевой воде (так называемое время восстановления водно-хи­мического режима);
• узел приготовления и дозирования водного раствора реагента прост в изготовлении и до­ступен любому предприятию.

В заключение хотелось бы остановиться на некоторых аспектах практического применения водно-химических методов предотвращения накипеобразования и внутренней коррозии, т.е. стабилизации воды, а также для консервации оборудования. При первом ознакомлении с тех­нологиями стабилизационной обработки воды и консервации оборудования реагентами все представляется предельно простым: добавил в воду препарат и получил значительный эконо­мический эффект при предельном упрощении схемы водоподготовки, однако это далеко не так. Следует отметить, что как ингибирование накипеобразования и коррозии,так и разруше­ние отложений - во многом схожие, но довольно сложные многостадийные гетерогенные про­цессы. Учесть влияние разнонаправленных фак­торов и выбрать оптимальные технологические параметры в каждом конкретном случае можно лишь по результатам специальных лаборатор-но-стендовых испытаний, которые должны вы­полняться строго индивидуально организацией, имеющей стендовое оборудование и опыт про­ведения наладочных работ,

Выводы

1.  Успешно применяемый более 10 лет рас­смотренный реагент представляет собой пер­спективную экономически эффективную и эколо­гически безопасную альтернативу традицион­ным водно-химическим режимам, применяемым в теплоэнергетике. Преимуществом данного ре­агента является его универсальность как для ста­билизации жесткой недеаэрированной подпи-точной и сетевой воде так и для консервации всех элементов оборудования тепловой схемы котельной, включая котел, вспомогательное обо­рудование и трубопроводы.

2.  Метод имеет большое будущее, т.к. одно­временно с консервацией происходит удаление отложений и не требуется дополнительных ме­тодов очистки оборудования.