samaneh66 10265 اشتراک گذاری ارسال شده در 22 خرداد، ۱۳۹۰ خوردگی عبارت است از انهدام و فساد یا تغییر و دگرگونی در خواص و مشخصات‌مواد (عموما فلزات) به علت واکنش آنها با محیط اطراف. در حقیقت خوردگی پدیده‌ای است که به طور طبیعی انجام می‌شود و در نهایت باتغییرات انرژی ماده مورد نظر، همراه است. نیروی محرکه لازم برای انجام واکنشهای‌خوردگی، ناشی از انرژی شیمیایی است. مهمترین عواملی که در واکنشهای خوردگی دخالت مؤثر دارند عبارتند از درجه‌حرارت، فشار، سرعت، اختلاف پتانسیل، زمان، عملیات حرارتی، تنش، تشعشع، خواص‌فلزی، شرایط سطحی، ناخالصی محیطی و عواملی نظیر اختلاف دمیدگی (هوادهی) درسطوح مجاور با الکترولیتها و اختلاف غلظت و PH در نقاط مختلف از سطح فلزی که در محیط خورنده قرار گرفته که این عوامل سبب ایجاد مناطق آندی و کاتدی می‌شوند.همچنین اثرات بیولوژیکی ماکرو ارگانیزمها یا میکرو ارگانیزمها در خوردگی و صدمات وخطرات آنها آشکار شده است. خوردگی موجب زیانهای مستقیم و غیرمستقیم نظیر تغییردر طراحی، کاهش بازده، آلودگی و اتلاف محصولات، توقف دستگاهها و واحدهای عملیاتی‌و هزینه‌های بیشتر تعمیرات و نگهداری می‌شود. مهمترین و معمول‌ترین روشهای کنترل خوردگی عبارتند از حفاظت کاتدی و آندی،مواد کندکننده، پوششها، انتخاب مواد و طراحی مناسب دستگاهها، که با توجه به نیاز ازروشهای مناسب استفاده می‌شود. در نیروگاههای بخاری، آب تغذیه، قبل از ورود به دیگ بخار باید گرم شود. استفاده ازسوخت یا بخاری که به قیمت بالا تهیه شده است برای گرم کردن آب تغذیه، مقرون به صرفه نیست، زیرا در توربین از این بخار کار مفیدتری می‌توان گرفت. لذا پس از انجام کار مفید بخار در توربین، مقداری بخار از طبقات میانی توربین گرفته شده وبرای گرم کردن آب سیکل استفاده می‌شود. تغییر اندکی در بازده نیروگاه به ویژه نیروگاه فسیلی می‌تواند اختلاف قابل توجهی در هزینه‌های سالانه سوخت به وجود آورد. پس از شروع بهره‌برداری از واحدهای‌بخار به تدریج مشکل گرفتگی کنترل‌والوهای هیترهای فشارقوی، افزایش یافت وجزو برنامه‌های تعمیراتی منظم در آمد. کنترل والو وسیله‌ای است که برای کنترل‌فلوی سیال یا فشار آن بکار می‌رود. اکسیدهای آهن موجب انسداد منافذعبور بخار کنترل والوها(Cage) و نهایتا افت فشار و فلو می‌شود که الزاما پس از ایزوله‌هیترها برای تمیزکاری کنترل والوها اقدام می‌شود. گرمکنها به سه نوع فشار پایین (LP)، فشار متوسط (IP) و فشار بالا (HP) تقسیم می‌شوند. گستره فشار قسمت پوسته(فشار بخار) در گرمکن فشار پایین از خلأ نسبی تا چند صد Psia (چند هزار کیلوپاسکال) است و این فشار در گرمکنهای فشار بالا ممکن است از(Psia 1200 8/27 MPa) هم فراتر رود. مواد مورد استفاده در گرمکنهای فشار پایین نیروگاههای فسیلی زیر فشار بحرانی، فولاد زنگ نزن نوع 304 و آلیاژ 90-10 مس - نیکل است. در گرمکنهای‌فشار بالا، بیشتر از فولاد زنگ نزن 304 و آلیاژ 70-30 مس - نیکل (مانل آب دیده) استفاده می‌شود. استفاده از آلیاژ 70-30 مس - نیکل که تنش آن آزاد شده باشد وفولاد کربنی، معمول است. با توجه به نتایج آزمایشها و بازرسیهای‌چشمی، وجود خوردگی و تشکیل رسوب ناشی از ضایعات خوردگی در هیترهای‌فشارقوی و کنترل والوهای مربوط، محرز شد.به طور متوسط دو تا سه بار در هر ماه کنترل والو برای رسوب زدایی، منافذ عبور بخار، باز وهیتر مربوط، ایزوله می‌شد. این امر ضمن‌افزایش استهلاک کنترل والو، موجب افزایش مصرف سوخت و دمای گاز در کوره (به علت‌جبران نقیصه خروج هیتر از سیکل تغذیه آب)شده و تکرار آن مقدمه‌ای برای اورهیت شدن‌لوله‌های بویلر و شوکهای حرارتی است. رسوبات روی کنترل والو، سیاه و سخت بوده و در بعضی موارد تمیزکاری بااستفاده از دستگاه تراش انجام می‌شود.آزمایشهای کیفی بعمل آمده نشانگررسوباتی متشکل از اکسیدهای آهن سه‌ظرفیتی بود. با توجه به شکننده بودن لایه‌اکسید محافظ مگنتیت و از طرفی سخت بودن رسوبات موجود، تشخیص داده شد که ترکیب حاصل، احتمالا مخلوطی‌از Fe3o4و Fe(OH)2 بوده که با توجه به افت فشار در منافذ عبورکنترل والو رسوب کرده و بر اثر دما و فشار،چسبیده و سخت شده است. طی بررسیهای‌بعمل آمده و آزمایشهای متعدد در ورودی و خروجی مسیر هیترهای فشارقوی و نهایتا آب‌مسیر تغذیه بویلر، نوسانات شدید مقدار آهن‌در مسیر آب تغذیه، دیده شد. این مقادیر از حدود حداکثر غلظت مجاز 10 تا 20میکروگرم تا یک میلی گرم در لیتر در زمانهای‌مختلف تغییر می‌کرد. جریان آب تغذیه به‌طور دائم مواد ناشی از خوردگی در داخل مسیرلوله‌های همان آب تغذیه و اجزای آن حاصل می‌شود، وارد مولد بخار می‌کنند.ترکیب اصلی مواد ناشی از خوردگی که همراه‌آب تغذیه وارد می‌شوند، اکسیدهای آهن ومس است. از جمله موارد قابل توجه، بالا بودن مقداراکسیژن در مسیر آب تغذیه خروجی ازکندانسور و وجود زنگ آهن در پساب رزینهای کاتیونی واحد پالیشینگ بود که موجب تغییررنگ شدید آب خروجی از رزینهای کاتیونی در زمان بکواش، می‌شد. همچنین با توجه به حوادث بهره برداری‌و روش نگهداری و راه اندازی واحد، لازم بودکه عوامل ایجاد و ورود اکسید آهن در سیکل‌آب و بخار با دقت بیشتری بررسی شود. لذااین امر طی پروژه تحقیقاتی بررسی علل خوردگی در هیترهای فشارقوی و گرفتگی‌کنترل والوها با ارایه راهکارهای عملی‌صورت گرفت. تشکیل رسوبات در لوله‌های آب و بخارنیروگاههای حرارتی، تاثیر منفی بر روی‌تجهیزات اصلی و کمکی، بر جای می‌گذارد.صرف نظر از ترکیب شیمیایی و ساختار،رسوبات مختلف دارای ضریب انتقال حرارت کمتری نسبت به فلزات هستند. در صورت‌آلودگی سطوح انتقال حرارت به وسیله‌ناخالصی‌ها، ضریب انتقال حرارت کاهش یافته و زبری جداره‌ها افزایش می‌یابد و با کوچک شدن مقاطع‌عبوری، تلفات سایشی، افزایش پیدا می‌کند.تمام این موارد در شرایط درجه حرارتهای‌نسبتا زیاد محیط کاری مثلا در گرمکنهای‌بازیافتی، اکونومایزرهای دیگ بخار، کندانسورهای توربین و... در بازده کاری‌تجهیزات، تاثیر می‌گذارد. در دماهای بالا، در لوله‌های سوپرهیت وواتروال دیگهای بخار، تغییرات ناشی ازتشکیل رسوبات، موجب اختلال در کارتجهیزات می‌شود. در چنین شرایطی درلوله‌های سوپرهیتر، تشکیل لایه اکسید آهن‌شدت یافته و جداره لوله‌های واتروال، نرم می‌شود و در نتیجه تحت فشار محیط کاری تغییرشکل می‌یابند و روی‌لوله‌ها برجستگیهای بادکرده‌ای، بوجود می‌آید که به مرور زمان، بزرگتر شده وضخامت جداره‌های لوله نازک می‌شود وسپس پارگی فلز (اورهیت شدن لوله‌ها) اتفاق می‌افتد. در مولدهای بخار درام‌دار در داخل‌جرمهای اکسید آهن تا پنج درصد مس فلزی، 10 درصد فسفاتها و سیلیکاتهای کلسیم ومنیزیم مشاهده می‌شود. رسوبات اکسید آهن از نظر شکل ظاهری‌متفاوت هستند. مانند رسوب سفت با سطح‌صاف و هموار، زبر ناهموار و متخلخل ورنگهای خاکستری تیره، قهوه‌ای متمایل به‌خاکستری، خرمایی تیره، قهوه‌ای تیره، مشکی که این تفاوتهای ظاهری، ناشی ازنحوه شکل‌گیری رسوبات است. مکانیسم‌نشست اکسید آهن بر روی سطوح فلزی که به صورت ذرات کلوییدی و درشت پراکنده درداخل آب قرار دارند، با روندهای کریستالیزه شدن مواد محلول واقعی و نظر به‌کاهش قابلیت حل شوندگی آنها، با رشددرجه حرارت تفاوت دارد. معلوم شده است که ذرات کلوئیدی ومیکروسکوپی، ناخالصیهای پراکنده بر روی‌سطح لوله‌های تحت گرما ایجاد می‌کنند وچسبیدن آنها به این سطوح بستگی به‌شارژهای الکتریکی مختلف دارد. ذرات‌اکسید آهن در محیط قلیایی به طور کامل‌شارژ می‌شوند. به وجود آمدن غلظت بسیار زیادالکترونها، یعنی قسمتهای شارژ شده منفی‌سطح فلز، بستگی به انتقال حرارت دارد. با توجه به این که تناسب بین فرمهای‌محلول واقعی، کلوییدی و درشت پراکنده اکسیدهای آهن در انواع مولدهای بخار،متفاوت است، شکل‌گیری رسوبات اکسید آهن به تغییرات درجه حرارت وفشارماده سیال و تغییرات کیفیت آب بستگی دارد. شکل‌گیری جرمهای اکسید آهن در هر نوع بار حرارتی، جریان دارد، ولی سرعت‌این روند با رشد بار حرارتی به شدت افزایش می‌یابد. در صورتی که مقداراکسیدهای آهن در ماده سیال، بیشتر از میزان‌قابلیت حلالیت آنها باشد، سرعت شکل‌گیری‌رسوبات اکسید آهن به غلظت آهن بستگی‌پیدا می‌کند. لذا خرابی لوله‌های واترول داخل‌مولدهای بخار درام‌دار نظر به تشکیل‌جرمهای اکسید آهن قاعدتٹ در قسمتهایی که‌دارای بیشترین بارهای حرارتی موضعی است(پایین‌ترین و بالاترین کمربند مشعلها) حاصل می‌شود. هر قدر که غلظت مواد ناشی از خوردگی داخل آب تغذیه بیشتر باشد وبخصوص هر قدر که نامساوی بودن‌جریانهای حرارتی در سطوح تشعشعی‌حرارت بیشتر باشد، صدمات وارده بیشترخواهد بود. رسوبات مسی نیز با وجود قابلیت خوب‌هدایت حرارتی مس به علت ساختار خاص خود و همراهی با اکسیدهای آهن وترکیبات کلسیم و منیزیم از هدایت حرارتی‌کمی برخوردارند. عامل مهم در شکل‌گیری‌رسوبات مسی، تغییرات بار حرارتی است و غلظت مس در شکل‌گیری، تاثیر چندانی‌ندارد. به منظور کاهش تشکیل جرمهای اکسید آهن، مقدار مواد حاصل از خوردگی آهن در داخل آب تغذیه مولدهای‌بخار، تحت محدودیت بسیار شدیدی قرار می‌گیرد. برای اجرای موازین مربوط به‌کیفیت آب تغذیه از حیث مواد ناشی ازخوردگی، باید کار دستگاههای هوازدایی راکنترل و تنظیم و کیفیت آب تغذیه را باآمونیاک و هیدرازین در حد مناسبی کنترل کرد. همچنین فضای بخار هیترها راگاز زدایی کرد و با ایجاد لایه‌های ضد زنگ، مخازن، *****ها و لوله‌ها ودی‌ایتورها راتحت حفاظت قرار داد، اکسیدهای آهن را توسط *****های یونی جداو تخلیه و میزان اکسیژن محلول را در حداقل ممکن، کنترل کرد. اکسیدهای آهنی که در آب تغذیه وسیکل وجود دارند تحت تاثیر درجه حرارت، PH آب و پتانسیل اکسید و احیا کننده‌های‌سیستم قرار دارند. در آب تغذیه و آب بویلرمولدهای بخار درام دار، غلظت اکسیدهای آهن معمولا از میزان قابلیت‌حلالیت این ترکیبات سخت حل شونده،بیشتر می‌شود به همین دلیل قسمت اعظم‌اکسیدهای آهن به صورت فاز جامد درمیزانهای مختلف پراکندگی قرار دارند. ذرات‌مگنتیت نسبت به ذرات هماتیت راحتتر بر روی سطوح حرارتی چسبیده و باقی می‌مانند. با توجه به تاثیر متقابل‌هیدرازین با اکسیدهای آهن و مس و احیای اکسیدهای آهن تا حد آهن فلزی که ذرات آن‌به صورت لجن در حجم آب باقی می‌ماند وقابل دفع توسط سیستم تخلیه مداوم یامتناوب (Blow Down) در بویلرهای درام دارهستند می‌توان با در نظر گرفتن میزان هیدرازین مورد نیاز برای حذف اکسیژن،مقداری هیدرازین مازاد برای انجام واکنشهای احیای اکسید آهن و مس به‌سیستم افزود. علاوه بر درجه حرارت، PH ماده سیال‌نیز تاثیر زیادی بر سرعت واکنشهای فوق‌دارد. گاز نیتروژن همراه با ناخالصیهای فرار،هنگام تخلیه کندانسور و دی اریتور و هیترهااز گاز، خارج می‌شود. با در نظر گرفتن غلظت‌مواد موجود در آب تغذیه بر حسب میلی گرم در کیلوگرم طبق فرمول زیر میزان هیدرازین درورودی به اکونامایزر را بین 50 تا 100میکروگرم در لیتر کنترل می‌کنند: CN2H4 = 2Co2 + 0.5CFe+ 0.5CNo2 + 0.5Ccu هیدرازین نه تنها بر روی آن قسمت ازمواد ناشی از خوردگی آهن که در حالت معلق‌در آب دیگ قرار دارند موثر است، بلکه بر روی اکسیدهایی که روی سطوح تجهیزات‌مسیر تغذیه و سطوح حرارتی مولد بخار نیز وجود دارند، تاثیر می‌گذارد. هر قدر که‌اکسیدهای آهن بر روی این سطوح بیشترباشند به همان نسبت تزریق هیدرازین نیز باید بیشتر باشد. در موقع تزریق هیدرازین به‌داخل آب تغذیه در صورت وجود اکسیدهای‌آهن، خروج اکسیدهای آهن از مسیر لوله‌های‌تغذیه به مولد بخار، افزایش می‌یابد. لذا برای‌کاهش غلظت ناخالصیهای حاصل باید ازتخلیه آب درام (Blow Down) استفاده کرد.تخلیه آب بلودان به دو صورت انجام می‌شود: 1- تخلیه مداوم، که از طریق تعویض قسمتی‌از آب داخل مدار به طور دایم انجام می‌شود. 2- تخلیه متناوب، که با تخلیه قسمتی از آب‌با فواصل زمانی صورت می‌گیرد. برای زدودن لجن همراه با آب تخلیه(بلودان) از مولد بخار، علاوه بر استفاده از روش‌مداوم، روش متناوب نیز توسط کلکتورهای‌زیرین واتروالها انجام می‌شود. تعداد دفعات‌بلودان متناوب بستگی به غلظت مواد ناشی ازخوردگی دارد. زدودن ناخالصیهای غیر فرارموجود در سیکل آب و بخار از طریق بلودان‌پیوسته انجام می‌شود. برای خارج کردن ذرات‌درشت‌تر و بهبود عمل تخلیه ناخالصیها، بهتراست بلودان پیوسته و متناوب به طور تلفیقی‌انجام شود. با توجه به این که تخلیه مداوم‌ناخالصیها با فراریت کم از سیکل، همیشه وبه طور کامل، میسر نیست لذا برای زدودن‌رسوبات قابل شست‌وشو با آب، عمل‌شست‌وشوی آبی یا آبی - بخاری تجهیزات‌را انجام می‌دهند. نظیر شست‌وشوی توربین‌به وسیله بخار مرطوب در زیر بار و برای‌زدودن رسوبات غیرقابل شست‌وشو با آب ازشست‌وشوی شیمیایی استفاده می‌کنند. در صورت افزایش تعداد دفعات ذوب شدن‌لوله‌های واتروال با نمونه‌برداری و اندازه‌گیری‌میزان رسوب، تصمیم به شست‌وشوی‌شیمیایی مولد بخار می‌گیرند. روش معمول‌شست‌وشوی شیمیایی به صورت واحد در حال توقف است. ولی روشهای جدیدشست‌وشوی شیمیایی برای واحدهای در حال کار نیز تهیه شده و در حال تکمیل شدن است. نیمی از موارد حوادث بویلر که منجر به‌خروج آن از مدار می‌شود مربوط به خوردگی‌سمت آب است و رسوب گذاری از سمت داخل‌علاوه بر کاهش بازده بویلر باعث فعال شدن‌مکانیزمهای مختلف خوردگی می‌شود. تنهاعاملی که سبب محافظت لوله‌های واتروال ازسمت آب می‌شود تشکیل لایه نازک مگنتیت‌است. توانایی استفاده از فولادهای کربنی و کم آلیاژ در تماس با آب در دما و فشار بالا، به دلیل تشکیل لایه محافظ اکسید آهن‌است. حال اگر به دلیل رشد بیش از حد و لایه لایه شدن و بروز پدیده SCC یا عوامل‌شیمیایی خارج از کنترل، نظیر تغییرات PHدر خارج از محدوده مجاز، پوسته محافظ، صدمه ببیند همراه با جریان آب تغذیه، واردمسیر سیکل آب و بخار می‌شود. رشد بیش ازحد لایه می‌تواند سبب کاهش انتقال حرارت‌شده و دمای جداره لوله را بالا ببرد، اما مشکل‌جدی‌تری که ایجاد می‌شود افزایش سایش‌ذرات جامد در تجهیزات بخصوص توربین‌است. زیرا وقتی که اکسید محافظ، لایه لایه‌می‌شود از سطح لوله، کنده شده و به داخل‌توربین حمل می‌شود. لایه لایه شدن اکسیدها به تنشهایی که به دلیل اختلاف درانبساط حرارتی بین اکسید و فلز وجود داردنسبت داده می‌شود. هر چه تغییرات دمایی سیستم به ویژه روشن و خاموش کردنهای آن‌بیشتر باشد، این تنش بیشتر شده و لایه لایه شدن اکسیدها نیز افزایش می‌یابد. لذا با توجه به حوادث رخ داده و امکانات‌موجود، نمونه هایی از لوله‌های واتروال، ری هیتر و سوپر هیتر برای آنالیز، انتخاب وارسال شد. این نمونه‌ها به روشهای‌متالوگرافی با میکروسکوپ نوری و الکترونی(SEM) و آنالیز EDAX، سختی سنجی،ضخامت سنجی، کوانتومتری و آنالیز شیمی‌ترمورد بررسی قرار گرفتند. بعضی از نتایج برای‌تحلیل شرایط لوله‌های بویلر و منشا احتمالی‌اکسیدهای آهن استفاده شد. با توجه به نتایج‌آزمایشها و میزان رسوب در واحد سطح کهmg/Cm2 60/58 اندازه‌گیری شده بود وتکرار حوادث لوله‌های واتروال در بویلر واحد یک، تصمیم به اسید شویی بویلر این‌واحد گرفته شد. با استناد به سابقه مشکل در هیترهای‌فشار قوی و با بررسی لاگ شیتهای مربوط به‌درجه حرارت آب ورودی و خروجی هیترها،ثابت بودن دمای نقاط مزبور در بعضی ازهیترها، احتمال جدا شدن و صدمه دیدن صفحه مجزا کننده ورودی و خروجی را تقویت می‌کرد. لذا طی بررسی و بازدید ازتمام هیترها مشخص شد که در بیشتر آنهاصفحات جداکننده یا افتاده و یا پیچهای‌نگهدارنده آنها دچار خوردگی بسیار شدید شده است. با در نظر گرفتن شرایط کاری هیترهای فشار قوی و متفاوت بودن جنس اجزای‌تشکیل دهنده آنها، مشخصات طراحی‌هیترها مورد توجه قرار گرفت و لازم بود دراین میان اثر عوامل حایز اهمیتی چون دما،فشار، سرعت سیال، جنس تجهیزات، موادشیمیایی تزریقی، کیفیت شیمیایی آب‌تغذیه، منابع احتمالی ورود و تشکیل اکسید آهن به آب تغذیه و... به طور مفصل‌مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد. افت فشار آب تغذیه در گرمکنها به دلیل اصطکاک‌جریان در لوله‌های طویل و کم قطر، معمولابالاست. برای طراحی پمپهای چگالش و آب‌تغذیه باید چنین افت فشارهایی را محاسبه کرد. تجهیزات اصلی و کمکی نیروگاههای‌حرارتی نه تنها در زمان بهره برداری بلکه درمدت توقف نیز تحت تاثیر عوامل خورنده‌قرار گرفته و آسیب می‌بیند. این توقفها از یک روز تا چند ماه متغیر است. وقتی که‌بویلرها تحت تعمیرات اساسی و جاری قرار دارند و یا در حالت سرد یا گرم هستنددمای فلز به طرز مشهودی کاهش می‌یابد وتاثیر عوامل خوردگی تغییر می‌کند. مثلا اگر درمسیر لوله بخار و در شرایط معمولی بهره‌برداری،سطوح فلز با بخار تماس پیدا کندو تحت خوردگی عوامل گازی قرار گیرد، درزمان تعمیرات دوره‌ای و اساسی که بعضی ازتجهیزات بازشده و بازدید قسمتهای مختلف‌انجام می‌شود سطوح داخلی دستگاهها بااکسیژن تماس پیدا می‌کنند و باعث صدمه دیدن آب بندی آنها می‌شود و درمواقعی که تخلیه تجهیزات از آب نیز صورت می‌گیرد، خشک کردن سطوح داخلی‌چنین سیستمهای پیچیده و گسترده لوله‌ها (مسیر آب و بخار) عملا غیر ممکن است.هنگام توقف واحد، روند خنک کردن‌تجهیزات معمولا همراه با کندانسه شدن بخار باقی مانده، انجام می‌شود که در نتیجه سطوح‌داخلی فلز و از جمله لوله‌های مسیر بخار ازلایه‌ای رطوبت پوشیده می‌شود. همچنین‌نقاطی وجود دارد که امکان تخلیه آب آنها نیست مانند خمیدگی تحتانی لوله‌های‌مارپیچی قسمت فوقانی سوپرهیترها. اکسیژن هوا از طریق رطوبت، پراکنده شده وضمن ایفای نقش پلاریزاتور کاتدیک‌عملکرد واکنش خوردگی بر روی سطوح فلزی را آسان می‌کند که در نتیجه آن، امکان به جریان افتادن روند خوردگی الکتروشیمیایی حاصل می‌شود. سطوح تمیز فولادهای کربنی یا کم عیار،اغلب به طور یکسان خورده می‌شود. زمانی‌که سطوح این نوع فولادها آلوده به رسوبات‌است خوردگی به صورت موضعی باایجاد حفره‌جریان می‌یابد. فراورده‌های ثانویه حاصل ازخوردگی در حال توقف، مرکب از اکسیدهای‌آهن نظیر Fe(OH)3 ,Fe3O4 وFe2O3 است که در موقع کار بعدی تجهیزات در آب‌فاقد اکسیژن محلول ممکن است نقش‌دپلاریزاتور داشته باشند و خوردگی موضعی راتشدید کنند. تخریب موضعی فلز نیز خود ازمراکز تراکم تنشهای مکانیکی است، در موقع‌راه اندازی نیز تراکم فراورده‌های خوردگی درآب تغذیه بویلر موجب صدماتی به قسمت‌توربین می‌شود. لذا در زمان توقف باید ازروشهای مناسب حفاظت و نگهداری، استفاده کرد. از روشهای مطمئن حفاظت ونگهداری توربین استفاده از گاز ازت و هوای‌گرم و مواد جاذب رطوبت است تا از کندانسه‌شدن بخار بر روی پره‌های توربین وروندهای خوردگی الکتروشیمیایی جلوگیری شود. هر یک از روشهای گفته شده دارای‌دستورالعملهای خاص خود است. از جمله موادمانع شونده که برای حفاظت و نگهداری‌واحدهای مولد بخار که برای مدت نامعلومی‌متوقف و سریعا راه‌اندازی می‌شوند بکار می‌رود و نیازی به تخلیه مولد بخار از این‌مواد نیست، مخلوط آمونیاک و هیدرازین‌هیدرات است. طی بررسیهایی، معلوم شده‌است که در شرایط دمای پایین محلولهای‌آمونیاک و هیدرازین در صورتی که غلظت‌آنها از 200 میلی‌گرم در لیتر بیشتر باشد تاثیرغیرفعال کننده بر روی فلز دارند. برای‌واحدهای مولد بخار فشار بالا محلول‌حفاظتی با غلظت 300 تا 500 میلی‌گرم درلیتر هیدرازین و PHحدود 5/10 الی 11توصیه شده است. چون فشار آب و بخار درگرمکنهای آب تغذیه بسته بیشتر از فشار آنهادر چگالنده است و همچنین لوله‌ها به صورت‌خمیده هستند، باید از لوله هایی با حداقل‌ضخامت (و بیشترین شماره مشخصه) استفاده کرد. خصوصیات فلز و ترکیب الکترولیت نظیرپایداری شرایط ترمودینامیکی، نوع ساختارآلیاژ، شرایط ترمودینامیک فلز، دمای محلول،مکانیکی آن در فلز از جمله عوامل موثر درروند خوردگی است. خوردگی ناشی از حضور گازهای چگالش‌ناپذیر مساله‌ای است که‌لوله‌های گرمکن، به ویژه گرمکنهایی که درفشار پایین‌تر از فشار جو کار می‌کنند با آن مواجه هستند. این گازها همچنین به دلیل‌پوشاندن سطوح خارجی لوله‌ها موجب کاهش‌انتقال گرما در گرمکنها می‌شوند، که چنین‌مساله‌ای در چگالنده اصلی نیز وجود دارد. بااستفاده از یک مکانیسم تخلیه مناسب، گازهای چگالش‌ناپذیر را از گرمکنها خارج می‌کنند. در شرایط وقوع روندهای دپلاریزاسیون‌هیدروژنی، فاز جامد حاصل از اکسیدهای‌هیدراته به صورت ضعیف در سطح فلز تحت خوردگی می‌چسبد و مقدار زیادی نیزذرات جامد نظیر Fe(OH)2 و Fe(OH)3وارد آب تغذیه شده و همراه جریان آب برده‌می‌شود. PH محلول در سرعت روندهای‌دپلاریزاسیون هیدروژنی واکسیژنی تاثیر دارد. با افزایش PH، دپلاریزاسیون‌هیدروژنی کاهش می‌یابد. افزایش غلظت‌یون -OH نیز سرعت دپلاریزاسیون‌هیدروژنی را کاهش می‌دهد. لذا ورود یونهای‌آهن از قسمت آندیک کاهش یافته و حل شدن فلز، کند می‌شود. با رسیدن PH به‌بیش از 8/8 دپلاریزاسیون هیدروژنی متوقف می‌شود. در شرایط 9=PH دپلاریزاسیون‌اکسیژنی با سرعت کمتری جریان می‌یابد.همچنین مشاهده شده است که در محلولهای‌قلیایی لایه اکسیدهای هیدراته، روی فلزاستحکام بیشتری دارند و قابلیت حل شدن اکسیدهای هیدراته آهن در PH بالا (دمای‌ثابت) کمتر می‌شود. مجموع مساحت‌قسمتهای آندیک در چنین شرایطی محدود وآندهای باقی مانده سریعتر حل می‌شوند.اکسیژن حل شده باعث تخریب موضعی فولاد کربنی به صورت حفره می‌شود. در صورتی که اکسیژن و دی‌اکسیدکربن‌همزمان حضور داشته باشند خوردگی‌یکپارچه و محصولات آن به راحتی از سطح فلز پاک می‌شود همچنین غلظت‌ناخالصیها در آب افزایش می‌یابد. برای از بین بردن خوردگی بر اثردپلاریزاسیون هیدروژنی در نیروگاههای حرارتی جدید، از تزریق آمونیاک استفاده می‌کنند. یونهای هیدرواکسید حاصل‌از تجزیه آمونیاک، یونهای هیدروژن را که‌موجب تجزیه هیدرواکسید آزاد شده‌اند، خنثی می‌کنند. اما باید توجه کرد که هر قدرغلظت اکسیژن و آمونیاک در آب بیشتر باشدبه همان نسبت خوردگی آلیاژی مس و روی،سریعتر انجام می‌شود (اکسیژن برای روی ومس دپلاریزاتور کاتدیک است و وجودآمونیاک باعث ایجاد کمپلکس Zn (NH3)nو Cu (NH3)n و زدایش روی و مس می‌شود. nممکن است به عدد شش هم برسد) ازجمله تجهیزاتی که برای کاهش غلظت اکسیژن در آب تغذیه بکار می‌رود دی‌اریتور است که نقش هیتر را نیز ایفا می‌کند. با ورودبه دی‌اریتور، افزایش دمای آب طبق قانون هنری Ci=K.Pi ( Ci= غلظت‌گازحلال در مایع و Pi= فشار جزیی همان گاز در بالای مایع و K= ضریب متناسب با دما)اکسیژن از فاز مایع که غلظت بیشتری دارد به‌فاز گاز با فشار جزیی کم و غلظت کمتر منتقل می‌شود. برای کاهش هر چه بیشتر اکسیژن به‌خروجی از دی‌اریتور، تزریق هیدرازین انجام می‌شود. سرعت تاثیر متقابل هیدرازین‌با اکسیژن بستگی به دما و PH محلول دارد.در شرایط حرارتی بیش از 100 درجه سانتیگراد و PH بیش از 7/8 ، هیدرازین در 2 تا 3 ثانیه با اکسیژن، واکنش انجام می‌دهد. هیدرازین با واکنش شدید، اکسیدهای‌آهن و مس را نیز احیا می‌کند که واکنشهای‌آن عبارتند از: واکنش اکسید مس در شرایط حرارتی 65 درجه سانتیگراد و واکنش اکسیدآهن درشرایط حرارتی 120 درجه سانتیگراد انجام می‌شود. در دمای بیش از 180 درجه‌سانتیگراد نیز هیدرازین تجزیه می‌شود. تجزیه هیدرازین در لوله آب تغذیه شروع شده و در دیگ بخار ادامه یافته و درشرایط گرم کردن بخار (سوپرهیت) خاتمه‌می‌یابد. در خروجی سوپر هیتر معمولاهیدرازینی در بخار مشاهده نمی‌شود. ازت‌تشکیل شده در جریان احیا همراه با بخار ازدیگ بخار خارج می‌شود. با توجه به تجزیه هیدرازین و تاثیرمتقابل آن بر ناخالصیهای موجود در آب تغذیه، میزان تزریق باید به گونه‌ای‌تنظیم شود که مقدار هیدرازین در ورودی به‌اکونومایزر دیگ بخار حدود 30 تا 50میکروگرم در لیتر باشد. از انواع هیدرازین‌موجود (هیدرازین سولفات، هیدرات وفسفات) هیدرازین هیدرات به علت این که‌املاح موجود در آب را افزایش نمی‌دهد بهتر از سایر انواع است. در صورتی که دمای آب حدود 150 تا200 درجه سانتیگراد نگهداشته شود نتیجه‌عمل بهتر خواهد بود. همچنین در زمانی که‌گاز ازت برای نگهداری استفاده می‌شود بایدضمن اکسیژن زدایی آب، فشار گاز ازت را بیش از اتمسفر نگاهداشت تا از ورود هوا به‌داخل سیکل آب و بخار جلوگیری شود. در مولدهای بخار درام دار فشار بالا، آب‌افزودنی از نوع بدون یون و سیلس زدایی‌شده، است لذا غلظت ناخالصیهای داخل آب‌تغذیه بویلرهای فشار قوی، کم است. عناصرترکیبی اصلی ناخالصیهای محلول در آب این‌نوع از بویلرها، کلریدها، سولفاتها، فسفاتهای‌سدیم و همچنین اسیدسیلیسیک آزاد است‌که به صورت مولکولهای تجزیه نشده بوده وقسمتی از آن نیز ممکن است به حالت‌کلوئیدی در محلول موجود باشد. مواد ناشی ازخوردگی اکسیدهای آهن و مس و هیدروکسیدآپاتیت عمدتا به صورت ذرات درشت (لجن‌داخل بویلر) و در حالت پراکنده در داخل آب‌بویلر وجود دارد. آب بویلر مولدهای بخار فشارقوی در شرایط رژیم بدون فسفات، فاقد فسفات است و در داخل آب بویلر علاوه‌بر کلریدها و سولفاتهای سدیم، کلریدها وسولفاتهای کلسیم و منیزیم و اسیدسیلیسیک آزاد نیز به صورت محلول وجود دارد. با توجه به نسبت قابلیت حل شوندگی ناخالصیها در بخار و یا حمل توسط قطره، این ناخالصیها به قسمت‌سوپرهیت نیزمنتقل می‌شود از جمله‌اکسیدهای آهن و مس و سولفات سدیم. بخار سوپرهیت ضمن عبور از قسمت‌محوری (پره‌های توربین) منبسط شده وعوامل آن سریع افت می‌کند. با کاهش فشار ودما، قابلیت حل شوندگی تمام املاح،اکسیدهای آهن و مس و همچنین اسید سیلیسیک آزاد، کاهش می‌یابد. برای‌ناخالصیهایی که در بخار با عوامل اولیه درحالت محلول اشباع قرار داشته باشد، حالت‌اشباع مجدد و از جمله شروع تشکیل فازجامد از محلول بخار، به همان نسبتی که قابلیت حل شوندگی آنها کمتر باشد زودترشروع می‌شود. برای ناخالصیهایی که درعوامل اولیه در حالت محلول اشباع نشده قرار داشته باشند، حالت اشباع، هنگامی‌شروع می‌شود که غلظت واقعی ناخالصی‌مساوی با قابلیت حل شوندگی باشد. در موقع‌افت بعدی عوامل بخار و قابلیت حل شوندگی‌مواد محلول بخار مجددا اشباع و تجزیه فازجامد از آن شروع می‌شود. بخار دارای عوامل (پارامترهای) بالا وبسیار بالا در رابطه با اکسیدهای آهن همیشه‌محلول اشباع شده، است و ته نشین شدن‌اکسیدهای آهن از محلول بخار از مراحل اول‌توربین شروع می‌شود. با توجه به کاهش‌بسیار آهسته قابلیت حل شوندگی اکسیدهای‌آهن، عمل تجزیه باید بر حسب کاهش‌عوامل آنها ناحیه قابل ملاحظه‌ای از قسمت محوری (پره‌های) توربین را در برگیرد. دررابطه با Na2So4 و Na2Sio3 موجود در بخار، عوامل اولیه قاعدتا باید محلول اشباع شده ودر رابطه با NaCl محلول اشباع نشده، باشد.بنابراین Na2So4 و Na2Sio3 باید زودتر ازNaCl تجزیه شوند. با توجه به کاهش سریع‌قابلیت حل‌شوندگی املاح سدیم، عمل‌تجزیه آنها و تبدیل شدن به فاز جامدبرحسب افت عوامل بخار باید در قسمت‌محدودی از توربین گسترش یابد. اسید سیلیسیک آزاد در بخار سوپرهیت‌دچار تغییراتی می‌شود و به صورت کوارتزکریستالیک و اسید سیلیسیک بی شکل(آمورف) نیز وجود دارد و تجزیه فاز جامدکوارتز زودتر از نوع بی شکل شروع می‌شود. در روسوبات حاصل در قسمت محوری(پره‌های) توربینهای فشارقوی تمام ناخالصیهای موجود در بخار سوپرهیت‌مشاهده می‌شود. درصد نسبی رسوبات باقابلیت حل شوندگی آنها در بخار سوپرهیت‌مطابقت دارد. به عنوان مثال رسوبات قسمت‌فشارقوی توربین معمولا حدود 20 تا 50درصد، املاح سدیم و 40 تا 70 درصد، اکسید آهن و مس است. در قسمت فشار ضعیف توربین 40 تا 80 درصد اسید سیلیسیک آزاد و حدود 10 تا 12 درصد اکسید آهن مشاهده می‌شود.طی آنالیز شیمیایی رسوبات می‌توان مقدارسیلیکاتها، کربناتها و کلریدها را معلوم کرد.مقدار ترکیبات کلسیم و منیزیم داخل‌رسوبات، زیاد نبوده و معمولا کمتر از پنج درصد است. در نزدیکی انتهای توربین،میزان درصد هماتیت داخل رسوبات و میزان‌کل رسوب افزایش می‌یابد. همچنین امکان‌وجود انواع کمپلکسهای پیچیده و مگنتیت نیزوجود دارد. با ظاهر شدن رسوبات بر روی‌پره‌های توربین، زبرشدن سطوح آنها، افزایش می‌یابد. در نتیجه نشست غیر یکنواخت رسوبات در سطح هر پره و در مراحل (Stage)جداگانه، پروفیل کانالهاتغییر می‌کند و عمل تقسیم مجدد افتهای‌حرارتی مراحل، صورت می‌گیرد. رسوباتی که‌در قسمت محوری توربینها به وجود می‌آیند،قاعدتا منجر به توقف دستگاههای مزبور نمی‌شود، اما تاثیر مهمی بر کارکرد اقتصادی آن دارد. در شرایط تجمع رسوبات،ضریب عملکرد مفید نسبی داخلی توربین کاهش می‌یابد. در توربینهای به قدرت 300 مگاوات در شرایط تجمع رسوبات به‌مقدار یک کیلوگرم ضریب عملکرد مفید 5/0 تا یک درصد کاهش داشته است. در نتیجه تجمع رسوبات، افزایش فشاردر مراحل توربین، در مقایسه با ارقام‌محاسباتی، حاصل می‌شود. برای این که‌فشارهای مجاز در مراحل توربین از حد تعیین شده بیشتر نشود باید بخار عبوری‌از توربین را کاهش داد و به این ترتیب قدرت‌توربین را تنظیم کرد. با توجه به این که مقاطع‌عبوری در قسمت محوری (پره‌ها) محفظه‌فشار قوی توربین بزرگ نیست در شرایطعوامل مافوق بحرانی بخار، افزایش قابل ملاحظه فشار در مراحل توربین در موقع‌پیدایش رسوبات کم و ناچیز نیز مشاهده می‌شود. رسوباتی که بر روی سطوح حرارتی تولیدبخار به وجود می‌آیند از نظر ترکیب شیمیایی‌و فازی و همچنین ساختار خود کاملامتفاوتند.اکثر رسوبات، دارای قابلیت کم هدایت گرماهستند و کم و بیش به طرز محکمی به سطح‌فلز می‌چسبند. در صورتی که تجمع رسوبات‌بر روی جداره لوله‌ها به چند صدم میلیمتربرسد دمای جداره از حد مجاز (برای فولاد کربنیزه، حد مجاز 500 درجه سانتیگراد است)بالاتر رفته و این امر موجب کاهش استحکام‌آن و تشدید روند خوردگی می‌شود. پس از مدتی قسمتهای سوپر هیت فلزتحت تاثیر فشار ماده سیال تغییر شکل داده وجداره لوله در این قسمتها نازک شده وسرانجام پاره می‌شود. منشاء ایجاد رسوبات‌ناشی از کلسیم و منیزیم، نفوذ آب خنک کننده‌به داخل کندانسور و سایر مبدلهای حرارتی، خرابی دستگاههای اصلی تولید آب بدون یون و یا تصفیه آب کندانسه است. همان طور که توضیح داده شد وجوداکسیدهای آهن بر روی سطوح داخلی‌مولدهای بخار از یک طرف در نتیجه‌روندهای خوردگی فلز بویلر است که به طورمداوم ولی در رابطه با شرایط متغیر با سرعت‌مختلف جریان دارند و از طرف دیگر پدیدارشدن آنها در روند تشکیل رسوب می‌تواند ناشی از اکسیدهای آهن که به صورت محلول‌یا محلول کلوئیدی در آب بویلر وجود دارند،باشد. در موقع بروز این گونه حوادث باید دیگ بخار به صورت اضطراری متوقف وتعمیر شود. معایب خوردگی فلز در محیطکاری نیز مضاف بر خرابیهای فوق است برای‌توقف خنک کردن و رفع عیب قسمت معیوب،انجام تعمیرات و راه اندازی مجدد دیگ بخارنیاز به دقت قابل ملاحظه‌ای دارد. هر قدر که‌قدرت تولیدی واحد بیشتر باشد به همان‌نسبت توقف خارج از برنامه‌ای آن زیان‌اقتصادی بیشتری را در بر دارد. برای این که از توقفهای اضطراری دیگهای بخار بنا به‌دلایل فوق جلوگیری شود، بدیهی است‌شرایطی را باید به وجود آورد که باعث‌جلوگیری از تشکیل رسوبات و نیز خوردگی‌فلزات شود. طی مطالعات و تحقیقات، مشخص شده است که آب در شرایط حرارتهای بیش از230 درجه سانتیگراد، آهن را اکسید می‌کنداما در شرایط مناسب طی واکنشهایی پوسته‌حفاظتی مانینیت Fe3O4 را تشکیل‌می‌دهد. طبق تئوری الکترونی یونی روندرشد پوسته مگنتیت را به عنوان نتیجه‌عملکرد عنصر مختص به خود مورد بررسی‌قرار می‌دهند که سطح فلز در مرز پوسته آندبوده و سطح پوسته در مرز آب کاتد است.پوسته اکسید که دارای قابلیت هدایت‌الکترونی و یونی است نقش مدار داخلی وخارجی سلول بسته را انجام می‌دهد. اتمهای‌آهن که به وسیله حرارت، فعال شده‌اند درلایه بین قسمت فلز و اکسید، پراکنده می‌شوند. روند آندیک در این مرز،جریان می‌یابد و یونهای تشکیل شده آهن ازطریق قسمتهای آزاد شبکه کریستالی اکسیددر سطح قسمت اکسید آب، پراکنده می‌شوند.در این سطح یونهای آهن با یونهای‌هیدرواکسید موجود در آب و طبق این معادله، متقابلا عمل می‌کنند: الکترونهای جابه جا شده در مرز قسمت‌اکسید آب باعث به وجود آمدن قسمت یونهای هیدروژن موجود در آب و در نتیجه تشکیل هیدروژن اتمی می‌شوند. هیدروژن‌مزبور ضمن این که قسمتی از آن تحت‌ترکیب مجدد با تشکیل هیدروژن مولکولی‌قرار می‌گیرد از طریق اکسید در فلز پخش می‌شود. در مرز قسمت اکسید - فلز تعادل بین‌هیدروژن حل شده در فلز و هیدروژن جذب شده سطحی در پوسته اکسید برقرار می‌شود. به دلیل این که جذب در پوسته‌تشکیل شده مگنتیت مشکل است، لذا با گذشت زمان سرعت اکسیداسیون آهن به وسیله آب و سپس سرعت رشد پوسته‌کاهش می‌یابد. در شرایطی که در تمام‌سطوح فلز، پوسته مکنتیت تشکیل و حفظشود، تاثیر خوردگی آب با دمای زیاد بر روی فولاد کربنیزه عملا قطع می‌شود. به این‌ترتیب مجموع خوردگی فولاد، تحت تاثیر آب‌با دمای زیاد بدون اتلاف قابل ملاحظه فلز وعبور اکسیدهای آهن به محیط کاری جریان‌می‌یابد و هیدروژنهای آزاد شده از دیگ بخارهمراه با بخار، وارد محیط کاری می‌شود. مقدارهیدروژن آزاد شده، مقاومت و استحکام‌پوسته‌های حفاظتی مگنتیت رادر سطوح دیگ بخار آغشته به آب مشخص می‌کند. صدمه دیدن و تخریب پوسته‌های‌مگنتیت، شرایط جریان یافتن خوردگی موضعی فلز بویلر را به وجود می‌آورد که تحت تاثیر عوامل خارجی به ویژه دما،ترکیب و غلظت آب بویلر، تنشهای حرارتی ومکانیکی موجب بروز انواع خوردگی می‌شود.بارهای زیاد حرارتی محلی که در شرایط نامطلوب سوخت مصرفی به وجود می‌آیند درایجاد رسوبهای اکسید آهن&z 4 لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده