Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт: Учебное пособие, страница 19

7.2  Коррозия прямоточных и барабанны котлов

Повышенная склонность котельной стали к коррозии связана со следующими особенностями [9] :

1)высокими  температурой и давлением среды, наличием высоких тепловых нагрузок, которые часто приводят к перегреву труб с образованием окалины и коррозионных язв даже в отсутствие коррозионных агентов ;

2)концентрированием коррозионных агентов и стимуляторов коррозии на поверхностях нагрева котлов. В прямоточных котлах может происходить полное упаривание нелетучих примесей питательной воды с образованием осадков даже хорошо растворимых в воде соединений ;

3)протеканием процессов накипеобразования .

В практике эксплуатации теплосилового оборудования электростанций наиболее часто встречается коррозия, вызываемая электрохимическими процессами, состоящими в том, что на участках, именуемых анодами, металл будет переходить в раствор в виде двухвалентного иона Fe²⁺ :

.

Остающиеся на металле свободные электроны  будут по металлу перемещаться на участки с более положительным потенциалом, которые называются катодами. Для протекания электрохимического процесса коррозии необходимо, чтобы свободные (нескомпенсированные) электроны непрерывно удалялись с катодных участков. В противном случае происходит выравнивание потенциалов электродов, и процесс коррозии прекращается [2].

Уменьшение начальной разности потенциалов электродов гальванического коррозионного элемента, приводящее к уменьшению интенсивности коррозии, называется поляризацией. Электродные процессы, уменьшающие поляризацию, т.е. интенсифицирующие коррозию, называются деполяризацией, а вещества, способствующие деполяризации, - деполяризаторами. Роль деполяризаторов могут выполнять окислители различного рода, т.е. вещества, способные присоединять электроны. В условиях водного режима электростанций роль деполяризаторов чаще всего выполняют растворённый в воде кислород (кислородная деполяризация)

                            (7-1)

или ионы водорода (водородная деполяризация)

                               (7-2)

Чаще всего эти катодные процессы протекают параллельно,  если для этого существуют необходимые условия.

Как показывает опыт эксплуатации, роль деполяризатора могут выполнять и нитриты, т.е. соли азотистой кислоты НNО₂. Вероятное течение процесса может быть описано следующей реакцией:

                            (7-3)

Возможны и другие схемы протекания процесса деполяризации, в котором принимают участие нитриты. Деполяризатором могут явиться также ионы меди  и железа .

Система, состоящая из анода и катода, представляет собой гальваническую пару  (гальванический элемент). В таких системах, как и в обычных гальванических элементах, в растворе электролита происходит движение катионов к катоду и анионов к аноду, что делает электрическую цепь элемента замкнутой. Следовательно, для протекания электрохимического коррозионного процесса необходимо возникновение гальванической пары, т.е. двух участков на поверхности металла с различными потенциалами, а также электролита, в который погружены эти участки металла, и деполяризаторов. Если не выполнено хотя бы одно из этих условий, то возможность протекания процесса коррозии исключается.

Результатом электрохимической коррозии с кислородной деполяризацией является образование гидрозакиси железа Fe(ОН)₂ , которая растворённым в воде кислородом переводится в гидроокись :

                  (7-4)

Скорость коррозии может быть выражена массой металла, разрушенного за 1 год (8760 ч) на 1м² его поверхности. Её можно также выразить глубиной проникания коррозионных повреждений в толщу металла за 1год, мм/год.

Среди различных видов электрохимической коррозии наибольшую опасность для поровых котлов представляет межкристаллитная коррозия, отличительной чертой которой является то, что металл разрушается по границам кристаллитов (зёрен). Эти разрушения проявляются вначале в виде весьма мелких не видимых вооруженным глазом трещин, проходящих по границам кристаллитов. Межкристаллитная коррозия возникает при одновременном действии следующих трёх факторов: высоких растягивающих напряжений в металле; неплотностей в заклёпочных швах и вальцовочных соединениях; агрессивных свойств котловой воды. Если один из этих факторов отсутствует, то межкристаллитная коррозия маловероятна.