حفره اکسیژن

خوردگی در دیگ بخار

خوردگي و عوامل مخرب در اجزاي ديگ بخار

در هر جایی که از فلزات استفاده شود، خوردگی امری اجتناب ناپذیر خواهد بود. خوردگی در دیگ بخار ، هزینه های بالایی را به همراه خواهد داشت. با این وجود نمی توان میزان خوردگی را به صفر رساند. اما با انتخاب مواد مناسب، طراحی اصولی و نیز بکارگیری روش های صحیح بهره برداری می توان. از هزینه های ناشی از خوردگی کم کرد.

از آنجائيكه ديگ بخار تحت دما و فشار بالا كار مي كند. لذا مساله فرسودگي در تمام اجزاء جوش خورده و اتصالات آن از اهميت خاصي برخوردار است . نمونه گيري در فواصل منظم از آب يا بخار. و بازرسي متناوب تجهيزات در مواقعي كه ديگ بخار بدليلي كار نمي كند نيز از تخريبهاي غير منتظره جلوگيري مي نمايد.

بطور كلي اشكال خوردگي كه غالبا در ديگهاي بخار بوقوع مي پيوندند بشرح ذيل دسته بندي مي شوند:

 

فرسایش

 

درميان عوامل فرسايشي خوردگي مسئله اي است كه بيشتر جلب توجه كرده و به دو بخش زير تقسيم مي شود:

  1. قسمتهايي كه تحت تأثير گاز احتراقي قرار دارند.
  2. بخشهايي كه در تماس با سيال داخلي هستند.

خوردگی در سطوح خارجی ( نواحی تحت تاثیر گاز احتراقی )

 خوردگی در دمای بالا ( High Temperature Corrosion)

 در ديگهاي بخار خوردگي مواد فولادي در فضاي گازهاي احتراقي شديد بوده و با افزايش دما تشدید میشوند. موادی که شامل کروم هستند بويژه فولادهاي زنگ نزن كه بيش از ۱۲ % كُرم دارند بطور قابل ملاحظه اي در مقابل خوردگي مقاومت نشان مي دهند . محيطهاي توأم با مواد خورنده در دماي بالا باعث خوردگي بيشتري شده كه معمولاً به آن خوردگي در دماي بالا گفته مي شود. از بارزترين محیط خورنده در دماي بالا محيطي است كه شامل واناديم بوده و خوردگي توسط خاكستر سوخت كه شامل اكسيد واناديم است ايجاد مي گردد .خوردگی در دیگ بخار

در ديگهاي بخاري با سوخت نفت (Oil fuel) سولفات سديم با پنتواكسايدواناديم، در حين احتراق تركيب شده و تشكيل يك پوشش ، با ويژگي خوردگي بالا و مذابي شكل به نام Slag بر روي سطوح تحت گاز Super Heater Reheater را می نماید. Slag  ذوب شده تمايل به حل نمودن هر نوع فولاد تحت تماس داشته و در نتيجه منجر به ضعف در ساختار لوله ها مي گردد . اما همچنانكه ذكر شد بالا بودن كروم در آلياژ معمولاً بيشترين مقاومت و موصونيت را ايجاد خواهد نمود گرچه اين پديده در فولادهاي زنگ نزن به صورت خوردگي موضعي معمول بوده كه بايستي بدان توجه نمود.

روشهاي ذيل مي توانند در كاهش اين نوع خوردگي مؤثر مي باشند:

  • اضافه كردن اكسيد كلسيم و يا اكسيد منيزيم به سوخت كه باعث بالا بردن دماي ذوب خاكسترشوند.
  • پاك سازي تناوبي لوله ها توسط دمنده هاي دود (Soot blowers)
  • انتخاب سوخت مناسب و يا تصفيه آن از عناصر مضر.
  • در نظرگيري مواردي مانند بهينه سازي شكل هندسي كوره، ترتيب لوله ها، دماي فلز، دماي گاز
  • و محل قرار گيري دمنده هاي دود و انتخاب صحيح مواد در طراحي ديگ بخار.خوردگی در دیگ بخار

 خوردگی در دمای پایین (Low Temperature Corrosion)

در ديگهاي بخار اين نوع تخريب در خلال خاموش سازي ر خ داده و اغلب مرتبط به خوردگي نقطه شبنم است و حتي ملاحظه گرديده كه در شرايط بحراني اين خوردگي در فولاد به ميزان “۰٫۵ در سال نفوذ نموده است خوردگي مذكور معمولاً در قسمتهاي Economizer و Cold end ( ناحیه ورودی هوا و خروجی گاز ) مربوط به Air heater  نواحي بازياب حرارتي و نيز در لوله هاي ديگ بخار Self support مشهود است.

مقاله :  دیگ آب گرم و تجهیزات مکانیکی وابسته به دستگاه + خرید دیگ آبگرم

اين نوع خوردگي موقعي رخ مي دهد كه گازهاي حاصل از دماي سوخت به زير نقطه شبنم رسيده و بخار آب به شكل تقطير بر روي سطوح ايجاد مي شود . بديهي است كه اين نوع تخريب با حضور محصولات سولفوري( SO2 or SO) تسريع مي گردد و با وجود رطوبت منجر به اسيد سولفوريك خواهد شد، بنابراين بالاترين مقدار سولفور در سوخت و كمترين دما در گاز خروجي بيشترين خوردگي را موجب خواهد شد .خوردگی در دیگ بخار

خوردگی دیگ بخار

تجربه نشان داده است كه اگر دماي آب تغذيه به Economizer بالاتر از حداقل ميزان دماي معين نگهداشته شود مقدار خوردگي را مي توان به حد مجاز ايمني كاهش داد . همچنين اين پديده در نواحي لوله هاي ديگهاي بخارصنعتی و Package بويژه در نواحي كه از مواد ريختگي كه به لحاظ آب بندي استفاده گرديده (مواد دير گداز )مشهود است اين مسئله در خلال توقف ديگهاي بخار و با توجه به حضور خاكستر جمع شده و جذب رطوبت اتمسفر رخ مي دهد. مي توان با بكارگيري موارد زير از خوردگي مذكور جلوگيري كرد:

  • پاك سازي سريع خاكستر و دوده و ديگر محصولات احتراقي بعد از خاموش سازي از لوله ها وسطحي كه با گاز در تماس است.
  • شستشوی اين سطوح بطور كامل با آب به منظور حل نمودن، رقيق ساختن و از بين بردن باقيمانده تركيبات گوگرد و خشك سازي بعد از اين شستشو توسط دميدن هوا در ديگ بخار.
  • تمام سطوح پاك شده بايستي توسط روغن و يا نفت با غلظت مناسب به منظور جلوگيري ازگرد و غبار پوشش داده شوند.
  • قرار دادن آهك زنده Unslaked lime در كوره در حين خارج سازي ديگ بخار از سرویس به منظور جذب رطوبت داخل ديگ بخار ( در ضمن بايد آهك هنگامي كه بشكل خميري در مي آيد تعويض گردد.)
  • سوخت موجود باید از نظر محتوي گوگردي ارزيابي گردد و چنانچه از گوگرد بالايي برخورداراست به سوختي با گوگرد پايين تبديل شود و با كامل سازي احتراق ميزان دوده (soot) كاهش خواهد يافت.
  • طراحي مناسب با در نظر گرفتن مسير پس خور (Bypass line) و يا سيستم سيركولاسيون مجدد، استفاده از Steam air Heater كافي به منظور ورود هوا با دماي مساعد به  Gas Air Heater و نيز انتخاب صحيح مواد.
مقاله :  معرفی سیستم گرمایشی دیگ روغن داغ + خرید دیگ روغن داغ

خوردگی سطوح داخلی ( خوردگی نواحی داخلی لوله ها )

اين خوردگي معمولاً در لوله هاي آب و بخار ظاهر شده و اساساً بصورت خوردگي حفره اي وموضعي مشهود است . اين پديده تابعي از كنترل كيفيت آب تغذيه از نظر عمليات شيميايي و آماده سازي و اسيدشوئي نيرو گاه ها است كه در صورت اشكال هر يك از موارد خوردگي در تجهيزات ايجاد مي شود.

  1. خوردگي اكسيژن (Oxygen Corrosion)

حضور گازها بويژه اكسيژن نامحلول در آب تغذيه پديده خوردگي را ايجاد مي كند نتيجه اكسيژننامحلول در آب تغذيه ايجاد پديده خوردگي حفره اي است . حفره دار شدن نوعي خوردگي شديدموضعي است كه باعث سوراخ شدن فلز مي شود . حفره ها را غالباً به سختي مي توان ديد زيرا اندازه آنها كوچك بوده و اغلب بوسيله محصولات حاصل از خوردگي پوشيده مي شود اين خوردگي بيشتر در اكونومايزر، Drum و لوله هاي تغذيه رايج است .منطقي ترين روش جلوگيري از خوردگي گازها، خروج به موقع آنها از سيستم توسط Dearator قبل ورود به سيستم است که بایستی مقدار گازها پیوسته کمتر از ۰٫۰۰۷ ppm باشد.

علاوه بر اين بايد براي خارج كردن اكسيژن از مواد شيميايي مناسب هنگام بهسازي آب استفاده نمود . شكل زير نمونه هايي ازحفره اكسيژن مي باشد.

حفره اکسیژن

 

  1. خوردگی قلیایی (Caustic Corrosion)

اين خوردگي ناشي از تمركز OH  در سيال محبوس شده زير رسوبات بوده و نتيجه آن تشكيل فرمپيچيده اي از تركيبات آهني قليايي است كه منجر به حل نمودن لايه محافظ اكسيد آهن  Fe3o4   مي شود خوردگي مذكور بندرت ديده شده و فقط در ديگهاي بخار با فشار پايين مشاهده مي شود.اين امر ناشي از تصحيح و تكميل عمليات شيميايي بر روي آب تغذيه ديگ بخار است.

  1. اكسيداسيون فولادهاي زنگ نزن توسط بخار (Steam Oxidation)

معمول است كه لوله هاي زنگ نزن فولادي در دماي عادي تشكيل يك پوشش محافظ اكسيد. کروم بر روي سطح خود مي دهند بطوريكه اين پوشش مانع پيشرفت خوردگي مي گردد. اما مشخص شده كه پيشرفت اكسيداسيون تحت بخار با دماي بالا بويژه درموقعيت Overheating سریعتر است. بررسي آزمايشگاهي كه پيرامون مقطعي از فولاد زنگ نزن اكسيد شده انجام گرفته .حاكي از وجود دو لايه مجزاي داخلي متشكل از Fe کمتر ، Ni بالا و Cr با خاصيت چسبندگي .و سفتي بيشتر و لايه بيروني با Fe قابل توجه. به صورت Fe3O4  ومقدار اندكي α-Fe2O3  است.

اين امر منجر به اختلاف دانسيته بين دو لايه مي شود . لاي داخلي چگالتر و لايه بيروني متخلخل شكننده بوده و در طي عملكرد. ديگ بخار به مرور برضخامت اين دو لايه اضافه مي گردد. و باعث جدايي از سطح مي شود ، كاهش تشكيل و جدایی اين لايه ها مانع مسدود شدن. لوله ها (Clogging up) در نواحي خم و Super heater های آویزان خواهد شد. که باعث جلوگيري از ورود به توربين و نهايتاً پيشگيري از تخريب سريع لوله ها خواهد شود.

مقاله :  بهینه سازی دیگ بخار

موارد زير مي تواند از ميزان اين نوع خوردگي كاسته ويا از تخريب سريع لوله ها بكاهد:

  • انتخاب لوله هاي از نوع فولاد زنگ نزن با دانه بندي ريزتر مفيدتر است. كه معمولاً دانه بندي۱۰-۸٫۵ توصیه شده است.
  • انتخاب لوله هاي فولادي زنگ نزن با كيفيت برتر از نظر شرايط سطح داخلي.
  • انتخاب لوله هاي فولادي زنگ نزن متناسب با شرايط دماي كاركرد.
  • كنترل و نظارت بر دما درحين سرويس دهي بمنظور جلوگيري از پديده Over heat
  • در خلال توقف ديگ بخار برش قسمتي از لوله ها بعنوان نمونه گيري و يا استفاده از اشعه. γ به جهت آگاهي از ميزان خوردگي و نيز پاك سازي داخل لوله ها با شيوه هاي شستشوي. شيميايي، شستشو با بخار و يا دميدن هوا توصيه مي شود.
  1. اصابت هیدروژنی (Hydrogen Attack)

اصابت هيدروژني نوع شكستگي درون بلوري است. كه هيدروژن وارد مرز دانه هاي فولاد شده و تحت شرايط ويژه اي از نظر دما و فشار. با كربن فولاد واكنش داده و متان ايجاد مي شود. حجم متان در مقايسه با حجم اشغالي اتمهاي كربن. و هيدروژن بسيار زياد است. بنابراين واكنش منجر به اعمال فشار داخلي زيادي بين دانه هاي فولاد گرديده و ايجاد ترك در ساختار مي كند. آلودگي اسيدي و يا پايين بودن pH از جمله شرايطي هستند كه باعث توليد هيدروژن مي گردند.

موارد زير مي تواند در كاهش اين تخريب مؤثر باشند:

  • جلوگيري از ورود اسيدهاي معدني به ديگ بخار
  • كنترل دقيق بر ميزان pH بمنظور ممانعت از ورود pH به منطقه اسيدي

شكل زير نمونه اي از اصابت هيدروژني مي باشد:

اصابت هیدروژنی

 

  1. خوردگی بین دانه ای :(Intergranular Corrosion)

اين خوردگي در فولادهاي زنگ نزن (Stainless steal) رخ داده. و يك تخريب موضعي در مرز دانه هاست هنگاميكه فولاد در محدوده. ۵۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد حرارت داده مي شود. و يا در اين حدود آرام سرد شوند، كربن از محلول جامد جدا شده و در مرز دانه ها رسوب مي كند و به علت تمايل زياد. كروم به آن، مقداري كروم به طرف آنها كشيده شده و توليد باند كاربيد كروم مي كند. عقيده بر اين است كه مناطق مجاور مرز دانه هاي كه بدين ترتيب از مقدار لازم كروم فقير مي شوند. مقاومت كافي در برابر بعضي محيطهاي خورنده را ندارند، نمونه اين نوع پديده درحين خمكاري لوله هاي زنگ نزن Super Heater رخ مي دهد. كه بايستي پس از خمكاري عمليات حل نمودن كاربيد كروم را انجام داد.

براي كنترل اين خوردگي دیگ بخار روشهاي ذيل پيشنهاد مي شود:

  • در صورتي كه لوله ها تحت دماي بالايي قرار گرفته اند بايستي. بر روي آنها عمليات حرارتي محلولي انجام شده و سپس سريعاً در آب سرد شوند.
  • انتخاب فولادهاي زنگ نزني كه داراي عناصر پايدار كننده باشند.
  • انتخاب فولادهاي زنگ نزني كه داراي كربن كمتر از ۰٫۰۳% باشد.

 

منبع :

شرکت ره آوران فنون پتروشیمی

13 پاسخ

تعقیب

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.