Файл: Субботина, Н. П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях.pdf

Так как внешняя среда соприкасается с металлом у его поверхности, все виды коррозионных повреждений на­ чинаются с поверхности.

Термин «коррозия» берет начало от латинского слова «corrodere» (разъедать). Коррозионные разрушения по виду весьма разнообразны. Принято подразделять кор­

поверхность, разрушая металл в глубину более или ме­ нее равномерно. Неравномерность может проявляться

некоторыми колебаниями глубины сплошного поврежде­ ния или избирательным удалением из сплава одного ком­ понента.

М е с т н а я к о р р о з и я охватывает лишь отдельные участки поверхности, остальная поверхность металла не затрагивается повреждением этого вида. Выделяют сле­

пятен относительно больших размеров по площади, но

при коррозии пятнами, но значительно большей глуби­

пространяться не только по границам зерен, но пере­ резать также и тело кристаллита.

30

Схематично виды коррозионных разрушений показа­ ны на рис. 1-2.

При местной коррозии весовое количество разрушив­ шегося металла, как правило, меньше, чем при сплош­ ной, т. е. общей, коррозии. Вместе с тем местная кор­ розия .раньше выводит из строя элементы оборудования,

работающего под давлением. Такие повреждения, как растрескивание металла или образование в стенках труб сквозных отверстий, в случае несвоевременной замены поврежденных участков грозят опасностью серьезных аварий. При известных запасах в толщине стенок сплошная коррозия не столь быстро сказывается на снижении механической прочности аппаратуры и трубо­ проводов, но обусловливает более интенсивное загрязне­ ние рабочей среды продуктами коррозии. С повышением концентраций продуктов коррозии в рабочей среде на тепловых электростанциях усиливаются процессы обра­ зования отложений в парогенераторах и турбинах.

При . организации водно-химических режимов паро­ турбинных электростанций в рассмотрение принимается

31

коррозия всех поверхностей оборудования, соприкасаю­ щихся с паром и водой. Вопросы коррозии поверхностей металла, соприкасающихся с топочными и дымовыми га­ зами, мазутом и другими средами, при большой их зна­ чимости для сохранности и увеличения срока службы отдельных элементов оборудования ТЭС непосредствен­ ного отношения к водному режиму не имеют и поэтому в дальнейшем не упоминаются.

По механизму коррозионного процесса выделяют два

с различными газами—-кислородом, хлором и т. д. при

щуюся на кислотную, щелочную и солевую. При кон­ такте металлов, имеющих разные стационарные потен­

при одновременном воздействии переменных растягиваю­ щих напряжений и коррозионной среды, называют к о р ­

возникающее при одновременном воздействии коррозион­ ной среды и внешних или внутренних механических ра­ стягивающих напряжений. Этот вид разрушений харак­ теризуется образованием транскристаллитных или межкристаллитных трещин. Под влиянием жизнедеятель­

воздействия среды эрозия протекает как процесс только механического износа металла. Многие' из перечислен­ ных условий протекания коррозионных процессов встре­ чаются и в пароводяных трактах ТЭС.

32

Теплоэнергетическое оборудование выполняют из раз­ личных конструкционных материалов. Участки основного и теплофикационного циклов, а также системы охлаж­ дения различаются не только конструкционными мате­ риалами, но и температурой, давлением и составом при­ месей пара и воды. Вместе с тем каждый из участков характеризуется довольно устойчивыми параметрами и качеством рабочей среды. Соответственно этим обстоя­ тельствам при всем разнообразии видов коррозии на отдельных участках пароводяного тракта преобладают те или иные виды коррозии. Меры борьбы, естественно, направляются в первую очередь против преобладающего вида коррозии. Часто решающим фактором при выборе конструкционного материала для того или иного участка пароводяного тракта ТЭС является коррозионная стой­ кость металла в данной рабочей среде.

1-2. ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

С позиций организации водного режима ТЭС наи­

важных металлов в воздушной атмосфере металличе­ ское состояние является термодинамически неустойчи­ вым. За исключением золота, платины, иридия, серебра и палладия, все металлы в присутствии кислорода под­ вергаются окислению. Так как окислы получаются не­ посредственно на поверхности, металл в процессе хими­ ческой коррозии покрывается окисной пленкой. Ее свой­ ства оказывают решающее влияние на развитие химиче­ ской коррозии. Очень важно, будет ли первичный слой продуктов коррозии сплошным или пористым. Для того чтобы образующиеся окислы могли закрыть всю окис­ ляющуюся поверхность, необходимо, чтобы объем полу­ чившихся окислов был больше объема окислившегося

диффундировать через пленку. Когда окисная пленка получается пористой, она слабо препятствует

3—229

реагирующих веществ, и коррозия продолжается. Для щелочных и щелочноземельных металлов, которые обра­

толщина окисной пленки увеличивается. При этом если атомы металла быстрее диффундируют сквозь пленку, чем атомы кислорода, то зона роста пленки находится на ее внешней поверхности. Если сквозь пленку быстрее диффундируют атомы кислорода, то зона роста пленки находится на границе между пленкой и металлом. При соизмеримости скоростей диффузии атомов металла и атомов кислорода зона роста находится внутри самой пленки. Для большинства случаев окисления металлов скорость диффузии атомов металла превышает скорость дуффузии кислорода.

Например, при окислении меди пленка закиси меди растет на внешней поверхности. Зона роста окислов железа в различных условиях окисления железа находится либо на внешней поверхностч,

-либо внутри окисной пленки.

Помимо сплошности первоначально образующегося слоя окислов, на защитные свойства окисных пленок оказывают влияние многие факторы.

Большое значение имеет соответствие между кристал­ лическими структурами образующихся окислов и метал­ лов. Чем больше различия между этими структурами, тем большие напряжения возникают в соприкасающих­ ся кристаллических решетках металла и окисла. Накоп­ ление в растущей пленке остаточных внутренних напря­ жений приводит к механическому ее разрушению (вспу-

34

чиванию, отслаиванию, растрескиванию). Когда объем

выполняется. Однако, большая разница в объемах окис­

•пленка на вольфраме получается очень хрупкой, со сла­ быми защитными свойствами. Предпосылкой высоких защитных свойств пленки является малая электропро­ водность образующихся окислов. Большая стойкость алюминия к окислению кислородом объясняется низким значением электропроводности А12 03 , которая при тем­ пературе 1 000°С равна Ю - 7 ом-смг1. При относительно высокой электропроводности окислов возможно образоиание пленок с хорошими защитными свойствами в свя­

у NiO, почти в 10 раз, s то же время защитные свойст­ ва v окислов хрома выше, чем у окислов никеля.

В зависимости от условий при окислении чистого же­ леза получается закись FeO, окись Fe2 03 или магнетит

При 800—1 000°С в окислительной среде на железе происходит образование всех трех видов окислов. В слое образовавшихся окислов (окалины) непосредственно у поверхности металла находится окисел с наименьшим содержанием кислорода FeO, у наружной поверхности находится высший окисел железа Fe2 03 , между ними — окисел промежуточного состава Fe304. Закись железа FeO называется в ю с т и т о м . Этот окисел устойчив при температурах свыше 570—575 °С. При медленном охлаж­ дении высокотемпературной окалины вюстит распадает­ ся по уравнению

4FeO—^Fe+Fe3 04 . (1-4)'

Присутствие FeO в окалине при температурах менее 570 °С объясняется его свойством находиться в мётаста-

35