Коррозия и её виды. Защитные материалы

Коррозия и её виды

Ввиду того, что конденсаторы изготовляются из металла, проблемой номер один, относящейся к конденсатору, является коррозия. Этот широко используемый термин можно конкретизировать по видам коррозии:

  • язвенная коррозия (питтинг);
  • щелевая коррозия;
  • межкристаллитная коррозия – коррозионная усталость;
  • гальваническая коррозия;
  • коррозионное растрескивание под напряжением;
  • коррозия, вызванная течением – коррозия под воздействием турбулентного потока жидкости (ударная коррозия); коррозионная кавитация.

 

Причины коррозии

Обычно сплавы на основе железа корродируют в присутствии кислорода (в воздухе или в воде), и скорость протекания процесса коррозии зависит от различных факторов или параметров. Так, например, коррозия ускоряется в присутствии воды, при увеличении скорости потока и кислотности воды, при движении металла, увеличении температуры, присутствии некоторых бактерий или солей, при аэрации раствора.

 

Основная ячейка коррозии состоит из элементов:

  1. Анод (окисление).
  2. Катод (восстановление).
  3. Проводник между анодом и катодом.
  4. Электролит (соль или раствор кислоты).

Передача электронов от катода к аноду происходит из-за разности потенциалов, вызванной контактом разнородных металлов (гальваническая или биметаллическая коррозия) или разницей концентраций электролита.

 

Гальваническая коррозия

Хотя упомянутые выше типы коррозии, как правило, можно обнаружить в конденсаторе, наиболее преобладающим и наименее изученным типом является гальваническая коррозия, известная также как коррозия разнородных металлов.

 

Язвенная коррозия

Язвенная (точечная) коррозия, или питтинг, является основной причиной выхода из строя стальных конденсаторов. Этот сосредоточенный и активный вид коррозии может быстро образовать сквозное отверстие в металле, в то время как остальная поверхность теряет менее 5% толщины из-за коррозии. Дальнейшее изъязвление может привести к ослаблению отдельного участка и разрушению конструкции детали, несмотря на то, что имеется еще значительное количество здорового металла.

 

Решения по предотвращению коррозии

Теперь, когда мы лучше понимаем различные механизмы коррозии, будет намного легче идентифицировать и диагностировать коррозионные явления, которые могут повредить конденсаторы на электростанциях.

Имея это в виду, давайте рассмотрим различные возможные решения по предотвращению возникновения коррозии:

  • Катодная защита
  • Специальные сплавы
  • Защитные покрытия

Мы вкратце обсудим все преимущества и недостатки каждого из этих методов, уделив особое внимание защитным покрытиям.

 

Катодная защита

При катодной защите стальной конструкции понижается потенциал пассивируемого участка. Это может быть достигнуто с помощью расходуемых анодов или подачи постоянного тока. Метод расходуемых ("жертвуемых") анодов заключается в использовании анодов, чаще всего выполненных из цинка, для изменения направления гальванической коррозии, в результате чего цинковые аноды корродируют быстрее, чем стальные конструкции конденсатора.

Эффективность этого метода зависит от нескольких факторов: места расположения анода, отношению площади поверхности анода к защищаемой площади, и величины анода, требуемого для назначенного срока защиты. Если любой из этих параметров рассчитан неправильно, эффективность системы нарушается, и коррозия будет происходить.

Этот метод, хотя и эффективен, имеет несколько серьезных недостатков. Первый из них заключается в том, что этот же ток, который обеспечивает защиту, взаимодействует с ионами кальция и магния с образованием известковых отложений, которые, если их не очищать, приведут к закупорке труб и проходов. Кроме того, подача тока также может вызвать образование пузырей и последующее разрушение покрытий, нанесенных на защищаемую поверхность (катодное нарушение сцепления).

 

Специальные сплавы

Специальные сплавы типа нержавеющей стали, медно-никелевых и титановых, также используются для изготовления конденсаторов. При очень высокой стоимости этих материалов их коррозионностойкие качества обеспечивают достаточную защиту. Хотя эти сплавы очень трудно окисляются в присутствии кислорода, они, тем не менее, корродируют в среде хлоридов, а также подвержены гальванической коррозии.

 

Защитные покрытия

Защитные покрытия могут обеспечить полную защиту аппарата при относительно низкой стоимости по сравнению с другими методами уменьшения или устранения коррозии. Мы сфокусируем внимание на системах на эпоксидной основе. Эти типы покрытий являются наиболее широко применяемыми и признанными в качестве защитных покрытий в промышленности.

Толщина этих систем составляет от 0,25 до 6,3 мм, а их эффективность зависит в основном от их паропроницаемости и сопротивлению условиям потока жидкости. Чем меньше эта величина, тем более эффективен защитный барьер, и тем тоньше может быть слой покрытия, наносимого для защиты от коррозии стальных конструкций.

Компания Belzona разработала несколько систем покрытий специального назначения:

Выбор системы Belzona зависит от условий работы конденсатора и жидкости, используемой в качестве охладителя.

 

Belzona 1321 (Ceramic S Metal)

Этот продукт выбирают для покрытия трубных досок и водяных камер, где поток жидкости высокий, а повреждения из-за соударений – наивысшие. Данное покрытие также предлагает повышенную стойкость к абразивному износу для аппаратов, работающих с жидкостями, содержащими взвешенные частицы (речная вода). Общая коррозионная стойкость в сочетании с высокими эксплуатационными качествами и долговечностью являются главными преимуществами этого покрытия.

 

Belzona 1341 (Supermetalglide)

Это 100% твердое по объему покрытие обладает также превосходной стойкостью к износу и абразивному истиранию, а также имеет то преимущество, что "окно" до нанесения следующего слоя или перепокрытия составляет 24 часа. Это покрытие можно также применять для контакта с питьевой водой (разрешение Национального института стандартизации США NSF ANSI-61). Области, на которые наносится покрытие, включают в себя трубные доски, водяные камеры, торцевые крышки и головные части каналов.

 

Belzona® 1391

Это покрытие было специально разработано для стойкости во влажной среде при температурах до 130С. Высокая температура влажной среды наряду с присутствием химических веществ (кислот, щелочей) является наиболее разрушительным фактором для любого высокоэффективного покрытия. Belzona® 1391 предоставляет возможность полной защиты от коррозии любого конденсатора, работающего при высокой температуре.

 

Belzona® 1591

Эта система, имеющая температуру тепловой деформации 288С и стойкость во влажной среде при температурах до 185С, произвела революцию в области покрытий, стойких во влажной среде при высоких температурах. Хотя конденсаторы не работают при столь высоких температурах, другие виды оборудования, например, подогреватели, питательные насосы, оборудование для работы с паром могут в наибольшей мере выявить преимущества данного покрытия.

 

Belzona® 5811 (Immersion Grade)

Эта полная замена эпоксидных материалов с каменноугольной смолой обеспечивает выдающиеся эксплуатационные качества, исключая при этом опасности, связанные с каменноугольными смолами. В качестве защитного покрытия этот материал обладает исключительной стойкостью к катодному нарушению сцепления, а 3000-часовое испытание распылением соляного раствора подтвердило его замечательную коррозионную стойкость. Данный продукт является идеальным для защиты участков с невысокой ударной турбулентностью, например, водяных камер, торцевых крышек и головных частей каналов.

 

Преимущества и недостатки защитных покрытий

Долговременная износостойкость – вот главная забота для конечных пользователей, имеющих отношение к эксплуатационным качествам защитных покрытий. Поскольку барьерные покрытия часто воспринимают как специальные краски, многие эксплуатационники настроены против их применения в агрессивных коррозийных средах. В действительности же барьерные покрытия часто обладают лучшей коррозионной стойкостью, чем многие металлы, специально предназначенные для этой цели.

Дополнительным преимуществом покрытий по сравнению с любыми металлами является их непроводимость и исключение гальванической коррозии. Другая область, где защитные покрытия часто обладают лучшими эксплуатационными качествами по сравнению с металлами – это стойкость к химической коррозии.

Хотя защитные покрытия являются хорошей альтернативой в качестве систем защиты от коррозии, они имеют и некоторые недостатки:

  • Поверхность должна быть очищена остроугольным абразивом до металлического блеска с образованием микронеровностей не менее 75 мкм (примерно RZ80).
  • Поверхность должна быть сухой и свободной от загрязнений.
  • Часто необходимо наносить несколько слоев.
  • Время затвердевания (полимеризации) может быть значительным.
  • Законченная поверхность не должна иметь пор и пустот (требуется специальный контроль качества).
  • Низкий коэффициент теплопроводности.

 

Выводы

Является ли аппарат конденсатором, маслоохладителем, водородным охладителем или подогревателем – в любом случае он является теплообменником. Применение этих типов оборудования в энергетике разнообразно, но все они работают по одному физическому принципу – передачи тепла от одного источника к другому. Поскольку они работают во влажной среде и имеют конструкцию, изготовленную из стали, коррозия является проблемой номер один для данных аппаратов. Одним из способов борьбы с коррозией является использование коррозионностойких сплавов и/или применение катодной защиты.

Недостатком этих методов является то, что их эксплуатационные качества зависят от воздействия химической и гальванической коррозии.

С другой стороны, защитные покрытия могут обеспечить долговременное решение проблем, связанных с коррозией, включая химическое и гальваническое воздействие.

 



Другие новости:
Назад к новостям