Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценки внутреннего состояния баков-аккумуляторов по индикаторам коррозии

В.И. Матвеев, заведующий лабораторией неразрушающего контроля и диагностики, МУП «Йошкар-Олинская ТЭЦ-1»;

д.т.н. С.Я.Алибеков, профессор, заведующий кафедрой «Машиностроение и материаловедение», МарГТУ, г. Йошкар-Ола

Введение

Металлические баки-аккумуляторы горячей воды относятся к сооружениям, подвергаемым интенсивному износу под влиянием коррозионных процессов, связанных с режимом их работы.

Высокое качество химводоподготовки горячей воды в баках-аккумуляторах гарантировано стабильной и надежной работой цеха химводоподготовки МУП «Йошкар-Олинская ТЭЦ-1». Эффективным показателем работы химцеха является отсутствие внутренней коррозии металла на трубопроводах тепловых сетей,принадлежащих ТЭЦ-1 .

Поэтому в данной статье будут рассмотрены только факторы, провоцирующие кислородную коррозию металла через пленку герметика при использовании в качестве защиты от повторной аэрации герметизирующих жидкостей. аккумулятор коррозия герметик индикаторный

Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации баков-аккумуляторов требуется контроль их внутреннего состояния, регламентируемого частичным и полным осмотром.

Требования НТД по обеспечению защиты металла от внутренней коррозии

Нормативные документы регламентируют следующие контрольные акты обследования внутреннего состояния баков-аккумуляторов.

1. В «Правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» [1] устанавливается периодичность оценки состояния баков-аккумуляторов и пригодность их к дальнейшей эксплуатации при проведении частичного и полного технического обследования. «Инструментальное обследование бака-аккумулятора с определением толщины и состояния стенок и днища должны выполняться не реже 1 раза в 5 лет. При защите металла бака-аккумулятора от коррозии и воды в них от аэрации герметизирующей жидкостью внутреннее обследование проводится при замене герметика».

2. В «Методическихуказаниях по обследованию баков-аккумуляторов горячей воды» [2] сроки внутреннего обследования баков-аккумуляторов также приурочены к смене герметика.

«Гарантийный срок эксплуатации герметизирующей жидкости АГ-4 и АГ-4И при температуре 70-80 ОС составляет 5 лет».

3. В «Типовой инструкции по технической эксплуатации баков-аккумуляторов горячей воды в системах коммунального теплоснабжения» [3] регламентируется: «Частичное обследование с внутренним осмотром выполняется с периодичностью не реже 1 раза в 5 лет при антикоррозионной защите бака герметиком».

Т.о. нормативные документы устанавливают периодичность частичного обследования коррозионного состояния защищенного герметиком бака-аккумулятора не реже 1 раза в 5 лет. Обследование проводится при смене герметика.

Герметизирующие жидкости для защиты баков-аккумуляторов от внутренней коррозии

На МУП «Йошкар-Олинская ТЭЦ-1» в соответствии с РД 153-34.1-40.504-02 «Методическими указаниями по оптимальной защите баков-аккумуляторов от коррозии и воды в них от аэрации» [4] для защиты деаэрированной воды от насыщения кислородом, углекислым газом, механических загрязнений атмосферы воздуха, испарения, охлаждения, а также для защиты внутренней металлической поверхности используют герметизирующую жидкость АГ-4И. АГ-4И - это структурированная вязкоподвижная, эластичная жидкость, представляющая собой высокомолекулярный раствор минерального масла, загущенный каучукоподобными полимерами и стабилизированный антиокислительными добавками. При спуске и подъеме воды герметик образует на внутренней поверхности бака-аккумулятора самовосстанавливающую противокоррозионную смазку. Защита воды от аэрации обеспечивается образованием на поверхности воды слоя герметика толщиной 20-40 мм [2]. При использовании герметизирующей жидкости резко снижается скорость испарения воды и внутренняя коррозия металла в баке-аккумуляторе. При уменьшении толщины пленки герметика произойдет «пропаривание емкости», что обнаруживается по появлению пара из вестовой трубы, особенно хорошо наблюдаемого в зимнее время.

Определение состояния герметизирующей жидкости при антикоррозионной защите бака герметиком совмещается с плановым обследованием металлоконструкций, т.е. не реже 1 раза в 5 лет. Но при использовании герметика АГ-4И производится дополнительное промежуточное обследование состояния бака-аккумулятора не реже, чем через 2,5 года [4]. При отклонении свойств герметика от допустимых значений, приводящих к ухудшению качества плавающего слоя или аэрации, герметик подлежит замене. Визуальный осмотр состояния герметика проводится ежегодно при опорожнении бака. Состояние защищенного металла оценивается по пяти контрольным участкам не менее 200Ч200 мм: один участок в верхней зоне; три - в зоне переменного уровня воды; один - в нижней зоне [4].

Кроме контроля, регламентируемого [1-4], на ТЭЦ-1 для оценки эффективности защиты герметиком зеркала воды и металла стенок и днища, ежеквартально отбираются пробы герметика. Качество герметика оценивается визуально и по определению условной вязкости шаровым вязкозиметром.

Если герметик надлежащего качества -стенки и днище емкости под защитой. В случае резкого снижения его вязкости, защита становится неэффективной. Через зеркало герметика проникнет кислород, и в первую очередь начнется коррозия металла в незащищенных герметиком расходном и рециркуляционном трубопроводах. Поэтому усиление процессов коррозии на этих трубопроводах может служить сигналом того, что герметик утратил свои защитные свойства.

В [5] отсутствуют рекомендации по установке индикаторов коррозии в расходные и рециркуляционные трубопроводы аккумулирующих емкостей.

Нами предложено оценивать внутреннее состояние металла рециркуляционного и расходного трубопроводов по результатам обследования индикаторов коррозии. Это позволяет, как будет показано ниже, заранее предупреждать внутреннюю коррозию металла аккумулирующих емкостей за счет досрочной смены герметика.

Опыт применения индикаторов коррозии на трубопроводах аккумулирующих емкостей

На ТЭЦ-1 накоплен многолетний (с 1996 г.) опыт по эксплуатации и контролю аккумулирующих емкостей № 1 - 5 (станция) и № 1 - 4 (отопительная котельная «Заречная» - ОК-37), объемом 1000-2000 м3, защищаемых от коррозии герметиком АГ-4И, в том числе и по индикаторам коррозии, устанавливаемым в трубопроводах аккумулирующих емкостей.

Результаты обследований индикаторов коррозии, установленных в трубопроводах аккумулирующих емкостей котельного цеха № 1 (станция и ОК-37 «Заречная»), приведены на рис. 1 (представлены последние годы наблюдений).

Оценка внутреннего состояния трубопроводов проводится в летние периоды остановки по результатам ежегодного визуально-измерительного контроля и обследования индикаторов коррозии, установленных в рециркуляционном, расходном и общем трубопроводах аккумулирующих емкостей.

Изготовление, установка индикаторов коррозии и расчет скорости коррозии (проницаемости) проводится в соответствии с [5]. Состояние пластин индикаторов коррозии после извлечения определяется качеством герметика АГ-4И и особенностями эксплуатации баков-аккумуляторов, а так же наложением двух вышеперечисленных факторов.

Если герметик не защитил зеркало воды от насыщения газами, то аэрированная вода будет коррозионно-активной, что неизбежно будет зафиксировано на индикаторах коррозии. Развитие допустимой скорости коррозии на индикаторах, как правило, связано с пониженной вязкостью герметика.

На рис. 2 четко прослеживается скорость коррозии металла индикаторов по годам обследования в зависимости от вязкости герметика АГ-4И на примере отдельно взятой аккумулирующей емкости № 4.

Снижение вязкости герметика можно рассматривать как фактор риска развития процессов коррозии.

В 2007 г. повышенная скорость коррозии металла в трубопроводах, установленных в аккумулирующих емкостях № 2 и № 3 (станция), вызвана резким снижением условной вязкости герметика до 3с. Герметик с исходной вязкостью 30с был залит в емкость № 3 в 2002 г., а в емкость № 2 - в 2005 г. Как видно, герметик в аккумулирующей емкости № 3 исчерпал свой ресурс, и был сменен на новый. В аккумулирующей емкости № 2 срок эксплуатации герметика составил 2 года и для продления его ресурса было принято решение: добавить (той же марки герметик и того же производителя) свежий герметик с более высокой условной вязкостью 50с к герметику с пониженной вязкостью.

Свойства герметика и коррозия индикаторных пластин

В процессе многолетних обследований скорости коррозии на индикаторных пластинах было установлено, что не всегда развитие коррозии на них связано с ненадлежащим качеством герметика.

Если свойства герметика соответствуют данным сертификата, а на индикаторах коррозии развилась допустимая скорость коррозии, то причиной этого может быть неэффективная эксплуатация аккумулирующих емкостей. Необходимо равномерное включение в работу всех аккумулирующих емкостей, установленных на станции.

При неравномерной загрузке баков-аккумуляторов в трубопроводах развивается допустимая скорость коррозии. При интенсивной эксплуатации аккумулирующих емкостей в трубопроводах возможно появление кавитационной коррозии, вызванной быстрыми потоками воды, и обратная ситуация - образование стояночной коррозии, вызванной низким расходом воды. Так, по результатам обследования индикаторов коррозии в 2006 г., установленным в трубопроводах аккумулирующей емкости № 5, были даны рекомендации для более эффективного расхода воды, поскольку на обследованных индикаторах коррозии появились коррозионные язвы и пятна. Устранить причину стояночной коррозии помог более высокий расход воды.

Основные причины ухудшения свойств герметика

Причинами досрочного исчерпания ресурса эксплуатации герметизирующей жидкости АГ-4И могут быть [4]:

¦ температурная деструкция: температура горячей воды не должна превышать 95 ОC;

¦ технология нанесения герметика: не допускается доливать герметик в бак без промывки;

¦ недопустимо смешивание герметиков различных марок: взаимодействие различных не адаптированных полимеров приведет к их деструкции;

¦ упуск герметика.

Из всех выше перечисленных факторов риска на ТЭЦ-1 был выявлен только один: в 2000 г. был допущен незначительный упуск герметика, который сразу же был зафиксирован на индикаторах коррозии (см. рис. 2). На последующий год были приняты меры по предотвращению упуска герметика. Необходимо заметить, что при упуске герметика, анализ индикаторов коррозии становится невозможным, поскольку скорость коррозии на таких пластинах практически нулевая.

Результаты внутренних обследований баков-аккумуляторов с применением герметика

Индикаторы коррозии, установленные в расходном и рециркуляционном трубопроводах аккумулирующих емкостей, показывают качество герметика - степень его защиты от аэрирования и позволяют оценить эффективность работы аккумулирующей емкости.

В связи с вышеуказанным, положения руководящих документов [1-4], устанавливающие необходимость периодических 1 раз в 5 лет внутренних осмотров баков-аккумуляторов с обязательным проведением ультразвукового контроля толщины стенок и днища, на практике оказываются неэффективными. Руководящие документы исходят из периодической 5-летней

смены герметика, и к этому сроку привязаны сроки частичного обследования емкостей. Фактически смена герметика может произойти и раньше, чем нарушится пятилетний цикл частичного обследования. Сливать же качественный герметик, при установленной низкой скорости коррозии металла на индикаторах в расходном и рециркуляционном трубопроводах, и зачищать стенки и днище емкости от герметика при заведомо будущих положительных результатах ультразвукового контроля - это не рационально и экономически не оправдано.

Опыт эксплуатации аккумулирующей емкости без антикоррозионной защиты

Лаборатория ТЭЦ-1 располагает данными по эксплуатации аккумулирующей емкости без всякой антикоррозионной защиты. В 1992 г. в отопительной котельной № 16 (ОК-16) была смонтирована и допущена к эксплуатации аккумулирующая емкость № 3, V=205 м3, толщиной стенки металла - 4 мм, днища - 6 мм. Аккумулирующая вода поступала в емкость после Na-катионирования, но была недеаэрированная, поскольку в ОК-16 отсутствовали деаэрационные установки.

Поэтому незащищенный металл емкости подвергался внутренней кислородной коррозии.

На примере этой емкости можно проследить за развитием процессов внутренней коррозии и эффективностью мероприятий по их устранению. Результаты ежегодных данных визуально-измерительного контроля и ультразвуковой толщинометрии напоминают сводки боевых действий металла с кислородной коррозией. Вот выборочная запись трех последних лет эксплуатации.

2000 г. - коррозия пятнами и язвами, глубиной до 1,5 мм на стенках, и до 3,5 мм на днище. Рекомендации: зачистка всей поверхности днища для выявления всех коррозионных язв и пятен свыше 2 мм, заплаты, наплавка ручной дуговой сваркой (РДС).

2001 г. - коррозия пятнами и язвами, глубиной до 3 мм на стенках, и до 4 мм на днище. Рекомендации: замена днища из-за коррозионного износа, превышающего 67%; заплаты, наплавка РДС участков стенок емкости на участки с коррозионными язвами и пятнами.

2002 г. - коррозия пятнами и язвами, глубиной до 3 мм на стенках, на новом днище коррозионных язв и пятен нет. Рекомендации: зачистка всей поверхности стенок, заплаты, наплавка РДС на участки сильного коррозионного поражения.

Таким образом, за период обследования с 1992 г. ежегодно на баке-аккумуляторе горячей воды диагностировалась сильная коррозия пятнами и язвами, и как следствие, - ежегодные ремонты, связанные со сваркой, наложением заплат, наплавкой РДС, заменой днища и пр.

Так продолжалось до 2004 г., пока емкость не была списана. Законы коррозии оказались неотвратимы. Емкость эксплуатировалась 12 лет, на протяжении которых ежегодно проводились сварочные ремонтные работы. Таким образом, эксплуатация незащищенных емкостей - это дело хлопотное и экономически затратное.

Поэтому ТЭЦ-1 эксплуатирует свои аккумулирующие емкости только с эффективной антикоррозионной защитой для обеспечения их надежной и безопасной эксплуатации.

Выводы

Результаты многолетних обследований внутреннего состояния баков-аккумуляторов позволяют предложить.

1. Для оценки качества применяемого герметика и характера изменения его защитных свойств в течение всего периода эксплуатации (дополнительно к традиционным методам визуального контроля и замеру условной вязкости) применить индикаторы коррозии, устанавливаемые на расходном и рециркуляционном трубопроводах аккумулирующих емкостей.

2. Анализ коррозионных процессов на индикаторах коррозии позволяют не только оценить защитные свойства герметика, но и определить вид и степень коррозионных поражений, развивающиеся на трубопроводах аккумулирующих емкостей.

3. Трубопроводы аккумулирующей емкости могут подвергаться коррозионному поражению и при высоком качестве используемого герметика, что может быть связано со слабым расходом горячей воды и развитием стояночной коррозии.

Наладив равномерное включение в работу всех баков-аккумуляторов можно устранить причину стояночной коррозии.

4. Рекомендуемые в НТД [1-4] сроки проведения частичного обследования баков-аккумуляторов 1 раз в 5 лет, приуроченные к смене герметика, необходимо пересмотреть. Поскольку этот срок варьируется и может случиться так, что 5-летний срок частичного обследования, связанный с освобождением емкости от герметика и ее зачисткой, не совпадет со временем смены герметика, как часто и случается на практике. Что такое очистка емкости от герметика понятно всем, кто хоть раз проводил эти работы, особенно если зачищается емкость от недавно смененного качественного герметика.

Кроме того, НТД не исключают применение новых антикоррозионных материалов, защитные свойства которых могут существенно превзойти установленные 5 лет.

5. Металл бака-аккумулятора - углеродистая сталь, защищенная слоем герметика, ни при каких обстоятельствах за 5 лет не прокорроди-рует ниже норм, указанных в НТД.

Предельно допустимая толщина стенки по РД 34.21.526-95 п.6.5.2. [6]: 50% - днища и 20% - стенки.

6. При надлежащем контроле качества герметика и по результатам обследования индикаторов коррозии, установленным в трубопроводах аккумулирующих емкостей, можно исключить внутренний ультразвуковой контроль толщины металла стенки и днища при проведении частичного контроля баков-аккумуляторов.

Литература

1. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. Зарегистрированы Минюстом России № 4799 от 20.06.03 г.

2. Методические указания по обследованию баков-аккумуляторов горячей воды. РД 34.40.601-97.

3. Типовая инструкция по технической эксплуатации баков-аккумуляторов горячей воды в системах коммунального теплоснабжения.

4. Методические указания по оптимальной защите баков-аккумуляторов от коррозии и воды в них от аэрации. РД 153-34.1-40.504-02.

5. Методические указания по оценке интенсивности процессов внутренней коррозии в тепловых сетях. РД 153-34.1-17.405-00.

6. Типовая инструкция по эксплуатации металлических резервуаров для хранения жидкого топлива и горячей воды. РД 34.21.526-95.

Журнал «Новости теплоснабжения» №2 (90), 2008 г., http://www.ntsn.ru/

Размещено на Allbest.ru