Оценка коррозионной активности воды

Металл водогрейных котлов подвергается кислородной, углекислотной, подшламовой и щелевой коррозии. Известно, что повышение температуры способствует развитию коррозионных процессов, протекающих как с поглощением кислорода (кислородная коррозия), так и с выделением водорода (углекислотная коррозия).

Причинами язвенной коррозии труб водогрейных котлов и другого оборудования являются некачественная деаэрация подпиточной воды, низкое значение рН, обусловленное присутствием агрессивной углекислоты и накопление продуктов кислородной коррозии на теплопередающих поверхностях.

Особый вид подшламовой коррозии протекает в условиях незначительного содержания кислорода, при этом рыхлые продукты коррозии, состоящие в основном из гидратированных трехвалентных окислов железа, являются активными деполяризаторами катодного процесса. Важную роль в возникновении подшламовой коррозии играет процесс ржавления труб водогрейных котлов при их простоях, когда не принято должных мер для предупреждения стояночной коррозии. Очаги коррозии, возникающие под действием атмосферного воздуха на влажные поверхности, продолжают функционировать при работе котлов.

Особенностью щелевой коррозии, т.е. избирательного, интенсивного коррозионного разрушения металла в узких зазорах, является замедленный отвод продуктов коррозионной реакции. В результате накопления последних и их гидролиза возможно снижение рН раствора в зазоре с последующим появлением сквозных отверстий (свищей).

Предупреждение коррозии водогрейных котлов достигают с помощью противокоррозионной обработки воды и защиты оборудования от коррозии. К противокоррозионной обработке относятся термическая деаэрация (вакуумная и при атмосферном давлении), силикатная обработка или подщелачивание с помощью едкого натра. Защита оборудования от коррозии осуществляется с помощью применения коррозионно-стойких материалов и защитных покрытий. Защита водогрейных котлов во время простоя в ремонте или в резерве в летний период осуществляется с помощью консервации.

Для выявления причин коррозии водогрейного оборудования большое значение имеет систематический контроль коррозионной активности воды с помощью индикаторов коррозии. Контрольные вырезки труб из водогрейных котлов во время капитальных ремонтов позволяют судить о правильности водно-химического режима тепловых сетей. В водогрейном котле наиболее часто повреждения возникают в экранных трубах и в трубах нижнего конвективного пакета (в первом по ходу дымовых газов ряду).

Коррозионная активность воды независимо от источника водоснабжения (поверхностного или подземного) характеризуется тремя основными показателями: индексом равновесного насыщения воды карбонатом кальция J, содержанием растворенного кислорода и суммарной концентрацией хлоридов и сульфатов.

При отсутствии условий образования защитных карбонатных пленок на металле (J< 0) кислород выступает в основном как катодный деполяризатор, и высокие его концентрации приводят к усилению коррозии. Поэтому для оценки коррозионной активности воды необходимо учитывать совместное воздействие растворенного кислорода и углекислых соединений.

Данные наблюдений за действующими системами горячего водоснабжения указывают на значительное влияние находящихся в воде хлоридов и сульфатов на коррозию труб водогрейного оборудования. Так, воды даже с положительным индексом насыщения, но содержащие хлориды и сульфаты в концентрациях свыше 50 мг/дм³, являются коррозионно-активными. Хлориды и сульфаты усиливают коррозию металла под действием кислорода.

Исходя из принятой в теплоэнергетике шкалы коррозии и данных по скорости коррозии стальных труб в нагретой воде, разработана условная классификация водопроводных вод по коррозионной активности, указанная в таблице 6. Таблица 6

J при t ≥ 60˚	, мг/дм3	, мг/дм3	Коррозионная характеристика нагретой воды
J ≤ - 1,0	любая	любая	сильно коррозионная
- 1,0 < J ≤ 0	любая	> 50	сильно коррозионная
- 1,0 < J ≤ 0	любая	≤ 50	коррозионная
J > 0	любая	> 50	коррозионная
J > 0	> 5	≤ 50	слабо коррозионная
J > 0	< 5	< 50	не коррозионная

Разработанная ВТИ классификация достаточно полно отражает влияние качества воды на ее коррозионные свойства, что подтверждается данными о фактическом состоянии систем горячего водоснабжения. Анализ основных показателей водопроводной воды в ряде городов позволяет отнести большинство вод к типу сильно коррозионных и коррозионных и только незначительную часть к типу слабо коррозионных и не коррозионных. Для большой доли источников характерна повышенная концентрация хлоридов и сульфатов (более 50 мг/дм³), и есть примеры, когда эти концентрации достигают 400-450 мг/дм³. Столь значительное содержание хлоридов и сульфатов в водопроводных водах обусловливает их высокую коррозионную активность.

Для оценки коррозионного состояния систем горячего водоснабжения проведены экспериментальные исследования скорости коррозии труб с помощью пластинчатых и трубчатых образцов. Установлена определенная закономерность изменения глубинного показателя коррозии π (проницаемости) с изменением расчетного индекса насыщения воды при содержании хлоридов и сульфатов до 50 мг/дм³. При отрицательных значениях индекса насыщения (J < 0) проницаемость соответствует аварийной (π >0,15 мм/год) и сильной коррозии (π = 0,04 - 0,15 мм/год), для речной воды с положительным индексом насыщения (J > 0) – допустимой коррозии (π < 0,04 мм/год), а для артезианской (J ≈ 1) – слабой коррозии (π ≤ 0,025 мм/год). Зависимость глубинного показателя коррозии π стальных труб в нагретой воде от расчетного индекса насыщения показана в таблице 7. Таблица 7

При выборе обработки воды для систем горячего водоснабжения (противокоррозионная, противонакипная) рекомендуется руководствоваться данными таблицы 8.

Таблица 8

Водоподготовка	J при t ≥ 60˚С	, мг/дм3	стальные трубы	оцинкованные трубы	пластмассовые или трубы с внутренним покрытием
Противокоррозионная	J ≤ -1,0 -1,0 < J ≤ 0 - 1,5 < J ≤-1,0 -1,0 < J ≤ 0 J > 0 J > 0	Любая > 50 ≤ 50 ≤ 50 > 50 ≤ 50	+ + + + + -	+ + + - + -	- - - - - -
Противонакипная	0 < J ≤ 0,1 0,1< J ≤ 0,5 J > 0,5	≤ 50 ≤ 50 ≤ 50	- + +	- + +	- + +
Противокоррозионная и противонакипная	0,1< J ≤ 0,5 J > 0,5	> 50 > 50	+ +	+ +	_ _