عوامل خوردگی کوره دیگ بخار

يکي از مشکلات اساسي که مي تواند باعث بروز مشکل براي کوره ها باشد، خوردگي در نقاط و وسايل مختلف آن است که ضمن هدر رفتن مقدار زيادي انرژي، آسيب هاي مکانيکي متعددي به کوره وارد مي کند. از آنجا که هر کوره از بخش هاي متعددي همچون بدنه، اطاقک احتراق (Fire Chamber)، دودکش، مشعل و ساير تجهيزات جانبي تشکيل شده، لذا علل خوردگي و راه حل هاي پيشنهادي در هر يک از بخش ها به طور مجزا مورد بحث و بررسي قرار مي گيرد. (ديگ بخار)

? بدنه کوره :

معمولاً بدنه يا ديواره خارجي کوره ها را از ورقه استيل??/? و کف آن را از ورقه ?/? مي سازند.

در طراحي ها عموماً اتلاف حرارتي از بدنه کوره حدود ? درصد منظور مي شود. نوع و ضخامت عايق کاري بدنه داخلي کوره بايد طوري در نظر گرفته شود که دماي سطح خارجي کوره بيش از (????° F ) نشود. اصولاً عايق کاري و عايق هاي به کار رفته در کوره ها از نظر سرويس دهي مناسب، عمر معيني دارند و به مرور زمان ساختمان کريستالي آنها تغيير يافته و ضخامت آنها کم مي شود و اين تغييرات ساختماني سبب تغيير ضريب انتقال حرارت و اتلاف انرژي به بيرون خواهد بود. مطالعات ميکروسکپيک و کريستالوگرافيک چند نمونه عايق کار کرده، با نوع تازه آن مويد اين مطلب است. در صورتي که عايق ديواره هاي کوره بر اثر بنايي ناصحيح، عدم انجام صحيح Curing بر مبناي دستورالعمل، حرارت زياد و يا شوک هاي حرارتي ترک بردارد، نشت گازهاي حاصل از احتراق که عبارتند از: So x ، No x، N?،Co? (درصورتي که نفت کوره به عنوان سوخت مصرف شود) و بخار آب در لابلاي اين ترک ها و تجمع آنها در لايه بين بدنه کوره و عايق ديواره و سرد شدن تدريجي آنها تا دماي نقطه شبنم، باعث خوردگي بدنه مي شود.

تداوم اين امر ضمن اتلاف مقدار بسيار زياد انرژي (از طريق بدنه کوره به محيط اطراف)، باعث ريختن عايق و در نتيجه اتلاف بيشتر انرژي و گسترش خوردگي بر روي بدنه کوره و ساير نقاط آن خواهد شد.

در يک بررسي ساده بر روي کوره اي که چندين سال از عمر عايق آن مي گذشت ملاحظه شد که دماي اندازه گيري شده واقعي سطح کوره در اکثر نقاط بسيار بيشتر از ميزان طراحي است. اين مقدار در بعضي از موارد به (????° F) نيز مي رسيد.

در اين کوره ضمن جدا شدن عايق از ديواره کوره و گسترش خوردگي در نقاط مختلف بدنه، گرم شدن بدنه کوره نيز موجب خم شدن ديواره ها شده و سرعت خوردگي را افزايش داده و باعث خرابي قسمت هاي مختلف کوره شده است. به طور کلي براي جلوگيري و يا کاهش مشکلات خورندگي بر روي بدنه کوره لازم است به هنگام تعميرات اساسي ضمن توجه به عمر عايق ديواره در صورتي که عمر آنها از حد معمول گذشته باشد (البته با توجه به درجه حرارتي که درهنگام کار کردن واحد درمعرض آن بوده اند) آنها را با عايق مناسب و استاندارد تعويض کرد و در صورت وجود ترک (قبل و يا بعد از بنايي)، محل ترک ها را با الياف مخصوص KAOWOOL پر کرد. همچنين در بنايي، عمليات Curing را مطابق دستور العمل انجام داد تا پيوند هيدروليکي در عايق هاي بکار رفته در بنايي، به پيوند سراميکي تبديل شده و ميزان رطوبت باقيمانده در ديواره از ?.? gr/m? بيشتر نشود.

البته چنانچه Ceramic Fiber (الياف سراميکي) به عنوان عايق ديواره کوره مورد استفاده قرار گيرد، بدليل عدم نياز به Curing و Drying و سبکي وزن، مشکلات احتمالي استفاده از عايق هاي نيازمند به Curing را نخواهيم داشت. ضمن اين که عمر بيشتر و چسبندگي بهتري به ديواره، نسبت به ديگر عايق هاي موجود دارند. 

كنترل رسوب و خوردگي لوله هاي درون كوره ديگ بخار

موضوع خوردگي تيوب هاي كوره و مشتقات آن در رابطه با استفاده از نفت كوره بعنوان سوخت امري معمولي مي باشد. قريب باتفاق ماتريال هاي لوآلوي كه در داخل كوره ها قرار دارند از اين امر مستثني نمي باشند. علت اين خوردگي وجود تركيباتي نظير واناديوم، سولفور، سديم و.... در نفت خام مي باشد. كه مشكلات متعددي را در نفت كوره كه بين يك الي سه درصد سولفور و حدود 50 الي 250 قسمت در ميليون داراي واناديوم باشند به آساني موجب خوردگي در درجه حرارت هاي پائين و بالا مي گردند.
عوامل اصلي خوردگي در محفظه احتراق اكسيدهاي واناديوم مي باشند. اين اكسيدها بعلت پائين بودن نقطه ذوبشان و ماهيت نيمه سيالي موجب تغيير شكل كريستالي فلزي واقع در سطوح تيوب هاي داخل كوره گرديده و انتقال يون هاي فلزي و اكسيژن را به فاز مياني رسوب/اكسيد آسان مي نمايند. معمولا رسوب تشكيل شده از تركيبات واناديوم در سطوح فلزي داخل كوره شامل دو لايه مي باشد لايه اي كه مستقيما چسبيده به سطح فلز است كه مقادير زيادتري از سديم و سولفات را دارا مي باشد. لايه بيروني شامل مقادير بيشتري از واناديوم است.
واناديوم موجود در سوخت هوا تركيب گشته و توليد اكسيدهاي چهارتائي و پنج تائي واناديوم اكسيده در داخل كوره مي نمايد. اين تركيبات بصورت تترااكسيد واناديوم V2 O4 و پنتااكسيد واناديوم V2 O5 مي باشند. يكي از مشكلات اصلي در خورده شدن تيوب كوره ها و مشتقات فلزي آن همانا پائين بودن نقطه ذوب اين تركيبات است كه به آساني در درجه حرارت داخل كوره بصورت مايع ظاهر مي گردند.
عامل ديگري كه معمولا در سوخت سنگين موجود است سديم مي باشد كه با اكسيژن تركيب و اكسيد سديم Na2 o را موجب مي گردد. تركيب اخير در داخل كوره با ديگر تركيبات از واناديوم ملحق گشته و منجر به تركيب ديگري بنام سديم واناديل واناديت با فرمول شيميائي Na2o × V2 O4 × 5V2 O5 به نسبت هاي 5/1/1 مي نمايد. مجموع تركيبات Na2o+ V2 O5 بصورت مايع با نقطه ذوب پائين اوتكتيك مي باشد. 

مشکلات خوردگی دیگ های بخار

 

از مهم ترين مشكلات خوردگي كه ديگ بخار با آن مواجه مي شود در معرض اكسيژن قرار گرفتن آن است . از آن جايي كه اكسيدهاي آهن به طور طبيعي پايدار هستند
اگر شرايط ترمودينكي مطلوب فراهم شود فولاد ها به اين اكسيدها تبديل مي شوند . به طور كلي ، اگر فولاد ، توسط اكسيد آهن پوشيده نشود ، شرايط مطلوب تامين مي گردد ، تا فولاد در معرض اكسيژن قرار گيرد و واكنش رخ مي دهد :

2Fe + H2O +O2 Fe 2 O3+2H
اين واكنش پايه اي است براي روش هاي هوازدايي شميايي و مكانيكي كه نمونه برنامه هاي بهسازي آب با صدا هستند . اين روش ها معمولا موفقيت آميزهستند .
در حقيقت خوردگي اكسيژن در ديگ هاي بخار عموما محدود به ديگ هاي بخار خارج از سرويس مي شود
به عنوان مثال تجمع رطوبت روي ديواره لوله هاي يك سوپر هيتر خارج از سرويس ، اكسيژن اتمسفر را در خودش حل خواهد كرد .
شكستگي لايه محافظ مگنتيت در اثر تنش هاي انقباضي سوپرهيتر هنگام سرد شدن رخ مي دهد . نقاط شكسته ، نواحي آندي را آماده مي كند تا اكسيژن موجود در رطوبت بتواند با قسمت هاي غير محافظت شده و عريان فلز واكنش دهد .
نتيجه كار ممكن است به صورت حفرهاي عميق ، مجزا وغالبا كروي شكل ( شكل 1-8) كه از محصولات خوردگي تاول مانند پوشيده شده ديده شود ( شكل 2-8 ) . در سوپر هيتر شكل آويخته كه رطوبت جمع مي شود به طور مكرر حفره اي شدن رخ مي دهد ( شكل 3-8 ) .
علاوه بر سوراخ شدن ديواره لوله ، خوردگي ناشي از اكسيژن ، مشكلات ديگري را نيز ايجاد مي كند . حفره هاي حاصل از خوردگي ناشي از اكسيژن به عنوان نقاط با تنش غلظتي1 عمل مي كنند وبدين وسيله موجب توسعه ترك هاي ناشي از خوردگي خستگي ، ترك هاي ناشي از قليا و ديگر نقايص مربوط به تنش مي شوند . 

بطور کلي تأثير آب روي فلز ديگ بخار و نتيجه آن را که انتقال تدريجي مقداري از فلز بداخل آب مي باشد خوردگي ديگ بخار گويند. بطور خلاصه دلايل خوردگي در ديگ هاي بخار عبارت اند از :
?-?- PH آب که بستگي به نمک ها و گازهاي حل شده در آب دارد مثلاً انحلال گاز کربنيک آزاد يا نمک هاي منيزيم موجب بروز خاصيت اسيدي و خورندگي مي شود.
?-?- اکسيژن محلول در آب .
فسفات
براي جلوگيري از پديده تشکيل رسوب در داخل ديگ بخار، بايد بوسيله پمپ تزريق بطور دائم محلول تري فسفات سديم به داخل ديگ تزريق نمود که بوسيله آزمايشات آب ديگ مقدار تزريق فسفات را کاهش يا افزايش داد تا مقدار آن در آب داخل ديگ در حد استاندارد.
اکسيژن براي جلوگيري از ورود اکسيژن محلولي که دستگاه اپراتور قادر به حذف آن نبوده به آب داخل ديگ بايد بوسيله پمپ تزريق بطور دائم محلول سولفيت سديم و يا هيدرازين (بسته به شرايط کار ) را به داخل ديگ تزريق نمود بطوريکه باقيمانده مقدار سولفيت در آب داخل ديگ در حد استاندارد و باقي مانده مقدار هيدرازين در حد استاندارد باشد.