Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

Применение метода поляризационного сопротивления для измерения скорости коррозии

Внутренняя коррозия трубопроводов тепловых сетей и си­стем горячего водоснабжения продолжает оставаться актуаль­ной проблемой. Долговечность трубопроводов систем тепло­снабжения обычно оценивается эффектиностью работы де­аэрационного оборудования и ингибиторов коррозии на ТЭЦ, в котельных и тепловых пунктах. Контроль за эффективностью осуществляется определением в воде содержания 02, С02 Fe и pH. Однако наиболее полно оценить эффективность защитных мероприятий возможно по измерению одного параметра — ско­рости коррозии металла трубопроводов.

Для определения скорости коррозии обычно используется массометрический (весовой) метод [1]. Существенный его не­достаток заключается в том, что получаемая величина скорости коррозии является средней за длительное время пребывания образцов в агрессивной среде. Подготовка, установка и снятие образцов-свидетелей (индикаторов коррозии) являются трудо­емкими операциями, так как они связаны с отключением дейст­вующего оборудования. Для тепловых сетей эти операции могут проводиться только один раз в год при их ремонте. Существен­ной ошибкой в определении убыли массы образцов является трудность полного удаления с их поверхности продуктов кор­розии, образующихся в процессе эксплуатации. Все это ослож­няет проведение систематических наблюдений и организацию оперативного контроля за динамикой коррозионного процесса в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения. На прак­тике коррозия обычно устанавливается только после появления первых свищей. При этом остается неясным, к какому периоду эксплуатации оборудования относится развитие этих повреж­дений.

Для получения непрерывной информации о протекании кор­розионного процесса наиболее приемлемым является метод по­ляризационного сопротивления [2; 3], сущность которого сво­дится к следующему. При коррозии металла поляризация элек­трода (изменение коррозионного потенциала под воздействием внешнего постоянного тока) зависит от интенсивности перехода ионов металла в раствор, т. е. от скорости коррозионного про­цесса. Чем больше скорость коррозии, тем меньше поляризация электрода и наоборот. Отношение поляризации к величине про­пускаемого тока при условии, когда поляризация не превыша­ет нескольких милливольт, представляет собой поляризацион­ное сопротивление Яр. Измерив величину Яр, легко пересчи­тать ее в скорость коррозии

іс = К/Яру (1)

где К — коэффициент пропорциональности.

Показана возможность [1] и сделана попытка [4] исполь­зования метода поляризационного сопротивления для опреде­ления коррозионной стойкости конструкционных материалов энергооборудования в водном теплоносителе. Разработана и изготовлена лабораторная установка, включающая измеритель­но-коммутационный блок, блок питания и датчик скорости кор­розии. Установка предназначена для обессоленных вод и не нашла применения в тепловых сетях и системах горячего во­доснабжения.

Известна [2] различная коррозионно-измерительная тех­ника, основанная на методе поляризационного сопротивления. В СССР серийно выпускается прибор Р 5035 [51, на основе которого создана коррозионно-индикаторная установка УК-1 [6], предназначенная для оценки коррозионной активности сточ­ных вод нефтепромыслов (скорости равномерной коррозии вы­бранного металла — стали 20). Особенностью работы УКЛ является возможность определения коррозионной активности вод, содержащих компоненты, которые на поверхности металла образуют токопроводящие осадки. Технические данные уста­новки УК,-1: диапазон измерения Яр 50—50 000 Ом; пределы измерения скорости проникновения коррозии 0,0085—8,5 мм/ год; масса измерителя Р 5035И 5 кг; масса одного зонда 0,88 кг; время одного измерения в кислых и нейтральных высокомине­рализованных средах 1—2 мин.

Измеритель Р 5035И[3], входящий в состав УК-1, преобра­зует в поляризационное сопротивление первичную информацию,

© Р. Л. Сазонов, А. С. Кузнецова, Н. И. Гришанина, А. Ф. Богачев, Ю. С. Герасименко, В. И. Сорокин, Н. Ф. Кулешова, 1989.

2* Зак. 42Э

Ом*г/(м2*ч),

где Кэ — электрохимический коэффициент пропорциональности (В); А — атомная масса (А =55,8); п — валентность (п = 2); F — число Фарадея (26,8 А-ч); 5 — площадь одного электро­да, м2; 2 — число электродов в ячейке; 104 — переводной раз­мерный коэффициент, м^см2.

Опыты по определению электрохимического коэффициента пропорциональности Кэ в лабораторных условиях проводили на моделях вод для системы тепло — и водоснабжения в аэрирован­ных растворах без перемешивания в диапазоне температур 25—100°С на специальных электродах из стали 20. Неболь­шое (2 мм) межэлектродное расстояние позволило компенси­ровать сопротивление раствора на приборе Р 5035И.

В качестве коррозионных сред использовали: нагретую во­допроводную воду Киева средней (600 мг/л) минерализации (Са2+ 62,1 мг/л; S02J~ 14,8 мг/л; С1“ 80 мг/л; Na+-j-K+ ос­тальное; pH 7,7 —среда № 1) и слабоминерализованную (170 мг/л) воду для горячего водоснабжения Москвы (Са2+ 58 мг/л; S02^“38 мг/л; С1~ 74 мг/л; pH 7,7 — среда № 2).

Время опыта в зависимости от температуры и состава кор­розионной среды составило 4—6 ч. Одновременно с определе­нием массы образцов с помощью прибора Р 5035И через оп­ределенные промежутки времени в течение опыта измеряли Rp. Интегрированием полученных кривых (Rp, время) находили среднее значение поляризационного сопротивления Rpср. Ко находили как произведение скорости коррозии в массовых еди­ницах на Rp ср.

Как видно из рис. 2, значение коэффициента Ко практически постоянно в довольно широком диапазоне температур. Если принять среднюю величину Кэ 30 мВ, то расчет по уравнению (2) дает величину константы К для установки УК-1, равную 300it 10 Ом-г/(м2*ч). Эту величину использовали для пересчета измеренного на приборе Р 5035И поляризационного сопротив­ления на скорость коррозии.

Метод поляризационного сопротивления для измерения ско­рости коррозии в тепловых сетях был опробован на одной из ТЭЦ Мосэнерго и в тепловом пункте Теплосети. Испытания установки УК-1 проводились в течение 7 мес в обычных эксплу­атационных условиях. Испытания на ТЭЦ выполнены для уста-

image010

АКЭ 2«Ю4

п F s

 

(2)

 

К =

 

Рис. 1. Схема коррозионно-индикаторного зонда

/—корпус; 2 — трубки-электроды; 3 — контактное гнездо; 4— гребен­чатый скребок

 

Рис. 2. Зависимость электрохимического коэффициента пропорциональ­ности /Сэ от температуры и состава воды

/ — водопроводная вода (Киев); 2 — водопроводная вода (Москва)

 

image011

image012image013

новления константы Кэ, входящей в коэффициент пропорци­ональности К. Зонды установлены одновременно с пластинча­тыми образцами-свидетелями из стали 20 в линию тепловой се­ти с давлением 15—17 кгс/см2 и температурой воду 56—62°С.

Два испытания на ТЭЦ показали следующие результату: ркорость коррозии по образцам-свидетелям составила 0,096 и 0,101 мм/год, средняя величина ЯрсР соответственно 4314 и 1862 Ом. Подсчитанные величины /Сэ равнялись 36,2 и 16,4 мВ и /Сэ. ср составляла 26,3 мВ, что удовлетворительно согласуется с данными лабораторных исследований (рис. 2).

Для установления влияния температуры сетевой воду на поляризационное сопротивление и скорость коррозии в подаю­щем и обратном трубопроводах теплового пункта были уста­новлены зонды. Во время опытов был предусмотрен кратковре­менный периодический ввод нагретой водопроводной воды в обратную линию на расстоянии около 5 м перед зондом для изучения влияния содержания растворенного кислорода на из­менение поляризационного сопротивления и скорость коррозии.

Результаты испытаний приведены на рис. 3, из которого видно, что с увеличением содержания растворенного кислорода возрастает скорость коррозии. Особенно заметно влияние 02 при малых его концентрациях. Наиболее резко увеличивается скорость коррозии при более высокой температуре воды (кри­вая 2). При более низкой температуре воды (кривая 1) эта за­висимость носит более пологий характер. Результаты испыта­ний показывают, что метод поляризационного сопротивления чувствителен к изменению содержания 02. Так, изменение 02 с 10 до 100 мкг/кг приводит к увеличению скорости коррозии с 0,08 до 0,32 мм,/год.

Результаты проведенных исследований показывают, что ме­тод может применяться для контроля за скоростью коррозии стали в подпиточной и сетевой воде тепловых сетей. Однако использование аппаратуры УК-1 на ТЭЦ и в тепловых сетях имеет ограничения и недостатки. Прежде всего, это касается температуры воды. Опыт эксплуатации зондов при температуре воды выше 70°С показал, что наблюдается деформация от­дельных его элементов. В частности, растрескивается эпоксид­ный компаунд и нарушается сплошность пентапласта, что при­водит к нарушению площади рабочей поверхности измеритель­ного преобразователя (электродов). К недостаткам следует отнести необходимость ежегодной проточки на токарном стан­ке электродов для снятия слоя металла с целью удаления сле­дов продуктов коррозии.

Время измерения поляризационного сопротивления в сете­вой воде на приборе Р 5035И довольно значительное при малом содержании 02 (до 100 мкг/кг)—8—10 мин. Это связано с боль­
шим временем переходных процессов при включении и выклю­чении поляризующего тока в момент измерения. В сетевой воде на поверхности корродирующего металла образуется слой про­дуктов коррозии, которые характеризуются большой поляри­зационной емкостью. Имеются определенные трудности с ра­ботой на УК-1, связанные с необходимостью соответствующей квалификации обслуживающего персонала.

С учетом отмеченных выше недостатков и трудностей Киевс­ким политехническим институтом в содружестве с его опыт­ным заводом и ПО «Точэлектроприбор» создана новая корро­зионно-индикаторная установка УК-2 [7]. Установка состоит из комплекта электрохимических преобразователей (зондов) новой конструкции, рассчитанных для работы при температу­рах более 70°С, и вторичного электронного прибора — авто­матического индикатора поляризационного сопротивления Р 5126. Прибор снабжен цифровым индикатором отсчета ско­рости коррозии (мм/год) или поляризационного сопротивления (Ом). Серийный выпуск УК-2 намечен в 1990 г.

Выводы

Использование метода поляризационного сопротивления на ТЭЦ, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения по­зволит организовать действенный оперативный контроль за ско­ростью коррозии трубопроводов и коррозионной активностью подпиточной и сетевой воды. С применением этого метода воз­можно в дальнейшем отказаться от трудоемких анализов воды на источниках теплоты и в тепловых сетях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А к о л ь з и н П. А. Коррозия и защита металла теплоэнергетиче­ского оборудования. — М.: Энергоиздат, 1982.

2. Ма нсфельд Ф. Определение тока коррозии методом поляоиза — цчонного сопротивления / Достижения науки о коррозии и техноло­гии защиты от нее. — М.: Металлургия, 1980.

3. Антропов Л. И., Герасименко М. А., Герасименко Ю. С. Определение скорости коррозии и эффективности ингибито­ров методом поляризационного сопротивления // Защита металлов. 1%6. Т. 2. № 2.

4. Использование метода поляризационного сопротивления для опреде­ления скорости коррозии конструкционных материалов АЭС / П. М. Назаренко, В. А. Мамет, В. И. Пашкевич и др. // Теп — д^ачергетика. 1986. № 11.

5. Измеритель скорости коррозии Р 5035 / Л. И. А и т р о п о в, В. М. Бабенков, Е. А. Будницкая и др. //Защита металлов. 1 °76. Т. 12. № 2.

6. Корпозионно-индикаторная установка УК-1’Ю С. Герасимен­

ко. В. И. Сорокин, А. К. Руденко, В. С. Абросимов // Защита металлов. 1986. Т. 22. № 2.

7. Коррозионно-индикаторная установка УК-2 / Ю. С. Герасимен­ко, Н. ф. Кулешова, А. В. Борискин и др. // Водоснаб­жение и сан. техника 1988. № 11

 

 

 

 

 

Т = 9 t4 — t*: 1 " ьн ‘и»

Он, ! *Н, і в

Сп ~

Gl. t Gi (н~(І

Tu = /J — *н + *н, і*

где а — коэффициент теплоотдачи от поверхности печи к наружному воздуху при отсутствии теплоутилизатора, Вт/ ,/(м2-К); с — теплоемкость воздуха, Дж/ /(кг-К); F — теплоотдающая поверх­ность, м2; Тпов — температура теплоот­дающей поверхности, °С; Т — темпера­тура воздуха после теплоутилизатора, °С; GB — максимальная производитель­ность вентилятора, кг/с; тп — температу­ра воздуха, поступающего к потреби­телю, °С.

При выводе уравнений (1) —(6) не- улавливаемыми утилизатором тепловы­ми потерями пренебрегалось ввиду их относительной малости. Уравнение (1) позволяет найти удельный расход воз­духа £уД (кг/ч), т. е. расход воздуха, при­ходящийся на 1 м2 укрываемой поверх­ности печи. Приняв среднее значение «30 Вт/(м2*К) по уравнению, приведен­ному в [51, а также с=1000 Дж/(кг-К) и разделив обе части уравнения на F, получим


Оставить комментарий