В закрытых циркуляционных трубопроводах отопления, котлах для химических реакций и высокотемпературных системах технической воды растворенный кислород, неравномерно распределенный в жидкой среде, является одним из скрытых факторов, вызывающих коррозию кислородных концентрационных ячеек нагревательных трубок из нержавеющей стали 316. Когда локальные участки поверхности нагревательной трубы покрыты слоями осадка, биологической слизи или застоя газа, содержание растворенного кислорода внутри покрытой зоны значительно ниже, чем в проточной объемной среде. Области с достаточным количеством растворенного кислорода служат катодом электрохимической ячейки, где происходит реакция восстановления кислорода, в то время как покрытые области с-дефицитом кислорода превращаются в анодные зоны и подвергаются непрерывному растворению металла. Этот тип локализованной коррозии часто возникает под крошечными отложениями и постепенно перерастает в глубокие проникающие ямки. Многие предприятия контролируют только значение pH и концентрацию хлорид-ионов в среде, но игнорируют мониторинг растворенного кислорода и управление деаэрацией. Даже если индексы хлоридов соответствуют стандартному диапазону, неравномерное распределение растворенного кислорода все равно вызовет серьезную питтинговую коррозию под-отложениями, что приведет к неожиданным утечкам в нагревательных трубах. Таким образом, систематическая деаэрация среды в сочетании с дополнительным регулированием качества воды является экономичным и эффективным техническим мероприятием, позволяющим принципиально исключить коррозию кислородных концентраторов.
Коррозия ячейки концентрации кислорода возникает из-за разности потенциалов, образующейся из-за неравномерной концентрации растворенного кислорода в разных положениях поверхности нержавеющей стали. В областях,-богатых кислородом, полностью обогащенная хромом-пассивная пленка сохраняет высокий электродный потенциал; внутри мертвых зон,-покрытых отложениями, кислород быстро потребляется микробным дыханием и электрохимическими реакциями, что приводит к пассивной активации пленки и падению потенциала. Между двумя областями образуется большая разность потенциалов, вызывающая непрерывное анодное растворение на поверхности с дефицитом кислорода. Даже крошечная закрытая область в сочетании с большой-обогащенной кислородом катодной поверхностью резко ускорит концентрированную питтинговую коррозию. При высоких рабочих температурах растворимость кислорода в воде снижается, и осажденный растворенный газ легко скапливается в верхней части нагревательных трубок, образуя газовые подушки, создавая обширные зоны с -диапазоном-дефицита кислорода-. Между тем, высокая температура ускоряет скорость электрохимических реакций, еще больше сокращая инкубационный период питтинговой коррозии. Обычные ингибиторы коррозии могут лишь в ограниченной степени замедлить скорость реакции, в то время как тщательная деаэрация может устранить движущую силу этой электрохимической коррозии из источника.
В этом исследовании предлагаются четыре стандартизированные технические стратегии деаэрации среды для предотвращения коррозии нагревательных трубок из нержавеющей стали 316 в ячейках концентрации кислорода. Сначала выберите технологию целевой деаэрации в зависимости от степени герметизации системы и рабочей температуры. Для открытых систем циркуляционной воды используйте вакуумную деаэрацию в сочетании с устройствами распылительной деаэрации для удаления растворенного кислорода из среды за счет отрицательного давления и полного контакта газа-жидкости. Для полностью закрытых реакционных и нагревательных систем следует устанавливать термические деаэраторы, нагревающие технологическую среду до температуры, близкой к температуре кипения, для снижения растворимости кислорода и сброса осажденного кислорода через выхлопные трубопроводы. Небольшое-герметизированное оборудование может использовать химическую деаэрацию путем добавления квалифицированных поглотителей кислорода, таких как производные гидразина или эриторбат натрия, строго контролируя концентрацию дозирования, чтобы избежать попадания ионов примесей, которые вызывают риск вторичной коррозии. Регулярно проверяйте содержание растворенного кислорода в нескольких точках отбора проб, чтобы обеспечить контроль общего уровня растворенного кислорода ниже 20 мкг/л.
Во-вторых, оптимизировать компоновку трубопроводов и нагревательных баков, чтобы исключить застой газа и локальные зоны окклюзии отложений. Установите автоматические выпускные клапаны в самых высоких точках трубопроводов отопления, в верхней части пучков нагревательных труб и во всех местах легкого скопления газа для своевременного сброса осажденного кислорода и не-неконденсируемого газа, предотвращая образование длительно -газовых слоев с дефицитом кислорода-на поверхности труб. Оптимизируйте скорость потока жидкости, чтобы избежать застойных зон с низким-потоком, уменьшить прилипание отложений и биологической слизи, а также обеспечить равномерное распределение растворенного кислорода во всей системе. Используйте подвесную установку для пучков нагревательных трубок, чтобы поверхность нижней трубы полностью очищалась проточной средой, предотвращая отложение осадка и локальное истощение кислорода в нижнем положении контакта.
В-третьих, координируйте деаэрационную обработку с дозированием пассивирующего ингибитора для стабилизации пассивной пленки. После деаэрации правильно добавьте поглотители кислорода пассивирующего-типа, которые могут не только удалять остаточный растворенный кислород, но и образовывать плотную адсорбционную защитную пленку на поверхности нержавеющей стали для устранения микродефектов пассивной пленки. Строго поддерживайте pH среды в пределах от 7,5 до 9,0; Щелочная среда способствует образованию и уплотнению пассивной пленки оксида хрома, что еще больше повышает устойчивость к коррозии клеток с концентрацией кислорода. Избегайте частого поступления воздуха из-за нарушения герметичности оборудования; регулярно проверяйте фланцевые прокладки, уплотнения вала и компенсаторы, чтобы предотвратить попадание наружного воздуха в систему и постоянное пополнение растворенного кислорода.
В-четвертых, создайте долгосрочный-механизм мониторинга растворенного кислорода и управления периодическим обслуживанием. Установите онлайн-датчики растворенного кислорода на входе и выходе системы отопления для осуществления мониторинга в-времени и автоматического оповещения, когда концентрация кислорода превышает порог безопасности. Регулярно очищайте фильтрующее оборудование и теплообменные поверхности от скопившейся грязи, своевременно устраняйте скрытую кислородную-окклюзированную микросреду. После каждого капитального ремонта химической очистки выполняйте операцию сброса выпуска воздуха из системы и деаэрации, чтобы выпустить воздух, смешанный с трубопроводом во время технического обслуживания, затем пополните поглотители кислорода, чтобы восстановить рабочую среду с низким содержанием -растворенного-кислорода. Сосредоточьтесь на ультразвуковом контроле толщины и обнаружении электрохимического потенциала для легкого скопления газа и мест покрытия отложений каждые шесть месяцев, чтобы оценить риск точечной коррозии датчика концентрации кислорода.
Данные по эксплуатации показывают, что нагревательные трубки, работающие в системах с низким содержанием-растворенного-кислорода, не имеют точечной коррозии, вызванной датчиком концентрации кислорода, после длительной-срочной эксплуатации. Напротив, оборудование, в котором отсутствуют меры по деаэрации, в течение 4–9 лет подвергается локальным утечкам из-под-отложений. В заключение, классифицированная физическая и химическая конфигурация деаэрации, оптимизация структуры застоя газа, синергетическое регулирование качества пассивационной воды и мониторинг растворенного кислорода в-времени могут устранить разность потенциалов, вызывающую коррозию ячеек концентрации кислорода. Технология средней деаэрации оптимизирует общую среду эксплуатации нагревательных трубок, эффективно предотвращает скрытую локализованную коррозию под отложениями и обеспечивает стабильные рабочие условия с низкой-коррозией для долгосрочной-безопасной эксплуатации нагревательных трубок из нержавеющей стали 316 в различных промышленных закрытых и полузакрытых технологических системах.
