Методи попередження утворення накипу і корозії
Щоб виключити утворення накипу, воду попередньо обробляють. В залежності від місця проведення, вона може бути позакотловою або внутрішьокотловою.
Позакотлова обробка проводиться перед подачею в котел і зводиться вона до очищення і фільтрації конденсата, пом’якшення поживної води, видаленню газів, приготуванню високоякісної додаткової (добавочної) води. Очистка і фільтрація води проводиться з метою видалення з нею механічних домішок і нафтоппродуктів – це проводиться в збірнику забруднених конденсатів, який називається «теплим ящиком», який містить відстойні камери і фільтри-пеньку, деревинну стружку, поролон, тканини і активоване вугілля – для видалення масел. Для видалення кисню і вуглексилого газу широко застосовують термічну деаерацію. При термічній деаерації гази виділяють з споживчої води і виводять в атомосферу. Додатково до цього використовують хімічні способи: видалення кисню при введенні гідразину N2H4 і сульфіту натрію Na2SO3. Термічна деаерація знижує вміст кисню до 0,03 мг/кг, а хімічна навіть до 0,01 мг/кг.
Зменшення твердості води може здійснюватись при допомозі іонітних або катіонітних смол, які обмінюють свої іони на іони кальцію, магнію, але цей метод не знає широкого застосування на суднах, так як іоніти необхілно постійно регенерувати.
На сьогодні широко застосовуються безреагентні методи пом’якшення води (наприклад, електромагнітний). Суть його полягає в тому, що після дії на воду магнітного поля певного значення напруженості і полярності солі випадають у вигляді шламу, який легко видаляється з котла при продуванні води. Магнітна обробка сприяє також руйнуванню раніше утвореного накипу. Невидалений при продувці шлам з котла може прикипати до поверхні нагріву, утворюючи вторинну накип.
Фосфатно-нітратний водно-хімічний режим парових котлів.
До останнього часу уворення накипу і процесів корозії металу забезпечувалось фосфатно-лужним режимом внутрішньокотлової обробки води. Цей метод застосовувався на судових установках старої конструкції, обладнаних в основному вогнетрубними котлами з тиском пару до 20 кг/см2. Поживна вода, яка застосовувалась, в більшості випадків була низької якості. На суднах, обладнаних котлами низького тиску, внутрішньокотлова обробка води здійснювалася за допомогою протинакипного препарату антидепон, який складається з суміші тринатрійфосфату, соди, хромонатрієвої солі і колоїдних речовин.
Основним показником водно-хімічного режиму котлів було лужне число, яке витримувалось в межах 150-300мг.
Правильне застосування фосфатно-лужного режиму на протязі більше 30 років значно покращало технічний стан і збереження парових котлів.
За останні роки флот поповнився судами, оснащеними сучасною технікою. Це різко змінило умови технічної експлуатації паросилових установ. На парових та дизельних судах почали використовувати економічні випаровуючи установки, які працюють на морській воді. Вони виробляють високоякісний дистилят для споживчих котлів.
В результаті цього в складі поживних котлових вод знизилось шлакоутоврення, покращилась якість пара, зменшилась якість продувної води і зменшилась кількість хімічних регентів, необхідних для очистки води. Але наряду з цим порушилось співвідношення між спеціально створюваною лужністю і загальним солевмістом котлових вод. В результаті цього вода набула агресивних властивостей. При механічній дії в місцях з’єднання деталей виникає особливо руйнівний корозійний процес – міжкристалічна корозія металу котлів. З’являлися міжрозгалуджені тріщінки, які в основному утворювались в зварювальних швах барабанів і колекторів. Такий метал зберігає зовнішню форму, але при ударі руйнується.
Для зменшення агресивних властивостей котлових вод, які виникають при лужності більше 20%, були запропоновані такі водно-хімічні режими: чисто фосфатної лужності і фосфатно-нітратний режим внутрішньокотлової обробки води.
Перший спосіб вимагає, щоб між фосфатними і лужними числами було постійне співвідношення 1:0,42. це досягається дозуванням в котли крім фосфату натрію ще натрію гідро- і дигідрофосфату в кількостях, визначених результатами аналізу котлових вод. В результаті складності цього аналізу режим чисто фосфатної лужності важко здійснити в судових умовах.
Більш простим і більш доступним в експлуатації виявився фосфатно-нітратний режим. При цьому як реагент застосовують технічний натрій фосфат і натрій нітрат.
Основні процеси, які відбуваються у воді, зводяться до гідролізу натрій фосфату
Na3(PO4)3 + Н2О → Na2HPO4 + NaOH
і осадження накипу у вигляді шламу
Як видно з приведених рівнянь, в результаті реакції утворюється луг, який може стати причиною розвитку міжкристалітної корозії металу.
Суть фосфатно-нітратного методу зводиться до того, що нітрати, які вводять наряду з фосфатами, насичують внутрішньометалеву поверхню котлів, що захищає його від руйнівної дії лугів.
В найближчий час на суднах морського флоту, оснащених паровими котлами з закритими системами живлення, знайдуть викорситанняхімічні препарати для оброблення води з метою попередження корозії металу трубопроводів конденсатом відпрацьованого пару, який повертається в котли. Ди цих речовин відносяться леткі аміни: морфолін, циклогексиламін і ін. при додаванні їх до котлової води, вони випаровуються в середині котла, переходять в пар і конденсуються разом з ним, розчиняються в ній і утворюють слабокисле середовище.
При цьому відбувається нейтралізація вугільної кислоти і сповільнення корозійних процесів. Для додавання цих реагентів в котлову воду не потрібні додаткові пристрої. В нормальних умовах експлуатації їх норма 4г на кожну тонну додаткової води. Одним з реагентів, який захищає від корозії котли, є гідразин : N2H4.
Гідразин зв’язує кисень
N2H4+ O2 → 2H2O + N2
Поглинаючи киснь, гідразин взаємодіє з оксидами, які утворюються в котлах.
6Fe2O3 + N2H4 → 4Fe3O4 + 2H2O + N2
3CuO + N2H4 → 3Cu + 2H2O + N2O