Результаты химической очистки реагентом ОДАКОН

 

Результаты химической очистки и пассивации внутренних поверхностей нагрева котла и проточной части турбины энергоблока 300 МВт ст. № 2 ДТЭК Зуевская ТЭС под нагрузкой с использованием пленкообразующего амина ОДАКОН

 

      Одной из важных проблем современной энергетики является защита теплоэнергетического оборудования электрических станций от атмосферной («стояночной») коррозии в период ремонтов и длительных простоев. Эта проблема приобрела особую актуальность на Украине вследствие спада производства и выведении части энергоблоков в резерв. Применяемые в настоящее время методы консервации (использование инертных газов, продувка осушенным воздухом, применение гидразина, аммиака, комплексонов, использование летучих ингибиторов и поверхностно-активных веществ и др.) не универсальны и  зависят от типа оборудования, существующего водно-химического режима, длительности простоя и т.д. Перспективным в настоящее время является универсальный и многоцелевой способ химической очистки и пассивации (консервации), основывающийся на применении пленкообразующего амина ОДАКОН (ТУ У 24.6-13500490-001:2011). Ингибирующий эффект ОДАКОН обеспечивается за счет образования на поверхностях конструкционных материалов устойчивой молекулярной защитной пленки, предохраняющей металл от воздействия атмосферного кислорода, углекислоты и других коррозионно-агрессивных веществ.

 

      Технология эффективна для всех типов конструкционных материалов и применима в тепловой и атомной энергетики. Ее реализация не зависит от существующего водно-химического режима и позволяет проводить химическую очистку и пассивацию (консервацию) как всего оборудования пароводяных трактов энергоблока в целом, так и его отдельных элементов.

 

      Предлагаемый метод химической очистки, пассивации и консервации с использованием пленкообразующего амина ОДАКОН (ТУ У 24.6-13500490-001:2011) характеризуется следующим:

 

- надежной защитой оборудования и трубопроводов, в том числе в труднодоступных местах и застойных зонах, от протекания стояночной коррозии в течение длительного промежутка времени (до трех лет);

 

- возможность проведения поузловой консервации (котел, турбина, конденсатно-питательный тракт) или в целом всего оборудования и трубопроводов пароводяных трактов энергетической установки;

 

- сохранением коррозионно-защитного эффекта при вскрытии оборудования, его опорожнении и под слоем воды;

 

- обеспечением удаления отложений и продуктов коррозии с защищаемых поверхностей;

 

- повышением защитного эффекта работающего оборудования и трубопроводов от коррозии и отложений;

 

- отсутствием необходимости проведения специальных мероприятий по расконсервации при пуске оборудования;

 

- осуществление консервации на работающем оборудовании без значительных трудозатрат, расхода тепла и воды;

 

- экологической безопасностью применяемого реагента.

 

      В настоящем техническом отчете представлены основные результаты применения этой технологии на оборудовании энергоблока 300 МВт ДТЭК Зуевская ТЭС. Целью проведения данной работы была химическая очистка, пассивация и консервация внутренних поверхностей нагрева котла и проточной части турбины энергоблока 300 МВт ст. № 2 Зуевской ТЭС на основе применения ОДАКОН.

      Энергоблок 300 МВт включает в себя котлоагрегат ТПП – 312А и турбину К-300-240-2 ХТГЗ, введен в эксплуатацию 30.11.82 года. Техническое водоснабжение ТЭС оборотное на градирнях и брызгальных бассейнах. Водно-химический режим работы энергоблока – кислородно-аммиачный (КАВР). Блочная обессоливающая установка (БОУ) включает в себя механические фильтры, загруженные сульфоуглем и фильтры ФСД, загруженные смесью катионита и анионита, что позволяет осуществлять глубокую очистку конденсата.

      Удельная загрязненность поверхностей нагрева котла в пределах нормы – не более 300 г/м2. Водно-химический режим энергоблока соответствует требованиям ПТЭ согласно эксплуатационной документации. В пароводяной тракт энергоблока ст. № 2 дозировалась водная эмульсия ОДАКОН. Эмульсия готовилась по специальной технологии, которая является интеллектуальной собственностью КПВП «Энерготехнология». В течение всего периода проведения операций по химической очистки и пассивации блок ст. № 2 работал стабильно с нагрузкой 250-260 МВт. Место ввода эмульсии – в тракт основного конденсата. Поэтому максимальная концентрация реагента была за КЭН II ст. и достигла 2500 мкг/кг. В питательной воде концентрация ОДА поднималась до 1700мкг/кг, в остром паре до 800 мкг/кг. Наблюдалась повышение содержания железа в питательной воде после 90 часов от начало дозирования ОДАКОН — от 80 мкг/кг до 1800 мкг/кг. Концентрация ОДАКОН при этом была 1000-1400 мкг/кг.

      Спустя двое суток после завершения операций по химической очистки и пассивации (консервации) энергоблок ст. № 2 был остановлен. В период останова энергоблока были сделаны контрольные вырезки труб поверхностей нагрева котла для исследования стойкости защитной пленки ОДАКОН. На вырезанных образцах определили удельную сорбцию ОДАКОН. Данные приведены в таблице 1.

 

 Удельная сорбция ОДАКОН на вырезках труб котла энергоблока ст. № 2 ДТЭК Зуевской ТЭС после консервации.

 Таблица 1

Место вырезки образцов

Удельная сорбция,   мкг/см2

КПП НД н. «А» пакет 24, тр.1 сверху, 04.01.03.

1,89

НРЧ н. «А» тыл, центральная часть пода, тр.1, 03.01.03.

0,83

НРЧ ф.э. н. «А» выход, тр.12, 03.01.03.

0.45

КПП ВД н. «Б» пакет 13, тр.10 с фронта, 04.01.03.

0,26

СРЧ ф.э. н. «А» 1-я панель, 4-й ход, тр.20, 03.01.03.

0,35

КПП НД н. «Б» пакет 23, тр.1 сверху, 04.01.03.

0,40

 

 

      Как известно, коррозионная защита поверхности металла на уровне 80-90% обеспечивается при значении удельной сорбции 0,3 мкг/см2. Как видно из полученных результатов, почти на всех образцах величина удельной сорбции превышает минимально необходимое значение.

      Эффективность защитного действия ОДАКОН также можно оценить посредством электрохимических измерений. Для выполнения независимой экспертизы качества консервации образцы труб были переданы Национальной металлургической академии Украины в лабораторию кафедры порошковой металлургии и защиты металлов. Для исследования использовались образцы труб поверхностей нагрева котла ст. № 2 до обработки и после обработки ОДАКОН. Исследования проведены с применением поляризационного метода (снятия анодных поляризационных кривых, определение изменения тока коррозии стали при наложении поляризации), коррозионного потенциала стали и испытаний, имитирующих условия мокрой коррозии. Для получения анодных поляризационных кривых использован потенциостат П–5848 с самопишущим устройством КСП – 4. Кривые снимали в растворе 0,1 н Na2SO4 в потенциодинамическом режиме со скоростью развертки потенциала 1 мВ/с до потенциала выделения кислорода. В качестве вспомогательного электрода служил платиновый, электрода сравнения – хлорсеребряный электрод. Исследования проведены на образцах стали без обработки ингибитором, с обработкой ингибитором ОДАКОН и с обработкой ингибитором Ф-1 (консервантом теплоэнергетического оборудования производства ЗАО «Азот», Северодонецк). Электрохимические параметры полученных кривых представлены в таблице 2, а кривые на рисунке 1.

 

Параметры поляризационных кривых, полученных в 0,1н Na2SO4

Таблица 2

Образцы труб котла   ст. №2

t, 0C

φст, В 

φнп, В 

φпп, В 

φпереп, В 

i,   mA/ см2

*Кm, г/м2ч

γ 

Без обработки

1

Ст20 (ВЭ н «А» пакет 160, тр2)

300

-0,50

0,80

1,30

1,90

17,00

177,60

-

2

12Х18Н12Т (КПП н д 2 ст н «А» пакет 13, тр2)

500

-0,50

0,90

1,20

1,80

49,00

517,10

-

3

12Х18Н12Т (КПП н д 1ст н «А» пакет 52, тр10)

500

-0,50

0,40

1,00

1,80

20,50

214,10

-

4

***

12Х18Н12Т (КПП в д н «А» пакет 10, тр10)

500

-0,50

-

-

-

-

-

-

После обработки

5

Ст20 (ВЭ н «А» пакет 86, тр2)

300

-0,48

1,00

1,30

1,90

13,70

143,10

1,24

6

12Х18Н12Т (КПП н д 2 ст н «А» пакет 13, тр2)

500

-0,48

0,60

1,30

1,80

17,00

177,60

2,91

7

12Х18Н12Т (КПП н д 1 ст н «А» пакет 24, тр1)

500

-0,48

0,30

1,00

1,80

9,50

99,25

2,15

8

***

12Х18Н12Т (КПП в д н «А» пакет 111, тр10)

500

-0,48

-

-

-

-

-

-

После обработке Ф-1

9

Ст20 (ВЭ н «А» пакет 160, тр2)

300

-0,48

0,50

1,20

1,60

17,50

182,80

0,97

10

12Х18Н12Т (КПП н д 2 ст н «А» пакет 13, тр2)

500

-0,50

0,80

0,90

1,90

32,00

334,30

1,54

11

12Х18Н12Т (КПП н д 1 ст н «А» пакет 52, тр1)

500

-0,48

0,60

0,90

1,80

10,00

104,40

0,48

15

***

12Х18Н12Т (КПП в д 2 ст н «А» пакет 10, тр10)

500

-0,48

-

-

-

-

-

-

На чистой пов-ти

13

Ст20

-

-0,58

0,40

1,20

1,80

35,00

365,60

-

 

 

      *Отрицательный массовый показатель определен из формулы пересчета скорости коррозии по предельному току растворения из поляризационных кривых:

 i=Km·(n/A)·2,68·10-3, (A/см2)

 

где Кm — отрицательный показатель изменения массы, г/м2ч;

n – валентность иона металла, переходящего в раствор;

F=26,8 – постоянная Фарадея А ч/г экв;

А – атомная масса металла.

 

      **Коэффициент торможения коррозии определен из формулы:

 γ=i0/iинг

 

где iо – ток растворения металла без присутствия ингибитора;

iинг – ток растворения металла в присутствии ингибитора.

 

      ***На данных образцах токи растворения отсутствуют.

 image157871

 

image157771

 

 

image157751

Рис. 1. Анодные поляризационные кривые в 0.1 н Na2SO4

 

 

      Анализ полученных данных свидетельствует, что коэффициент торможения скорости коррозии при обработке ингибитором коррозии ОДА увеличивается с ростом температуры. При более низких температурах образования пленки (250 0С) он составляет 1,24, а при температурах формирования пленки 500 0С – от 2,15 до 2,91. Таким образом, однозначно можно утверждать, что более высокие температуры обработки поверхности защищаемых конструкций позволяют получить более надежную защиту с помощью обработки ингибитором ОДАКОН.

     Сравнительные испытания образцов с обработкой ингибитором Ф-1 (консервантом производства ЗАО «Азот», Северодонецк) показывает, что ОДАКОН является более эффективным ингибитором. Для обработки этим ингибитором коэффициент торможения скорости коррозии варьируется от 0,49 до 1,5.

      Проведены испытания в условиях, имитирующих мокрую атмосферную коррозию, т.е. условия максимально близкие к реальным. Методика испытаний предусматривала выдержку образцов в эксикаторе в течение 10 суток при воздействии на них коррозийной среды, создаваемой водным раствором 3% хлористого натрия в соответствии с ГОСТ 9.042-75. Результаты оценки коррозийной стойкости образцов стали, приведены в таблице №3.

 

Коррозионная стойкость образцов стали при испытаниях по ГОСТ 9.042-75

 Таблица 3

Образцы труб котла   ст. №2

% коррозийного   поражения поверхности

Время испытаний,   сутки

3

7

10

Без обработки ОДА

1 Ст20 (ВЭ н «А» пакет 160, тр2)

0

90

95

2 12Х18Н12Т (КПП н д 2 ст н «А»   пакет 13, тр2)

3

10

30

3 12Х18Н12Т (КПП н д 1ст н «А»   пакет 52, тр10)

10

30

30

4 12Х18Н12Т (КПП н н «А» пакет   10, тр10)

10

40

40

После обработки ОДА

5 Ст20 (ВЭ н «А» пакет 86, тр2)

0

10

20

6 12Х18Н12Т (КПП н д 2 ст н «А»   пакет 13, тр2)

0

3

5

7 12Х18Н12Т (КПП н д 1ст н «А»   пакет 24, тр1)

0

5

10

8 12Х18Н12Т (КПП н н «А» пакет   111, тр10)

0

3

5

 

 

       Таким образом, комплексными исследованиями, проведенными на кафедре порошковой металлургии и защиты металлов Национальной металлургической академии Украины, установлено, что на образцах, вырезанных из системы труб котла Зуевской ТЭС, обработанных ингибитором ОДАКОН, наблюдается более низкая скорость коррозии во всех условиях испытаний, т.е. обработка стали ингибитором ОДАКОН приводит к торможению ее коррозионного разрушения в 2-3 раза по результатам электрохимических исследований и в 5-8 раз при ускоренных коррозийных испытаниях, имитирующих влажную атмосферу.

      В результате проведенной работы хорошо были видны «моющие» свойства ОДАКОН. Зуевская ТЭС выполнила химанализы по определению удельной загрязненности внутренних поверхностей нагрева котла по образцам, вырезанным после проведения консервации. Удельная загрязненность уменьшилась в 1,5-2 раза. Данные приведены в таблице 4.

 

Результаты анализа контрольных вырезок поверхностей нагрева котла

 Таблица 4

Адрес вырезанного   образца

Удельная   загрязненность до обработки ОДА, г/м2

Удельная   загрязненность после обработки ОДА, г/м2

КПП ВД н. «Б»

157

84

ВЭ н. «А»

226

95

ВЭ н. «Б»

257

36

КПП НД

148

126

 

 

      Кроме того, при визуальном осмотре проточной части турбины, после вскрытия цилиндров турбины в период капитального ремонта энергоблока, отложений не обнаружено — проточная часть цилиндров высокого, среднего и низкого давления абсолютно чистая. При этом следует учесть, что после проведения операций по очистке и консервации энергоблок проработал 2,5 месяца.

 

 

Выводы:

 

      Проведенная работа по химической очистке, пассивации и консервации энергоблока ст. № 2 ДТЭК Зуевская ТЭС подтверждает высокую эффективность очистки и консервации с применением пленкообразующего амина ОДАКОН (ТУ У 24.6-13500490-001:2011), а также технологичность ее реализации.

 

      Химическая очистка, пассивация и консервация внутренних поверхностей нагрева котла и проточной части турбины может быть осуществлена без ограничения электрической нагрузки энергоблока и параметров. В результате образовавшейся пленки ОДАКОН скорость коррозии внутренней поверхности металла котла уменьшается в 2-3 раза, а удельная загрязненность в 1,5-2 раза. Достигается абсолютная очистка проточной части турбины.

 

      Систематическая (не менее одного раза в год и в обязательном порядке при выводе оборудования в капремонт) химическая очистка, пассивация и консервация поверхностей нагрева котла и проточной части турбины с использованием ОДАКОН снижает вероятность заноса проточной части турбины и повреждаемости в результате коррозийных процессов поверхностей нагрева. Отпадает необходимость в проведении специальных химических промывок котла и проточной части турбины даже при имеющих место нарушениях водно-химического режима энергоблока.