автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Исследование процессов внутренней коррозии трубопроводов тепловых сетей с целью нормирования анионного состава сетевой воды

р Г Б Ой

Всероссийский двавды ордена Трудового Красного Знамени теплотехниче ский научно-исследовательский институт

На правах рукописи

ЕЕССОЛИЦЫН Сергей Евгеньевич

УЩК 621.186.2:620.193/.197

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВНУТРЕННЕЙ КОРРОЗИИ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ С ЦЕЛЫ) НОРМИРОВАНИЯ АНИОННОГО СОСТАВА СЕТЕВОЙ ВОДЫ

Специальность 05.14.14 -Тепловые электрические станции

(тепловая часть)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа вылолнена в отделении водно-химических процессов Всероссийского теплотехнического двавды ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института.

Научный руководитель: кандидат технических наук Балабан-Ирденин Ю.В.

Официальные оппоненты:, доктор технических наук, профессор

Сирота A.M.,

кандидат технических наук, доцент Шарапов В.И.

Ведущее предприятие: АО Мосэнерго

Защита состоится "40" НОЯбРЯ 1994 г. в ^ ^ час на заседании специализированного совета К 144.02.01 Всероссийского теплотехнического научно-исследовательского института по адресу: 109280, Москва, 1-280, Автозаводская, 14/23, ВТИ, Ученый совет. '

Отзыв о реферате в двух экземплярах, подписанный и скрепленный печатью учреждения, просим направить по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека ВТИ.

Автореферат разослан "30 "СВнТЯОРЯ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

А.С. Коньков

ОВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЕ

Актуальность проблемы. Централизованные системы теплоснабжения действуют в Россия более 60 лет. За это время совершенствовалось оборудование теплоисточников и теплосетей, улучшалось качество строительства и эксплуатации, повышалась надежность систем теплоснабжения. В настоящее время наименее надежным звеном этих систем является транспорт уепла.

Опрос предприятий теплосети и теплоисточников, проведенный ВТИ, показал, что внутренняя коррозия металла труб существенно влияет на надежность систем теплоснабжения. В то же время отсутствуют нормы на те показатели качества сетевой воды, которые определяют интенсивность коррозионных процессов. Это позволяет проектировать и эксплуатировать системы водоподготовки, использующие сброс регенерационных стоков в теплосеть, что приводит к резкому увеличению концентраций агрессивных анионов в сетевой воде.

Дель и задача работы. Целью диссертационной работы являлось исследование влияния анионного состава воды на коррозию теплопроводов теплосети и разработка норм качества сетевой воды, позволяющих снизить повреждаемость теплопроводов от внутренней ко1>-розии при нормируемом содержании кислорода.

Научная новизна настоящей работы заключается в следующем:

- впервые проведено систематическое исследование влияния физико-химических параметров сетевой воды на коррозионное поведение углеродистой стали;

- разработаны экспериментальные установки (низкотемпературная до Ю0°С и высокотемпературная до 150°С), позволяющие исследовать коррозионное поведение металлов в водах различного химического состава;

- произведен статистический опрос 177 объектов (теплоисточник + теплосеть) для выявления влияния химического состава сетевой воды на повреждаемость теплопроводов теплосети;

- на основании стендовых исследований (более 100 опытов) получена эмпирическая зависимость электрохимических параметров' от содержания сульфатов, хлоридов, общей щелочности, величины рН и температуры воды;

- на основании статистических данных установлена взаимосвязь выбранных электрохимических параметров и повреждаемости трубопроводов теплосети;

- в результате совместной обработки статистических и экспериментальных данных разработана система номограмм, позволяющая определять режим аварийной (или безаварийной) работы теплосети исходя из химического состава сетевой воды.

Практическая ценность работр.. Предложенная в диссертации система номограмм дает возможность проектным организациям - разрабатывать схемы водоподготобки подпиточной воды, обеспечивающие более надевшую работу теплосети и учитывающие фактор внутренней коррозии, в ряде случаев, для действующих тепловых сетей - принять решение по внедрению антикоррозионных мероприятий.

Достоверность полученных результатов обоснована адекватностью условий стендовых исследований условиям эксплуатации теплосети; применением современных методов электрохимических исследований и математического планирования эксперимента; совместным использованием как результатов эксперимента, так и эксплуатационных статистических данных по повреждаемости трубопроводов.

■Аптюбашщ работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: Международной конференции МУНЦ "АНТИКОР" "Защита-92" (Москва, 1992); НТС РАО "ЕЭС России" (Москва, 1993).

Публикации. По тема диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и об^ем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, списка литературы и приложения: содержит 116 страниц машинописного текста, 24.рисунка на 20 страницах, список литературы из 95 наименований на 7 страницах и одно приложение на 2 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и необходимость проведения исследований процессов внутренней коррозии металла труб теплосети.

В первой глава приведена нормативные значения физико-химических параметров воды теплосети. Выполнен аналитический обзор существующих методов исследования влияния химического состава воды на коррозию металла в условиях, приближенных к усяощям теплосети. Отмечено, что анионный состав вода существенно влияет на интенсивность коррозионных процессов; высокие концентрации хлоридов и сульфатов в воде приводят к коррозионным поражениям металла в вице язв. Подавляющее количество исследований было проведено в аэрированных водах, что не дает возможности использовать эти данные применительно к условиям теплосети.

Во второй главе дан краткий анализ схем водоподготобок, применение которых приводит к резкому увеличению концентраций агрессивных анионов в сетевой вода.

Подвергнута критике используемая в настоящее врэмя методика прогнозирования срока службы магистральных трубопроводов теплосети, которая основана на статистических данных по работе систем горячего водоснабжения.

Показано, что получить надежную зависимость повраядаемости трубопроводов от химического состава воды на основе одних статических данных на представляется возможным. Получить эту зависимость можно при. совместной обработке статистических данных с результатами экспериментов, проведенных с использованием методов математического планирования.

В третьей главе изложена методика экспериментальных иссле-цований влияния состава воды на углеродистой стали.

На основании анализа различных методов исследования локаль-зой коррозии и исходя из оптимизации реальных затрат времени на юлучение достоверных количественных результатов, был выбран »лектрохимвческий метод, позволяющий изучать локальную коррозию з условиях, моделирующих условия эксплуатации теплосети. Электро--лмический метод снятия поляризационных кривых позволяет опреде-сить тип коррозии: локальная, равномерная, полная пассивность, I оценить склонность металла к язвенной коррозии в зависимости 1Т состава воды.

Поляризационные измерения проводили в электрохимической чейке. При температурах выше 100°С опыты производились в автолаве. Вращающийся цилиндрический электрод был изготовлен из ;тали Зсп, характерной для теплосети.

Перед началом опыта рабочую поверхность электрода подготавливали по стандартной методике. После нагрева воды до необходимой температуры в нее помещали рабочий электрод, герметизировали электрохимическую ячейку и в течение 2 ч продували аргон для удаления кислорода, а также смесь азот-углекислый газ для установления заданного значения рН. Опыт начинали после того, как диапазон изменения потенциала коррозии Ек не превышал 10 мВ в час.

Для снятия воздушно-оксидной пленки и дополнительной стандартизации поверхности рабочего электрода, на электрод накладывали катодную поляризацию путем нотенциодинамического смещения потенциала до -1500 мВ (величины потенциалов даны относительно хлоридсеребряного электрода) и в обратном направлении до потенциала, отвечающего нулевому току. Скорость смещения потенциала при катодной поляризации была равна 0,8 мВ/с. Затем потенциал рабочего электрода смещали со скоростью 0,2 мВ/с в анодном направлении до +300 мВ. При этом потенциале делали выдержку в течение 30 мин и смещали потенциал в обратном направлении до установления нулевого тока.

Четвертая главд посвящена результатам опроса предприятий теплосетей и теплоисточников.

С целью определения влияния химического состава сетевой воды на повреждаемость теплопроводов теплосети было проведено обследование теплоисточников и присоединенных к ним теплосетей в странах СНГ. Обследование проводилось с помощью опросных листов, в которых респонденты указывали среднегодовые данные по параметрам водного режима и повреждаемости за последние 5 лет. Информацию о повреждаемости от внутренней коррозии представили 149 объектов с суммарной протяженностью трубопроводов около 15000 км. Объектом здесь и в дальнейшем называется теплоисточник с присоединенной к нему теплосетью или районом теплосети.

Полученные данные показали, что внутренняя коррозия протекает практически во всех теплосетях независимо от физико-химических параметровводы. Повреждения от внутренней коррозии отмечают только 66 объектов из 149. Внутренняя коррозия является причиной в среднем 2Ъ% повреждений трубопроводов теплосети.

Для отдельного объекта доля повреждений от внутренней коррозии могла достигать 95$ от общего количества повревдений теплопроводов. Средняя удельная повреждаемость по всем объектам от внутренней коррозии составила 0,125 повр/км в год при максимальной повреждаемости - 0,94 повр/км в год. Для большинства объектов характерна более высокая повреждаемость подающих теплопроводов: на ряде объектов она составляет 10055, а в среднем - 69/5.

Повреждения металла от внутренней коррозии практически всегда проявляются в виде язв, переходящих со временем в свищи. Над язвой образуется нарост продуктов коррозии. В ряде случаев, количество язв настолько велико, что они сливаются, образуя участок сплошного повреждения металла трубы.

Из данных опроса были произведены выборки по повреждаемости объектов, имеющих рН сетевой воды менее 8,3; в диапазоне от 8,3-9,25 и более 9,25. Полученные данные (см.табл. I) показали резкое уменьшение повреждаемости при рН более 9,25. Практически во всех диапазонах значений рН существует достаточно много объектов с нулевой повреждаемостью, хотя при рН меньше 8,3 их доля относительно невелика. Это показывает, что при любой величине рН могут существовать услошя, при которых повреждения от внутренней коррозии отсутствуют.

Обращает на себя внимание резкое увеличение-разности между содержанием железа в сетевой и подпиточной воде (дрб) в различных диапазонах изменения рН. Увеличение дЯе при переходе от высоких (более 9,25) рН к средним (8,3-9,25) может быть связано с интенсификацией язвенной коррозии трубопроводов и, соответственно, их повреждаемости. Резкое же увеличение дРе при переходе к низким (менее 8,3) рН при малом изменении повреждаемости, очевидно, объясняется возрастанием скорости равномерной коррозии.

Таблица I

Влияние величины рН сетевой воды на удельную повреждаемость теплопроводов от внутренней коррозии (выборка с содержанием кислорода в подпигочной вода менее 50 мкг/кг)

Наименование парамет- Параметры для объектов, имеющих ра величину рН сетевой роды_

_более 9.25 8.3-9.25 менее 8.3

Усредненное по выборке количество повреждении от внутренней коррозии,

повр/км.год 0,0135 0,0935 0,0949

Усредненная по выборке разница мевду содержанием соединений железа в сетевой и подпиточной воде,

мкг/кг 188 251 432

Концентрация агрессивных анионов (сульфатов, хлоридов) в сетевой воде является одним из важных факторов, определяющих интенсивность язвенной коррозии металла труб. Попытка выявить зависимость "концентрация аниона - повреждаемость" по всему массиву данных не дала результата. Поэтому влияние хлоридов и сульфатов рассматривалось с учетом величины рН. Для оценки влияния хлоридов и сульфатов были произведены выборки по двум диапазонам повреждаемости: от 0 до 0,0599 повр/км-год и более 0,06 повр/Ьм в год (см.табл. 2). Была получена корреляция мевду содержанием в сетевой воде сульфатов и повреждаемостью трубопроводов теплосети. Влияние содержания хлоридов на повреждаемость не обнаружено.

Вышеприведенные данные показывают,, что между повревдаемость и анионным составом воды существует достаточно сложная взаимосвязь, где могут играть роль другие параметры водного режима, влияние которых не поддается анализу при обработке эксплуатационных статистических данных исследуемой многофакторной системы.

В пдтод глдвв изложены методы термодинамических расчетов . величины рН сетевой вода при повышенных температурах и границы областей устойчивости сидерита и гвдрозакиси железа.

Температура воды существенно влияет на величину рН„ концентрации карбонатов, бикарбонатов, свободной углекислоты. В свою очередь эта параметры, а также потенциал коррозии определяют термодинамическую устойчивость различных форм продуктов коррозии.

Таблица 2

Влияние содержания хлоридов и сульфатов в сетевой воде на удельную поврзадаемость теплопроводов

Наименование параметра

воде для объекта с удельной повреждаемостью, повр/км-год

_0.0-0.0599 более 0.06

Для объектов, где рН менее 8,3 Сульфаты, мг/кг 39 58

Хлориды, мг/кг 18 16

Для объектов, где рН = 8,3-9,25

Сульфаты, мг/кг 48 73

Хлориды, мг/кг 40 29

Размеры областей устойчивости сидерита и гидрозакиси железа на потанциал-рН диаграммах зависят от суммы компонентов растворенной углекислоты. Граница между ниш на диаграммах. Пурбэ представлена вертикальной линией и определяется реакцией (I):

Ге(0Н)2 + С02 = РеС03 + Н20 (1)

Равновесие реакции (I) определяет условие:

^ГР-npFeC03/ccor-f22)-№)

где Пfp ™, ПРс-р/т)- произведения растворимости сидерита и гидро-2 закиси железа; fej-p- концентрация ионов двухвалентного железа при рН воды,

равной рНрр , моль/кг; СОз - концентрация карбонатов, моль/кг;

Н* - концентрация ионов водорода, моль/кг; f^-f^ - коэффициенты активности одно- и двухвалентных ионов.

Величина рН гр определяется с помощью уравнения (2) совместно с уравнениями углакислотного равновесия воды методом последовательных приближений.

Шестая главд посвящена экспериментальным электрохимическим исследованиям и обработке результатов экспериментов.

Эксперименты проводились при температурах от 55 до 120°С; содержание кислорода в воде 30-40 мкг/кг; содержание хлоридов до 180 мг/кг, сульфатов до 300 мг/кг; общей щелочности от 0,3 до 6,7 мг-экв/кг. Поляризационные кривые во многих случаях имели вид, характерный для пассивации металла. Поэтому, для оценки склонности углеродистой стали к локальной коррозии были использованы электрохимические параметры, определяющие вид анодной поляризационной кривой для пассивирующихся металлов.

При обработке данных использовались следующие электрохимические параметры: I) потенциал коррозии Е к ; 2)Ео - потенциал, устанавливающийся на металле после снятия катодных кривых прямого и обратного хода; 3) потенциал пробоя £ ир (т.к. точно определить момент резкого увеличения анодного тока очень сложно, за величинуЕ пр принимали потенциал на анодной кривой прямого хода при плотности тока 100 мкА/см^); 4) потенциал репас-сивации Е ре .

Полученные поляризационные кривые по своему виду были разделены на 4 группы (см.рис. I). Вид поляризационной кривой каждой из групп определял характер коррозионного процесса в ходе эксперимента, что подтверждается и визуальным осмотром образцов после опыта. ' <

с цт

Рис. I. Типы поляризационных кривых

I, 2 - катодные кривке прямого и обратного ходов; 3, 4 - анодные кривые прямого и обратного ходов

Тип А. Особенностью поляризационных кривых типа А является наличие на анодной кривой прямого хода участка "пассивности" (постоянные токи) и последующего резкого возрастания тока при пробое защитной пленки. Положение Е К в области активного растворения металла на поляризационных кривых типа А свидетельствует о том, что при потенциале коррозии идет процесс достаточно равномерного растворения поверхности металла. После опытов вся поверхность образцов была покрыта тонкой легко удаляемой пленкой продуктов коррозии черного цвета. При удалении пленки поверхность образцов, в основном, имела металлический блеск с повреждениями в виде черных пятен, размеры и глубина которых увеличивались по мере увеличения концентрации хлоридов и сульфатов.

Тип В, Поляризационные кривые типа В отличаются тем, что Ек был положительное ,* чем Ере. Образцы стали- после опытов имели на поверхности'повреждения в виде черных пятен, которые

были покрыты плотным моем продуктов коррозии. В некоторых опы-.тах с большим содержанием хлоридов и сульфатов черные пятна сливались, образуя неровную поверхность, покрытую сплошным слоем продуктов коррозии. В данном случае коррозия имела язвенный характер.

Тип С. Особенностью типа С является отсутствие участка пассивности на анодной кривой прямого хода. Данкьй тип поляризационных кривых характерен для случая, когда потери металла или равномерно распределены по поверхности, ели протекает делокали-зованная коррозия, когда поверхность металла сплошь покрыта язвами. Образцы после опнтов имели черный цьот, который не изменялся после удаления продуктов коррозии. Слой продуктов коррозии был осень тонким. Вероятно, они были слабо связаны с поверхностью металла и смывались водой лри вращении образца. Поляризационные кривые этого типа получались в опытах со значениями рН ниже 8,0 или при значениях рН от 8,0 до 8,8 и высоких концент рациях сульфатов и хлоридов.

Тип Д. Поляризационные кривые типа Д характерны для состояния металла, близкого к полной пассиваооги. Кривые этого типа получались в опытах, когда исследуемая вода имела очень низкие концентрации хлоридов (до :>:0 мг/кг) и не содержала сульфатов. При высоких значениях рК положение потенциала коррозии в области постоянных.токов на анодной кривой прямою хода свидетельствовало о пассивности металла. Поверхность образцов после опытов не имела заметных повреждений. Продукты коррозии на поверхности образцов и в растворе отсутствовали. Поверхность образцов сохраняла металлический бласк.

Подавляющее большинство сочетаний физико-химических параметров вод, встречающихся в теплосети, относятся к типам А и В, причем с повышением температуры при одинаковом химическом составе вода может менять свои агрессивные свойства: характер коррозии от относительно равномерного (тип А) становится язвенным (тип В).

Для анализа влияния химических параметров воды на коррозионное йоведание металла при различных температурах можно сравнивать поляризационные кривые лишь по относительным параметрам, каким является, например, дЕ Лр -Епр -Во Эта вели-

чина характеризует вероятность возникновения локальной коррозии на восстановленной поверхности металла.

В качестве второго параметра, определяющего характер коррозионного процесса, была использована разность потенциаловдЕре = - Е ре - Е к . Положительная величина Д Е ре указывает на равномерную коррозию, отрицательная дЕре - на язвенную.

В зависимости от величины рН потенциал коррозии Ек находился в области устойчивости гидрозакиси железа или сидерита. По этому признаку вез рассматриваемые воды были разделены на две группы и для кавдой группы была получена зависимость электрохимических параметров от химического состава воды.

С учетом экспериментальных данных были получены корреляционные зависимости дЕлридЕреот физико-химических параметров воды.

дЕпр -А^А2-рНЬ + А3/Т + Ац • 1п [Регр1 + О) Кб' 1л[С0г~1+А6-1п.[С1']+А7-£л[В0?] + Лг/& ,

где А Епр° Епр'Ео- разность мевду потенциалом пробоя и потенциалом металла после катодного восстановления, В; рН-Ь - величина рН, рассчитанная с учетом температуры воды;

Т - температура раствора, °К; Ре Гр - концентрация ионов двухвалентного железа при рН,

соответствующем граничной линии РбСО3 - Ре(0Н)г >

- концентрации карбонатов, хлоридов, сульфатов в растворе, соответственно, мг/кг; (£ - электропроводность воды, 1/Ом-м

дЕре = + Аг - рЖ; +1\5/Т +Ан- 1п[ Регр] + (4)

Д5- ЫСС0231 + Ле • Ьу. ГСЯ + Л7 • Ьъ^эОц],

где дЕре- разность между потенциалом Ере и потенциалом коррозии.

Для определения коэффициентов, обеспечивающих наименьшую квадратичную ошибку на базе экспериментальных данных, были проведены расчеты, основанные на методе "координатного спуска".

Расчеты проводились на ЭВМ по специально разработанной программе. Результата расчета приведены в табл. 3.

В седьмой главе изложены принципы построения номограммы для определения областей коррозионно-агрессивных и коррозионно-безопасных составов сетевой.вода.

Б соответствии с существующими представлениями увеличение йЕлр снижает вероятность локальной корроэии.

На' основании данных по химическому составу воды для опрошенных объектов по эмпирическим уравнениям (3, 4) были рассчитаны величиныдЕ Пр и Дс рг. Для расчета С" ? выбрана среднегодовая температура свтесой вода в подающих трубопроводах И0°С. Результаты расчета показала, что для большинства вод с рН выше 8,0 величина ре была отрицательной. Это подтверждает, что сетевая вода в ноданвдх трубопроводах относится, в основном, к наиболее коррозионноопасному типу В, для которого характерна язвенная коррозия.

Таблица 3

Эмпирические коэффициенты

Коэффи- __Уравнение (<У)_Уравнение (4)

409551 _Область устойчивости_

РеС03 Ге(0Н)2 Яе С0Л Ре (0Н)2

-2,325 0,440 0,021 -0,518

А2 0,345 0,041 -0,111 0,005

¿3 20,36 -84,99 336,7 157,4 '

а4 -0,086 -0,055 -0,009 -0,009

¿5 -0,113 0,004 -0,004 -0,017

А6 0,005 -0,007 -0,008 0,008

а? -0,017 -0,019 -0,007 0,001

А8 0,006 0,006

P//JOO

90h

80 ^

70

60 О" -0.-1 -0.2

-0.4 -0.5

-0,275 -0,33

д ЕПр в

Рис. 2. Зависимость вероятности "нулевой" повреждаемости

от дЕ пр.

На рис. 2 показана зависимость вероятности "нулевой" пов-еадаемостн от разности потенциалов д Е ПР. В качестве объектов., мещих "нулевую" повреждаемость, были приняты такие объекты, де повреждаемость трубопроводов от внутренней коррозии не пре-ышала одного повреждения на 100 км в год. За вероятность "нуле-ой" повреждаемости было принято отношение между количеством бъектов, имеющих "нулевую" повреждаемость, и общим количеством бъектов в диапазоне дЕлР от текущего до максимального в выбор-з. Стопроцентной вероятности "нулевой" повреждаемости соответ-гвует величина дЕлр 0,33 В., Для оценки надежности выбранного зраметра была использована эфная доверительная вероятность, тя этого случая величина дЕ.Пр равна 0,275 В.

В соответствии с уравнением (3), условием, обеспечивающим 90$-ной вероятностью отсутствие повреждений трубопроводов теп-эсети, являются следующие неравенства:

- для группы I (область устойчивости сидерита)

,275 > -2,325 + 0,345-pHt + 20,36/(273+110) - 0,086- ¿fí[FerPl-!,II3. £п[СС>2~]+ 0,005 -епГСе-J- 0,017. "4пГ 50ч ] > (5)

I/79 группы 2 (область устойчивости гидрозакиси железа)

275 > 0,440 + 0,041-pHÍ - 84,99/(273+110) - 0,Q55.'in [FeГР] +

0,004- еп[С032"]- 0,007. елСсе']- 0,019 ' lh rsofl. (б)

На основании неравенств (5, 6) с учетом того, что Регр и С03 являются функциями от величины рН, общей щелочности и ионной силы сетевой вода, рассчитывались изолинии номограмм, определяющие границу между областью безопасной работы теплопроводов и областью коррозионных повреждений.

Номограммы строились для диапазонов величины рН от 8,0 до 10,5 й общей щалочностн от 0 до 6 мг-экв/кг; содержания сульфатов от 10 до 500 мг/кг, х'тгс".:;дов от 10 до 350 кг/кг. Линия I разделяет номограмму две области (ол.рис. 3): область устойчивости сидерита (расположена левее линии I) и область устойчивости гидрозакиси желевг (правее линии I),

Заштрихованная часть в области устойчивости гидрозакиси железа (правый верхний угол номограммы) характеризует те соотношения величины рН к общей щелочности, котсрае обеспечивают безопасную работу теплосети при содержании сульфатов не более 500 мг/кг и хлорвдоБ нэ о'пс с 350 мг/кг.

На область устойчивости сидерита нанесены изолинии, соответствующие различным концентрациям сульфатов и хлоридов. Правее и выше каждой изолинии находится область безопасной работы теплопроводов при нормативном содержании кислорода; левее и ниже -область, где возможны повреждения от внутренней коррозии. Если для определенного состава вода на номограмму нанести точку, соответствующую величине рН и общем щелочности данной воды (в области устойчивости сидерита), и эта точка будет находиться правее изолинии номограммы, соответствующей содержанию хлоридов и сульфатов, то трубопроводы должны работать без повреждения от внутренней коррозии. Если точка находится левее (ниже) изолинии, соответствующей содержанию хлоридов и сульфатов в данной сетевой воде, то следует ожидать повреждений труб от внутренней коррозии. В этом случае надо предусматривать изменение величины рН, общей щелочности или другие противокоррозионные мероприятия (ввод ингибиторов, понижение содержания кислорода в подпиточной и сетевой водах).

В правой нижней части области устойчивости гидрозакиси железа (незаштрихованная часть) строилась самостоятельная система номограмм (2), выполненная в более крупном масштабе (рис. 4). Эта номограмма состоит из 2-х частей: левая часть

Рис. 4 НомограммаI

служит для определения вспомогательной величины Й , зависящей от содержания в воде сульфатов и хлоридов. Б правой части номограммы проведены изолинии для различных значений 15 . Выше изолиний находится область безопасной работы теплосети.

Так же, как при работе с номограммой I, на правой части номограммы 2 наносится точка, соответствующая рН и общей щелочности сетевой воды. Далее, определяется величина й для данного состава воды- Если точка попадает в область вше изолинии Я , то трубопроводы теплосети должны работать без повреждений. Б противном случае, необходимо изменять величины рН, общей щелочности или проводить другие противокоррозионные мероприятия.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе статистического анализа эксплуатационных данных от 149 респондентов (теплоисточник+теплосеть) установлено:

- повреждаемость трубопроводов теплосети от внутренней коррозии составляет в среднем 2Ь% от общего количества повреждений;

- в зависимости от величины,рН сетевой воды в диапазоне от 6,6 до 10,8 меняется уровень повреждаемости магистральных

. трубопроводов теплосети и соотношение между скоростями равномер ной и локальной коррозии: при величине рН менее 8,3 скорости равномерной и локальной коррозии максимальна; при переходе к диапазону величин рН 8,3-9,25 скорость локальной коррозии остается прежней, а скорость равномерной резко снижается; при величине рН более 9,25 скорость обоих типов коррозии минимальна;

- на базе одних эксплуатационных данных нельзя установить 'достоверной зависимости между анионным составом сетевой воды и повреждаемостью трубопроводов.

2. Разработаны установки с вращающимся электродом для электрохимических исследований коррозии в деаэрированной воде I температурах 50-Ю0 и Ю0-150°С.

3. Впервые проведено комплексное электрохимическое исследование влияния анионного состава, величины рН и температуры деаэрированной воды на коррозию углеродистой стали применительно к условиям теплосети. Классифицированы полученные поляриза-

ионные кривые и выбраны электрохимические параметры, определяйте характер коррозии: равномерный или язвенный.

4. Показано, что в условиях теплосети на поверхности метала может образоваться защитная пленка, резко уменьшающая анодное астворение металла.

5. На базе термодинамических данных разработана программа ля ЭВМ и проведены расчеты, позволяющие определить области стойчивости карбоната и гидрозакиси железа в условиях теплосе-и.

6. Выявлена и доказана зависимость повреждаемости трубопро-одов теплосети от выбранных электрохимических параметров.

7. Разработаны и внедрены нормы анионного состава сетевой оды в виде номограмм. Учет этих норм при проектировании водно-имических -режимов тдпловых сетей обеспечит надежную работу сис-зм теплоснабжения с точки зрения внутренней коррозии. В зависи- ' эсти от химического состава сетевой воды в действующей системе зплоснабжения номограммы позволяют получить конкретные рекомен-ации (изменение величины pH, общей щелочности и т.д.) по коррек-т водно-химического режима теплосети. Номограммы были одобре-

а на заседании НГС РАО "ЕЭС России" и включены в новую редакцию . Методических указаний по водоподготовке и водно-химическому ре-зму водогрейного оборудования и тепловых сетей".

Основное содержание диссертации отражено в следующих пуб-1кациях:

1. Балабан-Ирменин Ю.В., Бессолицын С.Е., Лагутина JI.B., мовских В.М., Рубашов A.M. Причины увеличения повреждений рубопроводов теплосети от внутренней коррозии. Теплоэнергети-¡, 1993,а 12.

2. Балабан-Ирменин Ю.В., Бессолицын С.Е., Рубашов A.M. Осо-шности коррозионных поражений магистральных трубопроводов шлосети. Защита металла. 1994, ß I.

3. Балабан-Ирменин Ю.В., Бессолицын С.Е., Ершов Н.С., гбашов A.M. Исследование влияния анионного состава воды на кор->зионное поведение углеродистых сталей в условиях теплосети, гактрические станции. 1992, Jf 12.

4. Балабан-Ирменин Ю.В., Бессолицын С.Е., Рубашов A.M. О влиянии проскоков кислорода на коррозию углеродистых сталей в условиях теплосети. Теплоэнергетика, 1992, $ 12.

5. Особенности коррозионных поражений магистральных труб! проводов систем теплоснабжения/ Балабан-Ирменин Ю.В., Бессолицын С.Е., Рубашов A.M.// Расширенные тезисы докладов на конгр( се "Защита-92". Том 4. Москва, 1992.

6. Изменение № I РД 34.37.506-88. Методические указания i водоподготовке и водно-химическому режиму водогрейного оборудс вания и тепловых сетей.

7. Балабан-Ирменин Ю.В., Бессолицын С.Е., Рубашов A.M. Влияние величины pH, содержание хлоридов и сульфатов в сетевоИ воде на внутреннюю коррозию и повреждаемость труб тепловых се тей. Теплоэнергетика, 1994, Ji 7.

8. Балабан-Ирменин Ю.В., Федосеев B.C., Бессолицын С.Е., Рубашов A.M. О нормах водно-химического режима для теплосети. Теплоэнергетика, 1994, J6 8.

9. Балабан-Ирменин Ю.В., Бессолицын С.Е., Рубашов A.M. К оценке влияния состава воды на локальную коррозию в теплосети. Энергетик, 1994, №4.

РТ ВТИ Заюаэ ti Тираж /00 экз.