автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Коррозия и защита элементов судовых энергетических установок, контактирующих с морской и сточной водой

На правах рукописи

ПЕТРОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК, КОНТАКТИРУЮЩИХ С МОРСКОЙ И

сточной водой

Специальность 05.08.05 Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Авт ор еф ер ат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток 1995

Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом университете.

Научные руководители -

доктор технических наук,' профессор Турмов Г.П.

кандидат технических наук Минаев E.H.

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Слесаренко В.Н.

кавдвдат технических наук, доцент Добржанский В.Г.

Ведущая организация - Дальневосточное отделение секши

прикладных проблем при Президиуме РАН.

Защита состоится 26 октября 1995 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 064.01.01 при Дальневосточном государственном техническом университете по адресу: 690600, г.Владивосток, ГСП, ул.Пушкинская,10, ДВГТУ, диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДВГТУ.

Автореферат разослан " сентября.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук доиент

лбяряк И.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Использование высокоагрессивных вод в элементах судовых энергетических установок (СЭУ) является важной задачей судовой энергетики. В первую очередь это относится к комплексному применению морской воды не только для охлаждения теплообменников, но и для производства из нее пара и пресной воды. Большое значение имеет также термическая переработка судовых сточных вод. Общей проблемой, сдерживающей внедрение установок термической переработки агрессивных сред, является высокая скорость коррозионного износа оборудования, вызывающая необходимость всестороннего исследования процессов коррозии и защиты от нее. Использование данных сред при повышенных температурах является нетрадиционным для СЭУ, поэтому в науке и технике накоплено недостаточно данных о коррозионной стойкости металлов в этих условиях, что затрудняет прогнозирование надежности и долговечности эксплуатации установок. В связи с невозможностью полного удаления коррозионно-активных компонентов из морской и сточной воды методами водоподготовки, возникает необходимость исследования иных, нетрадиционных для СЭУ, способов защиты от коррозии. Учитывая повышенную коррозионную опасность, необходимо внедрение таких методов контроля коррозии, которые обеспечивали бы непрерывное оперативное и автоматизированное наблюдение за оборудованием.

Работы по данному направлению проводились в соответствии с Межвузовской научно-технической программой "Океанотехника" (приказ Госкомвуза № 618 от 2.07.91 г.), Межвузовской региональной научно-технической программой "Научно-технические и социально-экономические проблемы развития Дальневосточного региона России" (приказ Госкомвуза № 357 от 10.06.93 г.), планом фундаментальных и прикладных поисковых исследований, ут-вервщенным Постановлением Госкомиссии Правительства от 24.09. 1991 г. № 58 (тема "Удвоение ДАН"), планом научно-исследовательских работ Приморского КП ВНТОС игл.акад. А.Н.Крылова на 1989-1990 гг. (тема № 5/743-89П).

Цель работы. Исследование коррозионных процессов в эксплуатационных условиях при работе элементов теплоэнергетического оборудования, контактирующего с морской и хозбытовой сточной водой, исследование эффективности и определение параметров

катодной защиты от коррозии в морской воде при повышенных параметрах, разработка промышленного датчика экспресс-контроля скорости коррозии.

Методы исследования. Определение параметров коррозионного датчика и его рабочей характеристики производилось при помощи расчетов на компьютере. Исследование процессов коррозии осуществлялось в лабораторных и эксплуатационных условиях, путем электрохимических и гравиметрических измерений. Определение электропроводности рабочих сред проведено кондуктометри-ческим методом. При обработке результатов экспериментов использовались методы математического анализа и статистики.

Основные положения, представляемые к защите.

1. Совокупность новых экспериментальных результатов при исследовании скоростей коррозии в трубопроводах забортной морской воды СЭУ.

2. Результаты исследования эффективности катодной защиты от коррозии нелегированной стали в морской воде при температурах 160° 200° С.

3. Датчик экспресс-контроля скорости коррозии на промышленной установке по переработке сточных вод.

4. Совокупность новых экспериментальных результатов исследования коррозионных процессов в хозяйственно-бытовой сточной воде при температурах до 160° С.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В течение трех месяцев непрерывного эксперимента в трубопроводах забортной морской воды судовой энергетической установки впервые определены экспрессные (близкие к мгновенным) скорости коррозии нелегированной стали и меди, исследовано развитие процесса коррозии во времени, определены сезонные колебания скорости коррозии и колебания, связанные

с изменением условий эксплуатации.

2. Определены поляризационные и дифференциальные поляризационные кривые при катодной поляризации стали в морской воде при температурах 160° 200° С, доказана эффективность применения катодной защиты стали в морской воде при температурах до 200° С, определены зависимости скорости коррозии от величины защитного тока и критерии защиты.

3. Путем экспериментальных исследований определены геометрические параметры промышленного датчика экспресс-контроля

коррозии в сточной воде, рассчитаны электрические параметры измерительной схемы, рассчитана рабочая характеристика датчика.

4. Впервые в эксплуатационных условиях в течение 200часо-вого эксперимента исследованы процессы коррозии в низкотемпературных и высокотемпературных элементах установки жидкофаз-ной (термической) очистки сточных вод, исследована коррозионная агрессивность хозбытовой сточной воды и частично-очищенной воды на выходе из установки, выявлены эмпирические зависимости скорости коррозии нелегированной стали от времени при 60° и 160°С, определены эмпирические зависимости изменения концентрации растворенного в воде железа от времени при низкотемпературном и высокотемпературном нагреве воды, проведено сравнение результатов коррозионных испытаний в реальной хозбытовой сточной воде и ее имитате, исследована электропроводность воды.

Практическая значилость.

1. Рекомендации по применению катодной защиты позволяют снизить износ оборудования, контактирующего с морской водой при в 15 раз и довести его до приемлемых значений, что значительно повышает надежность и долговечность работы установок на морской воде.

2. Предложенный датчик контроля коррозии позволяет осуществлять непрерывный автоматизированный контроль непосредственно в условиях эксплуатации установки по термической переработке сточных вод.

3. Данные о скоростях коррозии в морской и хозбытовой сточной воде, выявленные зависимости скорости коррозии от времени позволяют обоснованно прогнозировать работоспособность установок, перерабатывающих морские и сточные воды.

Внедрение результатов работы.

Результаты внедрены на сторожевом корабле "Сторожевой" при контроле скорости коррозии и эффективности электрохимической защиты от нее в трубопроводах забортной морской воды боевой части № 5; на промышленной установке термической переработки сточных вод АО "Дальзавод" при контроле скорости коррозии; используются в учебных курсах "Электрохимические процессы в элементах судового энергетического оборудования" и "Судовое вспомогательное энергетическое оборудование" кафедры СТСУ ДВГТУ.

- б -

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждены и одобрены на следующих конференциях и семинарах:

1. Международная юбилейная конференция Американского национального общества инженеров-коррозионистов "Коррози-93" (Новый Орлеан, 1993 г.).

2. Международная конференция по судостроению, посвященная 100-летию ЦНИИ имени акад. А.Н.Крылова (Санкт-Петербург, 1994 г.).

3. Всесоюзная конференция "Проблемы коррозии и защиты сплавов металлов и конструкций в морской среде" (Институт химии ДЮ РАН, Владивосток, 1991 г.).

4. 12-я Дальневосточная научно-техническая конференция "Учет особенностей ДВ бассейна при проектировании и модернизации судов" (Владивосток, 1995 г.).

5. Научный семинар лаборатории покрытий Института химии ДВО РАН (Владивосток, 1995 г.).

6. Семинары секций "Судовые энергетические установки"

и "Охрана окружающей среды" Приморского НИ НТО им. акад. А.Н. Крылова (Владивосток, 1989, 1990 гг.).

7. 33-я юбилейная научно-техническая конференция Дальневосточного государственного технического университета (Владивосток, 1993 г.).

Публикации. Автором опубликовано 12 научно-исследовательских работ, включая I авторское свидетельство. Наиболее полно материалы диссертации отражены в 8 публикациях, в том числе за рубежом.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Содержит 92 страницы машинописного текста, 35 рисунков, 24 таблицы. Список литературы составляет 116 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматриваются основные закономерности процессов коррозии энергетического оборудования, исследуются внутренние и внешние факторы, влияющие на нее, дается классификация коррозионных разрушений по механизму процесса, по условиям протекания, по характеру разрушения. Анализ работ K.M. Абдуллаева, П. А. Акользина, А.П. Мамета, С.М. Сурина и других

авторов показывает, что при контакте с высокоминерализированны-ми средами коррозия энергетического оборудования протекает по электрохимическому механизму, причем наиболее часто встречается подшламовая, межкристаллитная, кислородная' коррозия.

Отмечены особенности коррозии при работе элементов СЭУ на морской воде. Основные факторы, влияющие на ее агрессивность»-это высокая концентрация хлорвдов, разрушающих пленки продуктов коррозии и наличие растворенного кислорода. Скорость коррозии нелегированной стали в морской воде при 200° С достигает 2 мм/год, что значительно превосходит допустимые значения. В то же время, глубокая деаэрация ее до 3-5 мкг растворенного кислорода на литр воды снижает интенсивность разрушений до 0,08 мм/год.

Дается классификация сточных вод и методов их очистки. Приводится взятый из литературы состав имитата хозяйственно-бытовой сточной воды. Одним из эффективных способов очистки хозбытовых сточных вод является термический метод или метод жидкофазного окисления; однако, учитывая, что при этом вода аэрируется кислородом воздуха при температурах 200°С и выше, следует ожццать скоростей коррозии до нескольких мм/год. Имеющиеся в литературе данные о коррозионных процессах в сточной воде в основном получены в лабораторных условиях на имитате. Результаты промышленных экспериментов при термической, переработке реальных сточных вод немногочисленны и не позволяют . обоснованно подойти к прогнозированию работоспособности очистных установок.

Среди методов защиты от коррозии СЭУ", наряду с другими, выделяется водоподготовка котловой, питательной и добавочной воды, заключающаяся в обессоливании, дегазации и введении в раствор ингибиторов коррозии. Учитывая особенности морской а сточных вод, технологии их термической переработки и невозможность полного удаления коррозионных агентов только методами водоподготовки, наряду с традиционными, следует искать новые для энергетики методы защиты. Одним из таких методов является электрохимическая (катодная и протекторная) защита.

Наиболее распространенным видом коррозионного контроля в процессе эксплуатации СЭУ является химический контроль водного' режима. 'Но с точки зрения определения интенсивности разрушений этот ввд является косвенным, поскольку определя-

ется не скорость коррозии или глубина коррозионных повреждений, а концентрация агрессивных и ингибирующих веществ. В этой связи все более широкое распространение получает электрохимический неразрушакяций метод, основанный на измерении поляризационного сопротивления границы раздела фаз металл-электролит и последующем расчете токового показателя скорости коррозии J-иор по формуле Штерна - Гири

L - _---L , (!)

i** 2,3(Ьл 4. Ьк } «С

где Ьа , Ьи - соответственно анодная и катодная константы Тафеля. Метод поляризационного сопротивления сводится к электрическим измерениям и поэтому является экспрессным, может быть автоматизирован и, в отличии от разрушающих методов, позволяет непрерывно контролировать процесс коррозии с первых часов работы установки, вплоть до остановки. В работе рассматриваются различные способы определения электрохимических констант в формуле (I) и электрические схемы определения поляризационного сопротивления, среди них схема для снятия дифференциальных полярограмм, двух- и трехэлектродные гальваностати -ческие и потенциостати ческие^схемн.Анализ литературы показывает, что до настоящего времени данный метод использовался лишь в лабораторных электрохимических и коррозионных экспериментах, а данные о применении его в условиях эксплуатации СЭУ отсутствуют.

По результатам анализа литературных данных сформулированы следующие задачи исследования:

1. Провести электрохимическое исследование коррозионных процессов в условиях эксплуатации элементов СЭУ, контактирующих с морской водой, определить экспрессные значения скорости коррозии.

2. Исследовать эффективность катодной защиты конструкционных материалов в морской воде при температурах до 200° С.

3. Разработать промышленный датчик контроля коррозии при термической переработке хозбытовой сточной воды.

4. Исследовать коррозионные процессы при термической переработке сточной воды в эксплуатационных условиях.

Вторая глава посвящена методике проведения экспериментов, электрохимическим методикам контроля скорости коррозии и эф-

фективности катодной защиты. Рассмотрены коррозионные датчики и измерительные схемы, применяемые автором в процессе эксперимента, анализируются методические, и экспериментальные ошибки.

Для иссследования скорости коррозии в незащищенном состоянии автор использовал новую модификацию метода поляризационного сопротивления, основанную на измерении показателя неравномерности распределения электрического тока вдоль датчика (рис.1), заполненного коррозионной средой. Со вспомогательного электрода 4 подается постоянный ток Зя» который проходит через электролит и распределяется между участками испытуемого электрода 1,2, электрически разъединенными между собой изолирующими прокладками 3. Далее измеряется ток С, на участке I и рассчитывается показатель'неравномерности тока ,

по величине которого из рабочей.характеристики датчика (рис.2) определяется произведение поляризационного сопротивления cL и удельной электропроводности раствора .Измеряя кондук-

тометром JÍ и используя формулу (I), рассчитывают токовый показатель скорости коррозии.

Автором были проведены пусконаладочные эксперименты по доводке измерительной схемы и установлены приемлемые значения входных сопротивлений., устройства, задающего ток Ca > устройства, измеряющего ток Cft и значение тока jTn. .

Для испытаний в морской воде использовались датчики диаметром 20 мм из стали и меди с участками I - 30 мм и 2 - 250 мм. Рабочая характеристика данного датчика представлена на рис. 2 (кривая I, шкала I).

Учитывая, что величина сСЯ в сточной воде на 2 порядка меньше, чем в морской, датчик с вышеуказанными размерами не может быть использован в экспериментах на сточной воде. Поскольку рабочая характеристика зависит от соотношения длин1 участков I и 2, автор, варьируя эти размеры и проводя эксперименты по определению показателя неравномерности /Оп, » определил, что при заданном диаметре труб О = 100 мм, может быть использован датчик с размерами = 10 мм, =270 мм. Используя аналитическое выражение рабочей характеристики

7, t,.UX~ sin(4&) (2).

Z_ ríítí? —

n=¡

Un l j_ ¿(Mf +

где ) , - модифицированные-функции-

Бесселя мнимого аргумента нулевого и первого порядка,' была рассчитана рабочая характеристика датчика сточной воды (рис.2, кривая 2, шкала 2).

Рабочие характеристики могут быть апроксимированы зависимостью

-6,

¿(•Л = бо7. . , о)

где для датчика морской воды &с'= 9064, = 2,58, для датчика сточной воды 50 = 1,05 х 10®, Ь, = 5,86.

Методика исследования скорости коррозии при катодной защите основана на измерении искажения катодной поляризационной кривой исследуемого материала, величина которого связана со скоростью коррозии. В качестве показателя, характеризующего степень искажения кривой, используется величина тангенса угла наклона кривой, которая численно равна электрохимическому сопротивлению . Методика состоит из нескольких этапов: I)определяют(экспериментально) катодную поляризационную кривую исследуемого металла (рис.3, кривые 1,2); 2) численно дифференцируют экспериментальную кривую и получают зависимость электрохимического сопротивления £ от плотности защитного тока ^ (рис.3, кривые 3,4); 3) рассчитывают токовый показатель скорости коррозии при катодной защите 1а по формуле

г}

Оа \

2,3(Ьа + Ък)' (4)

в точке перегиба поляризационной кривой (в точке максимума дифференциальной поляризационной кривой) и по формуле

6а / ■

=

(5)

в области, предшествующей максимуму ^ ,а затем переводят токовый показатель скорости коррозии (А/М^) в показатель, имеющий размерность (мм/год) (рис.4).

Измерение катодных поляризационных кривых осуществляется по двухэлектродной гальваностати, ческой схеме. Площадь .испытуемого электрода (катода) в 56 раз меньше, чем у вспо- .

200 450 400

.Д Ом.м

0.15 г- к.

0,12 г

7

0,09 у /

0.06 / и

0,03 А

Рб

16

2А 0 0,5 1,0 15 8,0

Рис. 3. Поляризационные (1,2) и дифференциальные поляризационные кривые (3,4) стали 10 в морской воде 1,3 - 160°С, 2,4 - 200°С

П, мм/гол

Л5

1.0 0,5

• Ч { - *6С 2 - 2.ОС \с

• 1

\ (

• \ • •

№

0,5 1,0 15

Рис. 4. Зависимость скорости коррозии в морской воде от плотности защитного тока

- 13 -

могательного электрода, что позволяет пренебречь падением напряжения на последнем. В качестве катода используется электрод 4, в качестве анода - все остальные участки коррозионного датчика (рис.1), короткозамкнутые между собой. Устройство б при этом отключается, а между катодом и анодом подключается вольтметр.

В третьей главе представлены результаты исследования коррозии в элементах СЭУ, контактирующих с морской водой. Исследования проводились в условиях эксплуатации трубопроводов забортной воды БЧ 5 сторожевого корабля проекта 1135, для чего в систему были вмонтированы датчики, выполненные из тех же материалов, что и сами трубопроводы (сталь 10, медь МЗР) и осуществлялся непрерывный контроль скорости коррозии в течение 3 месяцев. Учитывая, что время определения скорости коррозии экспресс-методом составляет 5 минут, а для существенных изменений коррозионного процесса требуется период порядка десятков часов, полученные значения скоростей коррозии близки к мгновенным.

Результаты экспериментов представлены в таблице15где ^ время эксперимента, К - гравиметрический показатель скорости коррозии, V" - скорость потока, ■£ - температура

Таблипа I

Скорости коррозии в трубопроводах забортной воды

Условия эксперимента Стальной датчик Медный датчик

tf , час К, г/(м^.ч! ^ час К, г/(м*.ч)

V= 2 м/с i = (20-24)°С 2-620 0,78-0,18 2-570 0,45-0,06

V= о i = (23-25)°С 1-570 0.12-0.05

V = 2 м/с t = (3-6)° С 24-550 0,17-0,11 24-550 0,05

Первая серия экспериментов проводилась вт9Гетний йёриод при температуре забортной воды 2<f-24° С и скорости потока 2 м/с. Измерения показали, что на стальном датчике скорость коррозии в начальный момент равна 0,78 г/ (м^.ч), затем в течение 100 часов происходит резкое снижение скорости коррозии до .0,13-0,15 гЛм2 .ч), и далее она стабилизируется на уровне С-,18-0,19 г/(м*\ч). Снижение интенсивности процесса вероятно

объясняется образованием защитных пленок продуктов коррозии. На медном датчике .скорость коррозии в первые часы работы рав-' нялась 0,45 г/(м2-.ч), затем уменьшалась до 0,11 г/(м2.ч) и далее устанавливалась в интервале 0,06-0,11 г/(м2.ч). По литературным данным среднее значение скорости коррозии стали ~ находится в интервале 0,18 - 0,26 г/Чм .ч), а для меди составляет величину 0,08 г/(м2.ч), что согласуется с данными автора.

Вторая серия.проводилась в летне-осенний период, в условиях- стоячей морской.воды, третья серия в осенне-зимний период при движении среды. По результатам эксперимента были сделаны следующие выводы: установившееся значение скорости кор- ';'-розш меди более чем в 2 раза меньше, чем у стали; скорость" " коррозии стали в стоячей воде в три, четыре раза меньше, чем при движении среды; в летний период сталь корродирует со скоростью в 1,5 раза большей, чем в зимний.

Эксперименты по изучению катодной защиты при повышенных параметрах проводились на базе морской экспедиционной станции Тихоокеанского океанологического института ДВ0 РАН, расположенной в бухте Алексеева залива Петра Великого в летне-осенний период 1990-1992 гг. Для проведения экспериментов автором был спроектирован и изготовлен трубный коррозионный стенд, обеспечивающий нагрев морской воды до 200сС.

Эксперименты заключались в измерении катодных поляризационных кривых на датчиках из стали 10 при температурах 160° 200°С, после чего они обрабатывались по вышеописанной методике. На каждом режиме измеряли по две кривые, время измерения одной кривой 10 часов, время замера в кадцой точке 10 минут. ... Результаты представлены на рис.3, рис.4 и в таблице 2, где £ - плотность защитного тока, £ - электрохимическое сопротивт -ление, ^а - токовый показатель скорости коррозии при защите, П - скорость коррозии, йУ - смещение электрического потенциала,

Таблица 2

Результаты исследования эффективности катодной защиты в морской воде

Ь° с <М/м2 ДОм.м2 &,А/м2 П, мм/год

I 2 3 4 5,

0,05 0,031 1,192 1,359

Г 2 3 4 5

0,6 0,06 0,621 0,708

160 0,9 0,097 0,384 0,438

1,2 0,135 0,267 0,314

1,5 0,155 0,0776 0,088

200 0,05 0,025 1,63 1,864

0,6 0,035 Г, 168 1,337

1,0 0,055 0,743 0,847

1,2 0,10 0,409 0,466

1,3 0,135 0,303 0,345

1,6 0,140 0,091 0,119

из которой следует, что скорость коррозии при температуре 160°С уменьшается в 15 раз при подаче защитного тока с плотностью 1,5 А/м*% при температуре 200°С интенсивность коррозии уменьшается в 16 раз при подаче тока с плотностью 1,6 А/м^.

Таким образом, результаты исследования показали эффективность применения катодной защиты от коррозии элементов СЭУ, контактирующих с морской водой при повышенных параметрах. Следует отметить, что эффект от катодной поляризации сопоставим с эффектом глубокой деаэрации рабочей среды, однако, технически катодная защита осуществляется проще, чем деаэрация.

Четвертая глава посвящена исследованию коррозионных процессов в хозбытовой сточной воде. Эксперименты проводились на промышленной установке жцдкофазного окисления сточных вод, расположенной в котельной № I АО "Дальзавод" в период сдаточных испытаний данной установки. Длительность коррозионных экспериментов 200 часов. Во время испытаний установка перерабатывала сточные воды столовых, душевых и туалетов нескольких пехов Дальзавода. Коррозионные датчики были установлены за низкотемпературным нагревателем (60°С), за высокотемпературным нагревателем (160°С) и на выходе из установки (60°С), куда поступала частично очищенная вода. Степень очистки: по взвешенным веществам - 44%; по органической компоненте - 43%, по микробному числу - 100%.

Поскольку в электрохимической методике контроля требуется определение удельной электропроводности раствора, а также в связи с тем, что данная величина характеризует общее соле-содержание раствора, наряду с коррозионными проводились

кондуктометрические измерения. Зависимость электропроводности сточной воды от температуры может быть апроксимирована формулой

Л

0.63

= 0,0054 I

где - удельная электропроводность (0м~^. м--'-), -

температура в °С.

Коэффициент вариации электропроводности воды при 60°С составляет 20%;'при 160°С - 16%. Это говорит о достаточно хорошей воспроизводимости состава исследуемой среды по общему солесо-_держанию.-

Коррозионные исследования проводились на датчиках из стали 20 и показали, что средняя за период эксперимента скорость коррозии при<60°С равна 0,2 г/(м2.ч), при 160°С - 0,47 гУ(м^.ч)., Следовательно, исследуемая сточная вода является весьма агрессивной средой. Коэффициент корреляции между скоростью коррозии и временем в первом случае £ = -0,48, во втором ^Р = -0,62, т.е. наблюдается тенденция к уменьшению интенсивности процесса во времени.

На рис.5 представлены зависимости скорости коррозии К от времени > которые могут быть апроксимированы формулами

К = О,ъа7'0-'4 , (б)

при температуре 60°С и

К -1ЯГ°* ,

при температуре 160°С. Средний коэффициент вариации по всем временным сечениям при 60°С составляет 24%, при 160°С - 13%, что свидетельствует о хорошей воспроизводимости коррозионной агрессивности исследуемого раствора. Статистический анализ, проведенный при помощи критерия Фишера, подтвервдает адекватность формул (6), (7) и экспериментальных данных. Данные зависимости были использованы при прогнозировании изменения концентрации железа в растворе за счет коррозии в низкотемпературном и высокотемпературном нагревателях. Изменение удельной концентрации железа при 60°С описывается формулой

от

К, гДмг.мс>

- 17 -

0,45

0,30

0,15

- 1

• - * • •

» "—II 1 1 2

• •

3 < »

• 1 г 4

/О 20 30 40 50 70 8<> 90

% час

Рис. 5. Зависимость скорости коррозии от времени в хозбытовой сточной воде

I - 160°С, сточная вода; 2 - 60°С, сточная вода; 3 - 60°С, очищенная вода

10 О

ВО 60

40 20 О

\ 1

--1

_/_

/0 20 30 40 50 60 70 80 90

У,час

Рис. 6. Изменение концентрации железа за счет коррозии в нагревателях

Кривит от 20°до 60°С; кривая 2 - нагрев

- 18 -

при температуре-160°С........ ........

Результаты представлены на рис.б, где изменение кон-

центрации железа, - поверхность нагревателя.

В цетях проверки возможности замены реальной хозбытовой сточной воды ее имитатом при помощи статистического критерия Стьюдента проверялась гипотеза о равенстве значений скоростей коррозии в реальной сточной воде, полученных автором, и скоростей: коррозии в имитате, взятых из литературы. Результаты анализа сведены в'таблицу 3 и показывают, что в пределах ошибки измерения при-температурах до 60°С данные согласуются между собой. При 160°С скорости коррозии значимо отличаются и, следовательно, замена сточной воды имитатом в этом случае недопустима. Это, вероятно, объясняется тем-, что при повышенных температурах начинается разложение органических составляющих и подкисдение воды, в то время как в имитЕте органические компоненты отсутствуют.

Таблица 3

Сравнение коррозионной агрессивности'хозбытовой

сточной воды и ее имитата ,,', . ■..

Температура °С Доверительный интервал скорости коррозии в сточной воде, г/(м2.ч) Скорость коррозии в имитате, о г/ (м .ч) Гипотеза принимает ся

20 0,11 - 0,19 ■0,18 да

60 0,23 -.0,28 0,24 Да

160 0,53 - 0,67 0,40 нет

Скорость коррозии частично очищенной воды на- выходе из установки не имеет какой-либо тенденции к изменению во времени (рис.5), ее среднее значение равно 0,087 г/(м^.ч), т.е. в 2,3 раза меньше, чем у необработанной воды. Таким образом, жидкофазное окисление хозбытовой сточной воды является эффективным средством понижения-ее коррозионной агрессивности.

ВЫВОДЫ

1. Показано, что одним из основных препятствий для использования морской и сточной воды в элементах судовых энергетических установок является высокая скорость коррозионного износа, вызывающая необходимость исследования данного процесса, разработки приемлемых методов контроля и защиты от коррозии.

2. Исследованы коррозионные процессы в трубопроводах забортной морской воды ОЗУ, определены скорости коррозии в летний и зимний периоды эксплуатации, при движении морской воды и в стоячей воде.

3. Доказана эффективность применения катодной защиты в высокотемпературных элементах СЭУ, контактирующих с морской водой. Защита обеспечивает снижение скорости коррозии в 15 раз. Определены значения защитных токов и потенциалов.

4. Разработан и внедрен промышленный датчик экспресс-контроля скорости коррозии на установке термической очистки сточных вод, обеспечивающий непрерывное наблюдение за процессом коррозии.

5. Исследованы коррозионные процессы в элементах установки термической очистки сточной воды. Определены зависимости скорости коррозии от времени, установлено, что при степени очистки около 50^ коррозионная агрессивность воды уменьшается более чем в 2 раза, показана возможность замены хозбытовой сточной воды ее имитатом при коррозионных исследованиях в низкотемпературных элементах установки.

Основные публикации, в которых изложено содержание диссертации:

1. Петров Е.А., Минаев E.H. "Исследование коррозионных процессов при термической обработке сточных вод". Сб.докладов 12-ой Дальневосточной научно-технической конференции "Учет особенностей ДВ бассейна при проектировании и модернизации судов" ДВГТУ. Владивосток. 1995 г. Зс.

2. Петров Е.А., Турмов Г.П., Минаев E.H., Минаев А.Н. "Критерии защиты от коррозии при высокотемпературном нагреве морской воды". Сб.докладов 12-ой Дальневосточной научно-технической конференции "Учет особенностей ДВ бассейна при проектировании и модернизации судов". ДВГТУ. Владивосток,1995 г. 2с.

3. Турмов Г.П., Минаев E.H., Минаев А.Н., Петров Е.А.

- 20 -

"Экспресс-контроль скорости коррозии корпусных конструкций, контактирующих с морской водой". В сб. "Совершенствование судоремонтного производства". Вып. № 29 КПНТО им.А.Н.Крылова. Владивосток, 1991. с.87-91.

4. Турмов Г.П., Минаев E.H., Минаев А.Н., Блинников О.В., Петров Е.А. "Управление процессами накипеобразования и коррозии в элементах судового оборудования". В сб."Повреждения и эксплуатационная надежность судов ДВ бассейна". Вып. № 31 КПНТО им. А.Н.Крылова. Владивосток, 1992. с.75-78.

5. Минаев E.H., Минаев А.Н., Петров Е.А., Блинников О.В. "Применение метода поляризационного сопротивления для определения скорости коррозии в морской воде". Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Проблемы коррозии и защиты сплавов металлов и конструкций в морской воде". Владивосток, 1991. с.35.

6. Турмов Г.П., Минаев E.H., Блинников О.В., Петров Е.А. "Разработка комплексной системы контроля коррозии и защиты от нее". Тезисы докладов 33-й юбилейной научно-технической конференции ДВГТУ. Из-во ДВГТУ. Владивосток, 1993. с.119-121.

7. Турмов Г.П., Минаев E.H., Каймаков К.В., Петров Е.А. "Влияние эксплуатационных параметров на коррозионный износ судовых систем". В сб. "Исследования по вопросам эффективности судостроения и судоремонта". Вып. № 34. ДВГТУ. Владивосток, 1993. с.53-58.

8. G.PTu?mov,/l.tJ.MinQev>£.N.Minoev, £.4. Pet?оv.

Co??osion conUot invest ¿gat¿on if catkodic protection cs used. The пасе annual conference and Q0270S ton show. „ Co Z7 osс on - Q3"p.tJ930if 7p. л/ew 0??eans Convention Centez

tsJew Ozieans, Louisiana, USA, /993.