Способ защиты теплообменных поверхностей от коррозии

 

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЕШ100БМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ КОРРОЗИИ путем периодического введения в охлаждающую воду реагентов - сернокислого железа , окислителя и стабилизатора величины рН воды, отличающийся тем, что, с целью уменьщения скорости коррозии и биообрастания , в качестве окислителя используют перекись водорода, в качестве стабилизатора - ортофосфат натрия, причем перед введением реагенты смешивают в количествах, обеспечивающих следующее содержание их в охлаждающей воде, мг/л: Серно1сислое железо (по Fe)0,5-2,0 Перекись водорода 0,15-0,60 Ортофосфат натрия 1,5-4,0 и вьздерживают 1-4 ч. (Л С

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) ЗСЮ С 23 F 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

И ABTOPCH0NIY ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГбСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

fIOДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ (21) 3603217/23-26 (22) 03;06 ° 83 (46) 07.12.84. Бюл. Р 45 (72) О.В.Третьяков, С.P.Захарова, М.К.Абалакова и В.Н.Осипов (53) 663.632.7(088.8) (56) 1. Брегман Дж. Ингибиторы коррозии. И., 1966, с. 117.

2. Патент ПНР Ф 61432, кл. С 23 F 11/00, 1970. (54)(57) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЕПЛООБИЕННЫХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ OT КОРРОЗИИ путем пери одического введения в охлаждающую воду реагентов — сернокислого железа, окислителя и стабилизатора величины рН воды, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения скорости коррозии и биообрастания, в качестве окислителя используют перекись водорода, в качестве стабилизатора — ортофосфат натрия, причем перед введением реагенты смешивают в количествах, обеспечивающих следующее содержание их в охлаждающей воде, мг/л:

Сернокислое железо (по Fe ) 0,5-2,0

Перекись водорода 0,15-0,60

Ортофосфат натрия 1,5-4,0 и выдерживают 1-4 ч.

1127

Изобретение относится к защите теплообменных поверхностей от коррозии и может быть использовано для предотвращения коррозии латунных трубок конденсаторов турбин.

Известен способ ингибирования замкнутых охлаждающих систем фосфатно-хроматной смесью (1).

Недостатками этого способа являются высокая токсичность хроматов 0 и невозможность их применения для прямоточных систем.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ защиты латунных трубок 15 конденсаторов паровых турбин от коррозии нод действием охлаждающей воды °

По известному способу после предварительного удаления осадков с поверхности трубок конденсаторов турбин в водный поток добавляют раст вор перманганата калия, борной кислоты и сульфата железа в таких количествах, чтобы содержание реа- 25 гентов в проходящей через трубки ;. конденсатора охлаждающей воде составляло от 0,01 до 0,02 мг/л перманганата калия, от 0,1 до 0 2 мг/л борной кислоты и от 0 04 до 0,06 мг/л gp сульфата железа, причем растворы этих солей добавляют- в охлаждающую воду в течение 1 ч в период 6 недель (2 j.

Недостатком известного способа является то, что в случае использования в качестве охлаждающей речной воды с общим солееодержанием до

500 мг/л он не обеспечивает надежнои защиты латунных трубок конденсаторов турбин от коррозии.

Кроме того, использование в качестве окислителя перманганата калия при длительной эксплуатации может привести к зашламлению контура охлаждения двуокисью марганца, образующейся в результате окисления Fe .(II) до Fe (III). Введение борной кисло" ты в указанных количествах не обеспечивает стабилизацию значения рН речной воды при 8,0, необходимого для эффективного образования коллоидных частиц гидратированных окислов железа. Кроме того, борная кислота привопит к увеличению скорости микрборганизмов речной воды почти в. два раза в течение суток, которые отлагаются на поверхности трубок .конденсаторов турбин особенно в пе915 1 риод бурного роста и снижают тем самым коэффициент теплопередачи и величину вакуума в турбине.

Целью изобретения является умень шение скорости коррозии и биообрастания.

Поставленная цель достигается путем периодического добавления в охлаждающую воду сернокислого железа, окислителя — перекиси водорода и стабилизатора величины рН воды— ортофосфата натрия, причем перед введением реагенты смешивают в количествах, обеспечивающих следующее содержание их в охлаждающей воде, мг/л:

Сернокислое железо (по Fe ) 0,5-2,0

Перекись. водорода

Ортофосф:.т натрия 1 5-4,0 и выдерживают 1-4 ч.

Смешение реагентов производят в сборном бассейне перед нагнетательными насосами, обеспечивающей хорошее их перемешивание и быстрое растворние.

О, 15-0, 60

Контакт смеси реагентов с теплообменной поверхностью осуществляют после их взаимодействия между собой в течение 1-4 ч. При этом количество вводимой перекиси водорода соответствует стехиометрии реакции окисления Fe (II) до Fe (III), а добавляемое количество ортофосфата натрия обеспечивает стабилизацию значения рН речной воды в диапазоне 8,7-0,1 единиц рН, что обуславлизает пос- тоянную скорость образования коллоидных частиц гидратированных окисДозировку реагентов осуществляют следующим образом: сернокислое железо дозируют в количестве 0,5-2,0мг/л в виде мелкодисперсного порошка, . обеспечивая равномерную дозировку на весь расход охлаждающей води в течение часа; перекись водорода дозируют в количестве О, 15-0,60 мг/л в виде раствора концентрации 200800 мг/л; ортофосфат натрия дозируют в виде мелкодисперсного порошка в количестве, необходимом для дос- тижения концентрации в охлаждающей воде 1,5-4 0 мг/л при равномерном дозировании в течение часа.

27915 приводит к заметному увеличению ско рости роста микроорганизмов речной воды.

Реагент добавляют в охлаждающую воду 1 раз в сутки в течение часа на протяжении всего периода бурного развития микроорганизмов речной врдыв

На фиг. 1 дана зависимость опти10 ческой плотности раствора от времени взаимодействия реагентов, характеризующей образование ингибирующих коллоидов; на фиг. 2 — влияние состава растворов на рост микроорганизf5 мов в охлаждающей воде.

Как видно из фиг. 1 .оптическая плотность воды после ввода реагентов возрастает в течение часа, что свидетельствует об увеличении кон20 центрации коллоидиых частиц гидратированных окислов железа. После достижения максимального значения концентрации коллоидов наблюдается их стабилизация в растворе в колло25 идиом состоянии - значение оптической плотности растворов постоянно до достижения четырех часов с момента ) введения реагентов в речную воду.

После четырех часов начинается процесс коагуляции коллоидных частиц, о чем свидетельствует уменьшение оптической плотности раствора.

Корроэионные исследования для оценки эффективности предлагаемого способа проводят на образцах латуни

Л-68 и Л070-1 .в растворах 500 мг/л хлористого калия. Для интенсификации коррозионного процесса используют методику наложения постоянного потенциала so времени, налагаемый потенциал задают отличным от стационарного на 20-30 мВ для медных сплавов в растворах с содержанием хлориона 500 мг/л.

Электрохимические исследования ,проводят с перемешиванием раствора в ячейке с постоянной скоростью.

Значение анодной плотности тока раст.ворения образцов латуни в зависи0 мости от состава раствора приведе.ны в таблице.

Указанный диапазон изменения концентрации сернокислого железа

0,5-2,0 мг/л по Fe (II) обусловлен рядом причин. Дозирование сернокислого железа в охлаждающую воду менее 0,5 мг/л не обеспечивает, образование сплошного защитного слоя окислов железа на поверхности латуни.

Возможность зашламления системы и ухудшения теплопередачи, которая наб- 3 людается при содержании Ре (II) . больше 2 мг/л, обуславливает верхний предел диапазона изменения концентрации Fe (Щ Диапазон изменения концентрации перекиси водорода 4

0:, 15-0,60 мг/л определяется- стехиометрией реакции окислителя Ре (ХХ) до Fe (III) и обеспечивает необходимчю стабилизацию коллоидных частиц на. основе (FeOOH)/ в течение 4 от 1 до 4 ч после смешения. реагентов. Двухкратный избыток перекиси водорода над стехиометрией приводит к уменьшению времени жизни коллоидов до 1 ч. Ортофосфат натрия в диапа- 5 зоне 1,5-4,0 мг/л обеспечивает стабилизацию значения рН речной воды

8,7+0,1 единиц рН, что соответству- . ет наиболее благоприятным условиям коллоидообраэования. Проведенные: исследования показывают, что введение в охлаждающую воду ортофосфата натрия в указанных количествах не. ба защиты позволяет уменьшить

55 плотность анодного тока растворения

3 . 11 лов железа и их стабилизацию через час после введения реагентов, и в течение четырех часов с момента смешения реагентов.

Это позволяет создать максимальную концентрацию коллоидных частиц (FeO0H) нри омывании защищаемой поверхности металла охлажцающей воды, в которой реагенты присутствуют не менее часа. Создание максимально возможной концентрации коллоидных частиц гидратированных окислов железа в охлаждающей воде обеспечивает образование более надежного защитного слоя окислов. железа на поверхности медных сплавов.

Использование в качестве окислителя перекиси водорода позволяет исключить влияние присутствующих в речной воде окислителей на процесс .,окисления ионов Fe (II) до Ге (Х?Х), подавить рост микробиологических культур и избавиться от зашламления системы продуктами восстановления окислителя.

Из полученных результатов видно, что применение предлагаемого спосолатунных образцов во всем заявляемом интервале концентраций реагентов по сравнению с известным. Иакизвестный способ не обеспечивает защиту латуни -68 от селективной коррозии (обесцинкования) и характеризуется более высокой скоростью общей коррозии латуни. Глубина очагов обесцинкования на образцы составляет от 20 до 120 мкм эа период испытаний. Предлагаемый способ обеспечивает полную защиту латуни Л-68 от обесцинкования и скорость общей коррозии в два раза меньшую по сравнению с известным способом. Эффект обусловлен за счет создания максимальной концентрации коллоидных частиц гидратированных окислов железа, обеспечивающих образование защитного слой на теплопередающей поверхности и подавляющих рост микробиологических культур охлаждающей воды.. Раствор

Время вы- держки раствора перед погружением образцов,ч

Плотность анодного ока растворения, мА/см2

Л-68 Л070-1

Контрольный

КС1 500

КС1.500

Fe (II) 1,0

50 0

47,0

26,5 45,0

КС1 500

КИпО 0,02

Н,ВОЗ 0,20

Fe (II) 0,06

Известиай

29,0

37,0

5 1127915 симальное снижение анодной плотности тока наблюдается при оптимальных концентрациях реагентов с обеспечением времени их взаимодействия до момента погружения образцов от 1 до

4 ч.

Действие вводимых реагентов на рост микроорганизмов проводят в речной воде в период их бурного роста, а также на питательной среде в при- 10 .сутствииi добавляемых в охлаждающую воду реагентов, при этом фиксируют рост колоний во времени.

Как видно из фиг. 2 по оси ординат .отложено отношение числа коло- 15 ний микроорганизмов, выросших на питательной среде, к числу колоний контрольного посева, на оси абсцисс— время контроля.

Прямая 1 соответствует составу 20 известного раствора, прямая 2 - состава раствора предлагаемого способа при оптимальном составе раствора.

Проведенные сравнительные полупромышленные испытания предлагае-, 25 мого снбсоба и известного в течение 3024 ч при проведении 73-х дозировок реагентов показали, что.

Состав раствора, мг/л

Технико-экономическая эффективность обеспечивается за счет увеличения срока службы трубок и улучшение теплотехнических характеристик оборудования в результате уменьшения биообрастания теплопередающих поверхностей.

1127915

Раствау рвжи створа

Рю(ио умением резцов

-68

Л070-3

Na P0„ 1„5.

17., 5

19,4

16 0

15,0

КС1 500

15,4

16,3

Н202 0,15 йафа вайа@

Предлагаемый

Предлагаемый

Состав раствора, мг/а

КС1 500

Ре (II) 0,5

Н,О, 0,15

КС1 500

Fe (II) 2,0

Н20 0,6

На РО+ 4,0

КС1 500

Fe (ХХ) 0,5

Н.202 0 15.

Na P0 2,75

КС1 500

Fe (II) 0,5

Нз02 0 15

NagP0p 2,75

Fe (ZI) 0,5

НаРО 2,7Ь

Продолжение таблицы отность вводного ка растворения, мА/сэР

20,3 24,0

22,5 26 0

1,В

34 r, vuc

Составитель А.Богачев

Редактор Г.Волкова Техред М. Надь Корректор О. Луговая ч"

Заказ 8988/20 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау пская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4