وبلاگ تخصصی مهندسی مکانیک
وبلاگ تخصصی مهندسی مکانیک کتاب،مقالات،نرم افزار،آموزش نرم افزار،حلال،جزوات،فیلم،کاتالوگ،پروژه،مجلات،سایت،اخبار،استاندارد،هندبوک، مهندسی مکانیک ،مهندسی مکانیک،کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک،دکترا مهندسی مکانیک،مهندسی مکانیک، تلگرام ، تلگراموبلاگ تخصصی مهندسی مکانیک
وبلاگ تخصصی مهندسی مکانیک کتاب،مقالات،نرم افزار،آموزش نرم افزار،حلال،جزوات،فیلم،کاتالوگ،پروژه،مجلات،سایت،اخبار،استاندارد،هندبوک، مهندسی مکانیک ،مهندسی مکانیک،کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک،دکترا مهندسی مکانیک،مهندسی مکانیک، تلگرام ، تلگرامعلل خوردگی در سیکل آب و بخار ( بخش ۱ )
خوردگی عبارت است از انهدام و فساد یا تغییر و دگرگونی در خواص و مشخصات‌مواد (عموما فلزات) به علت واکنش آنها با محیط اطراف.
در حقیقت خوردگی پدیده‌ای است که به طور طبیعی انجام می‌شود و در نهایت باتغییرات انرژی ماده مورد نظر، همراه است. نیروی محرکه لازم برای انجام واکنشهای‌خوردگی، ناشی از انرژی شیمیایی است.
مهمترین عواملی که در واکنشهای خوردگی دخالت مؤثر دارند عبارتند از درجه‌حرارت، فشار، سرعت، اختلاف پتانسیل، زمان، عملیات حرارتی، تنش، تشعشع، خواص‌فلزی، شرایط سطحی، ناخالصی محیطی و عواملی نظیر اختلاف دمیدگی (هوادهی) درسطوح مجاور با الکترولیتها و اختلاف غلظت و PH در نقاط مختلف از سطح فلزی که در محیط خورنده قرار گرفته که این عوامل سبب ایجاد مناطق آندی و کاتدی می‌شوند.همچنین اثرات بیولوژیکی ماکرو ارگانیزمها یا میکرو ارگانیزمها در خوردگی و صدمات وخطرات آنها آشکار شده است. خوردگی موجب زیانهای مستقیم و غیرمستقیم نظیر تغییردر طراحی، کاهش بازده، آلودگی و اتلاف محصولات، توقف دستگاهها و واحدهای عملیاتی‌و هزینه‌های بیشتر تعمیرات و نگهداری می‌شود.
مهمترین و معمول‌ترین روشهای کنترل خوردگی عبارتند از حفاظت کاتدی و آندی،مواد کندکننده، پوششها، انتخاب مواد و طراحی مناسب دستگاهها، که با توجه به نیاز ازروشهای مناسب استفاده می‌شود.
در نیروگاههای بخاری، آب تغذیه، قبل از ورود به دیگ بخار باید گرم شود. استفاده ازسوخت یا بخاری که به قیمت بالا تهیه شده است برای گرم کردن آب تغذیه، مقرون به صرفه نیست، زیرا در توربین از این بخار کار مفیدتری می‌توان گرفت. لذا پس از انجام کار مفید بخار در توربین، مقداری بخار از طبقات میانی توربین گرفته شده وبرای گرم کردن آب سیکل استفاده می‌شود. تغییر اندکی در بازده نیروگاه به ویژه نیروگاه فسیلی می‌تواند اختلاف قابل توجهی در هزینه‌های سالانه سوخت به وجود آورد.
پس از شروع بهره‌برداری از واحدهای‌بخار به تدریج مشکل گرفتگی کنترل‌والوهای هیترهای فشارقوی، افزایش یافت وجزو برنامه‌های تعمیراتی منظم در آمد. کنترل والو وسیله‌ای است که برای کنترل‌فلوی سیال یا فشار آن بکار می‌رود.
اکسیدهای آهن موجب انسداد منافذعبور بخار کنترل والوها(Cage) و نهایتا افت فشار و فلو می‌شود که الزاما پس از ایزوله‌هیترها برای تمیزکاری کنترل والوها اقدام می‌شود. گرمکنها به سه نوع فشار پایین (LP)، فشار متوسط (IP) و فشار بالا (HP) تقسیم می‌شوند. گستره فشار قسمت پوسته(فشار بخار) در گرمکن فشار پایین از خلأ نسبی تا چند صد Psia (چند هزار کیلوپاسکال) است و این فشار در گرمکنهای
فشار بالا ممکن است از(Psia 1200 8/27 MPa) هم فراتر رود.
مواد مورد استفاده در گرمکنهای فشار پایین نیروگاههای فسیلی زیر
فشار بحرانی، فولاد زنگ نزن نوع 304 و آلیاژ 90-10 مس - نیکل است. در گرمکنهای‌فشار بالا، بیشتر از فولاد زنگ نزن 304 و آلیاژ 70-30 مس - نیکل (مانل آب دیده) استفاده می‌شود. استفاده از آلیاژ 70-30
مس - نیکل که تنش آن آزاد شده باشد وفولاد کربنی، معمول است.
در حقیقت خوردگی پدیده‌ای است که به طور طبیعی انجام می‌شود و در نهایت باتغییرات انرژی ماده مورد نظر، همراه است. نیروی محرکه لازم برای انجام واکنشهای‌خوردگی، ناشی از انرژی شیمیایی است.
مهمترین عواملی که در واکنشهای خوردگی دخالت مؤثر دارند عبارتند از درجه‌حرارت، فشار، سرعت، اختلاف پتانسیل، زمان، عملیات حرارتی، تنش، تشعشع، خواص‌فلزی، شرایط سطحی، ناخالصی محیطی و عواملی نظیر اختلاف دمیدگی (هوادهی) درسطوح مجاور با الکترولیتها و اختلاف غلظت و PH در نقاط مختلف از سطح فلزی که در محیط خورنده قرار گرفته که این عوامل سبب ایجاد مناطق آندی و کاتدی می‌شوند.همچنین اثرات بیولوژیکی ماکرو ارگانیزمها یا میکرو ارگانیزمها در خوردگی و صدمات وخطرات آنها آشکار شده است. خوردگی موجب زیانهای مستقیم و غیرمستقیم نظیر تغییردر طراحی، کاهش بازده، آلودگی و اتلاف محصولات، توقف دستگاهها و واحدهای عملیاتی‌و هزینه‌های بیشتر تعمیرات و نگهداری می‌شود.
مهمترین و معمول‌ترین روشهای کنترل خوردگی عبارتند از حفاظت کاتدی و آندی،مواد کندکننده، پوششها، انتخاب مواد و طراحی مناسب دستگاهها، که با توجه به نیاز ازروشهای مناسب استفاده می‌شود.
در نیروگاههای بخاری، آب تغذیه، قبل از ورود به دیگ بخار باید گرم شود. استفاده ازسوخت یا بخاری که به قیمت بالا تهیه شده است برای گرم کردن آب تغذیه، مقرون به صرفه نیست، زیرا در توربین از این بخار کار مفیدتری می‌توان گرفت. لذا پس از انجام کار مفید بخار در توربین، مقداری بخار از طبقات میانی توربین گرفته شده وبرای گرم کردن آب سیکل استفاده می‌شود. تغییر اندکی در بازده نیروگاه به ویژه نیروگاه فسیلی می‌تواند اختلاف قابل توجهی در هزینه‌های سالانه سوخت به وجود آورد.
پس از شروع بهره‌برداری از واحدهای‌بخار به تدریج مشکل گرفتگی کنترل‌والوهای هیترهای فشارقوی، افزایش یافت وجزو برنامه‌های تعمیراتی منظم در آمد. کنترل والو وسیله‌ای است که برای کنترل‌فلوی سیال یا فشار آن بکار می‌رود.
اکسیدهای آهن موجب انسداد منافذعبور بخار کنترل والوها(Cage) و نهایتا افت فشار و فلو می‌شود که الزاما پس از ایزوله‌هیترها برای تمیزکاری کنترل والوها اقدام می‌شود. گرمکنها به سه نوع فشار پایین (LP)، فشار متوسط (IP) و فشار بالا (HP) تقسیم می‌شوند. گستره فشار قسمت پوسته(فشار بخار) در گرمکن فشار پایین از خلأ نسبی تا چند صد Psia (چند هزار کیلوپاسکال) است و این فشار در گرمکنهای
فشار بالا ممکن است از(Psia 1200 8/27 MPa) هم فراتر رود.
مواد مورد استفاده در گرمکنهای فشار پایین نیروگاههای فسیلی زیر
فشار بحرانی، فولاد زنگ نزن نوع 304 و آلیاژ 90-10 مس - نیکل است. در گرمکنهای‌فشار بالا، بیشتر از فولاد زنگ نزن 304 و آلیاژ 70-30 مس - نیکل (مانل آب دیده) استفاده می‌شود. استفاده از آلیاژ 70-30
مس - نیکل که تنش آن آزاد شده باشد وفولاد کربنی، معمول است.
با توجه به نتایج آزمایشها و بازرسیهای‌چشمی، وجود خوردگی و تشکیل رسوب ناشی از ضایعات خوردگی در هیترهای‌فشارقوی و کنترل والوهای مربوط، محرز شد.به طور متوسط دو تا سه بار در هر ماه کنترل والو برای رسوب زدایی، منافذ عبور بخار، باز وهیتر مربوط، ایزوله می‌شد. این امر ضمن‌افزایش استهلاک کنترل والو، موجب افزایش مصرف سوخت و دمای گاز در کوره (به علت‌جبران نقیصه خروج هیتر از سیکل تغذیه آب)شده و تکرار آن مقدمه‌ای برای اورهیت شدن‌لوله‌های بویلر و شوکهای حرارتی است.
رسوبات روی کنترل والو، سیاه و سخت بوده و در بعضی موارد تمیزکاری بااستفاده از دستگاه تراش انجام می‌شود.آزمایشهای کیفی بعمل آمده نشانگررسوباتی متشکل از اکسیدهای آهن سه‌ظرفیتی بود. با توجه به شکننده بودن لایه‌اکسید محافظ مگنتیت و از طرفی سخت بودن رسوبات موجود، تشخیص داده شد که ترکیب حاصل، احتمالا مخلوطی‌از Fe3o4و Fe(OH)2 بوده که با توجه به افت فشار در منافذ عبورکنترل والو رسوب کرده و بر اثر دما و فشار،چسبیده و سخت شده است. طی بررسیهای‌بعمل آمده و آزمایشهای متعدد در ورودی و خروجی مسیر هیترهای فشارقوی و نهایتا آب‌مسیر تغذیه بویلر، نوسانات شدید مقدار آهن‌در مسیر آب تغذیه، دیده شد. این مقادیر از حدود حداکثر غلظت مجاز 10 تا 20میکروگرم تا یک میلی گرم در لیتر در زمانهای‌مختلف تغییر می‌کرد. جریان آب تغذیه به‌طور دائم مواد ناشی از خوردگی در داخل مسیرلوله‌های همان آب تغذیه و اجزای آن حاصل می‌شود، وارد مولد بخار می‌کنند.ترکیب اصلی مواد ناشی از خوردگی که همراه‌آب تغذیه وارد می‌شوند، اکسیدهای آهن ومس است.
از جمله موارد قابل توجه، بالا بودن مقداراکسیژن در مسیر آب تغذیه خروجی ازکندانسور و وجود زنگ آهن در پساب رزینهای کاتیونی واحد پالیشینگ بود که موجب تغییررنگ شدید آب خروجی از رزینهای کاتیونی در زمان بکواش، می‌شد.
همچنین با توجه به حوادث بهره برداری‌و روش نگهداری و راه اندازی واحد، لازم بودکه عوامل ایجاد و ورود اکسید آهن در سیکل‌آب و بخار با دقت بیشتری بررسی شود. لذااین امر طی پروژه تحقیقاتی بررسی علل خوردگی در هیترهای فشارقوی و گرفتگی‌کنترل والوها با ارایه راهکارهای عملی‌صورت گرفت.
تشکیل رسوبات در لوله‌های آب و بخارنیروگاههای حرارتی، تاثیر منفی بر روی‌تجهیزات اصلی و کمکی، بر جای می‌گذارد.صرف نظر از ترکیب شیمیایی و ساختار،رسوبات مختلف دارای ضریب انتقال حرارت کمتری نسبت به فلزات هستند. در صورت‌آلودگی سطوح انتقال حرارت به وسیله‌ناخالصی‌ها، ضریب انتقال حرارت
کاهش یافته و زبری جداره‌ها
افزایش می‌یابد و با کوچک شدن مقاطع‌عبوری، تلفات سایشی، افزایش پیدا می‌کند.تمام این موارد در شرایط درجه حرارتهای‌نسبتا زیاد محیط کاری مثلا در گرمکنهای‌بازیافتی، اکونومایزرهای دیگ بخار، کندانسورهای توربین و... در بازده کاری‌تجهیزات، تاثیر می‌گذارد.
در دماهای بالا، در لوله‌های سوپرهیت وواتروال دیگهای بخار، تغییرات ناشی ازتشکیل رسوبات، موجب اختلال در کارتجهیزات می‌شود. در چنین شرایطی درلوله‌های سوپرهیتر، تشکیل لایه اکسید آهن‌شدت یافته و جداره لوله‌های واتروال، نرم می‌شود و در نتیجه تحت فشار
محیط کاری تغییرشکل می‌یابند و روی‌لوله‌ها برجستگیهای بادکرده‌ای،
بوجود می‌آید که به مرور زمان، بزرگتر شده وضخامت جداره‌های لوله نازک می‌شود وسپس پارگی فلز (اورهیت شدن لوله‌ها) اتفاق می‌افتد.
در مولدهای بخار درام‌دار در داخل‌جرمهای اکسید آهن تا پنج درصد مس فلزی، 10 درصد فسفاتها و سیلیکاتهای کلسیم ومنیزیم مشاهده می‌شود.
رسوبات روی کنترل والو، سیاه و سخت بوده و در بعضی موارد تمیزکاری بااستفاده از دستگاه تراش انجام می‌شود.آزمایشهای کیفی بعمل آمده نشانگررسوباتی متشکل از اکسیدهای آهن سه‌ظرفیتی بود. با توجه به شکننده بودن لایه‌اکسید محافظ مگنتیت و از طرفی سخت بودن رسوبات موجود، تشخیص داده شد که ترکیب حاصل، احتمالا مخلوطی‌از Fe3o4و Fe(OH)2 بوده که با توجه به افت فشار در منافذ عبورکنترل والو رسوب کرده و بر اثر دما و فشار،چسبیده و سخت شده است. طی بررسیهای‌بعمل آمده و آزمایشهای متعدد در ورودی و خروجی مسیر هیترهای فشارقوی و نهایتا آب‌مسیر تغذیه بویلر، نوسانات شدید مقدار آهن‌در مسیر آب تغذیه، دیده شد. این مقادیر از حدود حداکثر غلظت مجاز 10 تا 20میکروگرم تا یک میلی گرم در لیتر در زمانهای‌مختلف تغییر می‌کرد. جریان آب تغذیه به‌طور دائم مواد ناشی از خوردگی در داخل مسیرلوله‌های همان آب تغذیه و اجزای آن حاصل می‌شود، وارد مولد بخار می‌کنند.ترکیب اصلی مواد ناشی از خوردگی که همراه‌آب تغذیه وارد می‌شوند، اکسیدهای آهن ومس است.
از جمله موارد قابل توجه، بالا بودن مقداراکسیژن در مسیر آب تغذیه خروجی ازکندانسور و وجود زنگ آهن در پساب رزینهای کاتیونی واحد پالیشینگ بود که موجب تغییررنگ شدید آب خروجی از رزینهای کاتیونی در زمان بکواش، می‌شد.
همچنین با توجه به حوادث بهره برداری‌و روش نگهداری و راه اندازی واحد، لازم بودکه عوامل ایجاد و ورود اکسید آهن در سیکل‌آب و بخار با دقت بیشتری بررسی شود. لذااین امر طی پروژه تحقیقاتی بررسی علل خوردگی در هیترهای فشارقوی و گرفتگی‌کنترل والوها با ارایه راهکارهای عملی‌صورت گرفت.
تشکیل رسوبات در لوله‌های آب و بخارنیروگاههای حرارتی، تاثیر منفی بر روی‌تجهیزات اصلی و کمکی، بر جای می‌گذارد.صرف نظر از ترکیب شیمیایی و ساختار،رسوبات مختلف دارای ضریب انتقال حرارت کمتری نسبت به فلزات هستند. در صورت‌آلودگی سطوح انتقال حرارت به وسیله‌ناخالصی‌ها، ضریب انتقال حرارت
کاهش یافته و زبری جداره‌ها
افزایش می‌یابد و با کوچک شدن مقاطع‌عبوری، تلفات سایشی، افزایش پیدا می‌کند.تمام این موارد در شرایط درجه حرارتهای‌نسبتا زیاد محیط کاری مثلا در گرمکنهای‌بازیافتی، اکونومایزرهای دیگ بخار، کندانسورهای توربین و... در بازده کاری‌تجهیزات، تاثیر می‌گذارد.
در دماهای بالا، در لوله‌های سوپرهیت وواتروال دیگهای بخار، تغییرات ناشی ازتشکیل رسوبات، موجب اختلال در کارتجهیزات می‌شود. در چنین شرایطی درلوله‌های سوپرهیتر، تشکیل لایه اکسید آهن‌شدت یافته و جداره لوله‌های واتروال، نرم می‌شود و در نتیجه تحت فشار
محیط کاری تغییرشکل می‌یابند و روی‌لوله‌ها برجستگیهای بادکرده‌ای،
بوجود می‌آید که به مرور زمان، بزرگتر شده وضخامت جداره‌های لوله نازک می‌شود وسپس پارگی فلز (اورهیت شدن لوله‌ها) اتفاق می‌افتد.
در مولدهای بخار درام‌دار در داخل‌جرمهای اکسید آهن تا پنج درصد مس فلزی، 10 درصد فسفاتها و سیلیکاتهای کلسیم ومنیزیم مشاهده می‌شود.
نویسنده : بابک محیط
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد