تجهیزات اصلی و کمکی نیروگاههای‌حرارتی نه تنها در زمان بهره برداری بلکه درمدت توقف نیز تحت تاثیر عوامل خورنده‌قرار گرفته و آسیب می‌بیند. این توقفها از یک روز تا چند ماه متغیر است. وقتی که‌بویلرها تحت تعمیرات اساسی و جاری قرار دارند و یا در حالت سرد یا گرم هستنددمای فلز به طرز مشهودی کاهش می‌یابد وتاثیر عوامل خوردگی تغییر می‌کند. مثلا اگر درمسیر لوله بخار و در شرایط معمولی بهره‌برداری،سطوح فلز با بخار تماس پیدا کندو تحت خوردگی عوامل گازی قرار گیرد، درزمان تعمیرات دوره‌ای و اساسی که بعضی ازتجهیزات بازشده و بازدید قسمتهای مختلف‌انجام می‌شود سطوح داخلی دستگاهها بااکسیژن تماس پیدا می‌کنند و باعث صدمه دیدن آب بندی آنها می‌شود و درمواقعی که تخلیه تجهیزات از آب نیز صورت می‌گیرد، خشک کردن سطوح داخلی‌چنین سیستمهای پیچیده و گسترده لوله‌ها (مسیر آب و بخار) عملا غیر ممکن است.هنگام توقف واحد، روند خنک کردن‌تجهیزات معمولا همراه با کندانسه شدن بخار باقی مانده، انجام می‌شود که در نتیجه سطوح‌داخلی فلز و از جمله لوله‌های مسیر بخار ازلایه‌ای رطوبت پوشیده می‌شود. همچنین‌نقاطی وجود دارد که امکان تخلیه آب آنها نیست مانند خمیدگی تحتانی لوله‌های‌مارپیچی قسمت فوقانی سوپرهیترها. اکسیژن هوا از طریق رطوبت، پراکنده شده وضمن ایفای نقش پلاریزاتور کاتدیک‌عملکرد واکنش خوردگی بر روی سطوح فلزی را آسان می‌کند که در نتیجه آن، امکان به جریان افتادن روند خوردگی الکتروشیمیایی حاصل می‌شود.
سطوح تمیز فولادهای کربنی یا کم عیار،اغلب به طور یکسان خورده می‌شود. زمانی‌که سطوح این نوع فولادها آلوده به رسوبات‌است خوردگی به صورت موضعی باایجاد حفره‌جریان می‌یابد. فراورده‌های ثانویه حاصل ازخوردگی در حال توقف، مرکب از اکسیدهای‌آهن نظیر Fe(OH)3 ,Fe3O4 وFe2O3 است که در موقع کار بعدی تجهیزات در آب‌فاقد اکسیژن محلول ممکن است نقش‌دپلاریزاتور داشته باشند و خوردگی موضعی راتشدید کنند. تخریب موضعی فلز نیز خود ازمراکز تراکم تنشهای مکانیکی است، در موقع‌راه اندازی نیز تراکم فراورده‌های خوردگی درآب تغذیه بویلر موجب صدماتی به قسمت‌توربین می‌شود. لذا در زمان توقف باید ازروشهای مناسب حفاظت و نگهداری،
استفاده کرد. از روشهای مطمئن حفاظت ونگهداری توربین استفاده از گاز ازت و هوای‌گرم و مواد جاذب رطوبت است تا از کندانسه‌شدن بخار بر روی پره‌های توربین وروندهای خوردگی الکتروشیمیایی جلوگیری شود. هر یک از روشهای گفته شده دارای‌دستورالعملهای خاص خود است. از جمله موادمانع شونده که برای حفاظت و نگهداری‌واحدهای مولد بخار که برای مدت نامعلومی‌متوقف و سریعا راه‌اندازی می‌شوند
بکار می‌رود و نیازی به تخلیه مولد بخار از این‌مواد نیست، مخلوط آمونیاک و هیدرازین‌هیدرات است. طی بررسیهایی، معلوم شده‌است که در شرایط دمای پایین محلولهای‌آمونیاک و هیدرازین در صورتی که غلظت‌آنها از 200 میلی‌گرم در لیتر بیشتر باشد تاثیرغیرفعال کننده بر روی فلز دارند. برای‌واحدهای مولد بخار فشار بالا محلول‌حفاظتی با غلظت 300 تا 500 میلی‌گرم درلیتر هیدرازین و PHحدود 5/10 الی 11توصیه شده است. چون فشار آب و بخار درگرمکنهای آب تغذیه بسته بیشتر از فشار آنهادر چگالنده است و همچنین لوله‌ها به صورت‌خمیده هستند، باید از لوله هایی با حداقل‌ضخامت (و بیشترین شماره مشخصه) استفاده کرد.
خصوصیات فلز و ترکیب الکترولیت نظیرپایداری شرایط ترمودینامیکی، نوع ساختارآلیاژ، شرایط ترمودینامیک فلز، دمای محلول،مکانیکی آن در فلز از جمله عوامل موثر درروند خوردگی است. خوردگی ناشی از حضور گازهای چگالش‌ناپذیر مساله‌ای است که‌لوله‌های گرمکن، به ویژه گرمکنهایی که درفشار پایین‌تر از فشار جو کار می‌کنند با آن مواجه هستند. این گازها همچنین به دلیل‌پوشاندن سطوح خارجی لوله‌ها موجب کاهش‌انتقال گرما در گرمکنها می‌شوند، که چنین‌مساله‌ای در چگالنده اصلی نیز وجود دارد. بااستفاده از یک مکانیسم تخلیه مناسب، گازهای چگالش‌ناپذیر را از گرمکنها خارج می‌کنند.
در شرایط وقوع روندهای دپلاریزاسیون‌هیدروژنی، فاز جامد حاصل از اکسیدهای‌هیدراته به صورت ضعیف در سطح فلز تحت خوردگی می‌چسبد و مقدار زیادی نیزذرات جامد نظیر Fe(OH)2 و Fe(OH)3وارد آب تغذیه شده و همراه جریان آب برده‌می‌شود. PH محلول در سرعت روندهای‌دپلاریزاسیون هیدروژنی واکسیژنی تاثیر دارد. با افزایش PH، دپلاریزاسیون‌هیدروژنی کاهش می‌یابد. افزایش غلظت‌یون -OH نیز سرعت دپلاریزاسیون‌هیدروژنی را کاهش می‌دهد. لذا ورود یونهای‌آهن از قسمت آندیک کاهش یافته و حل شدن فلز، کند می‌شود. با رسیدن PH به‌بیش از 8/8 دپلاریزاسیون هیدروژنی متوقف می‌شود.
در شرایط 9=PH دپلاریزاسیون‌اکسیژنی با سرعت کمتری جریان می‌یابد.همچنین مشاهده شده است که در محلولهای‌قلیایی لایه اکسیدهای هیدراته، روی فلزاستحکام بیشتری دارند و قابلیت حل شدن اکسیدهای هیدراته آهن در PH بالا (دمای‌ثابت) کمتر می‌شود. مجموع مساحت‌قسمتهای آندیک در چنین شرایطی محدود وآندهای باقی مانده سریعتر حل می‌شوند.اکسیژن حل شده باعث تخریب موضعی فولاد کربنی به صورت حفره می‌شود.
در صورتی که اکسیژن و دی‌اکسیدکربن‌همزمان حضور داشته باشند خوردگی‌یکپارچه و محصولات آن به راحتی از سطح فلز پاک می‌شود همچنین غلظت‌ناخالصیها در آب افزایش می‌یابد.
برای از بین بردن خوردگی بر اثردپلاریزاسیون هیدروژنی در نیروگاههای حرارتی جدید، از تزریق آمونیاک استفاده می‌کنند. یونهای هیدرواکسید حاصل‌از تجزیه آمونیاک، یونهای هیدروژن را که‌موجب تجزیه هیدرواکسید آزاد شده‌اند، خنثی می‌کنند. اما باید توجه کرد که هر قدرغلظت اکسیژن و آمونیاک در آب بیشتر باشدبه همان نسبت خوردگی آلیاژی مس و روی،سریعتر انجام می‌شود (اکسیژن برای روی ومس دپلاریزاتور کاتدیک است و وجودآمونیاک باعث ایجاد کمپلکس Zn (NH3)nو Cu (NH3)n و زدایش روی و مس می‌شود. nممکن است به عدد شش هم برسد) ازجمله تجهیزاتی که برای کاهش غلظت اکسیژن در آب تغذیه بکار می‌رود دی‌اریتور است که نقش هیتر را نیز ایفا می‌کند. با ورودبه دی‌اریتور، افزایش دمای آب طبق قانون هنری Ci=K.Pi ( Ci= غلظت‌گازحلال در مایع و Pi= فشار جزیی همان گاز در بالای مایع و K= ضریب متناسب با دما)اکسیژن از فاز مایع که غلظت بیشتری دارد به‌فاز گاز با فشار جزیی کم و غلظت کمتر منتقل می‌شود.
برای کاهش هر چه بیشتر اکسیژن به‌خروجی از دی‌اریتور، تزریق هیدرازین انجام می‌شود. سرعت تاثیر متقابل هیدرازین‌با اکسیژن بستگی به دما و PH محلول دارد.در شرایط حرارتی بیش از 100 درجه سانتیگراد و PH بیش از 7/8 ، هیدرازین در 2 تا 3 ثانیه با اکسیژن، واکنش انجام می‌دهد.
هیدرازین با واکنش شدید، اکسیدهای‌آهن و مس را نیز احیا می‌کند که واکنشهای‌آن عبارتند از:
واکنش اکسید مس در شرایط حرارتی 65 درجه سانتیگراد و واکنش اکسیدآهن درشرایط حرارتی 120 درجه سانتیگراد انجام می‌شود. در دمای بیش از 180 درجه‌سانتیگراد نیز هیدرازین تجزیه می‌شود.
تجزیه هیدرازین در لوله آب تغذیه شروع شده و در دیگ بخار ادامه یافته و درشرایط گرم کردن بخار (سوپرهیت) خاتمه‌می‌یابد. در خروجی سوپر هیتر معمولاهیدرازینی در بخار مشاهده نمی‌شود. ازت‌تشکیل شده در جریان احیا همراه با بخار ازدیگ بخار خارج می‌شود.
با توجه به تجزیه هیدرازین و تاثیرمتقابل آن بر ناخالصیهای موجود در
آب تغذیه، میزان تزریق باید به گونه‌ای‌تنظیم شود که مقدار هیدرازین در ورودی به‌اکونومایزر دیگ بخار حدود 30 تا 50میکروگرم در لیتر باشد. از انواع هیدرازین‌موجود (هیدرازین سولفات، هیدرات وفسفات) هیدرازین هیدرات به علت این که‌املاح موجود در آب را افزایش نمی‌دهد بهتر از سایر انواع است.
در صورتی که دمای آب حدود 150 تا200 درجه سانتیگراد نگهداشته شود نتیجه‌عمل بهتر خواهد بود. همچنین در زمانی که‌گاز ازت برای نگهداری استفاده می‌شود بایدضمن اکسیژن زدایی آب، فشار گاز ازت را بیش از اتمسفر نگاهداشت تا از ورود هوا به‌داخل سیکل آب و بخار جلوگیری شود.
در مولدهای بخار درام دار فشار بالا، آب‌افزودنی از نوع بدون یون و سیلس زدایی‌شده، است لذا غلظت ناخالصیهای داخل آب‌تغذیه بویلرهای فشار قوی، کم است. عناصرترکیبی اصلی ناخالصیهای محلول در آب این‌نوع از بویلرها، کلریدها، سولفاتها، فسفاتهای‌سدیم و همچنین اسیدسیلیسیک آزاد است‌که به صورت مولکولهای تجزیه نشده بوده وقسمتی از آن نیز ممکن است به حالت‌کلوئیدی در محلول موجود باشد. مواد ناشی ازخوردگی اکسیدهای آهن و مس و هیدروکسیدآپاتیت عمدتا به صورت ذرات درشت (لجن‌داخل بویلر) و در حالت پراکنده در داخل آب‌بویلر وجود دارد. آب بویلر مولدهای بخار فشارقوی در شرایط رژیم بدون فسفات، فاقد فسفات است و در داخل آب بویلر علاوه‌بر کلریدها و سولفاتهای سدیم، کلریدها وسولفاتهای کلسیم و منیزیم و اسیدسیلیسیک آزاد نیز به صورت محلول وجود دارد. با توجه به نسبت قابلیت حل شوندگی ناخالصیها در بخار و یا حمل توسط قطره، این ناخالصیها به قسمت‌سوپرهیت نیزمنتقل می‌شود از جمله‌اکسیدهای آهن و مس و سولفات سدیم.
بخار سوپرهیت ضمن عبور از قسمت‌محوری (پره‌های توربین) منبسط شده وعوامل آن سریع افت می‌کند. با کاهش فشار ودما، قابلیت حل شوندگی تمام املاح،اکسیدهای آهن و مس و همچنین اسید سیلیسیک آزاد، کاهش می‌یابد. برای‌ناخالصیهایی که در بخار با عوامل اولیه درحالت محلول اشباع قرار داشته باشد، حالت‌اشباع مجدد و از جمله شروع تشکیل فازجامد از محلول بخار، به همان نسبتی که قابلیت حل شوندگی آنها کمتر باشد زودترشروع می‌شود. برای ناخالصیهایی که درعوامل اولیه در حالت محلول اشباع نشده قرار داشته باشند، حالت اشباع، هنگامی‌شروع می‌شود که غلظت واقعی ناخالصی‌مساوی با قابلیت حل شوندگی باشد. در موقع‌افت بعدی عوامل بخار و قابلیت حل شوندگی‌مواد محلول بخار مجددا اشباع و تجزیه فازجامد از آن شروع می‌شود.
نویسنده : بابک محیط
با سلام
زحمت کشیده سایت مفیدی برای علاقه مندان صنعت بخصوص صنعت برق ایجاد کرده اید.آیا ذکر نام نویسنده مقالات از اعتبار سایت شما کم می کند یا موجب اعتماد بیشتر مخاطبین می شود؟؟
مقاله خوردگی در سیکل آب و بخار خلاصه ای از پروژه تحقیقاتی اینجانب است که در ماهنامه صنعت برق به چاپ رسیده است .
موفق و سربلند باشید