Влияние водно-химических факторов на повышение надежности ПВД
Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации мощных энергоблоков при традиционном аммиачно-гидразинном водном режиме свидетельствует о наличии износа входных участков стальных труб ПВД преимущественно первого по ходу воды аппарата. Большинство специалистов рассматривают это явление как результат эрозионного воздействия на металл потока воды. Поэтому целесообразно снижать скорость воды в трубной системе ПВД, что и было реализовано на ряде электростанций.
Однако в последние годы некоторые исследователи, особенно зарубежные, признают определенную роль коррозионных факторов в процессе износа труб ПВД. Так, анализ повреждений ПВД на 20 энергоблоках ФРГ, -введенных в эксплуатацию в период с 1954 по 1966 гг., показал, что имеет место износ входных участков труб, который носит комбинированный эрозионно-коррозионный характер, т. е. происходит совместное гидродинамическое воздействие потока воды, разрушающего защитную окисную пленку на металле, и интенсивная Коррозия металла. При скорости воды, превышающей 2 м/с, уже через 17 тыс. ч процесс развивается столь интенсивно, что разрыв труб становится неизбежным.
Эрозионно-коррозионные повреждения входных участков стальных труб ПВД на электростанциях США в зоне температуры питательной воды до 200 °С отмечены за период эксплуатации менее 5 лет. Специальные исследования, выполненные на одном из блоков электростанции Кардинал, показали, что удвоение скорости воды в ПВД не привело к заметному увеличению выноса соединений железа из аппаратов. С другой стороны, существенное уменьшение выноса железа из ПВД вследствие снижения интенсивности эрозионно-коррозионных процессов достигается при рН питательной воды 9,3...9,4 и более, т. е. однозначно фиксируется влияние коррозионного фактора.
По данным работы, на японских электростанциях повреждения входных участков труб ПВД из углеродистой стали, наблюдаемые при температуре питательной воды 130...200 °С, длительной эксплуатации со скоростью воды 2 м/с и пониженной величине рН (равной 8,8...9,0), рассматриваются как комбинированный эрозионно-коррозионный износ. С уменьшением температуры воды износ увеличивается, а при температуре выше 200 °С уменьшается. При значениях температуры выше 230 °С случаи повреждений не отмечались.
Информация о многочисленных повреждениях трубок ПВД из углеродистой стали приводится также в работе [5]. Процесс имеет эрозионно-коррозионный характер и развивается преимущественно в подогревателях, длительное время работающих при температуре воды 150...200 °С и величине рН менее 9,0. Окисная магнетитная пленка на поверхности труб становится устойчивой и надежно защищает металл при температуре около 260 °С.
Для оценки роли коррозионного фактора в процессе износа входных участков труб ПВД и обоснованного прогнозирования наиболее эффективных способов повышения надежности трубной системы рассмотрим принятую в настоящее время схему протекания коррозионных процессов при температурах, характерных для водного тракта аппаратов.
Как известно, важнейшим условием, определяющим коррозионную стойкость стали при контакте ее с водой, является наличие на металле защитной окисной пленки. При аммиачно-гидразионном режиме в процессе коррозии стали ионы Ре2+ переходят в раствор с образованием гидратированных молекул Ре(ОН)2, диссоциация которых дает соответствующий ряд гидроксокомплек-сов. Высокая растворимость гидрозакиси железа (рис. 1, данные расчетов) и отсутствие хорошей защитной пленки на металле в области температур до 200 °С способствуют интенсивному протеканию коррозионных процессов. Одновременно с образованием Ре(ОН)2 происходит и частичное ее разложение по реакции
ЗРе(0Н)2->Ре304+2Н20+Н2.