در شرایط ۹=PH دپلاریزاسیون اکسیژنی با سرعت کمتری جریان می‌یابد. همچنین مشاهده شده است که در محلولهای قلیایی لایه اکسیدهای هیدراته، روی فلز استحکام بیشتری دارند و قابلیت حل شدن اکسیدهای هیدراته آهن در PH بالا (دمای‌ثابت) کمتر می‌شود. مجموع مساحت قسمتهای آندیک در چنین شرایطی محدود و آندهای باقی مانده سریعتر حل می‌شوند. اکسیژن حل شده باعث تخریب موضعی فولاد کربنی به صورت حفره می‌شود.
در صورتی که اکسیژن و دی‌اکسیدکربن همزمان حضور داشته باشند خوردگی یکپارچه و محصولات آن به راحتی از سطح فلز پاک می‌شود همچنین غلظت ناخالصیها در آب افزایش می‌یابد.
برای از بین بردن خوردگی بر اثردپلاریزاسیون هیدروژنی در نیروگاههای حرارتی جدید، از تزریق آمونیاک استفاده می‌کنند. یونهای هیدرواکسید حاصل از تجزیه آمونیاک، یونهای هیدروژن را که موجب تجزیه هیدرواکسید آزاد شده‌اند، خنثی می‌کنند. اما باید توجه کرد که هر قدر غلظت اکسیژن و آمونیاک در آب بیشتر باشد به 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 ورود به دی‌اریتور، افزایش دمای آب طبق قانون هنری ( Ci=K.Pi= 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 به فاز گاز با فشار جزیی کم و غلظت کمتر منتقل می‌شود.
برای کاهش هر چه بیشتر اکسیژن به خروجی از دی‌اریتور، تزریق هیدرازین انجام می‌شود. سرعت تاثیر متقابل هیدرازین‌ب ا اکسیژن بستگی به دما و PH محلول دارد. در شرایط حرارتی بیش از ۱۰۰ درجه سانتیگراد و PH بیش از ۷/۸ ، هیدرازین در ۲ تا ۳ 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 ۶۵ درجه سانتیگراد و واکنش اکسید آهن درشرایط حرارتی ۱۲۰ درجه سانتیگراد انجام می‌شود. در دمای بیش از ۱۸۰ 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) خاتمه می‌یابد. در خروجی سوپر هیتر معمولا هیدرازینی 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 گونه‌ای تنظیم شود که مقدار هیدرازین در ورودی به اکونومایزر دیگ بخار حدود ۳۰ تا ۵۰ میکروگرم در لیتر باشد. از انواع هیدرازین‌موجود (هیدرازین سولفات، هیدرات وفسفات) هیدرازین هیدرات به علت این که املاح موجود در آب را افزایش نمی‌دهد بهتر از سایر انواع است.
در صورتی که دمای آب حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد نگهداشته شود نتیجه عمل بهتر خواهد بود. همچنین در زمانی که گاز ازت برای نگهداری استفاده می‌شود باید ضمن اکسیژن زدایی آب، فشار گاز ازت را بیش از اتمسفر نگاهداشت تا از ورود هوا به داخل سیکل آب و بخار جلوگیری شود.
در مولدهای بخار درام دار فشار بالا، آب‌افزودنی از نوع بدون یون و سیلس زدایی شده، است لذا غلظت ناخالصیهای داخل آب تغذیه بویلرهای فشار قوی، کم است. عناصر ترکیبی اصلی ناخالصیهای محلول در آب این نوع از بویلرها، کلریدها، سولفاتها، فسفاتهای‌سدیم و همچنین اسید سیلیسیک آزاد است که به صورت مولکولهای تجزیه نشده بوده و قسمتی از آن نیز ممکن است به حالت کلوئیدی در محلول موجود باشد. مواد ناشی ازخوردگی اکسیدهای آهن و مس و هیدروکسید آپاتیت عمدتا به صورت ذرات درشت (لجن‌داخل بویلر) و در حالت پراکنده در داخل آب بویلر وجود دارد. آب بویلر مولدهای بخار فشارقوی در شرایط رژیم بدون فسفات، فاقد فسفات است و در داخل آب بویلر علاوه بر کلریدها و سولفاتهای سدیم، کلریدها وسولفاتهای کلسیم و منیزیم و اسید سیلیسیک 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 قسمت سوپرهیت نیزمنتقل می‌شود از جمله اکسیدهای آهن و مس و سولفات سدیم.
بخار سوپرهیت ضمن عبور از قسمت محوری (پره‌های توربین) منبسط شده و عوامل آن سریع افت می‌کند. با کاهش فشار ودما، قابلیت حل شوندگی تمام املاح، اکسیدهای آهن و مس و همچنین اسید سیلیسیک آزاد، کاهش می‌یابد. برای ناخالصیهایی که در بخار با عوامل اولیه در حالت محلول اشباع قرار داشته باشد، حالت اشباع مجدد و از جمله شروع تشکیل فاز جامد از محلول بخار، به همان نسبتی که قابلیت حل شوندگی آنها کمتر باشد زودتر شروع می‌شود. برای ناخالصیهایی که در عوامل اولیه در حالت محلول اشباع نشده قرار داشته باشند، حالت اشباع، هنگامی شروع می‌شود که غلظت واقعی ناخالصی مساوی با قابلیت حل شوندگی باشد. در موقع افت بعدی عوامل بخار و قابلیت حل شوندگی مواد محلول بخار مجددا اشباع و تجزیه فاز جامد از آن شروع می‌شود.
بخار دارای عوامل (پارامترهای) بالا وبسیار بالا در رابطه با اکسیدهای آهن همیشه محلول اشباع شده، است و ته نشین شدن اکسیدهای آهن از محلول بخار از مراحل اول توربین شروع می‌شود. با توجه به کاهش‌بسیار آهسته قابلیت حل شوندگی اکسیدهای‌آهن، عمل تجزیه باید بر حسب کاهش‌عوامل آنها ناحیه قابل ملاحظه‌ای از قسمت محوری (پره‌های) توربین را در برگیرد. دررابطه با Na2So4 و Na2Sio3 موجود در بخار، عوامل اولیه قاعدتا باید محلول اشباع شده ودر رابطه با NaCl محلول اشباع نشده، باشد.بنابراین Na2So4 و Na2Sio3 باید زودتر ازNaCl تجزیه شوند. با توجه به کاهش سریع قابلیت حل‌شوندگی املاح سدیم، عمل تجزیه آنها و تبدیل شدن به فاز جامد برحسب افت عوامل بخار باید در قسمت محدودی از توربین گسترش یابد.
اسید سیلیسیک آزاد در بخار سوپرهیت دچار تغییراتی می‌شود و به صورت کوارتزکریستالیک و اسید سیلیسیک بی شکل(آمورف) نیز وجود دارد و تجزیه فاز جامد کوارتز زودتر از نوع بی شکل شروع می‌شود. در روسوبات حاصل در قسمت محوری (پره‌های) توربینهای فشارقوی تمام ناخالصیهای موجود در بخار سوپرهیت مشاهده می‌شود. درصد نسبی رسوبات باقابلیت حل شوندگی آنها در بخار سوپرهیت مطابقت دارد. به عنوان مثال رسوبات قسمت فشارقوی توربین معمولا حدود ۲۰ تا ۵۰ درصد، املاح سدیم و ۴۰ تا ۷۰ درصد، اکسید آهن و مس است.
در قسمت فشار ضعیف توربین ۴۰ تا ۸۰ درصد اسید سیلیسیک آزاد و حدود ۱۰ تا ۱۲ درصد اکسید آهن مشاهده می‌شود. طی آنالیز شیمیایی رسوبات می‌توان مقدارسیلیکاتها، کربناتها و کلریدها را معلوم کرد. مقدار ترکیبات کلسیم و منیزیم داخل رسوبات، زیاد نبوده و معمولا کمتر از پنج درصد است. در نزدیکی انتهای توربین، میزان درصد هماتیت داخل رسوبات و میزان کل رسوب افزایش می‌یابد. همچنین امکان وجود انواع کمپلکسهای پیچیده و مگنتیت نیز وجود دارد. با ظاهر شدن رسوبات بر روی‌پره‌های توربین، زبرشدن سطوح آنها، افزایش می‌یابد. در نتیجه نشست غیر یکنواخت رسوبات در سطح هر پره و در مراحل Stageجداگانه، پروفیل کانالهاتغییر می‌کند و عمل تقسیم مجدد افتهای حرارتی مراحل، صورت می‌گیرد. رسوباتی که در قسمت محوری توربینها به وجود می‌آیند، قاعدتا منجر به توقف دستگاههای مزبور نمی‌شود، اما تاثیر مهمی بر کارکرد اقتصادی آن دارد. در شرایط تجمع رسوبات، ضریب عملکرد مفید نسبی داخلی توربین کاهش می‌یابد. در توربینهای به قدرت ۳۰۰ مگاوات در شرایط تجمع رسوبات به مقدار یک کیلوگرم ضریب عملکرد مفید ۵/۰ تا یک درصد کاهش داشته است.
در نتیجه تجمع رسوبات، افزایش فشار در مراحل توربین، در مقایسه با ارقام محاسباتی، حاصل می‌شود. برای این که فشارهای مجاز در مراحل توربین از حد تعیین شده بیشتر نشود باید بخار عبوری از توربین را کاهش داد و به این ترتیب قدرت توربین را تنظیم کرد. با توجه به این که مقاطع عبوری در قسمت محوری (پره‌ها) محفظه فشار قوی توربین بزرگ نیست در شرایط عوامل مافوق بحرانی بخار، افزایش قابل ملاحظه فشار در مراحل توربین در موقع پیدایش رسوبات کم و ناچیز نیز مشاهده می‌شود.
رسوباتی که بر روی سطوح حرارتی تولیدبخار به وجود می‌آیند از نظر ترکیب شیمیایی و فازی و همچنین ساختار خود کاملا متفاوتند. اکثر رسوبات، دارای قابلیت کم هدایت گرما هستند و کم و بیش به طرز محکمی به سطح فلز می‌چسبند. در صورتی که تجمع رسوبات بر روی جداره لوله‌ها به چند صدم میلیمتر برسد دمای جداره از حد مجاز (برای فولاد کربنیزه، حد مجاز ۵۰۰ درجه سانتیگراد است)بالاتر رفته و این امر موجب کاهش استحکام آن و تشدید روند خوردگی می‌شود.
پس از مدتی قسمتهای سوپر هیت فلز تحت تاثیر فشار ماده سیال تغییر شکل داده و جداره لوله در این قسمتها نازک شده و سرانجام پاره می‌شود. منشاء ایجاد رسوبات‌ناشی از کلسیم و منیزیم، نفوذ آب خنک کننده به داخل کندانسور و سایر مبدلهای حرارتی، خرابی دستگاههای اصلی تولید آب بدون یون و یا تصفیه آب کندانسه است.
همان طور که توضیح داده شد وجود اکسیدهای آهن بر روی سطوح داخلی مولدهای بخار از یک طرف در نتیجه روندهای خوردگی فلز بویلر است که به طور مداوم ولی در رابطه با شرایط متغیر با سرعت مختلف جریان دارند و از طرف دیگر پدیدار شدن آنها در روند تشکیل رسوب می‌تواند ناشی از اکسیدهای آهن که به صورت محلول یا محلول کلوئیدی در آب بویلر وجود دارند، باشد.
در موقع بروز این گونه حوادث باید دیگ بخار به صورت اضطراری متوقف و تعمیر شود. معایب خوردگی فلز در محیط کاری نیز مضاف بر خرابیهای فوق است برای توقف خنک کردن و رفع عیب قسمت معیوب، انجام تعمیرات و راه اندازی مجدد دیگ بخار نیاز به دقت قابل ملاحظه‌ای دارد. هر قدر که قدرت تولیدی واحد بیشتر باشد به همان نسبت توقف خارج از برنامه‌ای آن زیان اقتصادی بیشتری را در بر دارد. برای این که از توقفهای اضطراری دیگهای بخار بنا به دلایل فوق جلوگیری شود، بدیهی است شرایطی را باید به وجود آورد که باعث جلوگیری از تشکیل رسوبات و نیز خوردگی فلزات شود.
طی مطالعات و تحقیقات، مشخص شده است که آب در شرایط حرارتهای بیش از۲۳۰ درجه سانتیگراد، آهن را اکسید می‌کند اما در شرایط مناسب طی واکنشهایی پوسته حفاظتی مانینیت Fe3O4 را تشکیل می‌دهد. طبق تئوری الکترونی یونی روند رشد پوسته مگنتیت را به عنوان نتیجه عملکرد عنصر مختص به خود مورد بررسی قرار می‌دهند که سطح فلز در مرز پوسته آند بوده و سطح پوسته در مرز آب کاتد است. پوسته اکسید که دارای قابلیت هدایت الکترونی و یونی است نقش مدار داخلی و خارجی سلول بسته را انجام می‌دهد. اتمهای آهن که به وسیله حرارت، فعال شده‌اند در لایه بین قسمت فلز و اکسید، پراکنده می‌شوند. روند آندیک در این مرز، جریان می‌یابد و یونهای تشکیل شده آهن از طریق قسمتهای آزاد شبکه کریستالی اکسید در سطح قسمت اکسید آب، پراکنده می‌شوند. در این سطح یونهای آهن با یونهای هیدرواکسید موجود در آب و طبق این معادله، متقابلا عمل می‌کنند: الکترونهای جابه جا شده در مرز قسمت‌اکسید آب باعث به وجود آمدن قسمت یونهای هیدروژن موجود در آب و در نتیجه تشکیل هیدروژن اتمی می‌شوند. هیدروژن مزبور ضمن این که قسمتی از آن تحت ترکیب مجدد با تشکیل هیدروژن مولکولی قرار می‌گیرد از طریق اکسید در فلز پخش می‌شود.
شما باید وارد شده برای ارسال نظر.