Термостойкое покрытие

Надежность эксплуатации энергетического оборудования свя­зана с процессами коррозии, развивающейся на поверхностях элементов конструкции, контактирующих с горячими топоч­ными газами.

Основными коррозионно-активными компонентами, вызыва­ющими разрушение оборудования, являются кислород, окислы серы, галогеноводороды и углекислый газ. Кроме того, на ско­рость разрушения поверхностей нагрева большое влияние ока­зывает наличие в топочной пыли соединений, содержащих эле­менты переменной валентности и щелочные металлы. Скорость коррозионных процессов связана с температурными режимами, степенью загрязненности топлива коррозионно-активными ком­понентами, а также с термостойкостью покрытия и коррозионной стойкостью материалов, из которых изготовлены элементы конструкций парогенераторов и турбин.

Из практики эксплуатации энергетического оборудования известно, что в тех случаях, когда на поверхности сплава, под­верженного воздействию горячих топочных газов (топочной пыли), образуется плотная непроницаемая для газов и хими­чески инертная пленка, процесс разрушения металла значительно замедляется. Последнее обстоятельство, на поверхностях отложений, заставляет формировать термостойкое покрытие предотвращающих развитие кор­розии. Данный способ защиты состоит в том, что на поверхность конструкций наносят термостойкое покрытие, приготовленное на основе органо­силикатных материалов, в которые введены компоненты, спо­собные после выгорания органических веществ формировать защитные пленки за счет взаимодействия компонентов входя­щих в состав нанесенного покрытия, топочных газов, пыли и продуктов коррозии материала, из которого изготовлено энерге­тическое оборудование. Термостойкое покрытие в процессе постоянного воздействия топочных газов и высоких температур должно об­разовать неплавкую, химически инертную и газонепроницаемую пленку, обладающую хорошей адгезией к металлу. Формирова­ние такого типа покрытий зависит от температурных режимов.

На рисунке представлена схема парогазовой установки. В топочной камере, в которой сжигают мазут или газотурбин­ное топливо, на поверхности металла экранных труб и ширм перепад температур составляет 1200—1300° С. Ана­лиз отложений показал, что они состоят в основном из окислов железа, переведенных в форму магнетита. Магнетитовые отложения легко растрескиваются под действием вибрации и пере­менных температур, а поэтому не образуют эффективного защит­ного покрытия. В этой зоне, несмотря на то что в топочных га­зах, омывающих трубы, присутствуют окислы серы, азота, ва­надия, интенсивной коррозии не наблюдается.

Разрушение металла определяется только наличием кислорода и высокими температурными режимами.

Для создания защитных покрытий в указанных зонах целесо­образно использовать термостойкое покрытие на основе алюмо-фосфатного связующего.

Скорость коррозии элементов конструкций, за­щищенных огнеупорными покрытиями, может быть снижена в 5—10 раз.

В конвективной части парогенератора температура топочных газов снижается до 1100—1300° С, а поэтому спектр термостойких покрытий может быть значительно расширен.

Наряду с термостойкими покрытиями, изготовленными на основе алюмосиликатного связующего, могут быть использованы и другие, менее тем­пературостойкие составы. На поверхностях теплообмена в верхней части конвективной шахты коррозионные процессы протекают не только под действием кислорода, но и других окислителей.

Для предотвращения пере­хода защитного покрытия в расплавленное состояние в компо­зиционный состав необходимо ввести соединения, легко образу­ющие тугоплавкие ванадаты, сульфаты, а также соединения щелочных элементов. Поэтому наряду с традиционными напол­нителями, какими являются кварцевый песок, окись титана_г в состав следует добавить окисные соединения бария, которые при взаимодействии с окислами серы и ванадия образуют туго­плавкие и химически инертные соединения.

В районе промежуточного пароперегревателя имеет место понижение температуры топочных газов. При этих условиях на теплообменных поверхностях весьма интенсивно отлагаются сульфаты и ванадаты. Если температура в этой зоне окажется выше 700—800° С, сульфаты и ванадаты в расплавленное состояние и вызовут интенсивную коррозию металла.

Меры борьбы с коррозией на данном участке проточной части основаны на применении термостойкого покрытия, в состав которых вводятся: компоненты, способные связывать окислы серы, ванадия и ще­лочные элементы в соединения, термическая диссоциация кото­рых лежит выше температуры этой зоны.

Для обеспечения газонепроница­емости количество связующего полимера уве­личивают.

В газоходе нагрев металлов, как правило, не превы­шает 600-650° С. Для защиты стенок газохода рекомендуется использовать термостойкое покрытие, имеющее рабочие температуры 700-800° С, в которые, как и в описанных выше случаях, в качестве наполнителя также должны быть введены добавки, препятствующие формированию на защитном покры­тии легкоплавких отложений.

Как следует из опыта эксплуатации парогазовых установок, следующий участок интенсивной коррозии развивается на жаропрочной вставке и первой ступени лопаточного аппарата тазовой турбины. В этой зоне механизм высокотемпературной коррозии, как следует из данных химического анализа, иден­тичен процессам, протекающим в топочной камере и верхней части конвективной поверхности. Меры борьбы с коррозией аналогичны используемым для упомянутых выше участков. Для продления сроков службы лопаточного аппарата рекомен­дуется использовать термостойкое покрытие с добавками, обеспечивающими высокую адгезию, повышенную газонепро­ницаемость, теплопроводность и предотвращающими налипание топочной пыли.

На теплообменных поверхностях третьей ступени при нагреве металла до 120— 180° С имеет место образование серной кислоты. Для снижения скорости низкотемпературной коррозии могут быть использованы пластмассовые покрытия.