Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Ванадиевая коррозия

03.04.2019


Ванадиевая коррозия — это вид высокотемпературного окисления металла, носящий катастрофический характер. Потеря массы металла находится в линейной зависимости oт времени контакта с коррозионной средой. Скорость коррозии даже высоколегированных хромоникелевых сталей типа 24Cr-21N1 может достигать 15 мм/год. Поражение носит практически равномерный характер. От ванадиевой коррозии страдают печные змеевики и, особенно, детали печей: опоры печных змеевиков, перегородки и другие элементы. Опасность разрушения возникает при использовании в качестве топлива печей мазута с содержанием ванадия более 50 ppm. Ванадиевая коррозия возможна уже при температуре 620°С, и опасность ее с повышением температуры возрастает.

Механизм ванадиевой коррозии связан с разрушением защитных оксидных слоев, образующихся при высокотемпературном окислении поверхности элементов печей.

Ванадий в виде сложных комплексных соединений с порфиринами (высокомолекулярными циклическими углеводородами) присутствует в ряде нефтей. В процессе ректификации эти соединения концентрируются в мазуте. При сжигании такого мазута образуются оксиды ванадия V2O3, V2O4, которые при дальнейшем окислении переходят в V2O5. Последний, будучи сильным окислителем, может окислять металл или взаимодействовать с оксидной пленкой с образованием ванадатов железа и хрома:
Ванадиевая коррозия

Ванадаты металлов имеют относительно низкие температуры плавления. Кроме того, они образуют с оксидом ванадия (V) эвтектики с еще более низкими температурами плавления. В табл. 4.3 приведены температуры плавления оксидов и ванадатов некоторых металлов и их эвтектик с V2O5.

Образовавшаяся на корродирующей поверхности эвтектика, расплавившись, стекает с поверхности металла уже при температуре 625°С. При более высокой температуре (840°С и выше) процесс активизируется, поскольку расплавляется не только эвтектика, но и сам ванадат. Очевидно, что легирование стали хромом не может защитить от ванадиевой коррозии: ванадат хрома плавится при еще более низкой температуре, чем ванадат железа, а с оксидом ванадия также образует легкоплавкую эвтектику.

Процесс ванадиевой коррозии имеет инкубационный период, который определяется временем, необходимым для реакции оксида ванадия V с защитной оксидной пленкой.

Повышение зольности мазута активизирует ванадиевую коррозию. Зольность мазута связана с присутствием в нем существенного количества неорганических веществ. Эти вещества могут быть продуктами окисления металлоорганических соединений, являющихся компонентами нефти, или оставаться в ней вследствии недостаточно глубокого освобождения нефти от солей в ЭЛОУ. Основной причиной повышенной зольности мазутов является передозировка технологических растворов при защелачивании сырой нефти — введении в нее карбоната или гидроксида натрия. Эти соединения, взаимодействуя с продуктами сгорания серосодержащих компонентов нефти, образуют сульфат натрия. При содержании его в золе в количестве 15—20% скорость ванадиевой коррозии достигает максимума.

Роль зольных отложений при развитии ванадиевой коррозии обычно связывают со следующими процессами. Образующийся и зольных отложениях V2O5 тут же взаимодействует с металлами, входящими в состав золы, с образованием ванадатов. Ванадат ни трия имеет температуру плавления ниже 600°С, а его эвтектика с V2O5 плавится при 530°С. Расплав золы, во-первых, способен растворять защитную оксидную пленку на металле элемента печи, а во-вторых, присутствующий в ней оксид ванадия (V) легко окисляет оголенную поверхность металла (4.38).

Для борьбы с ванадиевой коррозией разработан ряд мероприятий. Для предупреждения коррозии печных труб рекомендуется ограничить температуру их наружной поверхности 650°С, — при этом процесс идет с относительно низкой скоростью. Рекомендуется вдувание в топочное пространство пылевидных оксидов магния и алюминия. Эти соединения связывают V2O5 в тугоплавкие ванадаты и предупреждают разрушение защитных пленок на поверхности печных элементов. Разработаны специальные хромоникелевые сплавы (50Cr-50Ni), стойкие к воздействию V2O5. Наконец, для защиты деталей печей в ряде случаев применяют специальные огнеупорные покрытия.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: