Вакуумной деаэрации

дом вакуумной экстракции в наплавленном металле показали, что основная масса кислорода заключена в таких шлаковых включениях.

при вакуумной экстракции при анодном растворении

Количество водорода, включенного в покрытие, определяли параллельно методами вакуумной экстракции и анодного растворения. Результаты исследования по наводороживанию никелевого осадка при наличии различных дисперсных частиц и влияние концентрации их на величину внутренних напряжений приведены в табл. 29.

Определение содержания водорода в стали и интенсивности проникновения водорода в сталь. Широко распространен метод определения содержания водорода в стали — вакуумная экстракция при нагреве образцов в вакууме с последующим измерением объема выделившегося водорода. Оптимальная температура выдержки стальных образцов при вакуумной экстракции составляет 873—923 К. Этот метод отличается относительной простотой, не требует проведения химического анализа газа, так как выделившийся газ на 90—95% состоит из водорода, и позволяет получать сравнимые и воспроизводимые результаты.

Кислород можно определять путем вакуумной экстракции, т. е. плавки или

димо разработать достаточно чувствительные методы анализа. Содержание углерода определяется путем сожжения (при содержании до 0,0296) или специальными кондуктометричсскими методами (при содержании 0,002%). Кислород можно определять путем вакуумной экстракции, т. е. плавки или дистилляции. Водород определяется чаще путем вакуумной плавки, азот микрометодом Кьельдаля, растворением с отгонкой растворителя и методами сплавления с щелочами. Подробно описаны методы определения в ниобии кислорода, азота и водорода [52, 57, 59, 60, 101].

Первая группа методов включает оценку количества водорода, поглощенного металлом при трении, методами вакуумной экстракции, зондирования поверхностей трения или ее анодным растворением.

Метод вакуумной экстракции основан на обратимости равновесного содержания водорода в металле в зависимости от парциального давления в газовой фазе и позволяет определить объемное наводороживание металла L37J. Различают два варианта метода: вакуумный нагрев и вакуумное плавление.

Основным недостатком метода вакуумной экстракции является интегральное определение количества водорода во всем образце и отсутствие возможности оценки реальной концентрации водорода в поверхностньк слоях металла, подвергаемых при трении наибольшему нагреву, механическим нагрузкам и, следовательно, наводороживанию.

спектральных методов исследования. Методы оценки количества поглощенного металлом водорода на основе вакуумной экстракции весьма трудоемкие,требуют применения относительно сложной аппаратуры, обладают высокой погрешностью и не позволяют изучать кинетику процесса на-водороживания. Значительно более чувствительны и информативны спектральные методы зондирования поверхности металла, однако возможность их применения ограничивается сложностью требуемой аппаратуры. Высокий разброс данных характерен для методов оценки измерения механических свойств металла при наводороживании, что требует проведения множества параллельных испытаний.

Критический уровень концентрации водорода, выше которого не наблюдается полного восстановления свойств стали путем старения, соответствует появлению необратимых изменений в структуре металла, вызванных высоким давлением молекулярного водорода в коллекторах, появлением трещин, расслаивания и т. п., а также обезуглероживанием (декарбонизацией) и разрыхлением границ зерен в случае высокотемпературного наводороживания. Водород, заключенный в коллекторах, не поддается полному устранению из металла даже при вакуумной экстракции; при определенных условиях давление водорода в коллекторах даже увеличивается за счет миграции растворенного водорода из решетки стали в коллекторы. Таким образом, при старении и вакуумной экстракции устраняется в основном только водород, растворенный в решетке в виде протонов. Оставшийся после этого в коллекторах молекулярный водород до определенных значений давления не влияет непосредственно на механические свойства стали; причиной хрупкости, не устраняемой старением, являются микроскопические трещины, вызванные действием молекулярного водорода при определенном соотношении между давлением в коллекторе и свойствами стали.

Рис. 9-16. Схема вакуумной деаэрации перегретой воды.

Вакуумная деаэрация нашла широкое распространение на ТЭЦ и в системах горячего водоснабжения. Вакуумный деаэратор включают после водо-водяного подогревателя, где температура повышается до 60—65 °С. В деаэрационной колонке поддерживается такой вакуум, чтобы поступающая из подогревателя вода имела некоторый перегрев (на 5—10 °С) по отношению к температуре насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе. Вода при этих условиях вскипает, становится пересыщенным раствором газов, из которого выделяются газовые пузырьки. При этом из воды в паровую фазу поступает 90—95 % кислорода. Выделение оставшегося растворенного кислорода (5—10 %) происходит путем диффузии и протекает медленно. Для отсоса выделяющихся газов и поддержания в деаэраторе вакуума используют водоструйный эжектор. Для вакуумной деаэрации применяют струйные и струйно-барботажные колонки.

Примечания. 1. При наличии на тепловом пункте пара следует предусматривать вместо вакуумной деаэрации деаэрацию при атмосферном давлении с обязательной установкой охладителей деаэрированной воды. 2. Если в исходной воде концентрация свободного диоксида углерода превышает 10 мг/л, то следует после вакуумной деаэрации проводить подщелачивание. 3. При содержании солей железа более 0,5 мг/л (в пересчете на Fe) должно предусматриваться обезжелезивание воды, независимо от наличия других способов обработки воды. 4. Силикатную обработку воды следует предусматривать путем добавления в исходную воду раствора жидкого натриевого стекла (ГОСТ 13078 — 81).

Методы предупреждения подшламовой коррозии базируются преимущественно на устранении 'поступления в котлы из водоподготовительно'го оборудования, паро-конденсатного тракта электростанций и паровых теплосетей окислов трехвалентного железа и меди — основных стимуляторов данного вида разрушения котельного металла. Способы уменьшения содержания в питательной воде и ее составляющих .продуктов коррозии основываются на .применении химически стойких покрытий, полимерных материалов, удалении из воды агрессивных газов путем декарбонизации и вакуумной деаэрации, обработки .пара пленкообразующими и нейтрализующими аминами. В связи с проблемой предупреждения подшламовой коррозии важное значение приобретают также методы консервации котлов (см. гл. 3).

Необходимо заметить, что количество возможных методов снижения скорости коррозии при применении котлов контактного типа уменьшается. Действительно, химическая деаэрация воды с помощью ввода реагентов обычно применяется только после вакуумной деаэрации для удаления остаточных количеств кислорода из подпиточной воды теплосетей или питательной воды котлов. Целесообразность применения этого метода для циркуляционной воды, количество которой на два порядка выше, а содержание кислорода в воде на порядок выше, чем в нодпиточной воде, представляется весьма сомнительной.

Защита системы теплоснабжения должна производиться как обычно в отопительных котельных, т. е. с помощью вакуумной деаэрации подпиточной воды либо других методов, упоминавшихся выше. Совершенно очевидно, что применение любой из этих схем ухудшает технико-экономические показатели котельных с контактно-поверхностными котлами. Однако выигрыш в к. п. д. по сравнению с современными чугунными и стальными

Рис. 9-13. Схема вакуумной деаэрации, предложенная Моспроектом.

Рис. 9-14. Схемы вакуумной деаэрации.

При нетермических методах обескислороживания, а также в установках вакуумной деаэрации удаление свободной углекислоты из питательной воды приходится осуществлять связыванием ее химическим путем. Экономически наиболее выгодно для данной цели использовать щелочную котловую воду путем рециркуляции части продувочной воды в питательный бак. Обычно оказывается достаточным вернуть в питательный цикл

В то же время, в крупных районных котельных, снабжающих в основном теплотой жилищные массивы городов, как правило, устанавливается небольшое количество мощных водогрейных котлов, работающих в отопительном режиме с температурой 150—70°С. Как правило, с целью уменьшения расхода энергии на рециркуляционные насосы такие котельные работают в режиме с постоянной температурой сетевой воды на входе в котел ^i = 70°C. При таком режиме работы котлов осуществление вакуумной деаэрации подпиточной воды встречает известные затруднения,и поэтому часто от ее применения отказываются и переходят на атмосферные деаэраторы, работающие не на горячей воде, а на паре.

Для систем водяного охлаждения вследствие больших расходов добавочной воды и особенно недопустимости нагревания ее указанные способы почти не применяются, за исключением вакуумной деаэрации, если система охлаждения закрытая, без доступа воздуха к охлаждающей воде. Наибольшее распространение получили здесь методы противокоррозионной обработки охлаждающей воды, основанные на применении замедлителей коррозии. Некоторые из этих замедлителей коррозии тормозят также накипеобразование. К этим веществам относятся гексаметафосфат натрия и другие полифосфаты, а также бета-глюкозид. В качестве специальных замедлителей коррозии наибольшее применение получили хромат натрия (25—100 мг/л), силикаты (20 мг/л), а также бораты, нитриты, хромат глю-козата (100 мг/л) и сульфоглюкозат (2 мг/л). В системах водяного охлаждения отечественных электростанций эти замедлители, как правило, применяются редко. Помимо фосфатов и полифосфатов, здесь можно применять силикатирование, если дозировка силиката не увеличивает общее содержание SiOa более, чем до 100 мг/л. Хромат ы и другие дорогие замедлители, коррозии используют обычно в замкнутых системах охлаждения с небольшими потерями воды.

Методы предупреждения подшламовой коррозии базируются преимущественно на устранении поступления в котлы оксидов трехвалентного железа и меди — основных стимуляторов данного вида разрушения металла котлов. Методы уменьшения содержания в питательной воде к ее составляющих продуктов коррозии основываются на применении химически стойких покрытий, удалении из воды агрессивных газов путем декарбонизации и вакуумной деаэрации, а также методами консервации котлов.