9463506130

Niszczenie wodorowe rur parownika

Autor: Artur Jasiński - „EN ERGO POMIAR” Sp. z o.o.. Zakład Chemii i Diagnostyki („Energetyka” - nr 2/2012)

Statystycznie najczęstszą przyczyną postojów awaryjnych bloków energetycznych są awarie kotłów. Należy do nich zaliczyć postoje wywołane uszkodzeniami korozyjnymi powierzchni ogrzewalnych, w tym rur parowników. Mechanizmy korozji tych elementów są różnorodne, bowiem materiał rur parownika narażony jest na działanie spalin, wody (kondensatu) oraz pary przy różnych ciśnieniach i temperaturach, przy czym procesy korozyjne zachodzą zarówno od strony wewnętrznej (czynnika obiegowego), jak i zewnętrznej (spaliny). Jednym z mechanizmów niszczenia korozyjnego od strony czynnika obiegowego jest niszczenie wodorowe, które może powodować liczne awarie występujące w relatywnie niewielkich odstępach czasowych. Praktyka badawcza pokazuje, ze w pewnych warunkach niszczenie związane z wodorem może skutkować koniecznością wymiany dużej części ekranów parownika, co oczywiście pociąga za sobą znaczne nakłady finansowe.

Działanie korozyjne wodoru

Korozyjne działanie wodoru to z jednej strony czysto fizyczne oddziaływanie związane z rozpuszczaniem się wodoru w fazie metalicznej, a następnie jego „wbudowywaniem się" do sieci krystalicznej (naprężenia wewnętrzne), a z drugiej strony wchodzeniem wodoru w reakcje wewnątrz fazy metalicznej ze składnikami stopu. Jako składniki stopowe rozumiemy tu zarówno składniki rozpuszczone w osnowie stopu, jak i wydzielenia niemetaliczne takie jak węgliki, tlenki czy siarczki. Procesy te mają negatywny wpływ na własności mechaniczne stali, dlatego też nazywane są chorobą wodorową, której skutkiem może być pękanie wodorowe (HIC) 11 ].

W przypadku rur parownika korozja wodorowa polega na reakcji wodoru z węglem zawartym w stali. Bardzo dobr/.e znanym zjawiskiem jest proces odwęglania stali w rejonie warstwy przypowierzchniowej, który polega na reakcji pomiędzy wodorem i cementytem według zależności (1):

Fe₃C + 2H₂ =3Fe + CH₄

Stosunkowo dużych rozmiarów cząsteczki metanu (CH₄). które powstają w wyniku reakcji odwęglania stali (1). w zwartej fazie metalicznej nie mogą dyfundować. dlatego też metan gromadzi się tam. gdzie powstaje - zwłaszcza na granicach ziaren i w miejscach mikroporów lub innych wad. W wyniku ciśnienia wywołanego przez powstający i gromadzący się metan powstają naprężenia, które po osiągnięciu odpowiednio dużej wartości powodują pęknięcia (rys. 1) [ 11.