Ремонт котла: коррозия сталей

Ремонт котла является неотъемлемой частью его использования. Производя ремонт котла, следует обратить внимание на множество различных деталей, особенностей функционирования оборудования. Правильная организация работы оборудования предоставит возможность производить ремонт котла как можно реже. Очень часто ремонт котла бывает вызван коррозией материала, из которого он изготовлен. Сегодня мы поговорим о коррозии сталей, явлении, которой может спровоцировать ремонт котла или даже его полную замену.

Газовая коррозия, или окалинообразование сталей является одним из процессов,  ограничивающих верхний предел температурной области применения тех или иных марок сталей. В результате окисления стали на поверхности детали образуется пленка окислов. Если эта пленка достаточно прочно связана с основным металлом, то непосредственный контакт последнего с газовой средой нарушается и для продолжения реакции окисления необходимо, чтобы ионы кислорода диффундировали через пленку к металлу или ионы металла — на поверхность пленки окислов. Чем плотнее кристаллическая решетка пленки окислов, тем труднее протекают в ней диффузионные процессы и, следовательно, тем менее интенсивно развивается процесс окисления. Интенсивная коррозия начинается при определенных температурах, различных для разных марок сталей. У углеродистых сталей интенсивное окисление начинается при температуре металла 530° С.

Для увеличения окалиностойкости (жаростойкости) сталей их необходимо легировать элементами, пленка окислов которых имеет более плотную кристаллическую решетку, чем решетка окислов железа (например, хромом). Стали перлитного класса с небольшими присадками хрома A—4%) могут использоваться для изготовления поверхностей нагрева с температурой металла 580—600°С. Для того чтобы пленка окислов состояла из окислов легирующих элементов, вводимых в сталь для повышения ее окалиностойкости, эти элементы должны окисляться легче железа. Такому требованию удовлетворяют хром, кремний и алюминий. Кроме того, легирующие элементы должны диффундировать к поверхности основного металла легче железа, чтобы поглощать проникающий через пленку кислород, так как любая пленка в той или иной степени пропускает его. Наиболее легко диффундируют в стали алюминий и кремний, поэтому стали, легированные сочетанием таких элементов, как хром, кремний и алюминий, обладают высокой окалиностойкостью.

В случае нарушения целостности пленки окислов или ее отставания от основного металла процесс окисления в этих местах протекает с большей скоростью. Таким образом, окалиностойкость стали определяется свойствами пленки окислов, образующейся на поверхности детали, а именно: ее плотностью и прочностью сцепления с основным металлом. Наиболее плотную кристаллическую решетку имеет пленка окислов хрома, поэтому с увеличением содержания последнего в стали повышается ее окалиностойкость. В деталях парового котла, которые омываются насыщенным и особенно перегретым паром, может возникнуть паровая коррозия. Химически чистый водяной пар диссоциирует при очень высоких температурах (порядка 1 000° С). Однако в котле благодаря наличию катализаторов диссоциация водяного пара может начаться при более низких температурах. Одним из таких катализаторов можно считать железо.