ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТОЧНИКА И МЕХАНИЗМА ОБРАЗОВАНИЯ КОРРОЗИИ ТРУБОК ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ЩЕЛОКА В ПРОИЗВОДСТВЕ KCl

УДК 620.193

  • Францкевич Виталий Станиславович – кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой машин и аппаратов химических и силикатных производств. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: fvs2@tut.by

  • Поспелов Андрей Владимирович – научный сотрудник Центра физико-химических методов исследования. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: Andrei29088@mail.ru

  • Костюковец Дмитрий Анатольевич – директор ООО «УМКА» (223707, г. Солигорск, пр-т Мира, 32, Республика Беларусь). E-mail: dicd@bk.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2021-247-2-100-106

Ключевые слова: коррозия титана, микроскопия электронная, исследования электрохимические, повреждения эрозионно-коррозионные, отложения щелочные, перегрев.

Для цитирования: Францкевич В. С., Поспелов А. В., Костюковец Д. А. Определение источника и механизма образования коррозии трубок подогревателя щелока в производстве KCl // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2021. № 2 (247). С. 100–106. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2021-247-2-100-106.

Аннотация

Коррозия технологического оборудования, инженерных сетей и сооружений является очень серьезной проблемой для промышленных предприятий. Объектом исследований был выбран, подогреватель щелока в производстве калийных удобрений галургическим способом. Вследствие высокой агрессивности среды, значительно возрастающей при повышении ее температуры, в качестве основного конструкционного материала теплообменного аппарата использовался титановый сплав марки ВТ-1-0. Работа выполнялась по заказу завода-изготовителя подогревателя и эксплуатирующей его организации. Целью работы было исследование случая сильной коррозии титановых трубок теплообменника, который подвергался воздействию растворяющего щелока при высоких температурах и давлении, выразившейся во множественных перфорациях размером до 30 мм со стороны подачи пара. При эксплуатации теплообменных аппаратов, работающих в тяжелых условиях, очень важно учитывать не только свойства коррозионной среды и материал, из которого изготовлено оборудование, но также рабочие температуры и давление, особенно их перепады, способы и периодичность удаления образовавшихся отложений. По результатам электрохимических методов исследований, сканирующей электронной микроскопии, элементного анализа представленных образцов титанового сплава и продуктов коррозии, а также анализа способа и периодичности удаления щелочной накипи были определены источники и механизм образования коррозии. Электрохимические измерения показали явное начало активной коррозии при температуре выше 80°C. Поток со взвешенными твердыми частицами, высокая степень отложений, вызывающих трещины, и, возможно, перегрев, могли быть существенными факторами коррозионного разрушения труб теплообменника. Наличие возможных гидравлических ударов, вибраций, повышенных давлений и перегревов способны очень быстро усугубить ситуацию.

Скачать

Список литературы

  1. Технические аспекты использования озона в водоподготовке / В. И. Романовский [и др.] // Вода Magazine. 2016. № 2 (102). С. 36–41.
  2. Romanovski V. I., Claesson P. M., Hedberg Y. S. Comparison of different surface disinfection treatments of drinking water facilities from a corrosion and environmental perspective // Environmental Science and Pollution Research. 2020. № 27 (11). P. 12704–12716. DOI: 10.1007/s11356-020-07801-9.
  3. Романовский В. И., Бессонова Ю. Н. Сравнительный анализ способов дезинфекции водозаборных скважин и сооружений водоснабжения // Перспективы развития и организационноэкономические проблемы управления производством: материалы Междунар. науч.-техн. конф: в 2 т. / Белорус. нац. техн. ун-т. Минск, 2015. Т. 1. С. 211–226.
  4. Романовский В. И., Лихавицкий В. В., Гуринович А. Д. Исследование растворимости озона в воде по высоте столба жидкости // Труды БГТУ. 2015. № 3: Химия и технология неорган. в-в. C. 113–118.
  5. Романовский В. И., Чайка Ю. Н. Коррозионная устойчивость углеродистых сталей к дезинфицирующим растворам // Труды БГТУ. 2014. № 3: Химия и технология неорган. в-в. C. 47–50.
  6. Гуринович А. Д., Романовский В. И., Бессонова Ю. Н. Эффективность дезинфекции озоном сооружений систем водоснабжения // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2016. № 10. С. 48–51.
  7. Определение основных параметров дезинфекции и обеззараживания озоном сооружений питьевого водоснабжения / В. И. Романовский [и др.] // Труды БГТУ. 2015 № 3: Химия и технология неорган. в-в. C. 108–112.
  8. Inappropriate cleaning treatments of stainless steel AISI 316L caused a corrosion failure of a liquid transporter truck / V. Romanovski (et al.) // Engineering Failure Analysis. 2020. No. 117. P. 104–115. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104938.
  9. Collings E. W. Materials properties handbook: titanium alloys. Materials Park (OH): ASM International, 1994. 1169 p.
  10. Failure analysis of a titanium Coriolis mass flow meter: A case of hydrogen embrittlement / I. G. R. Santos (et al.) // Engineering Failure Analysis. 2020. No. 115. P. 30–46. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104618.
  11. Covington L. C. The influence of surface condition and environment on the hydriding of titanium // Corrosion. 1979. No. 35 (8). P. 378–382. DOI: 10.5006/0010-9312-35.8.378.
  12. L. Covington, R. Schutz. Effects of Iron on the Corrosion Resistance of Titanium // Industrial Applications of Titanium and Zirconium. 1981. P. 163–180. DOI: 10.1520/STP28066S.
  13. Chen F. J., Yao C., Yang Z. G. Failure analysis on abnormal wall thinning of heat-transfer titanium tubes of condensers in nuclear power plant. Part I: Corrosion and wear // Engineering Failure Analysis. 2014. No. 37. P. 29–41. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2013.11.003.
  14. Chen F. J., Yao C., Yang Z. G. Failure analysis on abnormal wall thinning of heat-transfer titanium tubes of condensers in nuclear power plant. Part II: Erosion and cavitation corrosion // Engineering Failure Analysis. 2014. No. 37. P. 42–52. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2013.11.002.
  15. Failure Analysis and Fatigue Investigation on Titanium Tubes in a Condenser / S. Shen (et al.) // Journal of Failure Analysis and Prevention. 2016. No. 16 (6). P. 975–981. DOI: 10.1007/s11668-016-0171-5.
  16. Failure analysis and critical manufacturing technology research on titanium condensers / G. L. Ma (et al.) // Engineering Failure Analysis. 2005. No. 12 (3). P. 432–439. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2004.10.005.
  17. Failure of titanium condenser tube / H. M. Shalaby // Engineering Failure Analysis. 2011. No. 18 (8). P. 1990–1997. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2011.05.008.
  18. Pang J., Blackwood D. J. Corrosion of titanium alloys in high temperature near anaerobic seawater // Corrosion Science. 2016. No. 105. P. 17–24. DOI: 10.1016/j.corsci.2015.12.011.
  19. He X., Noël J. J., Shoesmith D. W. Temperature dependence of crevice corrosion initiation on titanium grade-2 // Journal of the Electrochemical Society. 2002. No. 149(9). B440. DOI: 10.1149/1.1499501.
  20. Failure analysis of titanium heater tubes and stainless steel heat exchanger weld joints in nitric acid loop / A. R. Shankar (et al.) // Engineering Failure Analysis. 2019. No. 99. P. 248–262. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.02.016.
Поступила 30.04.2021