Rūsēšanas un perforācijas cēloņi dzesēšanas torņos pēc vairāku gadu kalpošanas

 

 

 

 

 

 

I. Kodola korozijas mehānisms: elektroķīmiskā korozija dominē rūsēšanas un perforācijas procesā

 

 

 

 

 

Dzesēšanas torņu metāla detaļas (galvenokārt oglekļa tērauds un cinkots tērauds) ilgstoši tiek pakļautas ūdens-gaisa saskarnes videi, kur uz virsmas viegli veidojas daudzas mikrogalvaniskās šūnas, izraisot nepārtrauktu elektroķīmisko koroziju — rūsas un perforācijas galveno cēloni.

 

Dzelzs atomi anoda apgabalā tiek pakļauti oksidācijas reakcijām un pakāpeniski izšķīst dzelzs jonos (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻), izraisot nepārtrauktu metāla matricas zudumu; reducēšanas reakcijas notiek katoda apgabalā, kur ūdenī izšķīdināts skābeklis savienojas ar elektroniem, veidojot hidroksīda jonus (O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻), nepārtraukti virzot korozijas reakciju.

 

 

Korozijas reakcijā iegūtais dzelzs hidroksīds [Fe(OH)2] tiek tālāk oksidēts par dzelzs hidroksīdu [Fe(OH)3], galu galā veidojot irdenu un porainu rūsu. Atšķirībā no blīvām metāla oksīda plēvēm, rūsa nevar nodrošināt aizsardzību; tā vietā tas adsorbē mitrumu un skābekli, paātrinot iekšējā metāla slāņa koroziju.

 

 

Īpaši tad, ja hlorīda joni ir ūdenī, tie ātri iekļūst pasivācijas plēvē uz metāla virsmas, veidojot aizsprostotas šūnas, izraisot lokālu punktveida koroziju.

 

 

Tā kā bedres nepārtraukti padziļinās, galu galā veidojas perforācija, kas ir galvenais iemesls īstermiņa-perforācijai daudzos dzesēšanas torņos.

 

 

 

 

 

 

II. Četri galvenie paātrinājošie faktori: ātras rūsas perforācijas atslēgas 3–5 gadu laikā

 

(1) Cirkulējošā ūdens kvalitātes pasliktināšanās ievērojami palielina korozijas ātrumu

 

 

 

 

 

 

Cirkulējošais ūdens darbojas kā "katalizators" dzesēšanas torņu korozijai. Ūdens kvalitātes pasliktināšanās tieši paātrina metāla koroziju un ir vissvarīgākais paātrināšanas faktors. Dzesēšanas torņa darbības laikā nepārtraukta ūdens iztvaikošana izraisa sāļu, piemēram, hlorīda jonu un sulfāta radikāļu, koncentrāciju ūdenī, strauji palielinot ūdens vadītspēju un palielinot elektroķīmiskās korozijas ātrumu 3 līdz 5 reizes.

 

 

Tikmēr nekontrolēta cirkulējošā ūdens pH vērtība pastiprina koroziju: kad pH ir zem 6,5, ūdens ir skābs un tieši izšķīdina metāla matricu; kad pH pārsniedz 9, viegli veidojas katlakmens. Metāla virsmu nosedzošās nogulsnes izraisa zemu-nogulšņu koroziju, radot lokālas skābekļa koncentrācijas atšķirības un paātrinot rūsēšanu.

 

 

 

 

 

Turklāt dzesēšanas torņu izsmidzināšanas un aerācijas process piesātina ūdenī izšķīdušo skābekli (parasti 8–10 mg/L), nepārtraukti pastiprinot katoda reakciju un veicinot nepārtrauktu koroziju. Mikroorganismi, piemēram, baktērijas un aļģes ūdenī, veido bioplēves, un to metabolisms rada skābas vielas, piemēram, sērūdeņradi, vēl vairāk sabojājot pasivācijas plēvi uz metāla virsmas un pastiprinot lokālo koroziju.

 

 

 

(2) Agrīna pretkorozijas pārklājuma kļūme{1}}metāliem atņem aizsargbarjeras

 

 

 

 

Pretkorozijas pārklājumi uz dzesēšanas torņa metāla detaļām kalpo kā pirmā aizsardzības līnija pret koroziju. Agrīna pārklājuma bojājuma gadījumā metāli tiek tieši pakļauti korozīvām vidēm, izraisot ātru rūsēšanu.

 

Pārklājuma bojājums galvenokārt izriet no trim aspektiem: pirmkārt, konstrukcijas defekti – uzstādīšanas laikā daudziem dzesēšanas torņiem ir nepilnīga metāla virsmas atrūsēšana (neatbilst Sa2.5 standartam), kā rezultātā ir slikta saķere starp pārklājumiem un metāla matricām un pēc tam plaisāšana un lobīšanās; otrkārt, kaitējums videi — ultravioletais starojums, diennakts temperatūras svārstības, ūdens plūsmas skrāpēšana un putekļu noberšanās brīvā-gaisa vidē pakāpeniski noveco un pārklājumi plaisā, padarot to aizsardzību nederīgu;

 

 

treškārt, strukturālās spraugas – pārklājumus nevar vienmērīgi uzklāt uz metinātajām šuvēm, atlokiem un detaļu savienojumiem, kur uzkrājas ūdens un putekļi, kļūstot par korozijas "katastrofas zonām", kas vispirms ierūsē un pamazām iekļūst.

 

 

 

(3) Materiālu izvēles un struktūras raksturīgie trūkumi vājina izturību pret koroziju

 

 

Nepareiza materiālu izvēle ir galvenais faktors, kas izraisa dzesēšanas torņu īslaicīgu rūsēšanu{0}}. Lai samazinātu izmaksas, daudzi ražotāji torņu korpusiem, balstiem un citām detaļām izmanto parastu oglekļa tēraudu vai cinkotu tēraudu, kam ir zema izturība pret koroziju, jo īpaši augsta -sāļa vai skāba ūdens vidē ar ļoti ātru korozijas ātrumu.

 

Nepietiekams cinkotā slāņa biezums un standartiem neatbilstoši cinkošanas procesi izraisa ātru cinkoto slāņu nodilumu un lobīšanos, zaudējot savu aizsargefektu. Tikmēr nepamatota dzesēšanas torņa konstrukcijas konstrukcija, piemēram, pārmērīgas spraugas detaļu savienojumos un slikta drenāža, izraisa ilgstošu ūdens uzkrāšanos-un lokālu korozīvu vidi. Nepareiza torņa pretvēja puses konstrukcija izraisa turbulentu gaisa plūsmu, paātrinot ūdens tvaiku skrāpēšanos uz metāliem un pasliktinot koroziju.

 

 

 

(4) Neatbilstoša ekspluatācijas un apkopes vadība pastiprina koroziju

 

 

 

Daudzi lietotāji ignorē dzesēšanas torņu ikdienas darbību un apkopi, atstājot korozijas problēmas neatklātas un nekontrolētas, galu galā strauji pārvēršoties perforācijā.

 

Bieži sastopami apkopes trūkumi ir šādi: nespēja regulāri pārbaudīt cirkulējošā ūdens kvalitāti un laikus pievienot korozijas inhibitorus un katlakmens inhibitorus, kas izraisa pastāvīgu ūdens kvalitātes pasliktināšanos;

 

torņa iekšpuses neveiksme regulāri tīrīt katlakmens, bioplēves un gružus, pastiprinot lokālo koroziju; regulāras pretkorozijas pārklājumu-pārbaudes trūkums un savlaicīga plaisu un lobīšanās novēršana, nepārtraukti pakļaujot metālus;

 

antifrīza pasākumu trūkums ziemā, radot plaisas metāla detaļās sasalšanas{0}}atkausēšanas ciklu dēļ un kļūstot par korozijas izrāviena vietām.

 

 

 

III. Secinājums

 

 

Rūsēšanu un perforāciju dzesēšanas torņos pēc vairāku gadu ekspluatācijas neizraisa viens faktors, bet gan elektroķīmiskās korozijas kā kodola kombinācija, kā arī ilgstoša ūdens kvalitātes pasliktināšanās,{0}}pārklājuma defekti, materiālu un konstrukcijas defekti, kā arī neatbilstoša darbība un apkope.

 

 

Lai pagarinātu dzesēšanas torņu kalpošanas laiku, darbs jāsāk no pirmavota: jāizvēlas ļoti izturīgi pret koroziju{0}} materiāli, jāstandartizē pretkorozijas pārklājumu konstrukcija, jāpastiprina cirkulējošā ūdens kvalitātes kontrole, jāveic ikdienas ekspluatācijas un apkopes pārbaudes un savlaicīgi jānovērš slēptie korozijas riski. Tikai šādā veidā var efektīvi palēnināt korozijas ātrumu un izvairīties no priekšlaicīgas rūsēšanas un perforācijas.