Tại sao hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi lại xảy ra nhanh hơn ở một số bộ phận nồi hơi so với các bộ phận khác?
Tại sao hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi lại xảy ra nhanh hơn ở một số bộ phận nồi hơi so với các bộ phận khác?
Hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi không xảy ra đồng đều trong toàn bộ nồi hơi. Các ống vách nước, ống bộ trao đổi nhiệt, ống bộ siêu nhiệt và ống bộ tái nhiệt phải chịu các nhiệt độ, tải nhiệt, thành phần khí và điều kiện dòng chảy khác nhau. Những khác biệt này ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn, sự hình thành cặn và tuổi thọ của các bộ phận nồi hơi.
Hiểu rõ về hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi trong ống vách nước, ăn mòn ống nồi hơi trong ống bộ trao đổi nhiệt và ăn mòn ống nồi hơi trong ống bộ siêu nhiệt giúp người vận hành xác định các khu vực dễ bị tổn thương và lựa chọn vật liệu thay thế phù hợp. Ngay cả các ống được làm từ cùng loại thép cũng có thể bị hư hỏng khác nhau do vị trí lắp đặt khiến chúng tiếp xúc với các điều kiện vận hành khác nhau.
1. Ống tường nước: Lưu lượng nhiệt cao và tiếp xúc với lò nung.
Các ống tường nước lót bên trong lò đốt và hấp thụ nhiệt bức xạ từ quá trình đốt cháy. Bề mặt bên ngoài của chúng có thể tiếp xúc với bức xạ ngọn lửa, cặn tro, khí chứa lưu huỳnh và môi trường khử cục bộ.
Hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi trong các ống vách nước có thể tăng tốc khi quá trình đốt cháy không đồng đều hoặc các chất ăn mòn tích tụ. Sự phân phối không khí kém và các điểm nóng cục bộ có thể làm tăng nhiệt độ kim loại và góp phần gây ra quá trình oxy hóa hoặc ăn mòn phía buồng đốt.
Các điều kiện phía nước cũng rất quan trọng. Sự tuần hoàn không đầy đủ, oxy hòa tan và cặn bám có thể làm hỏng lớp oxit bảo vệ hoặc góp phần gây quá nhiệt cục bộ. Do đó, sự ăn mòn ống nồi hơi trong các ống vách nước cần chú ý đến cả điều kiện lò đốt và thành phần hóa học của nước nồi hơi.
Các kỹ thuật viên vận hành cần theo dõi sự cân bằng đốt cháy, tuần hoàn, sự hình thành cặn và nhiệt độ thành ống. Việc kiểm tra thường xuyên có thể giúp phát hiện hiện tượng loãng cục bộ trước khi nó phát triển thành rò rỉ ống.
2. Ống tiết kiệm nhiệt: Ăn mòn ở nhiệt độ thấp và phía nước
Ống tiết kiệm nhiệt thu hồi nhiệt từ khí thải để làm ấm nước cấp cho lò hơi. Mặc dù chúng thường hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn so với ống siêu nhiệt, nhưng chúng có thể đối mặt với nguy cơ ăn mòn đáng kể.
Hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi trong các ống của bộ trao đổi nhiệt có thể xảy ra do ăn mòn ở đầu lạnh khi nhiệt độ kim loại hoặc khí giảm xuống dưới điểm ngưng tụ axit thích hợp. Nhiên liệu chứa lưu huỳnh có thể tạo ra điều kiện khiến các hợp chất axit ngưng tụ trên bề mặt ống. Nguy cơ thực tế phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu, thành phần hóa học của khí thải và nhiệt độ hoạt động.
Ăn mòn phía nước là một vấn đề đáng lo ngại khác. Oxy hòa tan có thể gây ra hiện tượng rỗ bề mặt, trong khi xử lý nước cấp kém và cặn bám có thể thúc đẩy hư hại cục bộ. Dòng chảy tốc độ cao hoặc dòng chảy bị xáo trộn gần các khúc uốn cũng có thể góp phần gây xói mòn.
Để kiểm soát sự ăn mòn ống nồi hơi trong các ống bộ trao đổi nhiệt, người vận hành nên duy trì thành phần hóa học nước cấp phù hợp, quản lý nhiệt độ đầu lạnh và kiểm tra các khu vực đầu vào dễ bị tổn thương. Những biện pháp này giúp giải quyết cả hư hỏng phía nước và phía buồng đốt.
3. Ống siêu nhiệt và ống tái nhiệt: Tấn công nhiệt độ cao
Các ống siêu nhiệt làm tăng nhiệt độ hơi nước sau khi bay hơi, trong khi các ống tái nhiệt làm nóng hơi nước một lần nữa sau khi nó giãn nở ban đầu qua tuabin. Cả hai bộ phận đều hoạt động trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.
Hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi trong các ống siêu nhiệt thường liên quan đến quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao hoặc ăn mòn phía mặt đốt do cặn tro gây ra. Tùy thuộc vào nhiên liệu, cặn bám có thể chứa lưu huỳnh, clo, kim loại kiềm và các hợp chất khác phản ứng với bề mặt ống.
Nhiệt độ kim loại cao có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa và làm suy yếu lớp oxit bảo vệ. Khi các chất lắng đọng trở nên có tính ăn mòn hóa học, quá trình ăn mòn có thể diễn ra nhanh hơn, đặc biệt là ở những khu vực tiếp xúc với luồng khí không đều hoặc bị quá nhiệt cục bộ.
Các ống gia nhiệt lại cũng có thể bị hư hại tương tự, mặc dù mức độ tiếp xúc chính xác phụ thuộc vào thiết kế nồi hơi và điều kiện vận hành. Việc quản lý sự ăn mòn ống nồi hơi trong các ống siêu nhiệt đòi hỏi phải đánh giá nhiệt độ kim loại, thành phần hóa học của nhiên liệu, thành phần cặn bám và sự phù hợp của hợp kim được lựa chọn.
4. Tại sao nhiệt độ, cặn lắng và dòng chảy lại quan trọng?
Nhiệt độ khí thải và nhiệt độ thành ống không giống nhau. Lưu lượng nhiệt, lưu lượng hơi nước, hình dạng ống và độ dày lớp cặn đều ảnh hưởng đến nhiệt độ mà kim loại đạt được.
Các cặn bám có thể giữ lại các hợp chất ăn mòn và cản trở quá trình truyền nhiệt. Lớp cặn dày có thể làm tăng nhiệt độ kim loại cục bộ, trong khi dòng khí không đều có thể khiến các hàng ống riêng lẻ tiếp xúc với điều kiện nóng hơn hoặc có tính ăn mòn hóa học mạnh hơn.
Những yếu tố này giải thích tại sao sự ăn mòn ống nồi hơi trong các ống vách nước có thể tập trung ở các khu vực buồng đốt có điều kiện đốt không thuận lợi, trong khi sự ăn mòn ống nồi hơi trong các ống bộ trao đổi nhiệt có thể nghiêm trọng hơn gần các bề mặt đầu lạnh. Đồng thời, sự ăn mòn ống nồi hơi trong các ống siêu nhiệt có thể tăng tốc ở các vùng nóng tiếp xúc với tro ăn mòn.
Các điều kiện dòng chảy cũng ảnh hưởng đến sự hư hại. Sự lưu thông nước kém có thể góp phần gây quá nhiệt, trong khi dòng khí thải không đều có thể tạo ra các điểm nóng. Do đó, sự ăn mòn là kết quả của sự kết hợp các yếu tố nhiệt độ, thành phần hóa học, cặn bám và chuyển động chất lỏng, chứ không phải chỉ do một yếu tố đơn lẻ.
5. Tại sao cùng một loại thép lại có thể cho ra các đặc tính khác nhau?
Một loại thép có hiệu suất tốt trong một khoang lò hơi có thể không đảm bảo tuổi thọ tương tự ở những khoang khác. Mỗi khoang lò hơi phải chịu sự kết hợp khác nhau giữa nhiệt độ, áp suất, thành phần hóa học của chất lỏng và ứng suất cơ học.
Ví dụ, thép cacbon có thể phù hợp với ứng dụng bộ trao đổi nhiệt tiết kiệm cụ thể nhưng lại không phù hợp với bộ siêu nhiệt hoạt động ở nhiệt độ kim loại cao hơn nhiều. Thép hợp kim cao hơn có thể mang lại hiệu suất tốt hơn ở nhiệt độ cao, nhưng không thể loại bỏ hư hỏng do thành phần hóa học của nước không tốt hoặc điều kiện vận hành không phù hợp.
Việc chẩn đoán ăn mòn ống nồi hơi trong các ống vách nước đòi hỏi phải kiểm tra điều kiện lò đốt và cặn bám ở phía nước. Điều tra ăn mòn ống nồi hơi trong các ống bộ trao đổi nhiệt cần kiểm tra thành phần hóa học của nước cấp và nhiệt độ hoạt động ở đầu lạnh. Đối với ăn mòn ống nồi hơi trong các ống siêu nhiệt, các thanh tra viên nên đánh giá nhiệt độ kim loại, thành phần hóa học của tro và độ dày thành còn lại.
6. Chọn ống nồi hơi phù hợp cho từng ứng dụng.
Dòng sản phẩm ống nồi hơi của BEILAI bao gồm các loại ống thép carbon và thép hợp kim liền mạch dùng cho vách nước, bộ tiết kiệm nhiệt, bộ siêu nhiệt và bộ gia nhiệt lại. Các vật liệu và tiêu chuẩn được liệt kê bao gồm các mác thép ASME/ASTM SA/A192, SA/A210 và SA/A213 như T5, T11, T12, T22 và T91.
Khi xem xét vấn đề ăn mòn ống nồi hơi trong các ống vách nước, người mua cần kiểm tra yêu cầu vật liệu so với điều kiện tiếp xúc với lò đốt, thành phần hóa học của nước và điều kiện thiết kế. Đối với hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi trong các ống bộ trao đổi nhiệt, điều kiện nước cấp và nguy cơ ăn mòn ở đầu lạnh cần được xem xét khi lập bản đặc tả kỹ thuật.
Đối với hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi trong các ống siêu nhiệt, việc lựa chọn vật liệu cần phản ánh nhiệt độ kim loại thiết kế, điều kiện hơi nước và mức độ tiếp xúc với lửa. Người mua nên xác nhận với nhà sản xuất về mác thép, kích thước, độ dày thành ống, các tiêu chuẩn áp dụng và tài liệu kiểm tra cần thiết.
Phần kết luận
Các bộ phận khác nhau của nồi hơi bị ăn mòn với tốc độ khác nhau do chịu tải nhiệt, nhiệt độ, kiểu dòng chảy và các chất ăn mòn khác nhau. Vách nước bị hư hại do quá trình đốt, bộ trao đổi nhiệt có thể bị ăn mòn ở đầu lạnh và phía nước, còn bộ siêu nhiệt và bộ tái nhiệt phải hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao khắc nghiệt.
Hiểu rõ hiện tượng ăn mòn ống nồi hơi trong các ống vách nước, ăn mòn ống nồi hơi trong các ống bộ trao đổi nhiệt và ăn mòn ống nồi hơi trong các ống siêu nhiệt giúp người vận hành điều tra các sự cố và lựa chọn vật liệu thay thế phù hợp. Kết hợp việc lựa chọn vật liệu phù hợp với việc kiểm soát quá trình đốt cháy hiệu quả, xử lý nước, quản lý cặn bám và kiểm tra thường xuyên có thể giúp kéo dài tuổi thọ của ống nồi hơi.
