Повышение эксплуатационной надежности абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин и термотрансформаторов

Полный текст

В настоящей работе приведены результаты исследования коррозионной стойкости различных конструкционных мате риалов в водном растворе бромида лития и защитных свойств некоторых ингибиторов коррозии.

Динамические коррозионные испытания проводили в условиях испарения раствора-конденсации водяного пара по методике, изложенной в работе [1]. Температура раствора и массовая доля в нем бромида лития определялись режимом работы генератора второй ступени, подверженного максимальным коррозионным разрушениям, и составляли соответственно 160 °C и 64 %.

Объектами испытаний служили углеродистая сталь ВСт.З Сп, нержавеющая сталь I2X18H10T и медные сплавы МНЖ 5-1 и МНЖ Мц 30-1-1.

Образцы из нержавеющей и углеродистой сталей были выполнены в виде пластин размерами 30x20x3 мм, а из медных сплавов — в виде полуколец размерами 30x16x1 мм. Коррозионную стойкость материалов определяли гравиметрическим способом.

Рабочие растворы готовили из бромида лития марки “ч”. Концентрацию раствора определяли прямым титрованием ионов Нг по методике [3].

Результаты коррозионных испытаний различных конструкционных материалов в течение 1000 ч в 64%-ном растворе бромида лития при температуре 160 °C представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, раствор бромида лития характеризуется высокой коррозионной активностью по отношению к углеродистым сталям. При значительной скорости общей коррозии [до 1,7 г/(м2 • ч)] локальные коррозионные разрушения

стали ВСт. 3 Сп имеют место при контакте её со всеми фазами рабочего раствора.

Сравнительно невысокая коррозионная стойкость в условиях испытания у медного сплава МНЖ 5-1 [А=0,06...0,08 г/(м2 *ч)].

В паровой фазе и на границе раздела фаз в образцах из этого сплава встречаются яз венные и точечные разрушения. Скорость коррозии медного сплава М НЖ Мц 30-1 - 1 незначительна при контакте со всеми фазами рабочего раствора. Только в образцах, находящихся в растворе в паровой фазе, обнаружена точечная коррозия.

Из исследованных материалов наибольшую коррозионную стойкость имеет нержавеющая сталь I2XI8H10T [АМ),002...0,011 г/(м2 *ч)|. Однако опыт промышленного использования нержавеющей стати показал, что теплообменные трубы из стати I2X18H10T подвержены коррозионному растрескиванию.

Полученные результаты свидетельству ют о возможности использования в аппаратах АБХМ и АБТТ теплообменных труб из медных сплавов Ml 1Ж 5-1 и МНЖ Мц 30-1-1, а также обечаек и трубных решеток из углеродистой стали ВСт.З Сп. но при обязательном ингибировании рабочего раствора. Основное требование к ингибиторам — высокая эффективность по отношению и к медным сплавам, и к углеродистым сталям, контактирующим со всеми фазами рабочего раствора.

 

Таблица 1

Материал образца	Скорость коррозии К, г/(м2 *ч)
	Жидкая фаза	Граница раздела фаз	Паровая фаза
ВСт.З Сп	1,71*	1,28**	0,16*
МНЖ5-1	0,058	0,073***	0,076**
МНЖ Мц 30-1-1	0,028	0,027	0,004***
12X18HI0T	0,002	0,002	0,011
*Питтинговая коррозия. **Язвенная коррозия.***Точечная коррозия.

 

Для интенсификации процессов тепло-массопереноса в аппаратах АБХМ и АБТТ применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ) [2, 4]. Поэтому ингибиторы должны быть совместимыми с ПАВ. Исходя из сказанного, перспективными считают ингибиторные композиции, состоящие из не органических ингибиторов, защищающих конструкционные материалы при контакте с жидкой фазой раствора, а также из органических - при контакте с паровой фазой и на границе раздела фаз и ПАВ.

Эффективные ингибиторы, предотвращающие коррозию углеродистых сталей при контакте с жидкой фазой раствора бромида лития, — эго хроматы, относящиеся к пассиваторам [6]. Известно, что хроматы защищают от коррозии почти все металлы [5].

Для защиты углеродистых сталей и медных сплавов в нейтральных средах при меняют комплексообразователи, создающие с ионами Ге и Си устойчивые комплексные соединения и формирующие на поверхности металлов прочные защитные пленки [5].

Для определения наиболее эффективных ингибиторов провели предварительные испытания медных сплавов в 62-64%- ном растворе бромида лития с ингибирующими добавками при 160 °C в течение 100 ч. По результатам этих испытаний предложен ингибитор - комплексообразователь, обеспечивающий высокую степень защиты медных сплавов при контакте с раствором в паровой фазе и на границе раз дела фаз (К-ингибитор).

Дальнейшие испытания наиболее перспективных ингибиторных композиций проводили в течение 1000 ч.

Полученные результаты, представленные в табл. 2, показывают, что хромат лития (0,18 %) в сочетании с гидроксидом лития (0,1 %) обеспечивает 93—96%-ную защиту медных сплавов в растворе бромида лития.

 

Таблица 2 

Материал образца	Состав ингибирующей добавки	Жидкая фаза		Граница раздела фаз		Паровая фаза
		Скорость коррозии К, г/(м • ч)	Степень зашиты Z, %	Скорость коррозии К. г/(м • ч)	Степень защиты Z, %	Скорость коррозии К, г/(м • ч)		Степень защиты Z, %
МНЖ 5-1	Li2CrO4(0,18%) - LiOH(0,1%) Li3CrO4(0,18%) - LiOH(0,1%)- К-ингибитор Li,CrO4(0,18%) - LiOH(0,1%)— К-ингибитор—ПАВ	0,004 0,0015	93,1 97,4 100	0,179* 0,0018 0,0004	97,5 99,5	0,075 0,0025 0,0028		96,7 96,3
МНЖ Мн 30-1-1	Li,CrO4(0,18%) - l.iOH(0,1%) ЦСгО4(0,18%) - LiOH(0,1%)— К-ингибитор Li,CrO4(0,18%) - LiOH(0,1%)— K-ингибитор ПАВ	0,001	96,4 100 100	0,006 0,0004	98,5 100	0,0007** 0,0003		92,5 100
В Ст. 3 Си	Li2CrO4(0,18%) - LiOI 1(0,1 %)-К-ингибитор— ПАВ		100		100			100

Примечание. Коррозионная стойкость материалов в водном растворе бромида лития с различными ингибиторами определена за 1000 ч при t =160 °C и массовой доле бромида лития 6-64 %.  *Язвенная коррозия. **Точечная коррозия.    

  

Совместное использование К-ингибитора с хроматом и гидроксидом лития позволяет обеспечить 97% -ную защиту сплава МНЖ 5-1 в рабочем растворе во всех фазах. Степень защиты сплава МНЖ Мц 30-1-1 при контакте с жидкой фазой раствора и на границе раздела фаз составляет 98-100 %, а при контакте с паровой фазой — 92,5 %.

Добавление ПАВ усиливает действие указанных ингибиторов, обеспечивая 100%-ную защиту сплава МНЖ Мц 30- 1-1 и стали ВСт. 3 Си при контакте со все ми фазами рабочего раствора, а также сплава МНЖ 5-1 в жидкой фазе раствора и на границе раздела фаз, не изменяя степени защиты МНЖ 5-1 в паровой фазе.

Таким образом, ингибиторная композиция, состоящая из хромата лития, гидроксида лития, К-ингибитора и ПАВ, обеспечивает практически 100%-ную защиту медных сплавов МНЖ 5-1, МНЖ 30-1-1 и углеродистой стали ВСт. 3 Си во всех фазах раствора бромида лития при 160 °C и массовой доле бромида лития 62-64 %.

Об авторах

О. В. Волкова

СПбГУНиПТ

Автор, ответственный за переписку.
Email: info@eco-vector.com

Канд. техн. наук, доц.

Россия

А. В. Бараненко

СПбГУНиПТ

Email: info@eco-vector.com

д-р техн. наук, проф.

Россия

Л. С. Тимофеевский

СПбГУНиПТ

Email: info@eco-vector.com

д-р техн. наук, проф.

Россия

Список литературы

Дополнительные файлы