CC BY
211
3. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. М.: Химия, 1993. 376 с.
4. Раимбеков А.Д. Нововведение в технологический процесс в 2002 году. Эффект пре-аэрации (СП «Кумтор Голд Компани») // Исследование геоэкологических особенностей взаимодействия техногенных систем [Элек-
тронный ресурс]. URL: www. minproc. ru/thes/2003/ section8/thes2003sVIII-3101.doc.
5. Исследование состава и свойств цианидных комплексов металлов / Сафонов А.В., Кенжалиев Б.К., Абсаля-мов Х.К., Салахова Р.Х. // КИМС. 2003. № 5. С. 33-38.
Сведения об авторах
Калугина Наталья Леонидовна - канд. пед. наук, доц. факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519)298533. E-mail: [email protected].
Варламова Ирина Александровна - канд. пед. наук, доц. факультета стандартизации, химии и биотехнологии, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519)298533. E-mail: Varlamova [email protected].
Калугин Дмитрий Александрович - инженер отдела обработки металлов давлением и математического моделирования ОАО НПО «ЦНИИТМАШ». E-mail: [email protected].
Чурляева Наталья Андреевна - инженер патентно-информационного отдела ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected].
♦ ♦ ♦
УДК 696.42:621.3.035.462
Костина З.И., Крылова С.А., Понурко И.В.
ЗАЩИТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВОДООХЛАЖДАЮЩИХ СИСТЕМ ОТ КОРРОЗИИ И СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ
Аннотация. В статье рассмотрена проблема защиты элементов водоохлаждающих систем от солеотложений (накипи) и коррозии. Для решения этой проблемы авторами разработан состав препарата на основе фосфатной композиции «Ком-фос», который обеспечивает защиту металлических поверхностей от коррозии и препятствует выделению из охлаждающей воды солеотложений (накипи), что приводит к повышению срока службы элементов систем охлаждения индукторов, форсунок охлаждающей системы МНЛЗ.
Ключевые слова: солеотложения (накипь), коррозия, фосфатная композиция, жесткость воды, водооборотные охлаждающие системы.
При эксплуатации систем оборотного водоснабжения на производстве чрезвычайно актуальной является проблема коррозии металлических поверхностей и выделения солеотложений (накипи) из воды. Образование слоя солеотложений (накипи) на поверхностях водоохлаждающих систем приводит к повышению расхода топлива, нарушению технологического режима и выходу из строя теплообменного оборудования за счет:
- уменьшения коэффициента теплоотдачи во-донагревательных поверхностей;
- значительного повреждения металла в результате локальных перегревов и образования «свищей»;
- уменьшения пропускной способности водо-подающих и водоотводящих систем.
Для предотвращения солеотложений (накипи) на производстве широко применяется реагентная обработка для умягчения воды. Общим недостатком такой обработки является, во-первых, необходимость стро-
гого контроля за дозировкой реагентов; во вторых, следствием такой обработки является развитие коррозии, что требует дополнительного применения ингибиторов.
С целью защиты и повышения срока службы элементов водоохлаждающих систем авторами предлагается использовать препарат на основе фосфатной композиции («Комфос») запатентованного состава [1], действие которого было испытано на различных объектах [2-5].
В настоящей работе защитное действие «Ком-фос» было исследовано в системах охлаждения индукторов кузнечно-прессового цеха ОАО «ММК-МЕТИЗ» и на элементах форсунок охлаждающей системы и стальной части кристаллизатора МНЛЗ.
Наиболее «узким местом» систем охлаждения индукторов являются медные трубки, обвивающие их в виде змеевика. Продукты коррозии и накипь забивают эти трубки, что приводит к повышению их температуры вплоть до механического разрушения мед-
РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
ных индукторов.
В практике непрерывной разливки стали в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ существует проблема забивания форсунок, подающих на поверхность слитка распыленную воду, солями жесткости, что приводит к искажению температурного поля заготовки.
Защитное действие препарата «Комфос» обусловлено образованием на поверхности охлаждающих систем тонкой, эластичной фосфатной пленки с высокой степенью сплошности, обладающей высокими прочностными и адгезионными свойствами. Кроме того, при введении препарата в воду, содержащую ионы кальция, магния и других металлов, длинноце-почечные фосфат-анионы препятствуют слипанию микрочастиц солей жесткости в более крупные кристаллы, что предотвращает осаждение их на поверхности в виде накипи.
Анализ состояния оборудования в кузнечно-прессовом цехе показал, что частота выхода из строя индукторов в значительной степени зависит от состава охлаждающей воды. Исследования проводились на индукторах типа А-316, МВ-53, средняя частота выхода из строя которых составляла три раза в месяц.
Визуальный анализ разрушенных звеньев индуктора показал, что на внутренней поверхности змеевика имеются отложения серо-белого цвета, а на отдельных участках видны блестящие капли расплавленной меди.
Снятые с поверхности отложения были проанализированы на содержание СaO+MgO, Fe2Oз, CuO, Результаты анализа приведены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты химического анализа отложений с внутренних поверхностей медного змеевика индуктора
Результаты анализа пожарно-питьевой воды, поступающей в охлаждающую систему индукторов
Фракции образца Компоненты, мас. %
СaO+MgO Fe2Oз металлический
Растворившиеся в соляной кислоте фракции 46,8 0 3,9 -
Нерастворившиеся в соляной кислоте фракции - 48,7
Показатели качества воды Содержание компонентов
Исходная вода (прямая) Обратная вода
рН 7,5 7,5
Жесткость общая, мг-экв/дм3 4,7 4,7
Жесткость кальциевая, мг-экв/дм3 4,0 4,0
Жесткость магниевая, мг-экв/дм3 0,7 0,7
Жесткость карбонатная, мг-экв/дм3 2,9 2,8
Окисляемость, мг/дм3 2,95 2,45
Хлориды, мг/дм3 28 26
Сульфаты, мг/дм3 79 80
Таблица 3 Характеристика систем охлаждения
Номер охлаждающей системы Агрегаты Исходная вода Объем оборотной воды в системе, м3
1 Индукторы МВ-53 Пожарно-питьевая 2,0
2 Индукторы А-316 Пожарно-питьевая 60,0
Эффективность применения препарата «Ком-фос» оценивали по частоте выхода из строя индукторов МВ-53 и А-316 до начала эксперимента и после введения препарата по данным из цехового журнала регистрации индукторов, поступающих на ремонт.
Во время проведения эксперимента периодически проводился анализ воды, обработанной препаратом «Комфос», из систем охлаждения индукторов по девяти показателям. Отмечено, что по восьми показателям состав воды остается практически постоянным. Содержание в воде препарата «Комфос» приведено в табл. 4.
Содержание препарата «Комфос» в образцах оборотной воды
Таблица 4
Из данных, представленных в табл. 1, видно, что в отложениях, растворимых в кислоте, содержатся, главным образом, соли жесткости, которые забивают охлаждающую систему и затрудняют поддержание оптимального теплового режима.
Вода, поступающая в охлаждающую систему индукторов, была проанализирована по восьми показателям. Результаты анализа представлены в табл. 2.
Пожарно-питьевая вода охлаждающей системы индукторов имеет среднюю жесткость, обусловленную, в основном, присутствием в ней солей кальция.
Для проведения эксперимента по обработке воды препаратом «Комфос» были выбраны два узла охлаждения индукторов (табл. 3).
Таблица 2
Номер объекта Наименование объекта Содержание в воде препарата, мг/дм3
октябрь ноябрь декабрь
1 Система охлаждения индукторов МВ-53 1,0* 1,0* 4,1
2 Система охлаждения индукторов А-316 5,1 4,8 5,0
* Содержание «Комфос» в воде объекта №1 было заметно ниже в течение первых двух месяцев из-за дополнительного расхода препарата на реакции с компонентами шлама, находившегося на дне бака-накопителя.
Эксперимент проводился в течение трех месяцев. Результаты представлены в табл. 5.
Срок службы индукторов
Таблица 5
№1 (14). 2014
91
Вид индуктора Среднемесячное количество Увеличение
замененных индукторов срока службы,
Без обработки С обработкой «Комфос» раз
МВ-53 2,7 1,5 1,8
А-316 1,5 0,5 3,0
Введение препарата «Комфос» в охлаждающую оборотную воду позволило увеличить срок службы исследованных индукторов в 1,8-3 раза.
Действие «Комфос» направлено не только на защиту поверхностей от новых солеотложений, но и на устранение ранее образовавшихся отложений.
Возможность применения препарата «Комфос» для очистки солеотложений была исследована на примере форсунок охлаждающей системы и стальной части кристаллизатора МНЛЗ.
Предварительно были исследованы солеотложе-ния с форсунок охлаждающей системы МНЛЗ (№1) и стальной части кристаллизаторов МНЛЗ (№№2-3) на содержание СаО и Fe. Результаты анализа солеоотло-жений приведены в табл. 6.
Высокое содержание железа в отложениях свидетельствует о высокой коррозионной активности воды и необходимости ее снижения.
Образцы с солеотложениями №№1-3 поместили в водные растворы с препаратом «Комфос». Основная масса накипи растворилась в течение двух дней. Небольшие скопления твердой накипи на внешней поверхности и плотная накипь из узких отверстий устраняется только при нагревании.
Действие препарата «Комфос» будет наиболее
Сведения об авторах
эффективно, если его вводить в воду до начала эксплуатации водоохлаждающей системы МНЛЗ, так как образующаяся фосфатная пленка на поверхности предотвращает развитие процессов коррозии и солеотло-жений.
Таким образом, обработка воды препаратом «Комфос» повышает срок службы элементов охлаждающих систем металлургического и метизного производств за счет снижения агрессивности воды и подавления солеотложений (накипи).
Список литературы
1. Пат. 2303084Б РФ. Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоот-ведения / А. Никифоров, З.И. Костина, Г.С. Слобожан-кин, С.А. Крылова, В.Ф. Костин, И.В. Понурко. 2007. Бюл. № 20.
2. Увеличение срока службы элементов систем горячего водоснабжения / З.И. Костина, С.А.Крылова, И.В. Понурко и др. // Теория и технология металлургического производства: межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2005. Вып. 4. С.226-231.
3. Пассивация внутренних поверхностей металлических водоводов / З.И. Костина, В.Ф. Костин, С.А.Крылова, И.В. Понурко // Процессы и оборудование металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. Вып.8. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. С.200-205.
4. Химическая защита элементов водоснабжения от агрессивного воздействия воды / З.И. Костина, В.Ф. Костин, С.А.Крылова, И.В. Понурко // Чистая вода-2009: труды Международной научно-практической конференции / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово, 2009. С. 396-398.
5. Исследование возможности применения ингибитора «Ф» для защиты от коррозии и солеотложений оборудования нефтепродуктообеспечения /З.И. Костина, С.А. Крылова, И.В.Понурко и др. // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 69-й межрегион. науч.-техн.конф. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос.техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. Т.1. С.112-114.
Таблица 6
Результаты анализа солеотложений
Номер Содержание компонентов, %
образца CaO Fe
1 57 10,5
2 3,4 42
3 38,6 23
Костина Зинаида Ивановна - канд. техн. наук, доц. факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519)29-84-25. E-mail: [email protected].
Крылова Светлана Александровна - канд. хим. наук, доц. факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519)29-84-25. E-mail: [email protected].
Понурко Ирина Витальевна - канд. техн. наук, доц. факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519)29-84-25. E-mail: [email protected]
♦ ♦ ♦
