Концентрация хлорид-ионов и сульфат-ионов

Основными источниками поступления хлорид-ионов и сульфат-ионов в теплоноситель 2 контура являются:

– присосы охлаждающей воды в конденсаторе турбины;

– химобессоленная вода;

– реагенты, дозируемые во второй контур для коррекции ВХР;

– исчерпавший свой ресурс и не выведенный вовремя из работы анионит ФСД БОУ (для хлорид-ионов);

– БОУ из-за некачественного разделения ионитов перед регенерацией (перекрестное загрязнение смол) (для сульфат-ионов).

Аустенитные нержавеющие стали при воздействии на них механических напряжений при одновременном присутствии в теплоносителе кислорода и хлорид-ионов подвергаются особому виду разрушения – коррозионному растрескиванию. Разрушение защитной окисной пленки происходит по границам кристалла.

Механизм разрушающего действия хлорид-ионов на оксидные пленки следующий: хлорид-ионы адсорбируются на поверхности защитной пленки, а затем вытесняют из оксида ионы кислорода. В результате образуется хлорид металла, растворимый в воде, а в защитной пленке образуются поры.

Сульфаты влияют на снижение рН среды и, как следствие, на увеличение скорости коррозионных процессов.

Таким образом, высокие концентрации хлорид- и сульфат-ионов приводят к увеличению скорости коррозии, особенно в присутствии кислорода.

Содержание кремниевой кислоты. Источником попадания кремниевой кислоты H₂SiO₃ в конденсат являются присосы охлаждающей воды в конденсаторах и подогревателях сетевой воды.

Различные соединения кремниевой кислоты весьма распространены в природных водах.

Ангидрид кремниевой кислоты (SiO₂) с водой может образовывать кислоты типа: метакремниевой H₂SiO₃, ортокремниевой H₄SiO₄ и различных поликремниевых, например двуметакремниевой H₂SiO₅ и т. п. Все эти кислоты при обычных для природных вод значениях рН малорастворимы в воде и способны образовывать в воде коллоидные растворы.

Коллоидные формы кремнекислоты значительно хуже задерживаются анионитом и поступают в питательную воду.

Концентрация растворенных газов. Концентрация растворенных газов в воде зависит от их природы, температуры воды и парциального давления, типа и концентрации минеральных и органических примесей воды, рН воды и т. п.

Необходимость нормирования и контроля в рабочей среде второго контура таких газов как О₂ и СО₂ вызвана стремлением уменьшить интенсивность коррозии внутренних поверхностей теплосилового оборудования под действием растворенных в рабочей среде этих агрессивных газов.

СО₂. Источником поступления углекислого газа в конденсат являются присосы охлаждающей воды в конденсаторах и подогревателях сетевой воды.

Растворенная в воде свободная углекислота понижает рН вследствие гидратации СО₂ и диссоциации образовавшейся Н₂СО₃:

СО₂ + Н₂О → Н₂СО₃ → Н⁺ + НСО₃¯

С ростом температуры увеличивается константа и степень диссоциации угольной кислоты, а, следовательно, усиливается углекислотная коррозия.

Особенностью углекислотной коррозии стали является слабая связь продуктов коррозии с корродирующим металлом. Вследствие этого образующиеся оксиды могут уноситься потоком воды и образовывать отложения на всех участках водяного тракта.

При одновременном присутствии СО₂ и О₂ в воде коррозия протекает одновременно с кислородной и водородной деполяризацией.

О₂. Поступление кислорода во 2 контур происходит в основном через неплотности сальниковых уплотнений конденсатных насосов 1 ступени и вакуумную систему. Кислород является сильным окислителем металла и влияет на скорость коррозии конструкционных материалов. Основная роль кислорода при коррозии теплосилового оборудования сводится к деполяризации катодных участков. Скорость этого процесса зависит от содержания кислорода и интенсивности перемешивания воды, что связано с увеличением скорости доставки кислорода к корродирующей поверхности. Удаление О₂осуществляется в деаэраторе и при вводе во 2 контур гидразин-гидрата.

NH₃. При температурном разложении избыточного гидразин-гидрата образуется аммиак:

2N₂Н₄® N₂+2NН₃

2N₂Н₄® 2NН₃+ Н₂+ N₂

и частично является источником аммиака и водорода в теплоносителе.

Накопление в контуре аммиака приводит к постепенному увеличению рН теплоносителя больше нормируемых значений, особенно в периоды пассивации. При этом увеличивается скорость коррозии, в первую очередь медьсодержащих сплавов – латуни. Повышенное содержание аммиака (более 1000 мкг/кг) в конденсате значительно активизирует коррозионное разрушение латуни трубной системы, особенно в присутствии кислорода.

Прозрачность воды. По прозрачности (мутности) воды можно косвенно оценить концентрацию взвешенных веществ (так называемые грубодисперсные примеси).

Примеси по степени дисперсности (крупности) подразделяют на:

- грубодисперсные с размером частиц более 0,100 мкм;

- коллоидно-дисперсные с размером частиц от 0,001 мкм до 0,1 мкм;

- истинно-растворенные (ионно- или молекулярно-дисперсные), распределенные в воде в виде отдельных ионов, молекул или небольших комплексов размером менее 0,001 мкм.

Длительно оставаясь во взвешенном состоянии, грубодисперсные примеси обусловливают прозрачность (мутность) воды. Чем меньше взвешенных веществ, тем более прозрачна вода, но прямой зависимости между этими показателями нет, так как прозрачность зависит не только от количества взвешенных веществ, но и от размера частиц, их формы, цвета.

В рабочей среде пароводяного тракта взвешенные вещества встречаются при пусковых промывках в виде шлама, содержащего труднорастворимые вещества: CaCO₃, Mg(OH)₂, Fe(OH)₃ и др. Поэтому показатель качества рабочей среды – прозрачность является одним из основных при пусковых промывках оборудования.

Общая щелочность воды. Общей щелочностью воды (Щ_О) называют сумму миллинормальных концентраций всех анионов слабых кислот и гидроксильных ионов за вычетом концентрации ионов водорода:

, мг-экв/дм³

В зависимости от типа анионов, обусловливающих щелочность, различают:

- бикарбонатную щелочность Щ_б (НСО);

- карбонатную щелочность Щ_к (СО);

- силикатную щелочность Щ_с (HSiO, SiO);

- гидратную щелочность Щ_г (ОН^¯);

- фосфатную щелочность Щ_ф (Н₂РО, НРО^-, РО):

Щ_О = Щ_б + Щ_к + Щ_с + Щ_г + Щ_ф

В большинстве природных вод концентрация бикарбонат-иона преобладает над концентрациями других анионов слабых кислот, поэтому общая щелочность обычно численно совпадает с концентрацией бикарбонатов, выраженной в единицах мг-экв/дм³.

Общая жесткость воды. Общей жесткостью (Ж_О) воды называют суммарную концентрацию ионов кальция (Са²⁺) и магния (Mg²⁺), выраженную в эквивалентных единицах (мг-экв/дм³, а при очень малых значениях – мкг-экв/дм³).

Необходимость нормирования жесткости в питательной воде обусловлена возможностью образования кальциевых и магниевых накипей в парогенераторах.

По значению общей жесткости природных вод установлена следующая классификация:

- Ж_О < 1,5 мг-экв/дм³ – малая жесткость;

- Ж_О = (1,5 ¸ 3,0) мг-экв/дм³ – средняя жесткость;

- Ж_О = (3,0 ¸ 6,0) мг-экв/дм³ – повышенная жесткость;

- Ж_О = (6,0 ¸ 12,0) мг-экв/дм³ – высокая жесткость;

- Ж_О > 12,0 мг-экв/дм³ – очень высокая жесткость.

Воды с высокой жесткостью дают накипные отложения на теплопередающих поверхностях.

В настоящее время энергетические парогенераторы питаются водой с весьма малой жесткостью (до 0,2 мкг-экв/дм³), однако в зависимости от состояния оборудования и технической культуры эксплуатации пределы колебаний общей жесткости могут изменяться в большую сторону.

Окисляемость воды. Окисляемость воды – показатель, имеющий условное значение и представляющий собой расход какого-либо сильного окислителя, необходимого для окисления в стандартных условиях органических примесей, содержащихся в одном литре воды.

Органические соединения, попадающие с питательной водой в парогенератор, могут быть одной из причин, влияющих на снижение рН продувочной воды.

При определении окисляемости происходит окисление не только содержащихся в воде органических веществ, но и некоторых неорганических, например железа (II), сероводорода, нитритов. Поэтому следует еще раз подчеркнуть, что окисляемость характеризует содержание в воде органических веществ лишь приближенно и условно.

Концентрация железа и меди. Основным источником поступления железа и меди являются процессы коррозии конструкционных материалов. Кроме того, железо и медь могут попадать в контур в результате присосов охлаждающей воды в конденсаторе и подогревателях.

В качестве конструкционных материалов 2 контура АЭС с блоками ВВЭР широко применяются углеродистые стали, сплавы на основе меди, нержавеющие аустенитные стали, высоколегированные хромом и никелем. Продукты коррозии конструкционных материаловпароводяного тракта составляют основную массу загрязнений в нерастворенном состоянии. Кроме того, они могут находиться в теплоносителе в растворенной, а также в коллоидной форме.

Повышение концентрации растворенных форм железа и меди приводит к превышению предела растворимости их соединений и, как следствие – к образованию накипи и шлама.

Кроме того, медь, являясь электроположительным металлом, стимулирует процесс электрохимической коррозии углеродистых сталей.

Масла и тяжелые нефтепродукты могут поступать во 2 контур с присосами охлаждающей воды в конденсаторе, через неплотности уплотнений насосного оборудования. Наличие масла в воде 2 контура сильно влияет на снижение обменной емкости ионитов ФСД БОУ, в первую очередь анионитов. Пригорая на поверхностях нагрева, образует отложения, снижающие теплоотдачу и экономичность. Продукты высокотемпературного термолиза органических соединений – это отложения, имеющие в своем составе вещества относительно плотной структуры и практически не растворяющиеся в минеральных кислотах. В связи с низкой теплопроводностью таких отложений наличие их даже при невысоких тепловых нагрузках приводит к перегреву металла с последующим разрушением.

Дата добавления: 2014-01-07