Введение к работе
Актуальность темы. Использование высокоагрессивных вод в элементах судовых энергетических установок (СЭУ) является важной задачей судовой энергетики. В первую очередь это относится к комплексному применению морской воды не только для ох-лаадения теплообменников, но и для производства из нее пара и пресной воды. Большое значение имеет также термическая переработка судовых сточных вод. Общей проблемой, сдерживающей внедрение установок термической переработки агрессивных сред, является высокая скорость коррозионного износа оборудования, вызывающая необходимость всестороннего исследования процессов коррозии и защиты от нее. Использование данных сред при повышенных температурах является нетрадиционным для СЭУ, поэтому в науке и технике накоплено недостаточно данных о коррозионной стойкости металлов в этих условиях, что затрудняет прогнозирование надежности и долговечности эксплуатации установок. В связи с невозможностью полного удаления коррозионно-активных компонентов из морской и сточной воды методами водоподготовки, возникает необходимость исследования иных, нетрадиционных для СЭУ, способов защиты от коррозии. Учитывая повышенную коррозионную опасность, необходимо внедрение таких методов контроля коррозии, которые обеспечивали бы непрерывное оперативное и автоматизированное наблюдение за оборудованием.
Работы по данному направлению проводились в соответствии с Межвузовской научно-технической программой "Океанотехника" (приказ Госкомвуза $ 618 от 2.07.91 г.), Межвузовской региональной научно-технической программой "Научно-технические и социально-экономические проблемы развития Дальневосточного региона России" (приказ Госкомвуза № 357 от 10.06.93 г.), планом фундаментальных и прикладных поисковых исследований, утвержденным Постановлением Госкомиссии Правительства от 24.09. 1991 г. № 58 (тема "Удвоение ДАН"), планом научно-исследовательских работ Приморского КП ВНТОС ил.акад. А.Н.Крылова на 1989-1990 гг. (тема » 5/743-89П).
Цель работы. Исследование коррозионных процессов в эксплуатационных условиях при работе элементов теплоэнергетического оборудования, контактирующего с морской и хозбытовой сточной водой, исследование эффективности и определение параметров
- 4 -катодной защиты от коррозии в морской воде при повышенных параметрах, разработка промышленного датчика экспресс-контроля скорости коррозии.
Методы исследования. Определение параметров коррозионного датчика и его рабочей характеристики производилось при помощи расчетов на компьютере. Исследование процессов коррозии осуществлялось в лабораторных и эксплуатационных условиях, путем электрохимических и гравиметрических измерений. Определение электропроводности рабочих сред проведено кондуктометри-ческим методом. При обработке результатов экспериментов использовались методы математического анализа и статистики.
Основные положения, представляемые к защите.
-
Совокупность новых экспериментальных результатов при исследовании скоростей коррозии в трубопроводах забортной морской воды СЭУ.
-
Результаты исследования эффективности катодной защиты от коррозии нелегированной стали в морской воде при температурах 160? 200 С.
-
Датчик экспресс-контроля скорости коррозии на промышленной установке по переработке сточных вод.
-
Совокупность новых экспериментальных результатов исследования коррозионных процессов в хозяйственно-бытовой сточной воде при температурах до 160 С.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. В течение трех месяцев непрерывного экспери
мента в трубопроводах забортной морской воды судовой энерге
тической установки впервые определены экспрессные (близкие к
мгновенным) скорости коррозии нелегированной стали и меди,
исследовано развитие процесса коррозии во времени, определены
сезонные колебания скорости коррозии и колебания, связанные
с изменением условий эксплуатации.
-
Определены поляризационные и дифференциальные поляризационные кривые при катодной поляризации стали в морской воде при температурах 160 200 С, доказана эффективность применения катодной защиты стали в морской воде при температурах до 200 С, определены зависимости скорости коррозии от величины защитного тока и критерии защиты.
-
Путем экспериментальных исследований определены геометрические параметры промышленного датчика экспресс-контроля
коррозии в сточной воде, рассчитаны электрические параметры измерительной схемы, рассчитана рабочая характеристика датчика.
4. Впервые в эксплуатационных условиях в течение 200часо-вого эксперимента исследованы процессы коррозии в низкотемпературных и высокотемпературных элементах установки жидкофаз-ной (термической) очистки сточных вод, исследована коррозионная агрессивность хозбытовой сточной воды и частично-очищенной воды на выходе из установки, выявлены эмпирические зависимости скорости коррозии нелегированной стали от времени при 60 и 160С, определены эмпирические зависимости изменения концентрации растворенного в воде железа от времени при низкотемпературном и высокотемпературном нагреве воды, проведено сравнение результатов коррозионных испытаний в реальной хозбытовой сточной воде и ее имитате, исследована электропроводность воды.
Практическая значилость.
-
Рекомендации по применению катодной защиты позволяют снизить износ оборудования, контактирующего с морской водой при І6СЯ-200С в 15 раз и довести его до приемлемых значений, что значительно повышает надежность и долговечность работы установок на морской воде.
-
Предложенный датчик контроля коррозии позволяет осуществлять непрерывный автоматизированный контроль непосредственно в условиях эксплуатации установки по термической переработке сточных вод.
-
Данные о скоростях коррозии в морской и хозбытовой сточной воде, выявленные зависимости скорости коррозии от времени позволяют обоснованно прогнозировать работоспособность установок, перерабатывающих морские и сточные воды.
Внедрение результатов работы.
Результаты внедрены на сторожевом корабле "Сторожевой" при контроле скорости коррозии и эффективности электрохимической защиты от нее в трубопроводах забортной морской воды боевой части № 5; на промышленной установке термической переработки сточных вод АО "Дальзавод" при контроле скорости коррозии; используются в учебных курсах "Электрохимические процессы в элементах судового энергетического оборудования" и "Судовое вспомогательное энергетическое оборудование" кафедры СТСУ ДВГТУ.
- б -
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждены и одобрены на следующих конференциях и семинарах:
-
Международная юбилейная конференция Американского национального общества инженеров-коррозионистов "Коррози-93" (Новый Орлеан, 1993 г.).
-
Международная конференция по судостроению, посвященная 100-летию ЦНИИ имени акад. А.Н.Крылова (Санкт-Петербург, 1994 г.).
-
Всесоюзная конференция "Проблемы коррозии и защиты сплавов металлов и конструкций в морской среде" (Институт химии ДЮ РАН, Владивосток, 1991 г.).
-
12-я Дальневосточная научно-техническая конференция "Учет особенностей ДВ бассейна при проектировании и модернизации судов" (Владивосток, 1995 г.).
-
Научный семинар лаборатории покрытий Института химии ДВО РАН (Владивосток, 1995 г.).
-
Семинары секций "Судовые энергетические установки"
и "Охрана окружающей среды" Приморского НИ НТО игл. акад. А.Н. Крылова (Владивосток, 1989, 1990 гг.).
7. 33-я юбилейная научно-техническая конференция Дальне
восточного государственного технического университета (Влади
восток, 1993 г.).
Публикации. Автором опубликовано 12 научно-исследовательских работ, включая I авторское свидетельство. Наиболее полно материалы диссертации отражены в 8 публикациях, в том числе за рубежом.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Содержит 92 страницы машинописного текста, 35 рисунков, 24 таблицы. Список литературы составляет 116 наименований.
