ЗАЩИТА ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТ КОРРОЗИИ
В. Ф. ГВОЗДЕВ
(ОРГРЭС)
Перечень водоподготовительного и теплового оборудования, защищаемого от коррозии, достаточно четко определен «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» и другими директивными и руководящими материалами. В отношении же выбора коррозионностойких защитных покрытий, которые следует применять в том или ином случае, подобной четкости пока не достигнуто. Причиной этого является появление в последнее время большого количества подобных материалов, свойства и технология применения которых еще не изучены в такой мере, чтобы можно было с достаточной четкостью определить рациональные области применения для каждого из них.
Условия эксплуатации водоподготовительного и теплосилового оборудования требуют применения для противокоррозионных покрытий материалов, которые должны быть непроницаемы для жидкостей и газов, обладать высокой химической стойкостью в воде и водных растворах нейтральных солей, кислот и щелочей, быть эластичными и в то же время механически прочными, хорошо сопротивляться истиранию, быть стойкими как при низких, так п при высоких температурах, а также обладать хорошей адгезией к металлу. Этими свойствами в той или иной мере обладает ряд полимерных материалов, которые и применяются главным образом для противокоррозионной защиты либо в виде лаков и красок, либо как футеровочные материалы. Кроме того, полимерные материалы могут быть применены и самостоятельно как коррозионностойкие конструктивные материалы. Однако в полной мере всем перечисленным требованиям не отвечает ни один из доступных пока для промышленного применения материалов, пригодных для противокоррозионной защиты, т. е. универсального материала, пригодного для защиты от коррозии оборудования, пока не существует. Поэтому для каждого случая необходимо выбирать такой материал, свойства которого наиболее полно удовлетворяют требованиям эксплуатации защищаемого от коррозии оборудования.
Проектные организации для защиты от коррозии водоподготовительного оборудования, оборудования конденсатоочистки, конденсатных баков и трубопроводов в настоящее время, как правило, предусматривают применение традиционных материалов — резины и перхлорвиниловых лаков.
Как известно, гуммирование является одним из наиболее надежных способов защиты от коррозии водоподготовительного оборудования и трубопроводов, работающих при умеренной температуре (40— 60° С).
Покрытия из резины пластичны, они удовлетворительно переносят вибрацию и удары, хорошо противостоят воздействию водных растворов солей, кислот и щелочей умеренных концентраций, а также воздействию растворенных в воде кислорода и углекислоты. На многих электростанциях гуммированное оборудование бесперебойно работает уже по 8—10, а на нескольких более чем 20—25 лет.
Однако, несмотря на хорошие эксплуатационные свойства противокоррозионных покрытий из листовой резины, первоначальные затраты на гуммирование довольно высоки, а главное технология гуммирования сложна и работы по выполнению такой защиты требуют много времени. Чтобы упростить технологию, на ряде электростанций были опробованы способы гуммирования оборудования каучуковыми растворами и пастами, что исключает операции подгонки и наклейки листовой резины.
Для этой цели применялись жидкий наирит (низкомолекулярный хлоропреновый каучук) и пастообразный тиокол (материал из класса полисульфидных каучуков) марки герметик У-30М. Покрытия из наирита и этого герметика могут длительно эксплуатироваться при температуре 60—80° С; они достаточно стойки в слабых растворах солей, кислот и щелочей, в пресной и морской воде. На электростанциях Мосэнерго наиритом и герметиком У-30М были покрыты трубные доски конденсаторов турбин для уплотнения вальцовочных соединений и защиты от коррозии под действием речной воды самих трубных досок. Четыре года эксплуатации показали, что эти покрытия стойки — каких-либо повреждений (вспучивания или отслаивания) не обнаружено. Менее удачным оказался опыт применения этого герметика для защиты от коррозии внутренней поверхности бака обессоленной воды на одной из электростанций Челябэнерго. Там через полгода эксплуатации были обнаружены вздутия защитной пленки, под которыми находилась смесь воды и окислов железа. Но, несмотря на эту неудачу, которая объясняется скорее всего нарушениями технологии работ, противокоррозионные покрытия наиритом, герметиком У-30М и подобными им материалами представляют большой практический интерес, поскольку при Этом упрощается технология гуммирования и появляется возможность защищать такие изделия, которые обычным способом гуммировать или чрезвычайно трудно, или совсем невозможно. В частности, трубы, особенно малых диаметров, значительно легче гуммировать жидким наиритом путем налива. Нанесение наирита распылителем позволяет гуммировать детали сложной конфигурации, обклейка которых листовой резиной представляет большие трудности и недостаточно надежна. Поэтому должны быть развернуты более широко исследование возможности применения жидких и пастообразных каучуков и изучение их свойств в длительной эксплуатации.
На ряде электростанций достаточно надежно работают в течение 8—10 лет защитные покрытия водоподготовительного оборудования, баков и трубопроводов из 15—20 слоев лакокрасочных материалов на основе перхлорвиниловых смол (грунт ХСГ-26, лак ХСЛ, эмали ХСЭ-1, ХСЭ-23, ХСЭ-26 и др.), которые применяются при температуре рабочей среды до 50—60° С. Однако высокая надежность покрытий из перхлорвиниловых лаков достигается только при самом тщательном соблюдении технологии их нанесения. Даже самые незначительные нарушения технологии, как показывает практика, приводят к тому, что покрытия из перхлорвиниловых лаков быстро выходят из строя (отслаивания, вздутия). Опробование покрытий из комбинации перхлорвинилового лака ХСЛ и хлориновой ткани, применяемой с целью уменьшения числа слоев лака в защитной пленке и, таким образом, уменьшения затрат времени и труда, показало, что эксплуатационные качества покрытий из хлориновой ткани неудовлетворительны. Кроме того, и трудоемкость выполнения таких покрытий все же остается значительной. Таким образом, покрытия с хлориновой тканью не имеют каких-либо особых преимуществ и перспективность их применения, по-видимому, невелика.
Определенный интерес будут представлять результаты длительных наблюдений за поведением в эксплуатации противокоррозионных покрытий из асбовинила (смесь лака этиноль с асбестом), который обладает хорошей адгезией к металлу и бетону, достаточной термостойкостью (рабочая температура до 100—110° С) и способностью полимеризоваться при комнатной температуре, по в течение достаточно длительного времени (30 суток).
В настоящее время па ряде электростанций успешно работают ионитовые фильтры и баки растворов коагулянта и соли, внутренняя поверхность которых покрыта асбовинилом. Удовлетворительные результаты достигнуты при применении асбовинила и для защиты от коррозии баков, температура воды в которых достигает 90—100°С. Асбовиниловое покрытие внутренней поверхности бака питательной воды на одной из ГРЭС Мосэнерго служит уже более 5 лет. Такой результат был достигнут за счет тщательного соблюдения технологии нанесения покрытия и, в частности, строгого выдерживания срока естественной полимеризации. Попытки ввода в эксплуатацию защищенного асбовинилом оборудования раньше этого срока приводили к разрушению покрытий. Дальнейшее накопление опыта эксплуатации покрытий из асбовинила позволит уточнить области применения этого материала.
В последние годы все более увеличивается применение для защиты от коррозии различного водоподготовительного оборудования лакокрасочных материалов на основе эпоксидных смол. Эти материалы выгодно отличаются от других материалов, выпускаемых промышленностью: хорошей стойкостью к воздействию воды, растворов кислот, щелочей и нейтральных солей при повышенных температурах (150—200 °С); очень высокой адгезией к черным и цветным металлам, пластмассам, бетону, стеклу; практическим отсутствием усадки при затвердевании; гибкостью в тонких слоях и т. д. Покрытия хорошего качества из материалов на основе эпоксидных смол могут быть получены как при повышенной температуре, так и при сушке в обычных условиях. Для перевода термопластичных и растворимых смол в неплавкое и нерастворимое состояние в эпоксидные лакокрасочные материалы перед употреблением добавляются специальные вещества— отвердители. Некоторые марки этих материалов содержат, помимо эпоксидной смолы и растворителя, также пигменты и наполнители.
Широкое применение материалы на эпоксидной основе нашли на электростанциях Челябэнерго. С помощью эпоксидных шпатлевок марок Э-4020 и Э-4021 там уже в 1964 г. было защищено от коррозии более 90 единиц различного водоподготовительного оборудования.
Эффективным оказалось применение эпоксидной шпатлевки для защиты от коррозии насосов типа 6НДС, использовавшихся для перекачивания кислых регенерационных вод Н-катионитных фильтров и горячих (90—95° С) моющих растворов щелочи и кислоты при химических очистках котлов. Покрытый изнутри эпоксидной шпатлевкой насос выдержал две химические промывки без повреждения деталей — потребовалось лишь повторное нанесение шпатлевки, поврежденной в ряде мест.
Представляют большой практический интерес еще две области применения эпоксидной шпатлевки — для защиты от коррозии бетонных подушек ионитных фильтров и для ремонта повреждений гуммированной аппаратуры. В нескольких Na- и Н-катионитных фильтрах бетонные днища вместо битуминоля защищались 6—8 слоями эпоксидной шпатлевки, наносимой на сухой бетон с соблюдением обычной технологии и правил техники безопасности. Такая защита оказалась вполне удовлетворительной. Эпоксидная шпатлевка применяется и для покрытия бетонных днищ, и в случае повреждения нанесенного битумного покрытия. В этом случае битум и слой бетона толщиной 20—40 мм удаляются, подливается слой кислотоупорного бетона, который после просушки и покрывается эпоксидной шпатлевкой.
При ремонте повреждений резины в гуммированной аппаратуре отставший от металла участок резины срезается, металл зачищается и обезжиривается, после чего подготовленное место покрывается эпоксидной шпатлевкой. Хорошая адгезия шпатлевки и к металлу, и к резине обеспечивает полную защиту поврежденного места от коррозии.
Помимо водоподготовительного оборудования, на электростанциях Челябэнерго эпоксидная шпатлевка применяется и для защиты дренажных баков, баков низких точек и баков запаса конденсата емкостью от 8 до 400 м3, работающих с водой, имеющей температуру 80—95° С. После года эксплуатации состояние покрытий было удовлетворительным. Опыт же применения эпоксидной шпатлевки для защиты аккумуляторных баков деаэраторов с давлением 1,2 бар пока дал отрицательный результат — покрытие через несколько суток разрушилось.
Опыт работы с эпоксидной шпатлевкой в системе Челябэнерго показал, что для получения хорошего покрытия требуется тщательное соблюдение технологии нанесения покрытия на всех этапах работы. Исключение операции обезжиривания очищенной поверхности металла или нанесение покрытия не сразу, а спустя 15—20 ч после очистки и обезжиривания и т. п. приводит к быстрому разрушению выполненного покрытия.
На электростанциях Мосэнерго для защиты от коррозии водоподготовительного оборудования с положительным результатом опробованы эпоксидная смола ЭД-5 и эпоксидный лак № 2400, изготовляемый в Чехословацкой Социалистической Республике.
Успешно применяются материалы на основе эпоксидных смол и на ряде электростанций других энергосистем. На одной из ТЭЦ Ивэнерго с помощью смолы ЭД-5 и стеклоткани были успешно отремонтированы бетонные подушки в фильтрах обессоливающей установки. На ГРЭС Белоруссэнерго эпоксидные смолы применяют для ремонта и защиты от коррозии насосов, перекачивающих агрессивные растворы, для защиты эжекторов, подающих регенерационный раствор серной кислоты. На ТЭЦ одного из предприятий эпоксидными смолами покрыты осветлители, в которых производится коагуляция воды сернокислым алюминием. Такое широкое и достаточно успешное применение лакокрасочных материалов на основе эпоксидных смол показывает, что этот вид противокоррозионной защиты весьма перспективой.
Важной задачей является защита от коррозии баков с водой, имеющей температуру 80—150° С; для этой цели первоначально применялся бакелитовый лак. Однако недостаточная адгезия его к металлу и сложность технологии нанесения покрытия из этого материала вынуждают считать его малоперспективным.
Более успешно, как это видно из изложенного выше, для защиты баков с горячей водой могут применяться асбовинил и лакокрасочные материалы на эпоксидной основе. Специальные обширные исследования, выполненные Водным отделением ВТИ, ВПК Лакокраспокрытие и химслужбой Мосэнерго, позволили рекомендовать для противокоррозионной защиты оборудования, находящегося под воздействием горячей (90—95° С) воды, помимо асбовинила, также мастику № 579 (смесь раствора битума и асбестового волокна с добавлением растительных масел) либо эмаль ВЛ-515 (раствор смолы поливинилбутираля и крезолформальдеглда в смеси органических растворителей). На электростанциях Мосэнерго эмалью ВЛ-515 покрываются баки для сбора и хранения горячей воды и аккумуляторные баки деаэраторов с давлением 1,2 бар. Наблюдения в течение нескольких лет показали, что покрытия на этом оборудовании сохраняются хорошо.
Недостаточно используется в качестве конструкционного материала винипласт, хотя он хорошо обрабатывается, стоек в растворах кислот, щелочей, солей и в нейтральных средах, содержащих окислители. При применении винипласта с учетом его физико-химических свойств достигаются отличные результаты при защите от коррозии самых разнообразных объектов. Так, на одной из электростанций Челябэнерго при облицовке листовым винипластом дренажного канала под Н-катионитными фильтрами был достигнут лучший результат, чем при применении перхлорвинилового грунта ХСГ-26 и лака ХСЛ и даже листового свинца толщиной 2 мм. Успешно эксплуатируются на ряде электростанций винипластовые трубопроводы и дренажи ионитных фильтров. Но, несмотря на ценные качества винипласта, до сих пор не используются стальные трубы, футерованные винипластом, хотя освоение их монтажа и эксплуатации позволило бы решить одну из трудных задач — надежную защиту от коррозии трубопроводов.
Мало еще используется полиизобутилен, хотя, например, на нескольких электростанциях с помощью этого материала были надежно защищены дренажные каналы обессоливающих установок. Полиизобутилен, вероятно, целесообразно применять для защиты тех емкостей, работающих с коррозионноагрессивными растворами при температуре до 50° С, которые из-за больших габаритов трудно выполнить из винипласта.
Не опробовано применение полиэтилена для защиты внутренней поверхности водоподготовительного оборудования. Удачный опыт применения труб из полиэтилена ограничивается всего несколькими обессоливающими установками. Не применяются стальные трубы, футерованные полиэтиленом.
При подыскании высокотемпературных покрытий было бы целесообразно опробовать лакокрасочные материалы и каучуки на кремнеорганической основе. Большую работу предстоит провести и в области совершенствования подготовительных операций при нанесении покрытий. Известно, что качество покрытий в значительной мере определяется полнотой очистки поверхности металла от окалины и ржавчины. До последнего времени эта операция выполнялась пескоструйным способом с применением кварцевого песка. Помимо того, что пескоструйная очистка кварцевым песком вредна для здоровья выполняющих ее лиц (поэтому такую работу разрешается производить только с разрешения санитарной инспекции), этот способ зачастую и не дает необходимых результатов. Лучшие результаты были получены на одной из ТЭЦ Челябэнерго при применении для очистки металлического песка. Целесообразно опробовать также химические методы очистки металла перед нанесением покрытий, так как этим путем можно добиться не только хороших результатов, но и уменьшить трудоемкость подготовительных операций.
Таким образом, в деле совершенствования техники противокоррозионной защиты металла лакокрасочными и конструкционными полимерными материалами предстоит еще большая работа. Тем не менее уже сейчас можно наметить области применения основных материалов для противокоррозионной защиты основного оборудования. Так, для защиты внутренней поверхности осветлителей и баков для осветленной, декарбонизированной и химически обработанной воды, а также баков регенерационных вод желательно применять эпоксидные смолы; для механических фильтров — резину; для ионитных фильтров — резину и эпоксидные смолы; для удалителей углекислоты — эпоксидные смолы; для трубопроводов — эпоксидные смолы, резину пли лаки на перхлорвиниловой основе, хотя более предпочтительно освоить применение полиэтиленовых труб и труб, футерованных винипластом или полиэтиленом. Для защиты от разрушения дренажных каналов могут применяться полиизобутилен и винипласт, а для защиты бетонных ячеек для мокрого хранения соли, коагулянта и т. п. — асбовинил и эпоксидные смолы. Для защиты оборудования и трубопроводов, работающих на горячей воде могут применяться лак ВЛ-515, асбовинил и эпоксидные смолы.
Приведенный перечень является ориентировочным и должен уточняться и дополняться на основе данных эксплуатации противокоррозионных защитных покрытий, а также на основе результатов научно-исследовательских работ в этой области.
