Príčiny hrdzavenia a perforácie v chladiacich vežiach po niekoľkých rokoch prevádzky

 

 

 

 

 

 

I. Mechanizmus korózie jadra: Elektrochemická korózia dominuje v procese hrdzavenia a perforácie

 

 

 

 

 

Kovové komponenty chladiacich veží (väčšinou uhlíková oceľ a galvanizovaná oceľ) sú dlhodobo vystavené prostrediu na rozhraní voda{0}}vzduch, kde sa na povrchu ľahko vytvára množstvo mikrogalvanických článkov, ktoré spúšťajú nepretržitú elektrochemickú koróziu – hlavnú príčinu hrdzavenia a perforácie.

 

Atómy železa v oblasti anódy podliehajú oxidačným reakciám a postupne sa rozpúšťajú na ióny železa (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻), čo spôsobuje nepretržitú stratu kovovej matrice; redukčné reakcie prebiehajú v oblasti katódy, kde sa rozpustený kyslík vo vode spája s elektrónmi za vzniku hydroxidových iónov (O₂ + 2H2O + 4e⁻ → 4OH⁻), ktoré nepretržite poháňajú koróznu reakciu.

 

 

Hydroxid železitý [Fe(OH)₂] produkovaný koróznou reakciou sa ďalej oxiduje na hydroxid železitý [Fe(OH)3], prípadne vytvára uvoľnenú a poréznu hrdzu. Na rozdiel od hustých vrstiev oxidu kovu hrdza nemôže poskytnúť ochranu; namiesto toho adsorbuje vlhkosť a kyslík, čím urýchľuje koróziu vnútornej kovovej vrstvy.

 

 

Najmä ak sú vo vode chloridové ióny, rýchlo prenikajú cez pasivačný film na kovovom povrchu a vytvárajú okludované bunky, čo spôsobuje lokálnu jamkovú koróziu.

 

 

Ako sa jamkovanie neustále prehlbuje, nakoniec sa vytvorí perforácia, ktorá je hlavným spúšťačom krátkodobej{0}}perforácie v mnohých chladiacich vežiach.

 

 

 

 

 

 

II. Štyri hlavné urýchľujúce faktory: Kľúče k rýchlej perforácii hrdze do 3–5 rokov

 

(1) Zhoršenie kvality cirkulujúcej vody výrazne zvyšuje rýchlosť korózie

 

 

 

 

 

 

Cirkulujúca voda pôsobí ako „katalyzátor“ korózie chladiacej veže. Zhoršenie kvality vody priamo urýchľuje koróziu kovu a je najkritickejším urýchľujúcim faktorom. Počas prevádzky chladiacej veže vedie kontinuálne odparovanie vody ku koncentrácii solí, ako sú chloridové ióny a síranové radikály vo vode, čo výrazne zvyšuje vodivosť vody a zvyšuje rýchlosť elektrochemickej korózie 3 až 5-krát.

 

 

Medzitým nekontrolovaná hodnota pH cirkulujúcej vody zhoršuje koróziu: keď je pH nižšie ako 6,5, voda je kyslá a priamo rozpúšťa kovovú matricu; keď pH presiahne 9, ľahko sa vytvorí vodný kameň. Vodný kameň pokrývajúci kovový povrch spôsobuje pod-nánosovú koróziu, vytvára lokálne rozdiely v koncentrácii kyslíka a urýchľuje hrdzavenie.

 

 

 

 

 

Okrem toho proces rozprašovania a prevzdušňovania chladiacich veží nasýti rozpustený kyslík vo vode (zvyčajne 8–10 mg/l), čím sa nepretržite posilňuje katódová reakcia a podporuje prebiehajúca korózia. Mikroorganizmy ako baktérie a riasy vo vode vytvárajú biofilmy a ich metabolizmus produkuje kyslé látky ako sírovodík, čím ďalej poškodzuje pasivačný film na povrchu kovu a zintenzívňuje lokálnu koróziu.

 

 

 

(2) Včasné zlyhanie anti-koróznych náterov zbavuje kovy ochranných bariér

 

 

 

 

Antikorózne nátery na kovových komponentoch chladiacich veží slúžia ako prvá línia obrany proti korózii. Včasné zlyhanie povlaku vystavuje kovy priamo korozívnemu prostrediu, čo vedie k rýchlej korózii.

 

Porucha povlaku pramení hlavne z troch aspektov: po prvé, konštrukčné chyby – počas inštalácie má mnoho chladiacich veží neúplné odhrdzovanie kovového povrchu (nespĺňajúce normu Sa2,5), čo má za následok zlú priľnavosť medzi povlakmi a kovovými matricami a následné praskanie a odlupovanie; po druhé, poškodzovanie životného prostredia – ultrafialové žiarenie, denné kolísanie teplôt, odieranie prúdením vody a odieranie prachu v prostredí s otvoreným{1}}vzduchom postupne starnú a popraskajú nátery, čím sa stráca ich ochrana;

 

 

po tretie, štrukturálne medzery – nátery sa nedajú rovnomerne naniesť na zvary, príruby a spoje komponentov, kde sa hromadí voda a prach a stávajú sa „katastrofálnymi oblasťami“ korózie, ktoré najskôr hrdzavejú a postupne prenikajú.

 

 

 

(3) Inherentné nedostatky vo výbere materiálu a konštrukcie oslabujú odolnosť proti korózii

 

 

Nesprávny výber materiálu je hlavným inherentným faktorom pre krátkodobé{0}}zhrdzavenie chladiacich veží. Na zníženie nákladov mnohí výrobcovia používajú bežnú uhlíkovú oceľ alebo galvanizovanú oceľ na telesá, podpery a ďalšie komponenty veží, ktoré majú slabú odolnosť proti korózii, najmä v prostredí s vysokým-slaním alebo kyslou vodou s extrémne rýchlou koróziou.

 

Nedostatočná hrúbka pozinkovanej vrstvy a neštandardné procesy zinkovania spôsobujú rýchle opotrebovanie a odlupovanie pozinkovaných vrstiev, čím strácajú svoj ochranný účinok. Medzitým nerozumný konštrukčný návrh chladiacej veže, ako sú nadmerné medzery v spojoch komponentov a zlé odvodnenie, vedie k dlhodobému-nahromadeniu vody a miestnemu korozívnemu prostrediu. Nesprávna konštrukcia náveternej strany veže spôsobuje turbulentné prúdenie vzduchu, urýchľuje drhnutie vodnej pary o kovy a zhoršuje koróziu.

 

 

 

(4) Neadekvátne riadenie prevádzky a údržby zhoršuje koróziu

 

 

 

Mnoho používateľov zanedbáva každodennú prevádzku a údržbu chladiacich veží, takže problémy s koróziou zostávajú neodhalené a nekontrolované, čo sa nakoniec rýchlo rozvinie do perforácie.

 

Bežné nedostatky údržby zahŕňajú: neschopnosť pravidelne testovať kvalitu cirkulujúcej vody a včas pridávať inhibítory korózie a inhibítory vodného kameňa, čo vedie k trvalému zhoršovaniu kvality vody;

 

zlyhanie pravidelného čistenia vodného kameňa, biofilmov a nečistôt vo vnútri veže, čo zintenzívňuje lokálnu koróziu; neschopnosť pravidelne kontrolovať{0}}korózne nátery a včas opraviť praskliny a odlupovanie, čím sú kovy nepretržite vystavené;

 

nedostatok mrazuvzdorných opatrení v zime, čo spôsobuje praskliny na kovových komponentoch v dôsledku cyklov zmrazovania{0}}rozmrazovania a stáva sa prelomovým bodom pre koróziu.

 

 

 

III. Záver

 

 

Hrdzavenie a perforácia v chladiacich vežiach po niekoľkých rokoch prevádzky nie sú spôsobené jediným faktorom, ale kombináciou elektrochemickej korózie ako jadra, spolu s dlhodobým{0}}zhoršením kvality vody, zlyhaním povlaku, chybami materiálu a konštrukcie a nedostatočnou prevádzkou a údržbou.

 

 

Ak chcete predĺžiť životnosť chladiacich veží, úsilie musí začať od zdroja: výber materiálov vysoko odolných voči korózii-, štandardizácia konštrukcie antikoróznych náterov, posilnenie kontroly kvality cirkulujúcej vody, vykonávanie každodenných kontrol prevádzky a údržby a včasné riešenie skrytých rizík korózie. Len tak je možné účinne spomaliť rýchlosť korózie a zabrániť predčasnému hrdzaveniu a perforácii.