برق قدرت
ریشه مشكلات مذكور، میتواند به دلیل:
- وجود اشكال در طراحی، ساخت یا نصب اجزای نیروگاه
- وجود اشكال در بهرهبرداری
و یا هر دوی آنها باشد.
مورد اول زمانی اتفاق میافتد كه بررسی علمی دقیق ونظارت كافی از طرف خریدار و مشاورانش بر طرحها و فرآیندهای ساخت و نصب صورت نگیرد و مورد دوم هنگامی به وقوع میپیوندد كه واحد بهرهبرداری نیروگاه دستورالعملها، استانداردها و مبانی علمی و فنی را به طور كامل مورد توجه و استفاده قرار ندهد. در این میان مهمترین زیان وارده به اجزای نیروگاه در طول عمر آنها آسیبهای متالورژیكی است. با توجه به بالا بودن آمار مربوط به تخریب اجزای بویلر راهكارهایی جهت كنترل پارامترهای مختلف نگهداری جهت كاهش ضررهای ناشی از تخریبهای موجود و نیز گامبرداری در جهت افزایش عمر تجهیزات امری ضروری است.
ارزیابی آماری و اقتصادی تخریب اجزای بویلر
آمارهای منتشر شده توسط وزارت نیرو نشان میدهد كه در نیمه اول سالهای 1382 و 1383، خروجهای اضطراری ناشی از زوالهای بویلرها، بیشترین سهم را در انرژی هدر رفته ناشی از توقف واحدها داشتهاند. بر اساس این آمارها در نیمه اول سال 1382، 1540 هزار كیلووات بر ساعت انرژی غیرقابل تولید و 6886 ساعت خروج واحدها از مدار بر اثر زوالهای اجزای بویلر بوده است كه این میزان انرژی 27 درصد كل انرژی در نیمه اول سال 1382 است. در نیمه اول سال 1383 نیز میزان انرژی غیرقابل تولید بر اثر زوالهای اجزای بویلر 1226 هزار كیلووات بر ساعت بوده كه ناشی از 6543 ساعت خروج واحدها از مدار طی شش ماه اول سال 1383 است. این میزان انرژی هدر رفته، 24 درصد كل انرژی هدررفته در نیمه اول سال 1383 است. با احتساب این ارقام بر اساس قیمت 40 تومان به ازای هر كیلووات بر ساعت میزان انرژی تولید نشده ناشی از زوالهای اجزای بویلر در نیمه اول سال 1382، حدود 424 میلیارد تومان ودر نیمه اول سال 1383، 320 میلیارد تومان بوده است. بر اساس تحقیقات بیست ساله دپارتمان متالورژی Riley Stocker حدود 81 درصد توقف بویلرهای نیروگاههای بخاری آمریكا بر اثر زوالهای مكانیكی و 19 درصد آن به دلیل زوالهای ناشی از خوردگی بوده است. بر اساس این تحقیق سهم آماری هر كدام از زوالهای مكانیكی به قراری است كه در جدول 1 آمده است. همچنین آمار انواع زوالهای ناشی از خوردگی در جدول 2 آمده است.
جمع ارقام جدول 2 به دلیل اینكه ممكن است یك عامل دو بار تكرار شود (مثلاً خوردگی میتواند هم ناشی از آب ورودی به بویلر و هم بر اثر تخریب هیدروژنی باشد) بیشتر از 100 درصد است. بر طبق همین گزارش میزان تخریبها بر اساس مكان وقوع در جدول 3 آمده است. از سوی دیگر آمارهای ارایه شده توسط منابع چینی نیز مشابه دادههای فوق است. حال با توجه به اینكه بر طبق آمارها حدود 4 درصد تلفات سالیانه در نیروگاههای بزرگ مربوط به خسارات لولههای بویلر است و بیش از 80 درصد آنها منجر به توقف كار بویلر میشود. میتوان به تفاوت این ارقام با آمارهای نیروگاههای داخل و نیز میزان خسارتی كه از زوالهای لولههای بویلر نتیجه می شود، واقف شد.
یكی از دلایل هزینه بسیار سنگینی كه زوالهای بویلر ایجاد میكند، خروجهای اجباری بلندمدت واحد از مدار برای تعمیر یا جایگزینی قطعات است. یكی از آمارهای منتشر شده در این مورد كه میتواند تخمین مناسبی برای خسارت به دست دهد در جدول 4 آمده است.
بر این اساس، خسارت ناشی از برخی زوالها میتواند به بیش از 30 میلیون دلار برسد. توجه به این میزان تلفات انرژی و سرمایه در داخل و در سطح جهانی میتواند دلیلی بسیار اساسی برای ضرورت توجه به فرایندهای افزایش عمر بویلرها و اجزا آنها در نیروگاههای بخاری باشد.
در یك نگاه كلی میتوان اجزای بویلر را به سه دسته اصلی تقسیم كرد: اجزای تحت تنش، اجزای بدون تنش و اجزایی كه در تماس یا نزدیك به آتش هستند. طبق آمار ارایه شده برای نیروگاههای كشور چین، در اجزای تحت فشار، در 34 درصد موارد سوپرهیتر، در 19 درصد موارد ریهیت، در 37 درصد موارد لولههای واتروال و اكونومایزر و در 10 درصد موارد سایر اجزا باعث خروج بویلر شدهاند. از سوی دیگر در اجزایی كه تحت تنش نیستند در 54 درصد موارد پوششهای خارجی، در 33 درصد موارد داكتها، در 7 درصد موارد آجرهای بویلر و در 6 درصد موارد سایر اجزا عامل خروج بویلر گزارش شدهاند. همچنین در 78 درصد علل زوال اجزای تحت تنش مكانیزمهای خستگی، خزش، خوردگی، فرسایش و عدم بهرهبرداری مناسب و 72 درصد زوالهای اجزای بدون تنش مكانیزمهای خستگی و خوردگی بوده است.
همانطور كه اشاره شد عدم توجه به پارامترهای طراحی وساخت یا اشكال در بهرهبرداری یا نگهداری میتواند باعث ایجاد آسیبهای متالورژیكی شود. این آسیبها به طور كلی به دو دسته تقسیم می شوند: آسیبهای ناشی از پدیدههای مكانیكی (مانند خزش، اورهیت كوتاه مدت، خستگی و ...) و آسیبهای ناشی از خوردگی اجزا.
كنترل آسیبهای مكانیكی
همانطور كه درمقدمه اشاره شد درصد بالایی از تخریب لولهها ناشی از زوالهای مكانیكی و خوردگی است. برای كنترل این مكانیزمها روشهای گوناگونی وجود دارد كه اجرای آنها میتواند تخریبها را به طور چشمگیری كاهش دهد. در ادامه این نوشتار مهمترین مكانیزمها و روشهای مهم كنترل آنها آورده شده است.
اورهیت كوتاه مدت
در خسارت ناشی از اورهیت كوتاهمدت، لوله در معرض دمای بالا قرار دارد بطوریكه توانایی تحمل فشار بخار را نداشته و تسلیم شدن فلز یا تغییر شكل آن رخ میدهد. اورهیت شدن سریع یا كوتاهمدت معمولاً در نتیجه بالا بودن حدود چند درصد درجه بالاتر از دمای طراحی لوله برای مدت زمان چندین دقیقه است. در این نوع خسارت تغییر شكل قابل توجهی به شكل لوله و همچنین كاهش در سطح مقطع آن رخ میدهد. غالباً شكستهای ناشی از اورهیت كوتاه مدت حین روشن كردن بویلر اتفاق میافتد. علت این پدیده، عدم وجود بخار خنككننده و یا جریان آب است كه منجر به ازدیاد بیش از حد دمای لوله میشود. بعنوان مثال هنگامی كه در لولههای سوپرهیتر با مشكل چگالیده مواجه شویم. دمای لوله به 0C871 و یا بالاتر از آن رسیده ودر نهایت منجر به تخریب لوله میشود. شكستهای حاصل از اورهیت كوتاهمدت بصورت شكست ترد بوده و لبههای نازكی داشته و مانند دهان ماهی باز است. مهمترین دلایل وقوع این پدیده عبارتند از:
- انسداد داخلی لوله
- قطع یا كاهش جریان سیال و یا پایین بودن سطح آب درام
- قطع جریان سیال در اثر تخریب لوله در نقاط دیگر
- فرا احتراق یا احتراق ناقص مشعلهای بویلر
چون این پدیده به دلایل متعددی اتفاق می افتد، راههای پیشگیری از آن نیز گوناگون است كه بطور كلی میتوان به موارد زیر اشاره كرد:
- جلوگیری از مسدود شدن لولهها و هر عاملی كه باعث كاهش حجم سیال عبوری از لولهها شود، مثل رسوبات داخلی لولهها ومساله چگالیده شدن
- جلوگیری از افزایش بیش از حد سرعت احتراق و كاركرد نامناسب مشعلها
- جلوگیری از ورود براده، ذرات جوش و ابزار به داخل لولهها كه ممكن است باعث انسداد و تخریب لولهها شوند.
- كنترل آب اسپری شده از سوی دیسوپرهیترها و انتقال حرارت لولههای واتروال.
- طراحی مجدد نواحیای از بویلر كه شار حرارتی بالایی تحمل میكنند (تغییر مكان یك لوله خمدار یا افقی از یك ناحیه با شار حرارتی بالا نیز میتواند مساله اورهیت كوتاهمدت را به تعویق اندازد).
اورهیت بلندمدت (خزش)
درخسارت ناشی از اورهیت بلندمدت كه به آن خزش دمای بالا نیز گفته میشود، لوله برای مدت زمان طولانی در معرض دما و تنشی قرار دارد كه خزش در آن رخ میدهد.
خزش دمای بالا عمدتاً در لولههای سوپرهیتر و ریهیترها در محلهایی ایجاد میشود كه:
1- بطور جزیی توسط ذرات یا تكهها، آب چگالیده، پوستهها و یا رسوباتی مسدود شده باشند.
2- شدیداً در معرض تابش و یا جریان گازهای داغ قرار دارند.
3- به خاطر اتصالات یا نازك شدن لولهها در معرض تنش بالاتری قرار دارند.
4- در آنها از موادی با خواص مناسب استفاده نشده است.
5- تغییر انتقال حرارت لولهها به دلیل تشكیل لایه اكسید داخلی
تخریبهای آسیب خزشی ناشی از افزایش دورهای دمای فلز به بالاتر از حد طراحی با تغییر شرایط طراحی یا بهبود كیفیت وجنس مواد اولیه تحت كنترل درمیآیند. تخریب لولههای سوپرهیتر در اثرخزش دما بالا همچنین درنزدیكی محل اتصالات و یا اتصالات جوش داده شده به لولهها رخ میدهد.
برای كاهش یا جلوگیری از چنین زوالهایی موارد زیر باید رعایت شود:
1- تمیز كاری شیمیایی لولهها برای حذف لایه اكسیدی، ذرات خارجی و یا رسوبهایی كه داخل لولهها جمع شدهاند.
2- پیشگیری از زوالهای ناشی از نازك شدن لولهها با ضخامتسنجی و تخمین عمر باقیمانده آنها.
3- تغییر دمای كاری لولهها ویا تغییر جنس آنها در نواحیای از لولهها كه دچار افزایش بیش از حد دما یا تنش هستند (در صورت امكان).
4- جایگزینی لولهها با لولههای فریتی با كرم بیشتر و یا لولههای آستنیتی (اگر شرایط كاری را نتوانیم تغییر دهیم).
5- طراحی مناسب اتصالات لولهها. اشكال C شكل یا زین اسبی نباید به كار روند چون جلوی انبساط لوله را میگیرند.
6- اتصالات جوشكاری شده باید در نواحیای به كار روند كه شرایط كاری لوله (تنش و دما) نزدیك به حد نهایی مجاز آن نباشد.
7- بست لولهها با استفاده از یك روپوش در معرض گازهای كوره نباشد. چون دمای آنها بالا میرود و از طرفی خنك نمیشوند به همین دلیل تنش و دمای لوله جوش خورده به آنها به طول موضعی افزایش مییابد.
8- حین نصب، به تراز بودن اجزای سوپرهیتر، دقت شود.
9- كاهش چند درجهای دمای بخار
10- از نگهدارندههایی با بیشترین انعطافپذیری استفاده شود.
آسیب در جوشهای غیرهمجنس
در قسمتهای ریهیتر و سوپرهیتر به دلیل نیاز به مقاومت خزشی و اكسیداسیونی بالا از لولههای فولادی آستنیتی استفاده میشود، اما در قسمتهای اولیه كه دما كمتر است از فولادهای فریتی استفاده میشود. بنا بر این یك جوش نامتجانس بین لولههای فریتی و آستنیتی با پركنندههای فریتی، آستنیتی یا اینكونلی وجود دارد. تنش كلی اعمال شده بر محل اتصال، ناشی از اختلاف ضریب انبساط حرارتی فولادها، فشار بخار، وزن لولهها و گرادیان حرارتی دیواره و همچنین انبساط حرارتی ناشی از نگهدارنده لولهها است. تنش یا دمای بالاتر از حد طراحی، منجر به تسریع فرآیند خزش شده و تركهای خزشی پدید میآیند.
جهت بهبود معضل فوق لازم است كه دما و تنش كاری تخمین زده شوند و مرتب كنترل شوند و بدین ترتیب میزان آسیب ناشی از دما و تنش بالاتر از حد مجاز بررسی شود.
راه دیگر، جایگزین كردن جوشهای پایه آهنی با جوشهای پایه نیكلی است. در اینجا Inconel82, IncoweldA, Inconel182, Inconel132 میتوانند به عنوان فلز پركننده به كار روند.
راههای دیگری نیز برای برطرف ساختن مشكل وجود دارد، مثل اصلاح روش جوشكاری برای افزایش شكلگیری یك باند وسیع از رسوبهای كاربیدی نزدیك سطح مشترك با فولاد فریتی، طراحی اتصال چندپلهای برای تغییر حالت تنش در نقطه بحرانی و عملیات حرارتی محدود پس از جوشكاری برای جلوگیری از دیكربوره شدن.
خستگی حرارتی
خستگی حرارتی در اثر سرد شدن ناگهانی فلز لوله توسط آب اتفاق میافتند. یكی از منابع پاشش آب، سیستم سوت بلاور است. تغییرات سریع و متناوب در دمای آب ورودی باعث تشكیل ترك در لولههای ورودی اكونومایزر و لولههای سوتبلاور میشود. تركهای بیشمار در سطح این لولهها نشاندهنده سرد شدن سریع آن است.
چون عامل اصلی خستگی حرارتی برخورد آب است، راهحل آن جلوگیری از تاثیر آب بر لولههاست:
1- كنترل سطح آب هوپرها (قیفها) و خالی كردن سوت بلاور از آب برای جلوگیری از زوال لولههای آن
2- كنترل دمای آب ورودی به هدرهای اكونومایزر
3- در برخی از نیروگاهها از بخار آب برای خاكسترزدایی لولهها استفاده میشود كه میزان تنش حرارتی وارده از سوی آن بر لولههای سوتبلاور با كنترل پارامترهای زیر كنترل میشود:
- سرعت سیلان آب
- سرعت جتشدن آب روی لولهها
- زاویه بین سطح لوله و محور جت شدن آب
- همراستا بودن محور مركزی لوله بویلر و محور جت شدن آب
كه دو فاكتور اول بیشترین اهمیت را دارند. افزایش فشار آب و قطر نازل، سرعت سیلان آب و میزان شوك حرارتی را زیاد میكند.
4- بازرسی سطح با روشهای مایعات نافذ و ذرات مغناطیسی برای شناسایی تركهای سطح خارجی و به روش آلتراسونیك برای شناسایی تركهای داخلی
خستگی خوردگی
تاثیر همزمان خستگی و محیط خورنده باعث میشود كه فلز در سیكلهای كمتر و تنشهای پایینتری نسبت به خستگی در هوا دچار زوال شود. در این پدیده، خوردگی باعث ایجاد نقاط تمركز تنش با ایجاد حفره، شیار و آثار دیگری روی سطح لولهها میشود و از سوی دیگر تنشهای حاصل از انبساط و انقباض حرارتی لولهها به خستگی در این نقاط تمركز تنش منتهی میشود.
برخی از روشهای مقابله با این پدیده عبارتند از:
1- عملیات حرارتی انحناها و طراحی مناسب خمها، زانوییها، مكان جوشها و اتصالات لولهها.
2- تمیزكاری لولههای بویلر (چون رسوبهای سطح داخلی احتمال حفرهدار شدن خزشی و جوانهزنی ترك را افزایش میدهد). اگر تركهای خستگی خوردگی یا تخریبهای هیدروژنی قبل از تمیزكاری اتفاق بیفتد باید از حلالهای آبی با تركیب پایه اسید هیدروكلریك استفاده شود. البته اسید میتواند وارد تركها و شكافها شده و باقی بماند. دراین مورد استفاده از حلال آبی میتواند این خطر را كاهش دهد و مانع از تجزیه شدن آنها زمانی كه دما و فشار بویلر افزایش مییابد شود.
كنترل خوردگی
خوردگی سمت آب و بخار
رسوبات آب در لولههای حامل آب، اغلب در اثر انباشتگی محصولات خوردگی منتقل شده از قسمتهای مختلف تشكیل میشوند. این رسوبات معمولاً متخلخل هستند و به همین دلیل ناخالصیهای خورنده نظیر سود، كلریدها و سولفاتهای اسیدی در آن گیر میافتند. خسارات خوردگی سمت بخار در لولههای محتوی بخار، اغلب به دلیل آلودگی آلایندهها در داخل بخار است. كلریدها، سولفاتها و سود معمولترین آلایندهها هستند. البته رشد لایه Fe3O4 در سطح داخلی لوله نیز میتواند عامل دوم خسارت لوله باشد. چون اگر رشد این لایه زیاد باشد میتواند بعنوان یك لایه سد حرارتی عمل كندو موجب افزایش دما شده و در نتیجه خسارت اورهیت شدن را بوجود آورد.
مساله اصلی دراین خوردگیها، حضور بیش از حد اكسیژن در سیال است. اكسیژن حل شده را میتوان به روشهای مكانیكی، شیمیایی و تكنیكهای تبادل یونی خارج كرد.
در روش شیمیایی كه بدنبال روش مكانیكی و جهت به حداقل رساندن نهایی غلظت اكسیژن به نزدیكی صفر انجام میشود، معمولاً از افزایش عوامل احیاء كننده نظیر هیدرازین استفاده میشود.
از تكنیكهای تبادل یونی نیز میتوان در كاهش غلظت اكسیژن در آب بویلر به مقادیر بسیار كم استفاده كرد كه معمولاً تعدادی از رزینهای تبادل یونی متفاوت در بازار وجود دارد. معمولاًدر داخل مواد رزین از تركیباتی نظیر سولفیتهای فلزی، هیدرواكسید آهن یا هیدرواكسید منگنز كه بسرعت با اكسیژن واكنش میدهند استفاده میشود. این روش در مقایسه با روشهای قبلی از اهمیت كمتری برخوردار بوده و كمتر مورد استفاده قرار میگیرد. علاوه بر اكسیژن عوامل دیگری نظیر دیاكسیدكربن و اسیدهای معدنی نیز در آب وجود دارند كه میتوانند موجب خوردگی بویلر شوند.
در روش مكانیكی از تقطیر و روشهای دیگر استفاده كرده و میتوان مقدار اكسیژن حل شده را به حدود ppm01/0 كاهش داد.
آب معمولاً محتوی دیاكسیدكربن حل شده است. این گاز در تماس با آب میتواند اسید كربنیك داده و موجب خوردگی موضعی از نوع حفرهای شود.
اكثر آبهای معدنی دارای مواد قلیایی هستند. آبها در نواحی نزدیك معادن اغلب اسیدی هستند. گاهی اوقات در نواحی صنعتی، آب ممكن است اسیدی باشد. بعضی از نمكهای معدنی ممكن است هیدرولیز شده و تولیدحالت اسیدیته كرده وخوردگی لولههای بویلر را موجب شود. این خسارت معمولاً باتردی هیدروژنی همراه است. در عمل آب بویلر معمولاً در PH بین 9-5/8 بسته به فشار كاری نگهداری میشود تا از این خوردگی جلوگیری بعمل اید. در انگلستان قلیائیت را با افزایش مقدار كمی سود حفظ میكنند. در بسیاری از كشورهای دیگر از تری سدیم فسفات برای نگهداری قلیائیت آب در محدوده مذكور استفاده میشود.
خوردگی سمت آتش
خوردگی سمت آتش را میتوان به سه روش كلی زیر جلوگیری كرده و به حداقل رساند:
1- خالصسازی (عمدتاً زدایش گوگرد) سوخت
2- افزودن مواد مناسب به سوخت
3- ایجاد پوشش روی لولهها
خالص سازی سوخت
روش زدایش گوگرد از سوخت سنگین مایع (مازوت) به دو روش انجام میگیرد. در روش اول كه روش گوگردزدایی هیدروژنی است گوگرد موجود در سوخت توسط واكنش با هیدروژن و با استفاده از مولیبدنیت كبالت به سولفید هیدروژن تبدیل میشود.
در روش دوم كه به سیستم كاتاكس معروف است و در آمریكا طراحی و ابداع شده است از یك تاسیسات تولید اسیدسولفوریك در مقیاس كوچك برای زدایش گوگرد استفاده میشود.
افزودن مواد مناسب به سوخت
افزایش مواد شیمیایی وقتی موثر است كه مشكل عمده، خاكستر حاصل از سوخت باشد. بطور خلاصه این روش شامل افزایش مواد شیمیایی افزودنی جهت تغییر خصوصیات خاكستر است بطوریكه باعث شود كه جدایش خاكستر توسط بخار یا دمش هوا به راحتی انجام گیرد.
مواد افزودنی در كاهش مشكلات ناشی از خاكستر سوخت به شكل فاولینگ (ایجاد لكه روی لولهها) در سوپرهیتر، خوردگی خاكستر در دمای بالا و خوردگی اسیدسولفوریك در دمای پایین است. موثرترین مواد افزودنی عبارتند از: آلومینا، دولومیت و اكسید منیزیم. آنالیز رسوب ناشی از یك سوخت مایع روی لوله سوپرهیتر، قبل و بعد از عملیات با آلومینا یا دولومیت در شكل 2 نشان داده شده است. نتابج افزایش اكسیدمنیزیم به یك سوخت دیگر در آخرین گراف در سمت راست همان شكل نشان داده شده است.
مواد افزودنی باعث میشوند كه خاكستر، رسوبی با نقطه ذوب بالا كه پودری است و براحتی از روی سطح زدوده میشود ایجاد میكند و منجر به كاهش فاولینگ و خوردگی دمای بالا میشود. همچنین وقتی خاكستر خشك باشد، خوردگی بطور قابل توجهی كاهش مییابد.
خوردگی دما پایین اسیدسولفوریك توسط سولفاتهای دیرگداز كه در اثر واكنش با گاز SO3 نقطه شبنم گازهای سوخته شده بطور قابل توجهی كاهش یافته و سطح فلز، مورد حفاظت قرار میگیرد. تركیبات سولفاتهای تشكیل شده نسبتاً خشك بوده و براحتی توسط تجهیزات تمیزكاری معمولی زدوده میشود. بطور كلی مقدار مواد افزودنی مورد استفاده باید تقریباً برابر مقدار خاكستر سوخت باشد. در بعضی موارد تفاوتهای نسبتاً جزیی ممكن است برای حصول به نتایج بهتر مخصوصاً جهت كاهش خوردگی دما بالا لازم باشد. معمولاًمقدار قابل پذیرش به نسبت 2 یا 3 به 1 بر اساس مقدار وانادیوم سوخت است.
انتخاب نوع افزودنی به قابلیت دسترسی و هزینه و روش كاربرد بستگی دارد. مقدار رسوب تشكیل شده نیز از عوامل بسیار مهم برای واحد،مخصوصاً از نقطه نظر تمیزكاری است. مقایسه مقادیر تشكیل شده رسوب با افزودنیهای مختلف نشان داده كه دولومیت بیشترین مقدار رسوب را تشكیل میدهد. آلومینا كمترین رسوب و منیزیم حد وسط است.
استفاده از پوششهای دمابالا
همانطور كه اشاره شد یكی از روشهای مقابله با خوردگی سمت آتش، پوشش دادن لولههاست. قسمتهای مختلف بویلر در معرض دمای بالا، تنشهای نسبتاً بالا و شرایط خوردگی شدید ناشی از احتراق سوخت هستند، لذا در چنین محیطهایی نیاز به آلیاژهای با خواص ویژه نظیر استحكام و مقاومت به خزش بالا، مقاومت خوب در برابر خستگی حرارتی و همچنین مقاومت مناسب در برابر اكسیداسیون و خوردگی دما بالا است.
پوششهای دمای بالا مورد استفاده بدو دسته كلی نفوذی و روكشی تقسیم میشوند.
پوششهای نفوذی
پوششهای نفوذی با افزودن عنصر یا عناصری با قابلیت تشكیل پوستههای محافظ در سطح فلز پایه تشكیل میشوند. این عناصر كه طی فرآیند نفوذ به لایههای سطح آلیاژ وارد میشوند عمدتاً عبارتند از: آلومینیوم، كروم و سیلیسیم و عناصر نادرخاكی كه ممكن است بصورت مجزا و تنها و یا همزمان اعمال شوند. درنتیجه افزودن عناصر فوق تركیبات بین فلزی از این عناصر و فلز پایه تشكیل میشود، از این رو پوششهای نفوذی آلومینیوم، كروم و سیلیسیم به ترتیب به پوششهای آلومینایدی، كرمیدی و سلیسیدی معروفند. هنگامی كه تركیبات مذكور تحت شرایط كاری درمعرض دماهای بالا و اكسیژن قرار میگیرند لایههای محافظ و چسبنده اكسیدی را تشكیل میدهند.
پوششهای روكشی
تفاوت این پوششها با پوششهای نفوذی از آن جهت است كه به منظور ایجاد تركیب یا ساختار پوشش، نیازی به تبادل نفوذی در لایه سطحی نیست. در این پوششها، یك ماده از پیش آلیاژ شده و با تركیب مطلوب توسط چندین روش مختلف بر روی سطح مورد نظر رسوب داده میشود و فقط جهت تامین چسبندگی وپیوستن رسوب به آلیاژ به تبادل نفوذی نیاز است. لذا بعد از پوشش دادن، عملیات حرارتی به منظور نیل به این مهم انجام میشود.
پوششهای روكشی عمدتاً پوششهای MCrAlY هستند كه از لحاظ ساختار و تركیب غیروابسته به زمینهاند ودر حین فرآیند پوششدهی بین زمینه و پوشش واكنشی صورت نمیگیرد. دراین پوششها M عمدتاً Ni و یا Co و گاهی نیز Fe و یا تركیب آنها است. گاهی نیز بجای عنصر ایتریم (Y) عناصر دیگری نظیر زیركونیوم، مولیبدن، هافنیم و سدیم ... استفاده میشود كه هدف از كاربرد همه این عناصر بهبود چسبندگی پوشش و كاهش سرعت اكسیداسیون و خوردگی داغ است. مقدار كروم یا آلومینیوم منجر به بهبود مقاومت به خوردگی و اكسیداسیون شده و در مقابل، تردی پوشش را افزایش میدهد.
نتیجهگیری
اجزای مختلف نیروگاههای بخاری بالاخص بویلر در معرض آسیبهای متالورژی زیادی قرار دارند. با كنترل شرایط سرویس و به كارگیری روشهای پیشگیرانه مناسب میتوان این آسیبها را به حداقل رساند. فرآیند افزایش عمر قطعات بویلر كه مهمترین بخش آن لولهها هستند منجر به صرفهجویی بسیار زیادی در هزینهها میشود. از طرفی زوال قطعات كه باعث خروج واحد از مدار و ضررهای شدید میشوند به تعویق میافتد و از سوی دیگر عمر واحد افزایش مییابد و این خود به معنی درآمد بیشتر است. با توجه به مكانیزمهای زوال لولههای بویلر كه مهمترین آنها خزش، خستگی، خوردگی و فرسایش هستند و كنترل عوامل بهرهبرداری كه بر وقوع و سرعت آنها تاثیر دارند میتوان عمر لولهها را افزایش داد. بدیهی است در صورت عدم توجه جدی به این مشكلات،نیروگاههای موجود كه بخش مهمی از سرمایههای ملی را تشكیل میدهند در معرض فرسودگی زودرس قرار گرفته، عمر آنها (یا اجزای آنها) كاهش یافته و خسارتهای فراوانی از نظر خروج واحدها از مدار و عدم بهرهدهی مناسب ایجاد خواهد شد.
مهندس اعظم باجقلی- مهندس حامد ميرابوالقاسمی- مهندس محسن مهديزاده
در صنعت برق نمیتوان مرزی را تعیین کرد، پس در این وبلاگ انتظار هر مطلبی را داشته باشید.