Защита поверхностей пароводяных трактов (котлов, турбин, трубопроводов) от коррозии не теряет актуальности и сегодня. Проблема возникает всякий раз при остановке техники из-за большой влажности и высоких температур. Есть даже нормативные документы с предписанием: оборудование, останавливающееся более чем на 7 суток, должно быть "законсервировано". Иными словами, его поверхность необходимо защитить от коррозии.

Другая беда - отложения, образующиеся внутри трубопроводов. Они увеличивают гидравлическое сопротивление, обусловленное вязкостью жидкости, создают препятствия теплообмену, способствуют пережогу топлива, что в свою очередь ведет к разрушению их поверхностей. Устранить эти неприятности позволяет разработанная в Научном центре "Износостойкость" Московского энергетического института (МЭИ) технология, основанная на использовании поверхностно-активных ингибиторов коррозии.

К слову, первые работы в данном направлении были проведены здесь примерно 20 лет назад. Правда, тогда их не связывали с модным ныне термином "нано", оперировали более привычными единицами - ангстремами (10 ^{- 10} м), хотя эффективно использовали свойства именно мелкоразмерных частиц.

Суть предложенной в МЭИ технологии изложил в газете "Поиск" профессор кафедры промышленных теплоэнергетических систем заместитель директора центра "Износостойкость" кандидат технических наук Александр Волков.

Для удаления отложений с поверхности металла, пояснил он, используют специальную эмульсию, содержащую сложные молекулы аминной группы размером 2,6*0,2 нм. Ее вводят в рабочую среду прямо во время технологического цикла. Молекулы, двигаясь в потоке жидкости, стремятся к поверхности металла и в результате "расклинивающего" эффекта разрыхляют и отслаивают скопившиеся на ней отложения. Достигнув ее, они выстраиваются вдоль плотным "частоколом", не позволяя кислороду или углекислому газу проникнуть через преграду, идеально повторяя при этом конфигурацию поверхности. Таким образом, одновременно решаются несколько задач - удаляются отложения, формируется защитный слой и блокируются возможные коррозионные процессы. В результате обработанная поверхность становится гидрофобной (несмачиваемой), и образование на ней новых отложений уже невозможно.

Производственники знают, что в металле нередко присутствуют микротрещины, доставляющие потре-

Эффект гидрофобности трубных поверхностей после адсорбции молекул поверхностно-активных ингибиторов коррозии.

бителям массу неприятностей: в них накапливаются ионы хлора, ведущие к так называемой питтинговой коррозии (по аналогии зубного кариеса). Появляющиеся образования далеко не безобидны: в некоторых случаях они могут даже разорвать металл. Выручают, как показали исследования, молекулы поверхностно-активных ингибиторов: они проникают в "проблемное" место, блокируя ионы хлора.

Если данным способом обработать внутренние поверхности трубопроводов, то можно существенно (на 30%) уменьшить их гидравлическое сопротивление. Тогда движение одного и того же объема жидкости будет происходить с меньшими затратами энергии. Эта технология уже внедрена примерно на 300 объектах "большой" энергетики как в России, так и за рубежом. С 2004 г. ее успешно используют в жи-

лищно-коммунальном хозяйстве: на сегодня в Москве обработано более 1500 теплообменников систем городского центрального отопления и горячего водоснабжения.

Кстати, в центре "Износостойкость" не только реализуют, но и совершенствуют свои разработки. Следует отметить, подготовка воды - процедура дорогостоящая. Но при модификации поверхности, подчеркнул Александр Волков, воду вообще можно не "готовить", поскольку процесс образования отложений после ее молекулярной обработки замедляется в 50 раз!

Еще одна идея центра - ионно-вакуумные нано-композитные покрытия. С их помощью повышают ресурсы важнейших элементов оборудования топливно-энергетического комплекса, к примеру, паровых турбин, защищая их от так называемой каплеударной эрозии.

В чем тут проблема? Попадая на вращающуюся со скоростью 300 - 400 м/с лопатку турбины, капли влаги, образовавшиеся при конденсации пара, при соударении буквально "изъедают" металл. Такого "натиска" лопатки часто не выдерживают, а с учетом значительной массы турбины даже небольшое повреждение может привести к их отрыву и разрушению агрегата. Заметим: несмотря на то, что жизненный цикл турбины рассчитан примерно на 350 тыс. ч работы, они выдерживают не более 55 - 60 тыс. ч, поэтому процедуру их замены за время эксплуатации техники приходится проводить несколько раз.

Используя нанокомпозитные многослойные покрытия, специалисты МЭИ меняют функциональные свойства поверхностей, вследствие чего они противостоят коррозионным процессам, "каплеударной эрозии" и другим проявлениям агрессивной рабочей среды.

В центре "Износостойкость" функционирует уникальный эрозионный стенд. Кроме того, есть полный комплекс высокоточного приборного оборудования для проверки качества покрытия. На нем, например, можно с точностью до 10 нм определить шероховатость поверхности. Это важно потому, что определенные слои многослойного покрытия должны быть твердыми, а другие наоборот - пластичными. Только в этом случае они будут выполнять функции массивного металла.

Волков А. "Не переплачивать!" - Газета "Поиск", 2009, N 22

Материал подготовила Марина ХАЛИЗЕВА

Публикатор:

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

Комментарии: