påslag och högtemperaturkorrosion - Svensk Fjärrvärme

Svensk Fjärrvärme AB │ FoU TPS 2004:11 Påslag och högtemperaturkorrosion – ett välkänt samband?
12 │
1.3. Korrosion är långsam
Experimentella studier av påslagsbildning och högtemperaturkorrosion som den ovan
återgivna är tidsödande eftersom provbitar måste exponeras under en lång tid för att ge
säkra resultat. I fullskaleprov gör de långa exponeringstiderna att andra
driftsbetingelser, som last, temperatur och bränsle, kommer variera under
exponeringen. Därför blir fältstudier ofta dåligt underbyggda och ger endast
anläggningsspecifika svar på problem. Samtidigt har det visat sig svårt att reproducera
de händelser som observeras i stora anläggningar i liten skala, i pilot- eller
laboratorieutrustningar, där ju konstanta driftsförhållanden kan åstadkommas.
Här föreslås tester i labbskala med en relativt sett kort exponeringstid. Tiden för
exponering testas i enklare försök i ugn. Här studeras påslagsbildning kombinerat med
korrosion vilket till skillnad från den ovan refererade studien innebär att vi först måste
provocera fram ett påslag för att sedan studera korrosionen under detta påslag.
Troligen förekommer bildning av påslag parallellt med korrosion och man kan tänka
sig att korrosionsmekanismen förändras allteftersom påslaget växer.
2. Målsättning
Projektet syftar till att med en rad kontrollerade försök klarlägga sambandet mellan
komponenterna Ca, Cl och S i ett biobränsle med i övrigt konstanta och kända
askegenskaper samt att utreda sambandet mellan bildning av påslag och
högtemperaturkorrosion.
3. Hur mäts korrosion?
I det här projektet har en metod utarbetad vid Korrosionsinstitutet i Stockholm använts
4. Metoden är gravimetrisk, det vill säga man mäter viktförlusten, och bygger på en
etsning (betning) med så kallad ”Clarkes lösning”. Clarkes lösning består av
koncentrerad saltsyra (37 % HCl) och två tillsatser som undertrycker syrafrätningen av
grundmetallen, antimon(III)-oxid (20 g/liter) och tenn(II)-klorid-dihydrat (60 g/liter),
vilka båda är milda reduktionsmedel. En provbit som har exponerats för en
korroderande atmosfär och grovrengjorts etsas under en bestämd tid i lösning.
Provbiten sköljs, torkas och vägs därefter varvid viktsminskningen beräknas. Sedan
upprepas etsningen flera gånger under fastställda tider tills att viktminskningen per
tidsenhet är konstant.
Förklaringen till att viktsminskningen avtar och antar ett konstant värde är att
etsningen löser upp både korroderat material och själva grundmetallen (syrafrätning),
när alla korrosionsprodukter är upplösta återstår enbart syrafrätning av metallen.
Förloppet illustreras i 0 med en provring som hade en initial vikt av 24,65 gram och
efter exponering ökat sin vikt till knappa 24,73 gram. Efter 6 etsningar finner vi att
viktminskningen är konstant varför den kan approximeras med en rät linje. Den räta
linjen skär y-axeln vid drygt 24,40 gram vilket ger en skillnaden till ringens vikt efter
exponeringen på 0,25 gram. Med antagandet att syrafrätningen av metallen är konstant
– motsvarande den räta linjens lutning – kan korrosionshastigheten beräknas som en
godsförlust 0,25 gram dividerat med ringens yta och tiden för exponering. I rapporten
anges korrosionshastigheten i mg/cm 2 ,h.
Andra tänkbara orsaker till att provbiten ändrar vikt är att påslag bildats (förutsatt
exponering under förbränningsliknande betingelser) som är svåra att få bort vid
grovrengöringen. Skalning av materialet kan också tänkas förekomma vid höga
temperaturer.