L’importance d’une surveillance précise des condensats d’oxygène dissous et de l’eau d’alimentation

Cet article vise à rappeler les problèmes liés à la corrosion à écoulement accéléré et le fait que la surveillance de l'oxygène dissous est un outil important pour tout programme de chimie.

Par Brad Buecker, Buecker & Associés

Par Denton Slovacek et Jean Holz, Hach

L'auteur Buecker voit fréquemment un article sur LinkedIn proposant une recommandation générale pour la désaération de l'eau d'alimentation dans les générateurs de vapeur à haute pression. Les différents auteurs de ces commentaires semblent ignorer la problématique de la corrosion à écoulement accéléré (FAC). Compte tenu de la diffusion potentiellement importante des publications LinkedIn, de nombreuses personnes peuvent être exposées à des informations erronées critiques à cet égard. J'ai écrit sur les problèmes de FAC dans une série Power Engineering l'automne dernier,1 suivi d'un article récent sur l'analyse des métaux traces pour la surveillance de la corrosion de l'eau d'alimentation.2 Le présent article donne un aperçu des détails, avec une discussion supplémentaire de Hach sur l'importance d'une analyse précise des substances dissoutes. surveillance de l'oxygène (OD) pour le contrôle chimique de l'eau alimentaire.

Les puces suivantes fournissent un aperçu condensé, principalement chronologique, de l'évolution de la chimie de l'eau d'alimentation des chaudières à haute pression depuis le milieu du siècle dernier jusqu'à nos jours.

· Le matériau de construction courant pour les canalisations de condensats/d'eau d'alimentation et les tubes de chaudière a toujours été l'acier au carbone doux. Il offre une bonne résistance à faible coût.

· La pression et la température des générateurs de vapeur ont été augmentées régulièrement depuis les années 1930 jusqu'au milieu du siècle et au-delà pour améliorer l'efficacité des chaudières. L'adoption du chauffage régénératif de l'eau d'alimentation représentait une amélioration majeure pour récupérer une partie de l'énergie qui autrement serait perdue dans le condenseur. Les alliages de cuivre sont devenus un choix courant pour le matériau des tubes chauffants, en raison de la résistance décente du cuivre et de ses excellentes propriétés de transfert de chaleur. Les réseaux d'eau d'alimentation avec des canalisations en acier au carbone et des alliages de cuivre dans les chauffe-eau d'alimentation sont appelés systèmes métallurgiques mixtes.

Figure 1. Schéma de base d'une grande centrale électrique au charbon. Notez les multiples réchauffeurs d'eau d'alimentation, y compris le dégazeur.3

· Le fer et le cuivre présentent une corrosion générale minimale à un pH légèrement alcalin, la valeur optimale pour le fer étant indiquée ci-dessous dans le célèbre diagramme de Sturla.

Figure 2. Dissolution de l’acier au carbone dans l’eau d’alimentation en fonction du pH et de la température. Remarque : Les analyses de pH sont à 25°C.4

Comme il est évident, la corrosion générale diminue considérablement à mesure que le pH augmente dans une plage moyenne à supérieure de 9.

Cependant, une plage inférieure au milieu de 8 est préférable pour l'oxyde protecteur qui se forme sur le cuivre.5 Pour les systèmes métallurgiques mixtes, une ligne directrice courante pendant des années était de 8,8 à 9,1 pour équilibrer le contrôle de la corrosion entre les deux métaux, mais les lignes directrices modernes suggèrent maintenant 9.1-9.3.6 L'ammoniac ou, dans certains cas, une amine neutralisante (le nouveau terme est amine alcalinisante) était, et est toujours, le produit chimique de traitement permettant d'établir la plage de pH appropriée. Les amines alcalinisantes présentent des avantages et des inconvénients potentiels et doivent être soigneusement évaluées.7

· Alors que les chaudières électriques devenaient de plus en plus grandes et sophistiquées au siècle dernier, les chercheurs sont devenus convaincus que même des traces d'oxygène dissous pendant le fonctionnement provoqueraient une grave corrosion des métaux, ce qui est vrai pour les alliages de cuivre dans l'eau ammoniacée. Pratiquement toutes les unités étaient équipées d'un dégazeur mécanique. La garantie commune des effluents DA est de 7 ppb DO

· Même 7 ppb étaient considérés comme excessifs, c'est pourquoi l'élimination chimique de l'oxygène est devenue la norme. À l’origine, l’hydrazine était l’agent éliminateur/réducteur d’oxygène de choix, mais les problèmes de santé liés à la manipulation de ce produit chimique ont conduit au remplacement de l’hydrazine par des composés tels que le carbohydrazide, la diéthylhydroxylamine (DEHA) et d’autres.

· La combinaison d'ammoniac ou d'une amine pour le contrôle du pH et d'une alimentation désoxygénante est devenue connue sous le nom de traitement réducteur entièrement volatil (AVT(R)). La chimie réductrice génère la magnétite familière de couche d'oxyde de fer gris-noir (Fe3O4) sur l'acier au carbone, et maintient la couche réduite d'oxyde de cuivre, l'oxyde cuivreux (Cu2O)), sur les alliages de cuivre.