Minimizar a corrosão de condensado e de tubulações de água de alimentação pode ser um problema crítico em sistemas de geração de vapor. A corrosão de materiais de aço carbono (tipicamente) nesses sistemas pode induzir diretamente a falhas de equipamento e pode liberar partículas de óxido de ferro que são transportadas para os geradores de vapor e causam problemas de depósito nos tubos da caldeira.
O principal culpado pela corrosão na água de alimentação é o oxigênio dissolvido (OD). O oxigênio é muito agressivo para o aço carbono e pode causar corrosão puntiforme. Por essa razão, unidades de vapor de baixa pressão são normalmente equipadas com desaeradores mecânicos para remover a maioria de OD da água de alimentação.
Figura 1. Um desaerador do tipo bandeja. Contatos de condensado de entrada de vapor em contracorrente. O aquecimento e a agitação dentro do compartimento de desaeração removem a maior parte do OD, que é expelida.
Um desaerador operando adequadamente reduzirá as concentrações de D.O. para 7 partes por bilhão (ppb). Um método comum de reduzir as concentrações de D.O. para quase zero é a injeção suplementar de um sequestrante/agente redutor de oxigênio químico no recipiente de armazenamento ou linha de saída do carador. Também está incluído no programa de tratamento de água de alimentação a amônia ou uma amina neutralizante para minimizar a corrosão em geral.
Figura 2. Influência do pH e temperatura na dissolução do ferro a partir do aço carbono. Fonte: Sturla, P., Proc., Quinta Conferência Nacional de Água de Alimentação, 1973, Praga, Tchecoslováquia.
No setor de energia elétrica, geradores de vapor de alta temperatura e alta pressão exigem reposição de pureza muito mais alta que as unidades industriais de baixa pressão. No entanto, há mais de três décadas já se sabe que a desaeração total de água de alimentação de alta pureza leva à corrosão acelerada por fluxo (flow-accelerated corrosion, FAC). Nesse mecanismo, o ferro geralmente é lixiviado para fora do aço carbono nas perturbações de fluxo, como joelhos de economizadores e de água de alimentação, induzindo o afinamento das paredes até que ocorra uma ruptura. A FAC pode causar sérios problemas se não for tratada. Dessa forma, a menos que a rede de água de alimentação contenha algum componente de liga de cobre (por exemplo, tubos de aquecedor de água de alimentação), os programas de tratamento para geradores de vapor de alta pressão requerem um residual de OD na água de alimentação. Para praticamente qualquer unidade, seja de baixa ou alta pressão, o monitoramento do ferro da água de alimentação fornece dados críticos sobre o desempenho do programa de tratamento, onde diretrizes estabelecidas há muito tempo sugerem resultados adequados quando as concentrações totais de ferro são inferiores a 2 ppb.
Análises de amostras coletadas podem ser muito eficazes para rastrear a corrosão de aço carbono. No entanto, como a maioria dos produtos da corrosão do ferro existe como particulados, a técnica analítica padrão para análises de ferro dissolvido será bastante imprecisa. Um processo de digestão é necessário para converter os óxidos de ferro particulado em ferro dissolvido, o que pode ser rapidamente analisado por meio de espectrofotometria UV-VIS (ultravioleta-visível).
Figura 3. Reagente de combinação, frascos de digestão e bloco de aquecedor (esquerda), célula de amostra de 1 polegada (centro) e espectrofotômetro (direita). Fotos por cortesia da Hach.
Essa técnica pode detectar ferro em uma concentração de aproximadamente 1 ppb. Para quem deseja uma abordagem mais sofisticada, algumas empresas desenvolveram métodos nefelométricos que usam dispersão de luz para rastrear as concentrações de óxido de ferro de modo contínuo. Essas análises podem ser muito precisas, mas são específicas do local, além de exigirem calibração individual com base nos requisitos do sistema.
Entre em contato com a ChemTreat para obter assistência no desenvolvimento de um programa de tratamento sob medida para sua aplicação. Assim como todas as outras tecnologias, é necessário fazer uma investigação prévia para determinar a viabilidade da utilização dos métodos. Sempre consulte os manuais e guias dos seus equipamentos.
