Как прогорает печь

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Оксид железа (II) при нагревании вначале разлагается с выделением О2, затем образуется вновь. Не образуется при сгорании железа на воздухе, не реагирует с водой, но медленно окисляется во влажном воздухе.
Оксид железа (III) - окалина, образуется при сгорании железа на воздухе, не реагирует с водой. Медленно реагирует с кислотами и щелочами. Восстанавливается окисью углерода (СО), расплавленным железом. Сплавляется с оксидами других металлов и образует двойные оксиды — шпинели.
Т. о. во влажном воздухе формируется FeO, а в топке и снаружи (при раскалённом металле) Fe2O3, Топочное окисление более выражено и активней при температуре окалинообразованя черняжки в местах наивысшей температуры (прогар), но в местах активной газодинамики восстанавливается СО. А снаружи пары испаряемой воды могут оказывать действие, но не в горячем, а остывшем варианте. Оба оксида обладают основными свойствами, зола тоже. В каменке происходит раскаливание железа, что тоже катализирует соединение с воздухом, возможно и мин. состав камней имеет кислотную или щелочную (основную) реакции. рН среды нужно ловить.
* жадеит обогащает воду метакремниевой кислотой https://www.strb64.ru/index.php/2011-01-15-07-45-20/2011-01-15-07-45-41

 

Корродирует изнутри. Выщерблено в месте "пузыря во внутрь" на высоте 5-6 см над подом /который вокруг решетки/. Выгорело в аккурат там, где стенка "нависает" над углями. Толщина металла за 14 лет уменьшилась с 2 мм то 1,2 мм. В других местах, возможно, выгорело больше. Так что ничего интересного.
Обратная сторона чистая, гладкая, покрыта какой-то серой пленкой. Откуда она? Печь ведь не красилась...

 

То что я видел - чернягу, у которой прогар был в верхней части топки, притом истончалась она и сверху и из топки. правда из топки больше раза в 2

 

Мне жалко разрезать верх печи - из него я сделал мангал. Но видно, что металл прочный, хотя и сильно ржавел снаружи от воды из ведер. Впрочем, печь была высокая - перекрытие выше 600град не нагревалось.
Видел как Булерьян прогорел наверху - в трубах, в месте воздухоподающих отверстий вторичного воздуха. Да и внизу у пода трубы прогорели - видно, что углем топили. А у меня только дрова. Впрочем, производитель Бренеранов не разрешает топить и дровами в пламенном режиме...

Интересно было "изучать", как причудливо деформировался корпус моей печи от высоких температур. Я сразу делал фото, посылал их Несову. Но потом, видимо, стер. Найти не могу. Будет время, попробую нарисовать.

 

Не учитываете коррозию, во всём её многообразии. Коррозия протекает и в кислой среде и в щелочной, в окислительной среде и восстановительной среде. Особо неприятны переходы от одной среды к другой, изменение в широких пределах температуры.
В частности, угли карбонизируют железо и тем самым нарушают структуру стали. Наличие СО при определённых температурах вызывает образование летучих карбонилов железа (и не только железа).
Так, платина при нагреве, совершенно не боится окислительной атмосферы (нет убыли массы), но коптящее пламя с высоким содержанием СО вызывает сильную эррозию металла (и убыль массы, за что приходится платить несведующим в этом вопросе ) .

 

Что значит "не учитываю", если я ее вижу?

Другое дело, что я не знаю механизм коррозии. А надо бы знать.
Где-то, наверное, описано наверняка. Думаю, что производителям печей надо бы изучить этот вопрос.
А то говорят об окалинообразовании, а я как раз этой окалины на черной стали и не вижу.
Хотя печь нагревалась внизу топки часто докрасна.
Окалина /пластовая ржавчина/ видна там, где была вода.
А утоньшение стали внутри происходит в районе восстановительной среды /углерода и окиси углерода/.
Окись углерода восстанавливает окись железа, препятствует коррозии и даже цементирует сталь.
Так что не совсем ясно.

Может быть, Вы и правы в том, что карбонилы как-то участвуют в разрушении. Но, честно говоря, я не верю.
Я много лет проработал в головном институте по карбонилам /ГНИИХТЭОС/ и даже разрабатывал технологию прямого синтеза циклопентадиенилтрикарбонилмарганца ЦТМ. Но никогда не слышал, что карбонилы играют роль в высокотемпературных процессах. Карбонилы, в том числе и железа, образуются при низких температурах, а при 150град карбонилы разрушаются с выделением металла. Например, в горелках мартенов на доменных газах.
Если бы карбонилы играли роль, то аустенитные нержавейки корродировали бы в печах, поскольку СО реагирует с никелем лучше, чем железо.

Нашел фото термических деформаций корпуса моей стальной печи.
Стенки печи, разогреваясь, расширяются и выгибаются /по теории внутрь топки к огню/. Так, например, и колосники изгибаются к огню /без серьезной весовой нагрузки/.
Но вот все стенки печи изогнуться внутрь не могут, так как холодные углы "держат прямой угол". То есть стенки сначала начинают изгибаться внутрь, а потом "бух"! Одна из сторон с грохотом выгибается наружу. Так что приходится ставить ребра жесткости. И тогда деформации становятся причудливыми. Например, Огонь-батарея, видимо, очень жесткая за счет приварки труб.
Остаточные термические деформации очень жесткие и упругие - я с трудом смог выпрямить деформированный верх печи домкратом.

 

Не только жесткая.

Трубы, а вернее сказать, щелевые конвекторы, делают конструкцию печи не только очень жесткой, но являются и мощнейшим инструментом "откачивания" тепла от стенок печи, что эффективно их охлаждает и препятствует их перегреву и прогоранию.

Не помню в каком (у Богаченкова есть) европейском стандарте написано, что ресурсные требования к минимальной толщине стенок металлических трубчатых печей существенно ниже, чем к листовым. Предполагаю, что именно поэтому.

Приваривают их вот так, на ветке про ОБ уже выкладывал:



Отопительные печи - и бесколосниковые Буллерьяны и колосниковые Бутаковы прогорают одинаково в самом низу - в месте максимального теплового излучения и кондуктивной теплопередачи от углей, контактирующих с металлом. Поэтому в этом месте на ОБ мы просто поставили сменную защиту типа сменного картриджа, которая является еще и нижним дефлектором, распределяющим первичный нижний воздух вдоль оребренных боковых стенок. За два года серийного выпуска ОБ никто еще не обратился с просьбой поменять защиту. Наверное, потому что она постоянно охлаждается нижним воздухом.

 

https://andreevin.narod.ru/st-elchem/corrosion/03.htm

 

Юрий Хошев, Вы ставите в один ряд процессы получения карбонилов и химическую (повторю -химическую) коррозию. Для получения карбонилов подбирают оптимальные условия, а образовываться они могут в условиях далёких от оптимальных. Потому процесс и идёт медленно и относится к коррозии. О высокой температуре - я привёл вам классический пример с платиной, который известен каждому грамотному химику. Коррозия сплавов - очень сложный процесс и предсказать априори как себя поведёт тот или иной сплав в конкретных условиях невозможно. Например, скорость коррозии в сернокислых средах тройного сплава железо-никель-хром на два порядка меньше, чем бинарных сплавов железо-хром и железо-никель. Это ещё никто не объяснил.

 

Ну насчет "мощнейшего инструмента откачивания тепла" хотелось бы экспериментального подтверждения.
Это ведь так легко сделать в заводских условиях...

Спасибо.

Но там, к сожалению, нет ответа на вопрос.
Упоминается карбонильная коррозия /до 400 град! это слишком много!/.
Упоминается прямое окисление кислородом углерода в стали.
Но не объясняется, почему разрушение идет при контакте с горящими углями...

Я знаю, у Вас, Владимир Григорьевич, есть доступ к литературной информации. Может найдете про термическую коррозию конструкционной стали что-нибудь по теме. Это наверняка изучалось.

Очень может быть.
Но нужны экспериментальные данные именно для температур выше 600-700град.
Может быть, найдете? Это ведь по-настоящему интересно для печников. Ведь в печах надежность конструкции важней всего.

 

Не хотелось бы "снова да ладом" в третий раз обсуждать теплотехнику Огонь-батареи.
Все копья уже неоднократно переломаны, все опилки уже неоднократно перепилены на глазах у большого скопления публики (217 тысяч просмотров темы про ОБ).
Нам честно-пречестно все там давно понятно, основную массу экспериментов мы провели еще в 2010 году.
2 года серийных продаж только подтвердили правильность выбранного пути.
Мы сейчас проводим эксперименты с тем, что будет продаваться в магазинах через 2 года.
Ресурсы у нас хоть и не маленькие, но не безграничные.

 

Юрий Хошев, в платиновых тиглах прокаливают образцы при температурах 500-1200гр. Нижний предел самый опасный с точки зрения коррозии, если нагрев производится горелкой при отсутствии избытка кислорода. Любой химический перенос металла конструкционного материала следует рассматривать как коррозию. Железо сплава - карбонил железа - металлическое железо. В этой цепочке металл остаётся металлом, но исходный сплав (с его структурой и свойствами) разрушается.
Возможно что-то конкретное по сплавам железа имеется в английском справочнике "Коррозия" под редакцией Л. Шрайера (1981г, М. Металлургия)

 

Да. Мне тоже не хотелось бы...
Наша тема про надежность - про коррозию и деформации.

Может быть и так. Но все равно нужны экспериментальные данные.
В общих "академических" монографиях термическая коррозия, мне кажется, не в фаворе. Вряд ли там что-нибудь есть конкретное по нашему вопросу. Это где-то у прикладником - в металлургии, в машиностроении, в котлостроении...

 

Юрий Хошев, указанная книга не монография, а справочник в 600 с лишним страниц и написана большой группой английских специалистов. В книге приведены не общие академические рассуждения, а практические результаты исследований. Было бы предложено...

 

Ясно. Спасибо.
Но мне не хотелось бы "копаться" в ржавчине. Дачникам это ни к чему.
Мне хотелось бы просто "все и сразу" - узнать причину коррозии печей популярно в двух словах со ссылкой на эмпирический первоисточник.