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锅炉腐蚀原因及预防

日期:2021-09-29 12:36

  锅炉腐蚀原因及预防 锅炉腐蚀原因分析 1、锅内氧腐蚀形貌特征分析 a.腐蚀部位一般位于水位线附近; b.一般为点状的高于金属表面的包状物,外表面为黄褐色到砖红色不等,包状 物内多为黑色粉状物,含有一定水份; c.去除包状物后金属表面为一圆状深坑; d.锅炉一般有带水停用的现象。 2、锅内溶解氧腐蚀成因分析 a.锅内氧腐蚀属于电化学腐蚀,锅水是一种电介质,由于水位线附近锅水溶解 氧的浓度较高,形成了腐蚀电池; b.腐蚀电池是指:不同金属的电偶腐蚀电池、浓差腐蚀电池、温差腐蚀电池,金 属化学成份的不均匀、金相组织的不均匀、应力大小的不同、表面损伤情况或 保护膜的破坏等可形成腐蚀电池; c.钢材等在各自盐类溶液中不能产生平衡电位(电位平衡了腐蚀就停止了),即 容易发生腐蚀(锌铜金不易腐蚀)。 锅内溶解氧腐蚀的预防 a.定期煮炉,清除金属表面的腐蚀产物,并在金属表面形成完整的保护膜; b.运行时保持锅水碱度和 ph 值符合要求(可以选择给水加氨,使给水 ph 值符合 水、汽质量要求,以减缓氧腐蚀); c.给水除氧或锅内加药除氧; d.减少锅水中氯离子含量; e.加强停炉保养,长期停炉宜用干法保养(烘干或吹干后密封,放置除湿剂,将 水汽接管用盲板全部隔断);短期停炉宜用湿法保养(充氮或采用防护药品除氧) 或热保养法(保持炉温、保持锅内蒸汽压力大于大气压,防止空气侵入);临时停 炉时宜用充水带压保养(加温后去火,将水加满并保持一定压力, 防止外界空气 侵入)。 3、管内壁腐蚀 3.1.1 溶解氧腐蚀 由于 Fe 与 02. C02 之间存在电位差,形成无数个微小的腐蚀电池, Fe 是电池中 的阳极,溶解氧起刚极去极化作用,Fe 比 02 等的电位低而遭到腐蚀。 当 pH 值小于 4 或在强碱环境中,腐蚀加重,pH 值介于 4^13 之间,金属表面形 成致密的保护膜(氢氧化物),腐蚀速度减慢。腐蚀速度与溶解氧的浓度成正比, 随若给水速度提高、锅炉热负荷增加、溶解氧腐蚀也随之加剧。 3.1.2 垢下腐蚀 由于给水质量不良或结构缺陷防碍汽水流通,造成管道内璧结垢。垢下腐蚀介 质浓度高,又处于停滞状态,会使管内壁发生严重的腐蚀,这种腐蚀与炉水的 局部浓縮有关。如果补给水或因凝汽器泄漏(河水)使炉水含碳酸盐,其沉积物 下局部浓縮的炉水(沉积着高浓度的 0H-)pH 值上升到 13 以上时发生碱对金属的 腐蚀。如果凝汽器泄漏的是海水或含 C1-的天然水,水中的 MgCl2. CaC12 将进 入锅炉、产生强酸 HC1.这样沉积物下浓缩的炉水( 很高浓度的时) pH 值快速下 降,而发生对金属的酸性腐蚀。 3.1.3 碱腐蚀 游离碱会在多孔性沉积物和管内表面浓缩,浓缩的强碱会溶解金属保护膜而形 成铁酸根与次铁酸根离子的混合物,当管壁 表而局部碱浓度超过 40%时, 会释 放出氢气,从而形成金属表面深而广的腐蚀,也称延性腐蚀。 3.1.4 氢损伤(氢损伤实际就是酸性腐蚀) 一般情况下给水与管壁(Fe)发生反应生成 H2 和 Fe301.保护膜 Fe304 阻隔 H2 进 入管壁金属而被炉水带走,当给水品质不佳或管内结垢会生成 Fe203 和 Fe0. Fe203. Fe0 比较疏松、附着性很差,有利于 H2 向管壁金属的扩散,高温下品界 强度低, H2 与钢中的碳和 FeC 反应生成 CH4. 管壁金属脱碳,CH4 积聚在晶界上的浓度不斷升高,形成局部高压以致应力集 中,晶界断裂,产生微裂纹并发展成网络,导致金属强度严重降低,使金属变 脆而断裂。 3.1.5 铜氨化合物腐蚀 在炉水处理中使用脱氧剂和中和胺等均可能产生游离氨。在 pH 值大于 8.3 且含 溶解氧的情况下,氦会侵蚀以铜合金为材质的冷凝管。一只铜离子进入锅炉而 沉积在管壁上.便会产生电化学腐蚀而损伤炉管。 3.2 烟气侧腐蚀 燃烧过程中,燃料中的硫氧化成 S02.部分氧化成 S03,S03 与高温水燕汽结合生成 H2S04,使受热面产生腐蚀。该腐蚀可以分高温腐蚀,低温腐蚀两类。 3.2.1 高温腐蚀 高温腐蚀是受热面在烧结性灰垢下产生的金属腐蚀。 燃料中的碱性氧化物(Na20、K20) 在高温下气化,流过受热面时会凝结其管璧 上。当管壁周围为还原性气氛时,游离态的 S 与金属表面发生急剧反应,生成 FeS 和氧化成 Fe203. S03 与碱性氧化物及金属保护膜 Fe203 作用产生复合硫酸盐。或熔点较低的复合 硫酸盐,在高温熔融或半溶融状态下,对金属产生强烈的腐蚀,特别在 650 700C 时,腐蚀更剧烈。 烟气中通常含有腐蚀性气体(C1、 H2S、 NaOH、 S02、 S03), 这些气体与金 属管壁发生作用,破坏氧化膜,造成金属腐蚀。如果还原性气氛与氧化性气氛 交普出现时,会使氧化层(保护膜)变成疏松的海绵状,更能促使胸蚀的发生。 在锅炉水冷壁会发生高温硫腐蚀,锅炉水冷壁管向火侧的高温腐蚀,也称为“还 原气氛腐蚀”,是在锅炉燃用煤种含硫量偏高、炉内局部缺氧而存在一氧化碳 的还原气氛、并有未完全燃烧的煤粉冲刷水冷壁表面的条件下形成的。 高温硫腐蚀主要有 2 种类型:硫酸盐型,氯化物型。 3.2.1.1 硫酸盐型高温腐蚀 煤粉在炉内燃烧时,矿物质中的钠挥发、开华,非挥发性硅酸盐中的钾通过置 换反应释放出来,钠和钾与烟气中的 S03 反应生成硫酸钠和硫酸钾,其露点温 度在 877C 左右。 当汽态的硫酸钠与硫酸钾扩散到“较冷的水冷壁管表面”时,便凝结在管壁氧 化膜上。由于汽相扩散速率较硅酸盐灰粒惯性撞击沉积的速率快,所以炉管表面 上首先沉积的是硫酸钠(Na2S01)和硫酸钾(K2S01), 其沉积速度与挥发钠的数 量及烟气温度有关,特别是与烟气及壁面的温度梯度有关。 经对腐蚀的钢管分析发现,当管壁附近呈还原性气氛并存在含量很高的 H2S 气 体时,则会产生阳重的硫化物型锅炉水冷壁腐蚀,面且腐蚀速度与烟气中 H2S 的浓度几乎成正比。 由黄铁矿硫造成的腐蚀,黄铁矿粉术随高温烟气流动到管壁上。在还原性气氛 下受热分解释放出硫化亚铁和自由原子硫: FeS2 - FeS + [S] 当管壁附近有一定浓度的 H2S 和 S02 时,也可能生成自由原子硫: 2H2S + S02→2H20 + 3[S]