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鍋內(nèi)腐蝕基礎(chǔ)知識(shí)介紹

更新時(shí)間:2017-09-08點(diǎn)擊次數(shù):1448

一、腐蝕類(lèi)型

    金屬表面和它接觸的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用,使金屬?gòu)谋砻骈_(kāi)始破壞,這種破壞稱(chēng)為腐蝕。例如,鐵器生銹和銅器長(zhǎng)銅綠等,就是鐵和銅的腐蝕。

    腐蝕有均勻腐蝕和局部腐蝕兩類(lèi)。

    (一) 均勻腐蝕。均勻腐蝕是金屬和人侵蝕性物質(zhì)相接觸時(shí),整個(gè)金屬表面都產(chǎn)生不同程度的腐蝕。

    (二) 局部腐蝕。局部腐蝕只在金屬表面的局部位置產(chǎn)生腐蝕,結(jié)果形成潰瘍狀、點(diǎn)狀和晶粒間腐蝕等。圖13-13中所示的是各種腐蝕形狀。

圖13-13  腐蝕類(lèi)型

    1.潰瘍狀腐蝕。這種腐蝕是發(fā)生在金屬表面的別點(diǎn)上,而且是逐漸往深度發(fā)展的。

    2.點(diǎn)狀腐蝕。點(diǎn)狀腐蝕與潰瘍腐蝕相似,不同是點(diǎn)狀腐蝕的面積更小,直徑在0.2~1毫米之間。

    3.晶粒間腐蝕。晶粒間腐蝕是金屬在侵蝕性物質(zhì)(如濃堿液)與機(jī)械應(yīng)力共同作用下,腐蝕是沿著金屬晶粒邊界發(fā)生的,其結(jié)果使金屬產(chǎn)生裂紋,引起機(jī)械性能變脆,造成金屬苛性脆化。

    4.穿晶腐蝕。穿晶腐蝕是金屬在多次交變應(yīng)力(如振動(dòng)或溫度、壓力的變化等)和侵蝕性介質(zhì)(堿、氯化物等)的作用下,腐蝕穿過(guò)晶粒發(fā)生的,其結(jié)果使金屬機(jī)械性變脆以致造成金屬橫向裂紋。

    總之,局部腐蝕性能在較短的時(shí)間內(nèi),引起設(shè)備金屬的穿孔或裂紋,危害性較大;均勻性腐蝕雖然沒(méi)有顯著縮短設(shè)備的使用期限,但是腐蝕產(chǎn)物被帶入鍋內(nèi),就會(huì)在管壁上形成鐵垢,引起管壁的垢下腐蝕,影響安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

    二、給水系統(tǒng)的腐蝕因素

    給水系統(tǒng)是指凝結(jié)水的輸送管道、加熱器、疏水的輸送管道和加熱設(shè)備等。這些設(shè)備的腐蝕結(jié)果,不僅使設(shè)備受到損壞,更嚴(yán)重的是使給水受到了污染。

    給水雖然是電廠(chǎng)中較純凈的水,但其中還常含有一定量的氧氣和二氧化碳?xì)狻_@兩種氣體是引起給水系統(tǒng)金屬腐蝕的主要因素。

    1.水中溶解氧。若水中溶解有氧氣,能引起設(shè)備腐蝕,其特征一般是在金屬表面形成許多小型鼓包,其直徑由一毫米至30毫米不等。鼓包表面的顏色有黃褐色或磚紅色,次層是黑色粉末狀的腐蝕產(chǎn)物。當(dāng)這些腐蝕產(chǎn)物被清除后,便會(huì)在金屬表面出現(xiàn)腐蝕坑。

    氧腐蝕容易發(fā)生的部位,是給水管道、疏水系統(tǒng)和省煤器等處。給水經(jīng)過(guò)除氧后,雖然含氧量很小,得是給水在省煤器中由于溫度較高,含有少量氧也可能使金屬發(fā)生氧腐蝕。特別是當(dāng)給水除氧不良時(shí),腐蝕就會(huì)更嚴(yán)重。

    2.水中溶解CO2。二氧化碳溶于水后,能與水結(jié)合成為碳酸(H2CO3),使水的pH值降低。當(dāng)CO2溶解到純凈的給水中,盡管數(shù)量很微小也能使水的pH值明顯下降。在常溫下純水的pH值為7.0,當(dāng)水中CO2的濃度為1毫克/升時(shí),其pH值由7.0降至5.5。這樣的酸性水能引起金屬的腐蝕。

    水中二氧化碳對(duì)設(shè)備腐蝕的狀況是金屬表面均勻變薄,腐蝕產(chǎn)物帶入鍋內(nèi)。

    給水系統(tǒng)中容易發(fā)生CO2腐蝕的部位,主要是凝結(jié)水系統(tǒng)。當(dāng)用化學(xué)除鹽水做為補(bǔ)給水時(shí),除氧器后的設(shè)備也可能由于微量CO2而引起金屬腐蝕。

    3.水中同時(shí)含有O2和CO2。當(dāng)水中同時(shí)含有O2和CO2時(shí),金屬腐蝕更加嚴(yán)重。因?yàn)檠鹾丸F產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕形成鐵的氧化物或鐵的氫氧化物,它們能被含有CO2的酸性水所溶解。因此,CO2促進(jìn)了氧對(duì)鐵的腐蝕。

    這種腐蝕狀況是金屬表面沒(méi)有腐蝕產(chǎn)物,腐蝕呈潰瘍狀。

    腐蝕部位常常發(fā)生在凝結(jié)水系統(tǒng),疏水系統(tǒng)和熱網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)除氧器運(yùn)行不正常時(shí),給水泵的葉輪和導(dǎo)輪上均能發(fā)生腐蝕。

    三、腐蝕的防止方法

    防止給水系統(tǒng)腐蝕的主要措施,是給水的除氧和氨處理。

    1.給水除氧。去除水中氧氣 的方法有勢(shì)力除氧法和化學(xué)除氧化。其中以熱力除氧為主,化學(xué)除氧為輔的辦法。

    (1) 熱力除氧法。氧氣和二氧化碳?xì)庠谒械娜芙舛扰c水的溫度、氧氣或二氧化碳?xì)獾膲毫τ嘘P(guān)。若將水溫升高或使水面上氧氣或二氧化碳?xì)獾膲毫档?,則氧氣或二氧化碳?xì)庠谒械娜芙舛染蜁?huì)減小而逸掉。當(dāng)給水進(jìn)入除氧器時(shí),水被加熱而沸騰,水中溶解的氧氣和二氧化碳?xì)?,就?huì)從水中逸出并隨蒸汽一起排掉。

    為了保證能比較好地把給水中的氧除去,除氧器在運(yùn)行時(shí),應(yīng)做到以下幾點(diǎn):

    ① 水應(yīng)加熱到與設(shè)備內(nèi)的壓力相當(dāng)?shù)姆悬c(diǎn),因此,需要仔細(xì)調(diào)節(jié)蒸汽供給量和水量,以維護(hù)除氧水經(jīng)常處于沸騰狀態(tài)。在運(yùn)行中,必須經(jīng)常監(jiān)督除氧器的壓力、溫度、補(bǔ)給水量、水位和排氣門(mén)的開(kāi)度等。

    ② 補(bǔ)給水應(yīng)均勻分配給每個(gè)除氧器,在改變補(bǔ)給水流量時(shí),應(yīng)不使其波動(dòng)太大。

    對(duì)運(yùn)行中的除氧器,必須有計(jì)劃地進(jìn)行定期檢查和檢修,防止噴嘴或淋水盤(pán)脫落、盤(pán)孔變大或堵塞。必要時(shí),對(duì)除氧器要進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn),使之運(yùn)行正常。

    (2) 化學(xué)除氧法。電廠(chǎng)中用作化學(xué)除氧藥劑的有:嚴(yán)硫酸鈉(Na2SO4)和聯(lián)氨(N2H4)。亞硫酸鈉只用作中壓電廠(chǎng)的給水化學(xué)除氧劑,聯(lián)氨可作為高壓和高壓以上電廠(chǎng)的給水化學(xué)除氧劑。聯(lián)氨能與給水中的溶解氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成氮?dú)夂退?,使水中的氧氣得到消除?/span>

N2H4+O2→N2+2H2O

上例反應(yīng)生成的氮?dú)馐且环N很穩(wěn)定的氣體,對(duì)熱力設(shè)備沒(méi)有任何害處。此外,聯(lián)氨在高溫水中能減緩鐵垢或銅垢的形成。因此,聯(lián)氨是一種較好的防腐防垢劑。

    聯(lián)氨與水中溶解氧發(fā)生反應(yīng)的速度,與水的pH值有關(guān)。當(dāng)水的pH值為9~11時(shí),反應(yīng)速度大。為了使聯(lián)氨與水中溶解氧反應(yīng)迅速和*,在運(yùn)行時(shí)應(yīng)使給水為堿性。

    當(dāng)給水中殘余的聯(lián)氨受熱分解后,就會(huì)生成氮?dú)夂桶保?/span>

3N2H4→N2+4NH3

    產(chǎn)生的氨能提高凝結(jié)水的pH值,有益于凝結(jié)水系統(tǒng)的防腐。但是,過(guò)多的NH3會(huì)引起凝結(jié)水系統(tǒng)中銅部件的腐蝕。在實(shí)際生產(chǎn)中,給水聯(lián)氨過(guò)剩量,應(yīng)控制在20~50ppb之內(nèi)。

    聯(lián)氨的加入方法:將聯(lián)氨配成0.1~0.2%的稀溶液,用加藥泵連續(xù)地把聯(lián)氨溶液送到除氧器出口管,由此加入給水系統(tǒng)。

    聯(lián)氨具有揮發(fā)性、易燃、有毒。市售聯(lián)氨溶液的濃度為80%。這種聯(lián)氨濃溶液應(yīng)密封保存在露天倉(cāng)庫(kù)中,其附近不充許有明火。搬運(yùn)或配制聯(lián)氨溶液的工作人員,應(yīng)配帶眼鏡、口罩、膠皮手套等防護(hù)用品。

    2.給水氨處理。這種方法是向給水加入氨氣或氨水。氨易溶于水,并與水發(fā)生下列反應(yīng)使水呈堿性:

NH3+H2O→NH4OH

    如果水中含有CO2時(shí),則會(huì)和NH4OH發(fā)生下列反應(yīng):

NH4OH+CO2→NH4HCO3

    當(dāng)NH3過(guò)量時(shí),生成的NH4HCO3繼續(xù)與NH4OH反應(yīng),得到碳酸銨:

NH4OH+NH4HCO3→(NH4)2CO3+H2O

    由于氨水為堿性,能中和水中的CO2或其他酸性物質(zhì),所以能提高水的pH值。一般給水的pH值應(yīng)調(diào)整在8.5~9.2的范圍內(nèi)。

    氨有揮發(fā)性,用氨處理后的給水在鍋內(nèi)蒸發(fā)時(shí),氨又能隨蒸汽帶出,使凝結(jié)水系統(tǒng)的pH值提高,從而保護(hù)了金屬設(shè)備。但是使用這種方法時(shí),凝結(jié)水中的氨含量應(yīng)小于2~3毫克/升;氧含量應(yīng)小于0.05毫克/升。

    加到給水中的氨量,應(yīng)控制在1.0~2.0毫克/升的范圍內(nèi)。

    此外,某些胺類(lèi)物質(zhì),如莫福林和環(huán)已胺,它們?nèi)苡谒@堿性,也能和碳酸發(fā)生中和反應(yīng),并且胺類(lèi)對(duì)銅、鋅沒(méi)有腐蝕作用。因此,可以用其來(lái)提高給水的pH值。由于這種藥品價(jià)格貴,又不易得到,所以目前沒(méi)有廣泛使用。

    四、鍋內(nèi)腐蝕的種類(lèi)

    當(dāng)給水除氧不良或給水中含有雜質(zhì)時(shí),可能引起鍋爐管壁的腐蝕。

    鍋內(nèi)常見(jiàn)的腐蝕有以下幾種:

    1.氧腐蝕。金屬設(shè)備在一定條件下與氧氣作用引起的腐蝕,稱(chēng)為氧腐蝕。

    當(dāng)除氧器運(yùn)行不正常,給水含氧量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),首先會(huì)使省煤器的進(jìn)口端發(fā)生腐蝕;含氧量大時(shí),腐蝕可能延伸到省煤器的中部和尾部,直至鍋爐下降管。

    鍋爐在安裝和停用期間,如果保護(hù)不當(dāng),潮濕空氣就會(huì)侵入鍋內(nèi),使鍋爐發(fā)生氧腐蝕。

    這種氧腐蝕的部位很廣,凡是與潮濕空氣接觸的任何地方,都能產(chǎn)生氧腐蝕,特別是積水放不掉的部位更容易發(fā)生氧腐蝕。

    2.沉積物下的腐蝕。金屬設(shè)備表面沉積物下面的金屬所產(chǎn)生的腐蝕,稱(chēng)為沉積物下的腐蝕。造成鍋爐沉積物下面的金屬發(fā)生腐蝕的條件是爐口含有金屬氧化物、鹽類(lèi)等雜質(zhì),在鍋爐運(yùn)行條件下發(fā)生下列過(guò)程:

    首先,爐水中的金屬氧化物,在鍋爐管壁的向火側(cè)形成沉積物。

    然后,在沉積物形成的部位,管壁的局部溫度升高,使這些部位爐水高度濃縮。

    由于這些濃縮的鍋爐水中含有的鹽類(lèi)不同,可能發(fā)生酸性腐蝕,也可能發(fā)生堿性腐蝕。

    (1) 酸性腐蝕。當(dāng)鍋爐水中含有MgCl2或CaCl2等酸性鹽時(shí),濃縮液中的鹽類(lèi)發(fā)生下列反應(yīng):

MgCl2+2H2O→Mg(OH)2↓+2HCl

CaCl2+2H2O→Ca(OH)2↓+2HCl

    產(chǎn)生的HCl,增強(qiáng)了濃縮液的酸性,使金屬發(fā)生酸性腐蝕。這種腐蝕的特征是沉積物下面有腐蝕坑??酉陆饘俚慕鹣嘟M織有明顯的脫碳現(xiàn)象,金屬的機(jī)械性能變脆。

    (2) 堿性腐蝕。當(dāng)爐水中含有NaOH時(shí),在高度濃縮液中的NaOH能與管壁的Fe3O4氧化膜以及鐵發(fā)生反應(yīng):

Fe3O4+4NaOH→2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O

Fe+2NaOH→Na2FeO2+H2

反應(yīng)結(jié)果使金屬發(fā)生堿性腐蝕。

    堿性腐蝕的特征,是在疏松的沉積物下面有凸凹不平的腐蝕坑,坑下面金屬的金相組織沒(méi)有變化,金屬仍保持原有的機(jī)械性能。

    沉積物下腐蝕,主要發(fā)生在鍋爐熱負(fù)荷較高的水冷壁管向火側(cè)。

    3.苛性脆化。苛性脆化是一種局部腐蝕,這種腐蝕是在金屬晶粒的邊際上發(fā)生的。它能削弱金屬晶粒間的力,使金屬所能承受的壓力大為降低。當(dāng)金屬不能承受爐水所給予的壓力時(shí),就會(huì)產(chǎn)生極危險(xiǎn)的爐管爆破事故。

    金屬苛性脆化是在下面因素共同作用下發(fā)生的:

    (1) 鍋爐中含有一定量的游離堿(如苛性鈉等)。

    (2) 鍋爐鉚縫處和脹口處有不嚴(yán)密的地方,爐水從該處漏出并蒸發(fā)、濃縮。

    (3) 金屬內(nèi)部有應(yīng)力(接近于金屬的屈服點(diǎn))。

    4.嚴(yán)硝酸鹽腐蝕。高參數(shù)的鍋爐應(yīng)注意嚴(yán)硝酸鹽引起的腐蝕。亞硝酸鹽的高溫情況下,分解產(chǎn)生氧,使金屬發(fā)生氧腐蝕。腐蝕的特征呈潰瘍狀。這種腐蝕在上升管的向火側(cè)比較嚴(yán)重。

    五、防止鍋內(nèi)腐蝕的措施

    1.保證除氧器的正常運(yùn)行,降低給水含氧量。

    2.做好補(bǔ)給水的處理工作,減少給水雜質(zhì)。

    3.做好給水系統(tǒng)的防腐工作,減少給水中的腐蝕產(chǎn)物。

    4.防止凝汽器泄漏,保證凝結(jié)水的水質(zhì)良好。

    5.做好停爐的保護(hù)工作和機(jī)組啟動(dòng)前汽水系統(tǒng)的沖洗工作,防止腐蝕產(chǎn)物帶入鍋內(nèi)。

    6.在設(shè)計(jì)和安裝時(shí),應(yīng)注意避免金屬產(chǎn)生應(yīng)力。對(duì)于鉚接或脹接的鍋爐,為防止苛性脆化的產(chǎn)生,在運(yùn)行時(shí)可以維護(hù)爐水中苛性鈉與全固形物的比值小于或等于0.2(即≤0.2)。

    7.運(yùn)行鍋爐應(yīng)定期進(jìn)行化學(xué)清洗,清除鍋內(nèi)的沉積物。