高壓鍋爐水側(cè)腐蝕的原因及防治論文

1、高壓鍋爐水側(cè)腐蝕的原因及防治    摘  要  通過對(duì)揚(yáng)子石化公司熱電廠220t/h高壓鍋爐的運(yùn)行狀況分析和研究，以及在馬來西亞TITAN公司公用工程部工作的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，經(jīng)過對(duì)高壓鍋爐水側(cè)管路的采樣分析及常見腐蝕的狀況調(diào)研，得出了高壓鍋爐管道水側(cè)的腐蝕原因以及防治方法，為高壓鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的理論和實(shí)際依據(jù)    關(guān)鍵詞  水側(cè)  腐蝕  原因  防治1 前言    高壓鍋爐的給水經(jīng)過預(yù)處理和離子交換等工藝處理后，水中的懸浮物、膠體

2、及溶解性鹽類均已除去，但水中還溶解有各種氣體，這些氣體中的氧氣和二氧化碳能引起鍋爐給水系統(tǒng)的腐蝕。尤其在鍋爐運(yùn)行和停用期間，由于水質(zhì)監(jiān)控不嚴(yán)、定期工作不力、酸堿控制失衡等，造成鍋爐水側(cè)系統(tǒng)溶解氧過高、沉淀物過多、PH值超標(biāo)，這勢必使高壓鍋爐水側(cè)產(chǎn)生各種各樣的腐蝕。腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)上的損失，而且也縮短了設(shè)備的使用壽命，同時(shí)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入鍋爐水中，使水中雜質(zhì)增多，加劇了鍋爐受熱面的結(jié)垢，促進(jìn)了水側(cè)的腐蝕，惡化了系統(tǒng)的循環(huán)，影響了鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，只有認(rèn)真地分析高壓鍋爐水側(cè)產(chǎn)生腐蝕的原因，并有針對(duì)性地采取防范措施，才能有效地減少高壓鍋爐水側(cè)腐蝕的發(fā)生，為鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的保

3、障。2 腐蝕的原因及防治    高壓鍋爐水側(cè)腐蝕的原因有許多，主要有溶解氧腐蝕、沉淀物下腐蝕、酸性腐蝕、堿性腐蝕、堿性脆化、銅氨錯(cuò)化合物腐蝕、停用腐蝕、沖蝕等。以下針對(duì)高壓鍋爐常見的腐蝕作具體分析，并提出一些切實(shí)可行的防治方法。2.1 溶解氧腐蝕2.1.1 原因    溶解氧腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，鐵和氧形成兩個(gè)電極，組成腐蝕電池，在腐蝕電池中鐵的電位總是比氧的電極電位低，所以鐵是電池的陽極，而遭到腐蝕。反應(yīng)機(jī)理見圖1。    由于這些生成物比較疏松，沒有保護(hù)性，一旦在金屬表面的某一點(diǎn)發(fā)生腐蝕，就會(huì)持續(xù)下去

4、。究其原因主要有兩方面，一方面是氧化鐵帽中產(chǎn)生一種酸性溶液，加速了鐵的溶解及提高了導(dǎo)電度；另一方面生成氧化鐵帽，腐蝕產(chǎn)物阻止了氧的擴(kuò)散，在腐蝕產(chǎn)物下形成缺氧的陽極區(qū)，外部便形成了富氧的陰極區(qū)，從而構(gòu)成了一個(gè)濃差電池，兩部分的差異，加速了腐蝕反應(yīng)。溶解氧腐蝕的判別方式：當(dāng)除去紅色氧化鐵帽時(shí)，在穴中暴露有黑色的四氧化三鐵沉積物，則為溶解氧腐蝕；如果沒有黑色的氧化鐵在穴中，或穴外無紅色的氧化鐵時(shí)，則為非溶解氧腐蝕。     溶解氧腐蝕隨著水中的溶氧量的增加和水溫的提高，腐蝕性也就愈強(qiáng)，見圖2。    當(dāng)PH值小于4或大于14時(shí)，腐

5、蝕會(huì)加大。當(dāng)PH值小于4時(shí)，金屬表面不易形成保護(hù)膜；當(dāng)水的PH值介于4和14之間時(shí)，金屬表面上形成一種致密的氫氧化物保護(hù)膜，所以腐蝕速度會(huì)降低；當(dāng)PH值大于14時(shí)，由于Fe3O4 保護(hù)膜在堿性溶液中溶解，腐蝕速度會(huì)重新上升。    水中離子的化學(xué)組成不同，溶解氧的腐蝕速度也有所不同。如水中含有Cl-  ，Cl-有破壞保護(hù)膜的能力，因而會(huì)促進(jìn)腐蝕；如水中含有 、等，則可促進(jìn)保護(hù)膜的生成，可以減緩腐蝕。    含有溶解氧的水進(jìn)入鍋爐后，大部分的氧氣將閃化進(jìn)入蒸汽，而在汽包的水線和給水入汽包的空間產(chǎn)生特定的孔蝕，另外后爐膛水冷壁也

6、可能有嚴(yán)重的局部腐蝕。    隨著給水速度的提高和鍋爐熱負(fù)荷的增加，溶解氧腐蝕也會(huì)隨之加劇。    給水管道和省煤器入口端特別容易受到溶解氧腐蝕。 防治方法    未除氧之前熱回收系統(tǒng)及管路，宜選擇耐腐蝕的金屬材料或保護(hù)涂層。    配制合適的除氧器，表1給出了三種常用的除氧器設(shè)備（即真空除氧器、開放式除氧器、噴濕式除氧器），其中高壓鍋爐普遍采用噴濕式除氧器。    采用化學(xué)除氧法。根據(jù)操作壓力和溫度，選用適當(dāng)?shù)某鮿话愀邏哄仩t宜選用不會(huì)增加

7、溶存固體物的有機(jī)脫氧劑，通常選用聯(lián)氨（N2H4），而中、低壓鍋爐可采用亞硫酸鈉。    由于聯(lián)氨毒性較高，現(xiàn)階段有機(jī)脫氧劑已漸漸使用較低毒性的脫氧劑代替聯(lián)氨，如對(duì)氧環(huán)已環(huán)、環(huán)已胺、乙二胺、對(duì)苯二酚、碳酰肼等。    給水加氨（NH3）處理。通過加氨處理，提高給水的PH值，PH值應(yīng)控制在8.59.2之間比較合適。2.2 沉積物下腐蝕2.2.1 原因    當(dāng)鍋爐內(nèi)金屬表面附著有水垢或水渣時(shí)，在其下面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，這種腐蝕與鍋爐水的局部濃縮有關(guān)，沉積物腐蝕主要發(fā)生在水冷壁管沉積物的下面，一般是熱負(fù)荷較高的

8、位置。如噴燃器附近，爐管的向火側(cè)等處。如果沉積物下腐蝕速度達(dá)到1.55mm/s時(shí)，一般鍋爐運(yùn)行500030000h就會(huì)出現(xiàn)腐蝕穿孔，甚至爆管等。    反應(yīng)機(jī)理：     如果補(bǔ)給水中含碳酸鹽或者凝汽器泄漏，而冷卻水是碳酸鹽含量高的河水，這將使鍋爐水出現(xiàn)游離NaOH。    這樣使沉積物下蒸濃爐水，PH值上升到13 以上，破壞了保護(hù)膜，從而發(fā)生了堿對(duì)金屬的腐蝕。    這樣使沉積物下蒸濃爐水，PH值快速下降，破壞了保護(hù)膜，發(fā)生酸對(duì)金屬的腐蝕。 防治方法 &

9、#160;  新裝鍋爐投入運(yùn)行之前，必須先進(jìn)行化學(xué)清洗。鍋爐運(yùn)行之后，要定期清洗，以便能即時(shí)地除去金屬管壁上的沉積物和腐蝕產(chǎn)物。    減少給水中的銅和鐵的離子含量。    做好鍋爐的停用保護(hù)工作，防止停用腐蝕，以免爐管金屬表面上有腐蝕物附著，還可以避免因停用腐蝕產(chǎn)物而增加運(yùn)行時(shí)鍋爐水中的含鐵量。    提高給水品質(zhì)，使給水的腐蝕性成分盡可能地降低。    選用合適的爐水處理方式，調(diào)節(jié)爐水水質(zhì)。2.3 酸性腐蝕 原因    在酸性水中，

10、鐵與酸反應(yīng)生成鐵離子并釋放出氫氣，同時(shí)氫原子與鋼中的碳反應(yīng)生成CH4，脫碳會(huì)使金屬沿晶界面產(chǎn)生裂縫。鍋爐壓力在3.5MPa以上時(shí)，氫離子會(huì)快速擴(kuò)散進(jìn)入金屬而使金屬變脆而損壞。        CO2與蒸汽一起流經(jīng)飽和蒸汽和過熱器管路、汽輪機(jī)，然后一部分被抽汽器抽走，另一部分溶入水中，形成H2CO3弱酸，H2CO3部分解析而產(chǎn)生H+，造成腐蝕。    最易發(fā)生CO2 酸性腐蝕的部位，通常在凝汽器至除氧器之間的凝結(jié)水系統(tǒng)。另外，在螺牙管配件、疏水器的下部和控制閥等會(huì)發(fā)生壓力突然改變和非凝結(jié)性氣體濃縮的

11、地方也會(huì)形成溝形的腐蝕。    在以地表水作鍋爐補(bǔ)給水源時(shí)，會(huì)產(chǎn)生無機(jī)酸腐蝕。    冷卻水因冷凝器水泄漏進(jìn)入鍋爐后，爐水的PH值會(huì)下降，形成酸蝕。特別是以揮發(fā)性處理的爐水，腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重。    一般給水PH值在67之間時(shí)，碳鋼和銅合金將會(huì)受到嚴(yán)重的酸蝕，并破壞保護(hù)層。    鍋爐酸洗不當(dāng)，也會(huì)造成酸蝕。    水處理樹脂再生異常，酸泄入爐水中造成酸蝕。    爐水中Na和PO4比例偏低。2.3.2 防治方法

12、60;   裝設(shè)水質(zhì)連續(xù)監(jiān)控設(shè)備，隨時(shí)掌握水質(zhì)的變化情況，以便及時(shí)采取必要的措施。    添加中和胺等，抑制酸性腐蝕的發(fā)生。    控制Na和PO4 比例，防止酸性腐蝕。PH和磷酸鹽的控制見圖3。2.4 堿性腐蝕 原因    游離堿會(huì)在多孔性沉積物和爐管金屬表面間濃縮，過渡濃縮的堿會(huì)溶解金屬保護(hù)膜而形成鐵酸根與次鐵酸根離子的混和物。    此堿腐蝕特別容易發(fā)生在傳熱量較大的地方和沉積物下。碳鋼與水接觸PH值在8.510.3時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生堿性腐蝕見圖4。

13、防治方法    嚴(yán)格控制PH/PO4比例；使用適當(dāng)?shù)姆稚?，以分散沉積物的產(chǎn)生；控制爐水游離堿，防止局部高濃度的游離堿的產(chǎn)生。2.5 堿性脆化2.5.1 原因        碳鋼在氫氧化鈉的水溶液中產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕，使金屬本身產(chǎn)生裂紋，發(fā)生脆性斷裂，大多數(shù)汽包鍋爐的水冷壁和聯(lián)箱是用低碳鋼制造。運(yùn)行時(shí)，如果在水冷壁和聯(lián)箱局部位置出現(xiàn)游離濃堿，同時(shí)又受到拉力作用，就會(huì)產(chǎn)生堿脆。形成堿性脆化的主要原因：     鍋爐水中含有游離NaOH； 鍋爐水產(chǎn)生局部

14、濃縮。如脹接或鉚接的鍋爐，在脹接口或鉚接處可能有不嚴(yán)密的地方，因而發(fā)生水質(zhì)局部濃縮；受拉力作用；晶粒間含有雜質(zhì)；不正常的焊接造成應(yīng)力。 防治方法    鍋爐用焊接代替鉚接或脹接；保護(hù)鍋爐水相對(duì)堿度小于0.2（相對(duì)堿度=游離NaOH量/總含鹽量）；選擇合理的鍋內(nèi)水處理方法，協(xié)調(diào)PH和 PO4的量。2.6 銅氨錯(cuò)化合物腐蝕2.6.1 原因    在PH值8.3以上且含有溶解氧的情況下，氨會(huì)侵蝕以銅合金為材質(zhì)的冷凝管，見圖5。    氨的來源主要有兩方面：    第一， 脫氧劑。如

15、N2H4 ，在205下熱分解，在330完全分解         第二，中和胺。如嗎啉、環(huán)已胺等，其熱安定性見表2，其試驗(yàn)條件為給水胺濃度以34ppm，添加且以100%補(bǔ)給水（無回收冷凝水條件下）。 防治方法    控制脫氧劑有適當(dāng)?shù)臍堄嗔?，以確保無溶解氧的存在，且上述反應(yīng)不會(huì)發(fā)生。    選擇熱安定性好的脫氧劑及中和胺，在飽和蒸汽中控制游離氨在0.3ppm以下。2.7 停用腐蝕 原因    鍋爐停用時(shí)如不采取有效的保護(hù)措施，鍋

16、爐水側(cè)的金屬表面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的停用腐蝕。產(chǎn)生停用腐蝕的原因主要有以下幾個(gè)方面：外界空氣大量進(jìn)入鍋爐；鍋爐含有部分無法排盡的水；水汽系統(tǒng)內(nèi)濕度過大，金屬表面形成水膜。 防治方法    阻止空氣進(jìn)入鍋爐水汽系統(tǒng)內(nèi)部。如采用充氮法、保護(hù)蒸汽壓力法等。    降低水汽系統(tǒng)內(nèi)部的濕度。如采用烘干法、干燥劑法等。    加緩蝕劑，使金屬表面生成保護(hù)膜，或者加除氧劑，除去水中的溶解氧。2.8 沖擊腐蝕2.8.1 原因    在冷凝水管中汽水混合流動(dòng)速度變化激烈而在彎頭處沖刷管壁，引起沖刷處管壁變薄而導(dǎo)致破裂。    水流流速高、流動(dòng)紊亂和不斷形成湍流區(qū)的局部位置。    除氧器位置太低，高溫水經(jīng)給水泵會(huì)瞬間氣化，汽泡會(huì)使給水泵產(chǎn)生麻點(diǎn)般的穴蝕。 防治方法    在設(shè)計(jì)上盡可能地減少彎頭數(shù)和湍流區(qū)，改善除氧器和給水泵的位置。3 結(jié)束語高壓鍋爐水側(cè)腐蝕的成因錯(cuò)綜復(fù)雜，如何做好高壓鍋爐