第六章電廠金屬設(shè)備的

第六章電廠金屬設(shè)備的第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1熱力設(shè)備的化學(xué)腐蝕6.2電化學(xué)基礎(chǔ)知識6.3電化學(xué)腐蝕原理6.4鍋爐設(shè)備與給水系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù)6.5凝汽器的腐蝕與防止6.6熱力設(shè)備的停用腐蝕及保護(hù)內(nèi)容提要第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

金屬腐蝕是指金屬表面與周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起金屬破壞或變質(zhì)的現(xiàn)象。金屬腐蝕按其腐蝕機(jī)理的不同可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩類。1．化學(xué)腐蝕金屬的表面與其周圍介質(zhì)直接進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在不產(chǎn)生電流的情況下使金屬遭到破壞的現(xiàn)象稱為化學(xué)腐蝕。這種腐蝕多發(fā)生在非導(dǎo)體中或干燥氣體中。例如爐管的外表面受高溫爐煙的氧化，在過熱蒸汽中形成的汽水腐蝕，不含水的潤滑油對金屬的腐蝕等，均屬于化學(xué)腐蝕類。2．電化學(xué)腐蝕在金屬遭到破壞的過程中，伴有電流產(chǎn)生的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕。金屬在水溶液中或在潮濕空氣中的腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕。如在電廠，原水、補(bǔ)給水、給水、鍋爐水、冷卻水以及與濕蒸汽接觸的設(shè)備所遭受的腐蝕等。第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1.水蒸汽腐蝕

Fe+H2OFe3O4+4H2orFe+H2O=FeO+H22FeO+H2O=Fe3O4+H22.鋼的脫碳Fe3C+O2=Fe+CO2Fe3C+CO2=

Fe+COFe3C+H2O=Fe+CO+H2Fe3C+H2=Fe+CH4>450~470℃6.1熱力設(shè)備的化學(xué)腐蝕第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.半電池和電極：鋅片和鋅鹽溶液構(gòu)成鋅半電池。組成電池的導(dǎo)體叫做電極。給出電子的極叫做負(fù)極。銅片和銅鹽溶液構(gòu)成銅半電池。得到電子的極，叫做正極。

2.鹽橋：兩個半電池的溶液用鹽橋溝通。U形管中裝滿飽和KCl瓊脂的混合液，既起到固定溶液的作用，又起到溝通電路、使溶液保持電中性的作用。

3.外電路：用金屬導(dǎo)線把一個靈敏電流計與兩個電極串聯(lián)起來。6.2.1原電池6.2電化學(xué)基礎(chǔ)知識第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

負(fù)極：Zn－2e=Zn2+

正極：Cu2++2e=Cu(－)ZnZn2+(c1/mol·dm-3)

Cu2+(c2/mol·dm-3)Cu(+)原電池的表達(dá)式

1、負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊。2、用

表示電極與溶液之間的物相界面（固、氣－液）3、用

表示鹽橋，鹽橋隔開兩個半電池。4、表示出相應(yīng)的離子濃度或氣體壓力。5、溶液中不存在相界面，用，分開（液－液）。若電極反應(yīng)中無金屬導(dǎo)體，需加入惰性電極（Pt、C)。若參加電極反應(yīng)的物質(zhì)中有純氣體、液體或固體，如Cl2（g）、Br2（l）等，則應(yīng)寫在惰性電極一邊。例如：Pt，Hg，Hg2Cl2

Cl-（C）第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)極：H2－2e=2H+正極：Fe3++e=Fe2+(－)Pt,H2(p

)H+(1mol·dm-3)

Fe3+(1mol·dm-3)

,Fe2+(1mol·dm-3)

Pt(+)

總反應(yīng)：H2+2Fe3+=2H++2Fe2+

要求：1.題中給出電池符號，要能夠?qū)懗霭敕磻?yīng)和總反應(yīng)方程式2.題中給出總反應(yīng)方程式，要能夠?qū)懗鲭姵胤柡桶敕磻?yīng)第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.2電極電勢（

）1、電極電勢的產(chǎn)生不論是哪種性質(zhì)的雙電層，它們都在金屬電極和其鹽溶液之間產(chǎn)生電位差，叫做金屬的電極電勢。其數(shù)值等于金屬表面與鹽溶液的電勢差。第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月不同金屬在相同濃度的鹽溶液中，電極電勢值是不同的。金屬越活潑，溶解成離子的傾向越大于沉積的傾向，平衡時，單位面積極板上積累的負(fù)電荷越多，電極電勢越低。金屬越不活潑，沉積的傾向越大，平衡時，極板上積累的正電荷越多，電極電勢越高。第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬的電極電勢是衡量金屬失去電子能力大小的尺度，是比較金屬活潑性強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)。為了便于比較，必須規(guī)定統(tǒng)一的外界條件，提出了標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的概念。定義；在溫度為298.15K時，金屬和該金屬離子的濃度(嚴(yán)格地講應(yīng)為活度)為1M的溶液相接觸的電勢，叫做金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，以E?或

?表示。第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月國際上規(guī)定氫電極作為標(biāo)準(zhǔn)電極，并規(guī)定在任何溫度下，標(biāo)準(zhǔn)氫電極的（平衡）電極電勢為零。

以

（H+/H2）=0.0000V表示。E=

正-負(fù)

如測:

（Cu2+/Cu）=?解：（-）Pt，H2(100kPa)|H+(1mol.dm-3)┆┆Cu2+(1mol.dm-3)|Cu(+)Eθ=

(Cu2+/Cu）

-

(H+/H2)

(Cu2+/Cu)=Eθ標(biāo)準(zhǔn)電極電勢（

）第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2、影響電極電勢的因素-能斯特方程能斯特(Nernst)方程(~c,~p,~pH的關(guān)系)xA(氧化型)

+ne

yB(還原型)

298K時求非標(biāo)準(zhǔn)狀況的電極電勢第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月解：電極反應(yīng)MnO4

+8H++5e=Mn2++4H2O例:求在c(MnO4

)=c(Mn2+)=1.0mol·dm3時，pH=5的溶液中φMnO4-/Mn2+的數(shù)值。第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

可見:(1)為正極,(2)為負(fù)極,其電動勢為:

這種電池稱為濃差電池，電動勢太小。例題：用以下二電極組成原電池：(1)Zn∣Zn2+（1.0mol.kg-1)

(2)Zn∣Zn2+(0.001mol.kg-1)判斷正、負(fù)極，計算電動勢。解：按能斯特方程式：2(Zn2+/Zn)=

=-0.8506V

(Zn2+/Zn)=

=-0.7618V第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月下列三個電對中，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，哪個是最強(qiáng)的氧化劑？

（MnO4-/Mn2+）=+1.507V

（Br2/Br-）=+1.066V

（I2/I-）=+0.535V判斷反應(yīng)的方向2Fe2++I2─2Fe3++2I-∴反應(yīng)向逆方向進(jìn)行。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：氧化能力：MnO4->Br2>I2還原能力：I->Br->Mn2+第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月習(xí)題:將下列反應(yīng)組成原電池

1、用符號表示原電池的組成2、計算標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時原電池的電動勢(已知：)解：1、

2、

第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月§6.3電化學(xué)腐蝕原理1、熱力學(xué)原理（1）大電池腐蝕（2）微電池腐蝕2、動力學(xué)原理熱力學(xué)原理說明了腐蝕的可能性,而金屬腐蝕是否真的發(fā)生則取決于腐蝕的動力學(xué)原理,即腐蝕速率的大小。

極化：由于電池中有電流流過，陰極電勢負(fù)移、陽極電勢正移，兩極間電勢差減小的現(xiàn)象。第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3、陰極保護(hù)法(1)犧牲陽極保護(hù)法

這是將較活潑金屬或其合金連接在被保護(hù)的金屬上,使形成原電池的方法。較活潑金屬作為腐蝕電池的陽極而被腐蝕,被保護(hù)的金屬得到電子作為陰極而達(dá)到保護(hù)的目的。常用犧牲陽極是Al、Zn和Mg的合金。犧牲陽極法常用于保護(hù)海輪外殼,鍋爐和海底設(shè)備.陽極金屬的表面積為被保護(hù)金屬表面積的1%～5%左右,分散于被保護(hù)金屬的表面。一定時間以后,更換新的負(fù)極。第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)外加電流法

在外加直流電的作用下,用廢鋼或石墨等難溶性導(dǎo)電物質(zhì)作為陽極,將被保護(hù)金屬作為電解池的陰極而進(jìn)行保護(hù)的方法。_+地下金屬管道第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月4、陽極保護(hù)法

陽極保護(hù)一般是外加陽極電流提高被保護(hù)金屬的電勢，使金屬轉(zhuǎn)入并穩(wěn)定在鈍態(tài)。在熱力發(fā)電廠中，采用的中性水處理工況就是根據(jù)H2O2或O2具有氧化性，能使鋼鐵轉(zhuǎn)入鈍態(tài)來防止腐蝕的。第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

在此系統(tǒng)中的水所溶解的氧和二氧化碳是引起該系統(tǒng)金屬腐蝕的主要原因。6.4.1氧腐蝕1、(1)腐蝕機(jī)理反應(yīng)如下：

陽極：Fe→Fe2++2e陰極：O2+2H2O+4e→4OH－§6.4給水系統(tǒng)金屬的腐蝕第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)特征

鋼鐵發(fā)生氧腐蝕時，常常在其表面形成許多直徑1mm～30mm不等的小型鼓包，鼓包表層的顏色由黃褐色到磚紅色，次層是黑色粉末狀腐蝕坑陷，稱為潰瘍性腐蝕。腐蝕產(chǎn)物之所以呈現(xiàn)不同的顏色，是因?yàn)殍F離子會進(jìn)一步與水中某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成了各種形態(tài)的氧化鐵。

(3)腐蝕部位

在給水系統(tǒng)中，最易發(fā)生氧腐蝕的部位是給水管道和省煤器，當(dāng)給水含氧量高或除氧器運(yùn)行不正常時，有可能造成鍋爐內(nèi)發(fā)生氧腐蝕。另外，補(bǔ)給水管道以及疏水箱等也會發(fā)生嚴(yán)重的氧腐蝕。第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.給水系統(tǒng)金屬氧腐蝕的防止（1）熱力除氧熱力除氧器按進(jìn)水方式的不同可分為混合式和過熱式兩類。脫氣除氧的原理就是亨利定律。（2）化學(xué)除氧對于高壓及更高參數(shù)的鍋爐進(jìn)行化學(xué)除氧所常用的藥品，為聯(lián)氨及肟類、碳酰肼、異抗壞血酸等有機(jī)除氧劑。聯(lián)氨(N2H4)又稱肼，在常溫下為無色液體，易溶于水，易揮發(fā)，有毒性。其蒸氣對呼吸道和皮膚損害。聯(lián)氨蒸汽與空氣混合達(dá)到一定比例時有爆炸的危險。聯(lián)氨是很強(qiáng)的還原劑，特別是在堿性水溶液中，可將水中的溶解氧還原，反應(yīng)如下：N2H4+O2=N2+2H2O第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

電廠通常將濃度為40％的工業(yè)水合聯(lián)氨配成濃度為0.1％～0.2％的稀溶液，用活塞泵打入除氧器出口管道中。為了保證除氧效果，一般維持省煤器進(jìn)口給水中N2H4的量在20～50μg／L。在鍋爐啟動階段，應(yīng)加大聯(lián)氨的加藥量，控制聯(lián)氨的過剩量在100μg／L。聯(lián)氨的加藥點(diǎn)一般設(shè)在除氧器出口的給水母管中，但考慮為延長聯(lián)氨與氧的作用時間，并且利用聯(lián)氨的的還原性，減輕低壓加熱器銅管的腐蝕，可以考慮將聯(lián)氨加藥點(diǎn)設(shè)置在凝結(jié)水泵的出口。

第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2游離二氧化碳腐蝕1、(1)腐蝕機(jī)理

當(dāng)水中有游離CO2存在時，CO2與水發(fā)生如下反應(yīng)，使水呈酸性：CO2+H2O

=H2CO3

=H++HCO3-陽極：Fe→Fe2++2e陰極：2H++2e→H2(2)腐蝕特征

二氧化碳腐蝕生成的產(chǎn)物都是易溶物，它不象氧腐蝕那樣產(chǎn)生潰瘍，而是均勻地使管壁變薄，腐蝕產(chǎn)物被水帶人鍋爐內(nèi)。(3)腐蝕部位

在熱力系統(tǒng)中，最易發(fā)生CO2腐蝕的部位是凝結(jié)水系統(tǒng)。因?yàn)槟Y(jié)水中CO2含量高，水中含鹽量少，緩沖能力差，所以只要水中含有少量CO2，就會使其pH值顯著降低。第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2、

給水加氨處理給水加氨處理的目的是提高給水的pH值，防止產(chǎn)生游離二氧化碳的酸性腐蝕。（1）原理氨(NH3)溶于水稱為氨水，呈堿性。其反應(yīng)式為：NH3·H2O=NH4++OH-氨水的堿性可中和CO2與水作用生成的碳酸產(chǎn)生的H+，反應(yīng)如下：

NH3·H2O+H2CO3=NH4HCO3+H2O；NH4HCO3+NH3·H2O=(NH4)2CO3+H2O從銅鐵防腐效果上全面考慮，目前一般將給水的pH值調(diào)節(jié)在8.5～9.2范圍內(nèi)。第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）加氨的方法氨處理常用的藥品有液氨和氨的水溶液。由于氨為揮發(fā)性物質(zhì)，不論在熱力系統(tǒng)的哪一部位加藥，都可使整個汽水系統(tǒng)中有氨。一般常把氨加在補(bǔ)給水和給水中。電廠一般是將濃氨液配成1％～5％的稀溶液，與聯(lián)氨用同一加藥泵加入除氧器出口管的給水中，也可以設(shè)置單獨(dú)的加藥泵。

第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月§6.5凝汽器的腐蝕及防止第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.1體系特點(diǎn)1、材料淡水體系中使用的主要是黃銅，少數(shù)電廠用白銅（1）黃銅普通黃銅：Cu+ZnH68錫黃銅：Cu+Zn+SnHSn70-1鋁黃銅：Cu+Zn+AlHAl77-2從70年代中期起，在黃銅中添加微量的As防止脫鋅（As<0.06%），在牌號后加“A”在牌號后加“B”表示加B黃銅§6.5凝汽器的腐蝕及防止第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月HSn70-1A加As黃銅HSn70-1B加B黃銅（2）白銅：Cu+NiB10:含10%的鎳B30:含30%的鎳較耐海水腐蝕第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2、介質(zhì)凝汽器銅管內(nèi)側(cè)：冷卻水，含鹽量大，含溶解氧、泥沙、水草等凝汽器銅管外側(cè)：凝結(jié)水和飽和蒸汽，可能含有氨蒸汽、溶解氧3、溫度進(jìn)水：常溫出水：約40℃各種腐蝕易發(fā)生第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月銅管的腐蝕與pH值、腐蝕性離子的濃度（如CI－、SO4－）、溶解在水中的腐蝕性氣體濃度、水的流速等因素有關(guān)。6.5.2腐蝕類型及特征凝汽器銅管在冷卻水中的腐蝕可分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩類。均勻腐蝕常常使銅管以極緩慢的速度溶解，相對而言，局部腐蝕更為危險，常導(dǎo)致銅管的腐蝕泄漏。下面重點(diǎn)簡介幾種有代表性的腐蝕形式?！?.5凝汽器的腐蝕及防止第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月點(diǎn)蝕第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月腐蝕性破裂第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.3防止銅管腐蝕的措施影響凝汽器銅管腐蝕的因素很多，其防止措施應(yīng)根據(jù)各具體情況確定或綜合考慮。防止措施主要有；管材的選擇，銅管應(yīng)力的消除，優(yōu)化運(yùn)行工況，表面造膜，陰極保護(hù)及裝加套管等。第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月陰極保護(hù)主要保護(hù)凝汽器在水室中的管板、管端①犧牲陽極法在水室中安裝犧牲陽極塊淡水中一般采用鎂合金若冷卻水含鹽量大可選用鋅合金或鋁合金犧牲陽極②外加電流陰極保護(hù)法采用直流電源第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.4凝汽器銅管泄漏后的處理

汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，如凝汽器銅管泄漏，凝結(jié)水水質(zhì)就會惡化，應(yīng)根據(jù)情況采取措施進(jìn)行處理。運(yùn)行中如果凝結(jié)水硬度有略微的增大，凝汽器真空緩慢降落，并認(rèn)定只是管口一些細(xì)小的針孔泄漏時，可不停機(jī)檢修，只在運(yùn)行中消除。方法是在冷卻水進(jìn)口摻加鋸木屑，木屑進(jìn)入水室時在泄漏處受到真空的吸引，而將針孔堵塞，待有短時間停機(jī)的機(jī)會時再檢查泄漏的銅管，并將泄漏銅管兩端打入木塞塞住。在機(jī)組大修時，將損傷的管子抽出更換新管。如果凝結(jié)水硬度較大，還應(yīng)進(jìn)行凝結(jié)水再除鹽處理；如凝汽器泄漏嚴(yán)重，根據(jù)各廠實(shí)際情況，可采用停機(jī)處理或其它有效措施。第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月§6.6熱力設(shè)備的停用腐蝕及保護(hù)1、熱力設(shè)備停用時的腐蝕熱力設(shè)備停用時，如果不采取有效的保護(hù)措施，其水汽系統(tǒng)的金屬內(nèi)表面會發(fā)生嚴(yán)重的氧腐蝕，這種腐蝕稱為停用腐蝕。2、鍋爐停用保護(hù)的方法防止鍋爐水汽系統(tǒng)發(fā)生停用腐蝕的方法較多，按其作用原理可分為以下三類：(1)防止空氣進(jìn)入法。這類方法包括充氮法、保持蒸汽壓力法等。(2)降低熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)內(nèi)部的濕度。當(dāng)停用設(shè)備內(nèi)部相對濕度小于20