高壓鍋爐水側(cè)腐蝕及防治

—高壓鍋爐水側(cè)腐蝕及防治高壓鍋爐的給水經(jīng)過(guò)預(yù)處理和離子交換等工藝過(guò)程后，水中的懸浮物、膠體及溶解性鹽類(lèi)均已除去，但水中還溶解有各種氣體（有中間脫氣器的情況除外），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。腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)上的損失，同時(shí)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)人鍋爐水中，使水中雜質(zhì)增多，加劇了鍋爐受熱面的結(jié)垢，影響其傳熱效果，并且還會(huì)促進(jìn)水側(cè)的腐蝕。高壓鍋爐水側(cè)腐蝕的原因，主要有溶解氧腐蝕、沉淀物垢下腐蝕、酸性腐蝕、堿性腐蝕、堿性脆化、銅氨化合物腐蝕、沖蝕等。以下針對(duì)高壓鍋爐常見(jiàn)的腐蝕作詳細(xì)分析，并提出一些切可施行的防治方法。1溶解氧腐蝕1.1腐蝕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(yáng)極，而遭到腐蝕。反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)圖1。由于這些生成物比擬疏松，沒(méi)有愛(ài)護(hù)性，一旦在金屬外表的某一點(diǎn)發(fā)生腐蝕，就會(huì)持續(xù)下去。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)物阻擋了氧的擴(kuò)大，在腐蝕產(chǎn)物下形成缺氧的陽(yáng)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；假如沒(méi)有黑色的氧化鐵在穴中，或穴外無(wú)紅色的氧化鐵時(shí)，則為非溶解氧腐蝕。溶解氧腐蝕伴著水中的溶氧量的增加和水溫的提高，腐蝕性也就愈強(qiáng)。當(dāng)PH值小于4或大于14時(shí)，腐蝕會(huì)加大。當(dāng)PH值小于4時(shí)，金屬外表不易形成愛(ài)護(hù)膜；當(dāng)水的PH值介于4和14之間時(shí)，金屬外表上形成一種致密的氫氧化物愛(ài)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愛(ài)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-有破壞愛(ài)護(hù)膜的力量，因此會(huì)促進(jìn)腐蝕；如水中含有、等，則可促進(jìn)愛(ài)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(xiàn)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可能有嚴(yán)峻的局部腐蝕。伴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簡(jiǎn)單受到溶解氧腐蝕。1.2防治方法（1）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愛(ài)護(hù)涂層。（2）配制適宜的除氧器，表1給出了三種常用的除氧器裝備（即真空除氧器、開(kāi)放式除氧器、噴濕式除氧器），其中高壓鍋爐普遍采納噴濕式除氧器。（3）采納化學(xué)除氧法。依據(jù)操作壓力和溫度，選用恰當(dāng)?shù)某鮿?，一般高壓鍋爐宜選用不會(huì)增加溶存固體物的有機(jī)脫氧劑，通常選用聯(lián)氨（N2H4），而中、低壓鍋爐可采納亞硫酸鈉。由于聯(lián)氨毒性較高，現(xiàn)階段有機(jī)脫氧劑已慢慢運(yùn)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。（4）給水加氨（NH3）處理。通過(guò)加氨處理，提高給水的PH值，PH值應(yīng)掌握在8.5～9.2之間比擬適宜。2沉積物下腐蝕2.1腐蝕原因當(dāng)鍋爐內(nèi)金屬外表附著有水垢或水渣時(shí)，在其下面會(huì)發(fā)生嚴(yán)峻的腐蝕，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)荷較高的位置。如噴燃器附近，爐管的向火側(cè)等處。假如沉積物下腐蝕速度到達(dá)1.5～5mm/s時(shí)，一般鍋爐運(yùn)行5000～30000h就會(huì)顯現(xiàn)腐蝕穿孔，甚至爆管等。反應(yīng)機(jī)理：假如補(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，這將使鍋爐水顯現(xiàn)游離NaOH。這樣使沉積物下蒸濃爐水，PH值上升到13以上，破壞了愛(ài)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，破壞了愛(ài)護(hù)膜，發(fā)生酸對(duì)金屬的腐蝕。2.2防治方法（1）新裝鍋爐投入運(yùn)行之前，必需先進(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。（2）削減給水中的銅和鐵的離子含量。（3）做好鍋爐的停用愛(ài)護(hù)工作，防止停用腐蝕，以免爐管金屬外表上有腐蝕物附著。（4）選用適宜的爐水處理方式，調(diào)整爐水水質(zhì)。3酸性腐蝕3.1腐蝕原因在酸性水中，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)大進(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(guò)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聚水系統(tǒng)。另外，在螺牙管配件、疏水器的下部和掌握閥等會(huì)發(fā)生壓力突然轉(zhuǎn)變和非凝聚性氣體濃縮的地方也會(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(wú)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)峻。一般給水PH值在6～7之間時(shí)，碳鋼和銅合金將會(huì)受到嚴(yán)峻的酸蝕，并破壞愛(ài)護(hù)層。鍋爐酸洗不當(dāng)，水處理樹(shù)脂再生異樣，爐水中Na和PO4比例偏低，也會(huì)造成酸蝕。3.2防治方法（1）裝設(shè)水質(zhì)連續(xù)監(jiān)控裝備，隨時(shí)把握水質(zhì)的改變情況，以便按時(shí)實(shí)行必要的措施。（2）添加中和胺等，抑制酸性腐蝕的發(fā)生。（3）掌握Na和PO4比例，防止酸性腐蝕。PH和磷酸鹽的掌握見(jiàn)圖3。4堿性腐蝕4.1腐蝕原因游離堿會(huì)在多孔性沉積物和爐管金屬外表間濃縮，過(guò)渡濃縮的堿會(huì)溶解金屬愛(ài)護(hù)膜而形成鐵酸根與次鐵酸根離子的混和物。此堿腐蝕特別簡(jiǎn)單發(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8.5～10.3時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生堿性腐蝕見(jiàn)圖4。4.2防治方法（1）嚴(yán)格掌握PH/PO4比例；（2）運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆稚?，以分散沉積物的產(chǎn)生；（3）掌握爐水游離堿，防止局部高濃度的游離堿的產(chǎn)生。5堿性脆化5.1腐蝕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)，假如在水冷壁和聯(lián)箱局部位置顯現(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有：（1）鍋爐水中含有游離NaOH；（2）鍋爐水產(chǎn)生局部濃縮。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，因此發(fā)生水質(zhì)局部濃縮；（3）受拉力作用；（4）晶粒間含有雜質(zhì)；（5）不正常的焊接造成應(yīng)力。5.2防治方法（1）鍋爐用焊接代替鉚接或脹接；（2）愛(ài)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）；（3）選擇合理的鍋內(nèi)水處理方法，協(xié)調(diào)PH和PO4的量。6銅氨化合物腐蝕腐蝕原因在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。氨的來(lái)源主要有兩方面：（1）脫氧劑。如N2H4，在205℃下熱分解，在330℃完全分解（2）中和胺。如嗎啉、環(huán)已胺等，其熱安定性見(jiàn)表2，其實(shí)驗(yàn)條件為給水胺濃度以34ppm，添加且以XX%補(bǔ)給水（無(wú)回收冷凝水條件下）。6.2防治方法（1）掌握脫氧劑有恰當(dāng)?shù)氖Ｓ嗔?，以確保無(wú)溶解氧的存在。（2）選擇熱安定性好的脫氧劑及中和胺，在飽和蒸汽中掌握游離氨在0.3ppm以下。7停用腐蝕7.1腐蝕原因鍋爐停用時(shí)如不實(shí)行有效的愛(ài)護(hù)措施，鍋爐水側(cè)的金屬外表會(huì)發(fā)生嚴(yán)峻的停用腐蝕。產(chǎn)生停用腐蝕的原因主要有：（1）外界空氣大量進(jìn)入鍋爐；（2）鍋爐含有部分無(wú)法排盡的水；（3）水汽系統(tǒng)內(nèi)濕度過(guò)大，金屬外表形成水膜。防治方法（1）阻擋空氣進(jìn)入鍋爐水汽系統(tǒng)內(nèi)部。如采納充氮法、愛(ài)護(hù)蒸汽壓力法等。（2）降低水汽系統(tǒng)內(nèi)部的濕度。如采納烘干法、枯燥劑法等。（3）加緩蝕劑，使金屬外表生成愛(ài)護(hù)膜，或者加除氧劑，除去水中的溶解氧。8沖擊腐蝕8.1腐蝕原因（1）在冷凝水管中汽水混合流淌速度改變劇烈而在彎頭處沖刷管壁，引起沖刷處管壁變薄而導(dǎo)致裂開(kāi)。（2）水流流速高、流淌紊亂和不斷形成湍流區(qū)的局部位置。（3）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。8.2防治方法（1）