锅炉腐蚀及防护ppt课件

1、水质不良的危害,水质不良的危害 分类：结垢、腐蚀、汽水共腾 一、水垢：当水中某种盐分在炉水中的浓度超过其相应的溶解度，及会从炉水中析出并形成沉淀物，形成水垢。水垢成分复杂一般是多种化合物的混合体，常见锅炉水垢组成性质及鉴定方法见下表,常见锅炉水垢组成性质及鉴定方法,二、腐蚀,腐蚀分类：在用锅炉腐蚀 停用锅炉腐蚀 腐蚀危害： 1、金属构件损坏 2、增加锅炉水中的结垢成分例如混有铁，二氧化硅的1mm厚的水垢所造成的热损失，相当于4mm厚的其他成分的水垢 3、产生垢下腐蚀：含有高价铁的水垢容易引起与水垢接触的金属铁的腐蚀,在用工业锅炉的腐蚀,1、高温水应力腐蚀 损伤机理： 高温水（300）环境中，尤

2、其是偏酸性或碱性时，水的电离能力增强，在拉应力作用下金属构件高拘束区域发生的表面开裂，开裂过程与碱应力开裂相似 损伤形态： 1、开裂易发生于酸性或碱性 高温水溶液焊接接头区域，尤其是硬度值高的部位 2、后壁容器易产生较大的焊接残余应力，可能发生高温水应力腐蚀开裂 3、裂纹一般为穿晶开裂 受影响材料： 300系列不锈钢、镍基合金 易发生部位： 电站锅炉中面临高温水环境的低合金高强度刚制设备或管道,主要影响因素： 1、应力水平：多在高残余应力部位发生，如未进行焊后消应力热处理的焊接接头和冷加工的变形区域 2、PH值：300系列不锈钢在酸性和碱性溶液中的开裂敏感性较大，且酸性或碱性越强开裂敏感性越大

3、 3、材料强度：材料强度等级越高，发生腐蚀开裂敏感性越大 4、材料组织：马氏体组织含量越多、发生腐蚀开裂敏感性越大 5、溶解氧：存在溶解氧时会增大材料开裂敏感性 6、温度：随温度升高开裂敏感性升高 主要预防措施： 1、对焊接接头进行焊后消除热应力处理 2、对偏酸性或碱性溶液进行中和，控制溶液PH值接近7.0可降低开裂敏感性 3、选用强度等级较低的金属材料 4、通过热处理方法降低材料中马氏体组织的含量,2、碳酸盐应力腐蚀开裂 在碳酸盐溶液和拉应力共同作用下，碳钢和低合金钢焊接接头附近发生的表面开裂，是碱应力腐蚀开裂的另一种特殊情况。 损伤形态 碳酸盐应力腐蚀开裂常见于焊接接头附近的母材，裂纹平行

4、于焊缝扩展，有时也发生在焊缝金属和热影响区； 易在焊接接头的缺陷位置形成开裂，裂纹细小并呈蜘蛛网状； 裂纹主要为沿晶型，裂纹内一般会充满氧化物,主要影响因素 应力水平：在残余应力并非很高的部位，如未进行焊后消应力热处理的焊接接头、冷加工变形区域发生开裂； pH值和碳酸盐浓度：随pH和碳酸盐浓度的增加，开裂敏感性增加。典型开裂组合阈值有pH9.0且CO32-100ppm，或8400ppm； 如果物料含氰化物时，开裂敏感性增加； 主要预防措施 对焊接接头(包括修补焊接接头和内、外部构件焊接接头)进行焊后消除应力热处理； 敷设涂层，或选用奥氏体不锈钢、复合材料、镍基合金、其它耐蚀合金代替碳钢； 热碳

5、酸盐系统中在热处理或蒸汽吹扫前，应采用水冲洗未进行焊后热处理的管线和设备,3、碱腐蚀,定义：高浓度的苛性碱或碱性盐，或因蒸发及高传热导致的局部浓缩引起的金属腐蚀 锅炉给水过热，使锅炉管局部出现干湿交替，产生碱液浓缩的部位 损伤形态： 局部浓缩致碱腐蚀表现为局部腐蚀，锅炉管道的腐蚀沟槽或热障垢层下的局部减薄均属此类 垢下局部腐蚀在垢层的遮掩下一般不太明显，使用带尖锐前端的设备轻击垢层可有助于观察到局部腐蚀情况 水汽界面的介质浓缩区域在腐蚀后形成局部沟槽，立管可形成一个环形槽，水平或倾斜管可在管道顶端或在管道相对两边形成纵向槽 温度高于79的高强度碱液可导致碳钢的均匀腐蚀，温度升高至95时腐蚀加剧

6、,主要影响因素 碱浓度：碱浓度越高，腐蚀越严重。这里的碱指总碱量，包括工艺注碱、药剂含碱、泄漏混入碱盐； 局部浓缩度：蒸发、沉积、分离等局部浓缩形成高浓度碱区； 温度：温度越高腐蚀越严重。 主要预防措施 优化设计：注水降低碱浓度，或控制炉膛燃烧强度以避免炉管过热，或减少凝汽器入口的碱盐量；亦可对注入碱和介质进行有效的混合，避免碱在器壁高温部位发生浓缩； 碳钢和奥氏体不锈钢在66以上的高浓度碱液中有严重的腐蚀倾向，镍基合金腐蚀速率相对较低,4、冷凝水腐蚀,损伤描述及损伤机理 锅炉系统和蒸汽冷凝水回水管道上发生的均匀腐蚀和点蚀，多由溶 解的气体、氧气、二氧化碳引起。 损伤形态 1、除氧系统工作不正

7、常时，很少的氧气就能引发锅炉冷凝水腐蚀，呈溃疡状，在金属表面形成黄褐色和砖红色鼓包，直径从1mm-30mm不等，由各种腐蚀产物组成，腐蚀产物去除后，可见金属表面的腐蚀坑 2、冷凝水回水系统的腐蚀多由二氧化碳引起，腐蚀后管壁表面形成平滑凹槽 受影响材料： 主要为碳钢、以及一些低合金钢、300系列不锈钢和铜合金 易发生的装置和设备： 锅炉外部处理系统，除氧设备、给水管线、泵、冷凝水回水系统以及级间加热器、省煤器和蒸汽发生系统的水侧和受火侧,主要影响因素 1、关键因素为溶解氧的气体浓度（氧气和二氧化碳）、PH值、温度、给水水质和给水处理专用系统 2、生成连续的四氧化三铁保护层并保持完好，足以实现对锅

8、炉的腐蚀防护 3、用来除结垢和沉淀的化学处理应与专用水设施和锅炉给水处理系统的除氧剂相匹配 4、铜锌合金应避免与联氨、中和胺或含氨化合物的锅炉冷凝水接触 主要预防措施 1、除氧处理：在进行机械除氧的同时，根据系统压力情况进行化学药剂（催化亚硫酸钠和联氨）除氧，可减少系统含氧量，残存除氧剂被夹带到蒸汽发生系统，可除去除氧器下游混入的氧 2、缓蚀剂：采用结垢或沉积物控制，或者四氧化三铁保护层防护的处理方案，如果不能降低冷凝水回流系统的二氧化碳，可能就需要添加胺类缓蚀剂,主要预防措施 系统改进：系统设计改进、运行优化和进行化学处理来防护，如冷换设备设计时冷却水走管程； 温度：入口设计温度应低于57；

9、 流速：流速须有最小流速和最大流速范围限制，尤其是使用含盐水时； 材质选用：选用耐蚀性好的材质，尤其对于在高含氯、低流速、高温度和/或水处理不当的冷却水系统中运行的换热设备； 清洗：对换热管内外表面进行定期清洗,5.二氧化碳腐蚀,金属在潮湿的CO2 中发生的腐蚀 损伤形态 1、形成液相的部位发生腐蚀， CO2 从气相中冷凝出来的部位 2、腐蚀区域壁厚减薄，可能形成蚀坑或蚀孔 3、在紊流区，碳钢发生腐蚀时可能形成较深的蚀坑或沟槽 4、腐蚀一般发生在紊流和液体冲击区域，有时也会发生在管道根部 主要影响因素: 1、PH值： CO2 分压高，PH值下降，腐蚀性增强 2、温度：温度未达到溶液中CO2 气

10、体溢出温度前，随温度升高，腐蚀速率增大 3、如果铬含量未达到12%以上，增加钢种铬的含量不能明显提高耐腐蚀能力,腐蚀易发生部位: 锅炉给水和蒸汽冷凝系统 主要预防措施： 1、缓蚀剂：在蒸汽冷凝水系统中加入缓蚀剂 2、PH值：液相PH值提高到6.0以上可有效降低蒸汽冷凝水系统的腐蚀速率,6、高温氧化腐蚀,高温下金属与氧气发生反应生成金属氧化物的过程； 损伤形态： 多数合金，包括碳钢和低合金钢，氧化腐蚀表现为均匀腐蚀，腐蚀发生后在金属表面生成氧化物膜 300系列不锈钢和镍基合金在高温氧化作用下已形成暗色的氧化物薄膜 主要影响因素： 温度：碳钢随温度的升高腐蚀加剧，538以上的碳钢的氧化腐蚀严重 合

11、金成分：铬元素可形成保护性氧化物膜，故碳钢和其他合金的耐高温氧化腐蚀性通常取决于材料的铬元素含量，300系列不锈钢在816以下有良好的耐蚀性,易发生的装置或设备 加热炉、锅炉和其他火焰加热设备等高温环境中运行的设备，尤其是温度超过538的设备和管道中 主要预防措施： 1、材质选用：通过材质升级可防氧化腐蚀。铬是影响耐氧化能力的主要合金元素，硅和铝等其他金属元素也有同样效果，但因其力学性能不利，添加量应控制。用于加热炉支架、烧嘴喷口和燃烧设备部件的特殊合金常添加这些元素 2、保护层：敷设耐氧化的表面保护层,7、燃灰腐蚀,损伤机理： 燃油或燃煤中的杂质（硫、钠、钾和钒），在加热炉、锅炉、燃气涡轮的

12、金属表面沉积和融化，生成的熔渣溶解了表面的金属氧化物膜，使膜下新鲜金属裸露出来和氧气反应再次生成氧化铁等氧化物，如此反复加速材料在高温下的损耗,损伤形态： 1、燃油的燃灰腐蚀主要表现为结渣处的严重金属损耗，金属腐蚀速率可达2.5mm/年-25mm/年 2、使用燃油的过热器和再热器沉积燃灰至少可分为两层：附着在部件上的沉积物最为重要，在室温下呈暗灰色或黑色的外观；熔融态硫酸盐将腐蚀产物烧结并覆盖在表面，形成粘着力很强的玻璃状硬垢。去除燃灰沉积物后，金属基体表面程鳄鱼皮状，腐蚀浅槽纵横交错 3、使用燃煤时燃灰层的玻璃状硬垢层和基体金属间课件明显的平滑界面 4、水冷壁开裂以环向为主，轴向相对少些，整

13、体表现为环向凹槽 5、熔融灰团形成时，只能维持住一定重量的灰分。重量过大时，熔渣会脱落，使一段无遮挡的光管暴露在燃烧室的热流下。水冷壁温度会发生跃升，估计幅度可达38，形成类似于热疲劳的开裂；蒸汽冷却管的机理也类似，只是温度跃升小一些，因此热疲劳损伤也轻微一些；过热器和再热器的鳄鱼皮状斑纹和燃煤锅炉水冷壁的环向开裂也类似,易发生的装置和设备： 1、所有使用含有杂质（硫、钠、钾和钒）燃油或燃煤的加热炉、燃气轮轮，以及使用含钒和钠杂质的燃油或渣油加热炉容易发生腐蚀；如果燃油中没有钒，燃油锅炉发生燃灰腐蚀的可能性很小 2、加热炉金属表面温度低于熔渣熔点时不会发生腐蚀，但加热炉炉管的吊管架和支架因使用

14、温度高，可能发生严重的燃灰腐蚀 3、加热炉炉管产生结焦时，操作人员可能会增加热通量，使炉管部件温度升高，可能引起燃灰腐蚀 4、过热器和再热器中容盐的熔点达538甚至更高，任何金属壁温比这些硫酸盐熔点更高的装置都可能会发生腐蚀 5、水冷壁温度低于371时，腐蚀程度最轻。因此蒸汽压力不超过12.4MPa的部位几乎不会发生燃灰腐蚀 受影响材料： 1、所有加热炉和锅炉的常用材料 2、50Cr-50Ni系列合金耐蚀能力强,主要影响因素： 1、温度：金属温度超过盐的融化温度时腐蚀才会发生，温度最高的部位腐蚀最严重 2、合金成分：腐蚀速率因合金成分不同而变化，镍基合金耐蚀能力强 3、熔渣类型：燃油燃料的燃灰

15、中熔渣是五氧化二矾和氧化钠的混合物，或五氧化二矾和硫酸钠的混合物，熔点约538；燃煤的燃灰对过热器和再热器的腐蚀是硫酸铁钠和硫酸铁钾熔渣造成的，熔点在544-610间；水冷壁的燃灰腐蚀是焦硫酸钠和焦硫酸钾的混合熔渣造成的，熔点温度约371。气相中CO、H2S、H2含量较高，以及未燃烧的煤粉都会形成还原性条件，腐蚀加速，腐蚀速率是氧化性条件的2倍-5倍 4、管子（尤其是奥氏体合金材质）表面的渗碳，会降低耐腐蚀性，加速金属的损耗,主要预防措施： 1、燃料改进：使用杂质含量低的燃料或进行掺混可减缓燃灰腐蚀 2、设计优化：燃烧器合理设计，减少火焰冲击和局部过热等可能产生高温的状况 3、工艺改进：燃烧时

16、保持氧气过量实现燃料充分燃烧，或向燃料中添加特殊的添加剂提高炉渣熔点，并降低沉积物粘附在金属表面或熔解保护性氧化物膜的可能性；降低设备使用温度，使温度最高的部位不超过熔渣的熔点 4、选材：管线吊管架和支架等容易产生高温的部件，可以改用50%Cr-50%Ni合金，如合金657，但可能需同时对吊管架的设计进行更改，以改善50%Cr-50%Ni合金低应力脆断问题,锅炉水处理,锅炉水处理常用工艺,常用膜的种类,锅炉排污,一、连续排污 定义：连续不断的从锅炉水表面，将浓度较高的锅炉水排出的方法。也被称之为表面排污 安装位置：在正常水位下80-100mm以下 1、保证排污时避免带走蒸汽 2、此处蒸发量大，

17、锅水局部浓度较高； 一般将连续排污水引到扩容器，由于扩容器中压力忽然降低，使部分水又变成蒸汽可以回收利用，扩容器中的水还可以通过热交换器用以回收部分热量后排出,二、定期排污： 定义：从锅炉水循环系统的最低点（汽包底部、下锅筒 或水冷壁联箱）根据水质情况定期排放一部分含水渣较高的锅炉水，以改善锅炉水的质量。所以定期排污也被称为间断排污或底部排污 注：小型锅炉只有定期排污 1、排污的时间及排污量： 定期排污时间很短一般不超过0.5-1min,每次排污水量大约为锅炉蒸发水量的1%-5%，能迅速的调节锅炉水相关指标已补充；连续排污的不足，对工业炉而言，定期排污时间间隔较长，排出水量相对较少，损失的热量

18、也不多，因此一般都不用回收 2、表面定期排污： 在一些工业锅炉中，虽然锅炉本体具备连排装置，但连续排污阀门并不处于常开状态，而是定期开启，这种方式也称为表面定期排污,排污率和蒸发倍数,锅 炉 停 用 腐蚀与保 护,锅炉各部件产生缺陷类型,腐蚀产生原因,1、水汽系统中有氧气和二氧化碳等侵蚀性气体 2、金属表面有水膜或水,腐蚀特点,二、停用腐蚀特点： 停用腐蚀的产生就是水汽、氧气和金属三者共同作用的结果，主要是以腐蚀原电池为主的电化学腐蚀；主要是耗氧腐蚀，表现为全面锈蚀，腐蚀产物以高价氧化铁为主，腐蚀刚形成时呈黄色或黄棕色。经过运行后产物变成了红棕色，腐蚀严重时会出现皿状腐蚀和孔蚀，腐蚀坑一般在水

19、平管的下侧较多有时形成一条带状锈,停用腐蚀和运行氧腐蚀的区别,1、腐蚀产物的形态 停用腐蚀发生温度低，因而形成的是疏松、附着力差的、易被水带走，表层为黄褐色的腐蚀产物，主要成分是三氧化二铁；运行氧腐蚀温度高、腐蚀产物紧密，附着力大为黑色凸起的腐蚀产物，表层为砖红色或黑褐色的三氧化二铁和四氧化三铁。 2、腐蚀发生的部位 如果除氧效果良好，运行氧腐蚀主要发生在省煤器入口；二停用腐蚀不仅在省煤器入口，中部和出口都发生，而且还会波及水冷壁管和汽包，立式过热器下弯头有时也发生范围很广,3、腐蚀程度 因停炉时氧可以扩散到系统的各个部位，因此停用腐蚀比运行腐蚀严重得多。停用时氧浓度比运行时大，腐蚀面积广,停

20、用腐蚀的影响因素,1、湿度：设备内部湿度大于20%就产生腐蚀，湿度越大，腐 蚀越严重 2、含盐量：水中或金属表面液膜中盐的浓度增加时，腐蚀速度就上升，特别是氯化物和硫酸盐浓度增加时，腐蚀速度十分明显，汽轮机停用时，当氯化物存在时叶片就会发生腐蚀 3、金属表面清洁程度：当金属表面有沉积物或水渣时，金属表面易结露或残留水分保持潮湿，又妨碍氧扩散进去，所以沉积物或水渣下面的金属电位较负，成为阳极；而沉积物或水渣周围，氧溶液扩散到金属表面，电位较正，成为阴极。由于这种氧浓度差异的原电池存在，使腐蚀速度增加 4、温度：温度升高腐蚀速度加快。一般水温在（40-90）范围时，水中氧浓度较低，停用腐蚀也相对下

21、降 5、PH：PH升高，停用腐蚀速度降低 6、钢的成分：碳钢，低合金钢容易产生停用腐蚀，奥氏体则不易产生,选择停用保护方法的原则,1、锅炉参数与类型 对水质要求较高的锅炉，只能采用挥发性药品保护（联氨和氨或充氮保护）；通常对水汽系统结构复杂的锅炉，停用放水后有些部位不易放干，所以不宜采用干燥剂法 2、停用时间的长短 对热备用状态的锅炉，必须考虑能随时投入运行，因此采用的方法不能排掉锅水，也不能改变锅水成分，所以一般采用蒸汽压力法，对于短期停用机组，要求短期保护以后能投入运行，锅炉一般采用湿式保护 3、现场条件 包括：设计条件、给水水质、环境温度和药品来源（采用湿式保护的各种方法时，在寒冷地区均

22、需考虑药液的防冻,4、其他因素 1）、停（备）用所采用的化学条件和运行期间的化学水工况之间的兼容性 2）、防锈蚀保护方法不会破坏运行中所形成的保护膜 3）、防锈蚀保护方法不应影响机组按电网要求随时启动运行 4）、有废液处理设施，废液排放应符合环保有关标准的规定 5）、北方地区冻结的可能性 6）、当地大气条件 7）、所采用的保护方法不影响检修工作和检修人员的安全,停用保护方法原理,1、阻止空气进入锅炉水气系统内部，实质是减少促进腐蚀的氧的浓度 2、降低锅炉水气系统内部的湿度，实质是防止金属表面凝结水膜，形成电化学腐蚀电池 3、使用缓蚀剂，减缓金属表面的腐蚀,具体分类,一)、干式保护法 ： 1、热

23、炉余热烘干法 ： 1）、 概念：锅炉停运后压力值降到规定值时，迅速放尽锅内存水，利用炉膛余热烘干受热面 2）适用对象 :临时检修或小修锅炉，停用期限不宜超过一个月 3）方法要点及注意事项 ：停炉后迅速关闭锅炉各风门、挡板封闭炉膛，固态排渣汽包炉当汽包压力降至（0.6-1.6）MPa迅速放水；固态排渣直流炉，分离器降至（0.6-2.4）MPa迅速放水，一般工业锅炉可以达到制造厂规定的放水压力时迅速放尽锅水后，关闭空气阀、排气阀、放水阀等，封闭锅炉 4）监测项目：定期测定锅内相对湿度 5）技术要求：相对湿度应70%，相对湿度70%时应用邻炉热风烘干,2、负压余热烘干法 1）定义：放尽锅内存水后，立

24、即对锅炉抽真空，加速锅内空气排出湿气的过程提高烘干效果 2）适用对象 ：电站锅炉大、小修。停用期限可长达三个月工业锅炉较少采用 3）方法要点及注意事项 ： 抽气器必须要有足够的抽气能力，抽气器的工作水或蒸汽流量满足 要求，压力稳定，防止水或蒸汽被吸入锅炉，锅炉系统应严密，抽气系统应设置成固定系统，并有可靠的隔离措施 4）监测项目：定期测定锅内相对湿度 5）技术要求：相对湿度应70%，相对湿度70%时应启动抽气系统抽真空，使相对湿度应70,3、邻炉热风烘干法 1）概念：热炉放水后，将正在运行的邻炉热风引入炉膛，继续烘干水汽系统内表面直至锅内空气湿度低于100% 2）适用对象 ：锅炉冷态备用、大、

25、小修期间保护，保护期可达1个月 3）方法要点及注意事项 ：电站锅炉炉膛温度降至105时，微开锅炉有关挡板，使炉膛烟道自然通风，然后开启总风道连通门或热风官道上的挡板，向炉膛送入（220-300）的热风，继续烘干直至锅内相对空气湿度降到70%或等于环境相对湿度。停止送入热风后，封闭锅炉，以维持锅内干燥状态，锅炉在备用时如果环境湿度高于70%时，应连续通入热风。 4）监测项目：定期测定锅内相对湿度 5）技术要求：相对湿度应70%，相对湿度70%应用邻炉热风烘干,4、干燥剂去湿法 1）原理：应用吸湿能力强的干燥剂，使锅内金属表面保持干燥 2）适用对象 ：常用于工业锅炉较长时间保护 3)方法要点及注意

26、事项 ： 干燥剂氯化钙和生石灰一般放在特制的小铁盘内，硅胶可以装入布袋中，分别放入汽包、联箱和燃油汽锅炉的锅壳上下部。然后立即封炉，关严各阀门手孔、人孔使锅炉与外界隔绝。要及时更换干燥剂 4）监测项目：定期测定锅内相对湿度 5）技术要求：相对湿度应70%，相对湿度70%时，应及时更换干燥剂,5、充氮法 1）、氮气覆盖法 锅炉停用后不放水，用氮气来覆盖汽空间 2）、氮气密封法 锅炉停运后必须防水，用氮气来密封水汽空间 3)适用对象 ：长期冷态备用锅炉的保护，停用期限可达3个月，一般工业炉较少采用 4)监测项目： 使用的氮气纯度以大于99.5%为宜，最低不应小于98%，定期监测锅炉氮气压力 5)技

27、术要求：锅炉维持氮气压力在0.03-0.05MPa范围内，氮气压力小于0.03MPa时，应补充氮气,6、气相缓蚀剂法 锅炉停用后，热炉放水，余热烘干 1）适用对象： 冷态备用锅炉一般适用于中长期停用保护 2）监测项目： 定期在炉顶排气门取样监测气相缓蚀剂含量和PH值 3）技术要求： 气相缓蚀剂其含量应30g/m3,PH10.气相缓蚀剂其含量30g/m3 ，PH10时，应补充气相缓蚀剂,二)、湿式保养法,1、氨液法 适用对象 ： 方法要点及注意事项 ： 4）监测项目：定期检测保护液氨含量 5）技术要求：氨含量应在500-700umg/L范围内，低于500umg/L时，应补加氨液,2、氨联氨法 1） 原理： 锅炉停运后放尽锅内存水，用氨联安溶液做为防锈蚀介质 充 满锅炉防止空气进入 2）适用对象： 长期停用、冷态备用或封存的锅炉也适用于3个月以内的停用保护 3）监测项目： 定期检测保护液联氨含量PH值 4）技术要求： 联氨含量应在200-300mg/L,PH值10.0-10.5范围内，联氨含量低于200mg/L,PH10时，应补加氨联氨保护剂,3、给水压力法 1）原理：