锅炉的腐蚀与保护

1、锅炉的腐蚀与保护发言人：腐 蚀 与 防 护停 炉 与 保 养水 垢 与 水 渣如果锅炉给水质量不良，经过一段时间的运行，会在受热面与水接触的管壁上，特别是在蒸发受热面管壁上生成一些固 态附着物，这种现象称为结垢，生成的附着物称为水垢。因为受热面管壁上水垢形成的速度和数量，在炉水结垢物质含量一定的情况下，决定于受热面热负荷的大小，热负荷大，水垢生成的速 度快，水垢数量多。所以，水冷壁管向火侧水垢形成的速度和数 量比背火侧大得多。水垢通常较硬且紧密地附着在受热面管内壁上，一般不会自动脱落，只有通过机械清洗或酸洗的方法才能将 水垢清除，水垢的热阻是管壁金属热阻的几十倍至几百倍，水垢 的存在使金属壁温

2、明显上升，水垢达到一定厚度后，管壁因温度过高而造成爆管。什么是水垢什么是水垢如果锅炉给水质量不良，经过一段时间的运行，会在受热面与水接触的管壁上，特别是在蒸发受热面管壁上生成一些固 态附着物，这种现象称为结垢，生成的附着物称为水垢。因为受热面管壁上水垢形成的速度和数量，在炉水结垢物质含量一定的情况下，决定于受热面热负荷的大小，热负荷大，水垢生成的速 度快，水垢数量多。所以，水冷壁管向火侧水垢形成的速度和数 量比背火侧大得多。水垢通常较硬且紧密地附着在受热面管内壁上，一般不会自动脱落，只有通过机械清洗或酸洗的方法才能将 水垢清除，水垢的热阻是管壁金属热阻的几十倍至几百倍，水垢 的存在使金属壁温明

3、显上升，水垢达到一定厚度后，管壁因温度过高而造成爆管。水垢的特性水垢的特性水垢的导热性很差，其导热系数要比锅炉钢板的导热系数小几十倍至数百倍，所以锅炉结垢后就会严重阻碍传热并引起下列危害： 浪费燃料，降低出力 堵塞管道，破坏水循环 引起垢下腐蚀，缩短锅炉寿命 受热面结生水垢后，金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给锅水，致使金属壁温急剧升高，当温度超过了金属所能承受的允许温度时，金属强度显著降低，从而导致金属过热变形，严重时将造成鼓包、裂缝，甚至爆管等事故。另外，锅炉结垢后，将增加清洗和维修的时间、费用及工作量等，影响生产，减小锅炉的有效利用率，降低经济性。水垢的危害水垢的危害锅炉运行中，炉水

4、中析出的某些固体物质，有的会呈悬浮状态，有的沉积在汽包或下联箱底部等水流缓慢处，形成沉渣。加 人锅炉中的磷酸三钠，会与炉水中残余的钙、镁离子等结垢物质 形成沉渣。这些悬浮状态和沉渣状态的物质称为水渣。水渣通常不附着在受热面上，不会使受热面的热阻增加，而且可以通过连续排污和定期排污将其排掉。但是如果水质太差， 或没有按规定进行连续和定期排污，炉水中水渣太多，有可能造 成炉管因水渣堵塞而引起爆管。什么是水渣什么是水渣形成水渣的主要化学物质有：碳酸钙；氢氧化镁；碱碱式碳酸镁；磷酸酶；碱式磷灰石；蛇纹石；金属腐蚀产物；水渣还可能含有随给水带入锅炉的某些悬浮物。水渣按期性质可分为两类：不会粘附在受热面上

5、的水渣。这类水渣较松软，常悬浮在炉水中，易随锅炉排污排除掉。如碱式磷酸钙、蛇纹石等，这种水渣对锅炉危害较小。易粘附在受热面上转化成水垢的水渣。这类水渣易粘附在受热面管内壁上，特别是在水流缓慢或停滞的地方，经高温烘焙后，会转化为水垢（称为二次水垢），如磷酸镁和氢氧化镁等。这类水渣危害较大，应极力避免。水渣的特性水渣的特性当炉水中水渣量过多时，会影响炉水和蒸汽品质，过多的水渣还可能堵塞炉管(特别是下降管)，造成爆管事故。因此必须采用排污的方法及时排除炉水中的水渣，保证锅炉安全平稳的运行。水渣的危害水渣的危害水垢能牢固地粘附在受热面的金属表面,而水渣是以松散的细微颗粒悬浮于锅炉水中,能用排污方法排除

6、。水渣通常不附着在受热面上，不会使受热面的热阻增加，而且可以通过连续排污和定期排污将其排掉。但是如果水质太差， 或没有按规定进行连续和定期排污，炉水中水渣太多，有可能造成炉管因水渣堵塞而引起爆管。水垢和水渣的区别水垢和水渣的区别汽水系统的腐蚀及其防止汽水系统的腐蚀及其防止锅炉运行时，炉内水汽的压力和温度比较高，导致炉管管壁温度很高，设备各部分应力很大，同时由于给水中杂质在炉内发生浓缩和析出，在炉内常积集有沉积物，这些因素都会促进腐蚀，并使腐蚀复杂化。所以，尽管进入锅炉的水都是经过除氧的，炉水的PH值也比较高，但依然会发生腐蚀。如果炉水汽水系统发生严重的腐蚀，由于炉内高温高压，就容易导致爆管事故

7、。所以，防止炉汽水系统的腐蚀是一个很重要的问题。腐蚀分类腐蚀分类氧腐蚀沉积物下腐蚀水蒸汽腐蚀应力腐蚀氧腐蚀氧腐蚀正常情况下，不会有大气侵入炉内，即使给水中带有微量的氧，在省煤器中就消耗完了，所以，炉内不会发生氧腐蚀。如果发生下列情况，就有可能发生腐蚀。 1、除氧器运行不正常除氧器运行不当，就有可能使溶氧带入锅炉内。比如除氧器负荷变动过大，间断性向除氧器中添加大量补给水等。而且有时还可能发生因溶氧的测定不正确或者测定是间断的，以致在运行记录中还没有发现除氧器运行不正常，而腐蚀已经很严重。给水含氧量不是很大时，腐蚀首先发生在省煤器进口端，然后可能延伸到中部和尾部，只至锅炉下降管。氧腐蚀氧腐蚀2、锅

8、炉在基建和停运期间无防护措施 基建期间的氧腐蚀，腐蚀产物可以在酸洗过程中清除。停运期间的氧腐蚀，通常分布在整个水汽系统，特别是积水放不掉的部分。这和运行中发生的氧腐蚀有所不同。沉积物下腐蚀沉积物下腐蚀当锅炉内表面附着水垢和水渣时，在下面会发生严重的沉积物下腐蚀，是目前高压锅炉内常见的一种腐蚀。在正常的运行条件下，炉内金属表面覆盖一层氧化铁薄膜，这是金属表面在高温炉水中形成的，其反应式如下：3Fe+4H2O 约300 Fe3O4+4H2形成的Fe3O4膜是致密的，具有良好的保护性能。如果Fe3O4遭到了腐蚀，金属表面就会暴露在温度很高的炉水中，非常容易遭到腐蚀。促使Fe3O4保护膜破坏的一个最重

9、要因素就是炉水中的pH值不合格。原原 理理当pH值在10-12时腐蚀速度最小，pH值过低或过高都会使腐蚀速度加快。在低pH值（pH13）下,腐蚀加快的原因是金属表面的Fe3O4保护膜溶于溶液而遭到破坏。Fe3O4+4NaOH=2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O另一方面，铁和NaOH直接反应：Fe+2NaOH Na2FeO2+2H2亚铁酸钠在pH溶液中是可溶的，所以，当在高pH值pH13后，随pH值增高，腐蚀速度增大。一般运行条件下，炉水pH值常保持在9-11之间，锅炉金属表面膜是稳定的，不会发生腐蚀。沉积物下腐蚀沉积物下腐蚀不良运行条件不良运行条件发生沉积物下腐蚀的必要条件是炉管上有沉积

10、物和炉水有侵蚀性。运行中造成这些条件的工况有; 结垢物质带入炉内。给水中铁腐蚀产物沉积在炉管管壁向火侧，是引起炉内沉积物下腐蚀的一重要因素。 凝汽器泄露。因凝汽器泄露随冷却水进入的碳酸氢盐，会使炉水中产生游离NaOH,引起沉积物下碱性腐蚀。冷却水中含有大量的MgCl2、CaCl2时，容易引起脆性腐蚀。 补给水水质不良。沉积物下腐蚀沉积物下腐蚀防止防止要防止沉积物下腐蚀，除防止炉管上形成沉积物外，还应该消除炉水侵蚀性。措施如下; 新装锅炉投入运行前，应进行化学清洗；锅炉运行后定期清洗，以除去沉积在金属管壁上的腐蚀产物。 提高给水质量，防止给水系统腐蚀。 防止凝汽器泄露。 调节炉水水质，消除或减少

11、炉水侵蚀性。 做好锅炉停用保护工作，防止停用腐蚀，以免炉管金属表面上附着产物。沉积物下腐蚀沉积物下腐蚀水蒸气腐蚀水蒸气腐蚀当过热蒸汽温度高达450 时（过热蒸汽管管壁温度约为500 ）就要和碳钢发生反应；在450 -570 之间时，它们的反应生成物为Fe3O4：3Fe+4H2O Fe3O4+4H2当温度达到570 以上时，反应生成物为氧化铁Fe+H2O FeO+H22FeO+H2O Fe2O3+H2这两种反应都是化学反应，所引起的腐蚀都是化学腐蚀。当产生这种腐蚀时，管壁均匀的变薄，腐蚀产物常常成粉末状或鳞片状，多为Fe3O4 。原原 理理部部 位位在锅炉内，发生汽水腐蚀的部位，一般在以下两处：

12、 汽水停滞部分。 当锅炉有水平或倾斜度较小管段，以致水循环不畅，发生汽塞或汽水分层时，就可能因为蒸汽过热而产生汽水腐蚀。 过热器中。过热蒸汽温度一般在450 -570 范围内。正常情况下，过热蒸汽管壁上会形成一层黑色的保护膜防止腐蚀。如果运行中过热器热负荷和温度波动很大，使保护膜遭到破坏，那么过热器管壁就会遭受严重的汽水腐蚀。水蒸气腐蚀水蒸气腐蚀防防 止止防止方法：消除锅炉中倾斜度较小管段，以保证正常的汽水循环;对于过热器，应采用特种钢材制作。因为超高压和亚临界锅炉的过热蒸汽温度已达到550 以上，不论是在机械性能方面或耐腐蚀性能方面普通的碳钢都不能承受，必须用其他材料，如耐热的奥氏不锈钢。水

13、蒸气腐蚀水蒸气腐蚀应力腐蚀应力腐蚀当金属除了受某些侵蚀性介质的作用外，同时还受机械应力的作用时，它会发生裂纹损坏，这是一种特殊的腐蚀现象，称为应力腐蚀。锅炉金属的应力腐蚀有： 腐蚀疲劳 应力腐蚀开裂 苛性脆化腐蚀疲劳腐蚀疲劳原理：属于金属在交变应力作用下的一种应力腐蚀。所产生的裂纹，有穿晶的、有晶间的，或兼而有之。部位：在锅炉汽包的管道结合处，如给水管接头处、磷酸盐加药管道、定期排污管与下联箱结合处。钢表面干湿交替，管道中汽水混合物流速时快时慢等会产生交变应力的情况，也会很快发生裂纹腐蚀。 防止：可从消除应力入手，如在汽包给水管道接头处加特殊保护套管，使汽包壁不与进水管道直接接触，而是间隔着一

14、层蒸汽或者炉水，以消除温度巨变。应力腐蚀应力腐蚀应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂原理：应力腐蚀开裂是钢在应力和侵蚀性介质的作用下发生的腐蚀损坏。部位：锅炉在制造、安装或检修过程，过热器，再热器的管道经焊接或弯管工艺后，管材内部可能有残余应力。防止：在制造、安装和检修时，要尽可能的消除钢材的内应力。锅炉化学清洗时，要避免CL-、OH-、进入或残留。应力腐蚀应力腐蚀苛脆性腐蚀苛脆性腐蚀定义：锅炉金属的一种特殊腐蚀方式，主要因素是水中苛性钠使受腐蚀金属发生脆化，故称苛性脆化。原理：一种特殊电化学，由于晶粒与晶粒的边缘在高应力下发生电位差，形成腐蚀微电池而导致的。腐蚀特征：可脆性化常发生与汽包柳钉口处发生脆化

15、裂纹。有的柳钉甚至断裂。可脆性化的初期不易发现，因为不会形成溃疡点。也不会使金属变薄。应力腐蚀应力腐蚀停用锅炉腐蚀停用锅炉腐蚀锅炉在停用期间如不采取适当的保护措施，则锅炉的本体及整个汽水系统的金属表面都会受到溶解氧的腐蚀，且腐蚀的速度比运行期间快得多。事实证明，腐蚀严重的锅炉，大多数是由于停炉保护不当造成的，而这些腐蚀产物如不清除，又会在锅炉重新运行后加速电化学腐蚀。因此，停炉腐蚀不仅会缩短锅炉 的使用寿命，而且会形成运行隐患。停炉腐蚀的原因停炉腐蚀的原因锅炉停用后，外界大量的空气会进入锅炉的汽水系统内，尤其是锅炉冷却放水后没有烘干时，金属表面会附着一层水膜，而空气中的氧则易在此水膜中溶解并达

16、到饱和，且氧与铁发生腐蚀反应后，空气中的氧又会迅速不断的加以补充，所以很容易导致金属的氧腐蚀。如果金属表面残留的炉水中含有Cl-或SO42-时，则腐蚀就会更加严重。停炉腐蚀的影响因素停炉腐蚀的影响因素停炉期间发生腐蚀的程度与多种因素有关。其主要有以下几点：1、湿度对放水停用的锅炉，金属表面的潮气对腐蚀速度影响很大。空气湿度较大时，易在金属表面结露，形成水膜，造成腐蚀加剧。当金属表面干燥，且锅炉内部的相对湿度小于30时，可以完全防止铁的腐蚀。 2、水中的含盐量 锅炉中或金属表面水膜中含盐量增加会加速腐蚀进行，特别是氧化物和硫酸盐含量增大时，将使腐蚀速度明显上升。3、金属表面的清洁程度 当金属表面

17、有沉积物或水渣时，该部位就易积存残留水分，使垢渣下的金属表面始终处于潮湿状态，同时垢渣又妨碍氧扩散进去，而垢渣周围的金属表面则有较充足的氧。这样，由于养的浓度差异，便形成了浓差腐蚀电池，渣垢周围氧浓度大的部位为阴极，垢渣下氧浓度低的部位为阳极而使垢下金属受到腐蚀。 由上可知，要防止停用锅炉发生腐蚀，就应使锅炉的金属表面保持干燥和清洁，及时清除水垢或堆积的水渣；对于湿法保护的，应尽量降低水中的含盐量，防止加速氧腐蚀。停炉腐蚀的影响因素停炉腐蚀的影响因素停炉保护的常用方法停炉保护的常用方法基基本本原原则则1、阻止外界空气进入停用锅炉汽水系统内； 2、保持汽水系统内金属表面的干燥； 3、在金属内表面

18、形成具有防腐蚀作用的薄膜，以隔绝空气； 4、使金属表面浸泡在含有除氧剂或其他保护剂的介质中。1、干燥剂法干燥剂法适用于停炉时间较长（三个月以上）的锅炉保护。对于汽包容积占整个锅炉水容积比例越大的锅炉，用此法越方便。其具体方法如下： （1）、余热锅炉停用后，应对锅炉进行停炉保养。在锅炉进口温度下降到300以下，炉水温度降至100左右时，开启各排污门全面快速放尽余热锅炉内的炉水。打开各检查孔，清除沉积在锅炉内的水垢和水渣以及外部的烟灰等，利用窑炉的余热将锅炉各受热面及设备烘干，烘干后关闭锅炉各阀门。 （2）、将干燥剂放入汽包及各联箱内（放入的干燥剂位置及数量要在做好记录，以防止遗忘）。放入后立即封

19、闭汽包人孔门和各汽水阀门，使汽水系统与外界空气严密隔绝。 保养方法保养方法干法保护干法保护干燥剂用量及失效判断。（3）、干燥剂保养时要注意以下几点问题：干燥剂不要直接接触锅炉金属表面，可装在铁盘等容器内；放置干燥剂后，要关严手孔和其它孔盖，汽水管道上的阀门必须截断；要定期检查干燥剂情况，一般第一次半个月左右检查一次干燥剂的情况，以后每隔1个月检查一次干燥剂，失效应及时更换。 保养方法保养方法干法保护干法保护2、烘干法烘干法常用于锅炉检修期间的防腐。当炉水温度降至100左右时，将锅炉炉水全部放尽，利用窑炉的余热将锅炉金属表面烘干。保养方法保养方法干法保护干法保护3、充氨法充氨法一般用于电站锅炉长

20、期停炉的保护。由于氨对铜有腐蚀作用，因此采用充氨法时，应将锅炉汽水系统中所有的铜质部件拆除或进行封堵隔离。 充氨法是锅炉停用放水后，向锅炉内充氨气，使锅炉内氨气压力保持在13kpa，以排出空气，减少金属表面水膜中的含氧量。由于氨气溶解在水膜中后，可使金属表面具有良好的耐腐性，因此充氨法对金属表面的干燥度没有严格的要求，但要求整个系统必须严密无泄漏。用湿润的红色石蕊试纸对氨气可能泄漏部位进行检查， 试纸由红变蓝则有氨气泄漏，立即进行堵漏。还应严禁明火作业，以防爆炸。 保养方法保养方法干法保护干法保护4、缓蚀剂保护法用于停炉保护的缓蚀剂一般都具有良好的挥发性，因此也称为气相缓蚀剂法。主要缓蚀剂有：

21、碳酸铵、碳酸氢铵、磷酸氢二铵等无机铵盐，碳酸环已胺、乌洛托品、苯甲酸按等有机胺类，以及复合型的TH901缓蚀剂等。这类缓蚀剂的特性是：易挥发，可形成一定的蒸汽压；能在金属表面形成保护膜，有较高的防腐能力；对金属表面的干燥度要求不高，特别是TH901缓蚀剂对于潮湿的金属表面也具有良好的防腐效果。 使用方法：锅炉放水后，清除渣垢，按一定量的比例在炉内均匀投放药剂，关闭各阀门，严密封闭系统即可。 需要注意的是，这类缓蚀剂大多会挥发氨气，对铜部件有侵蚀作用，因此应将锅炉汽水系统中所有的铜质部件拆除或封堵隔离。保养方法保养方法干法保护干法保护保养方法保养方法湿法保护湿法保护湿法保护是指停炉期间用具有保护

22、性的水溶液充满锅炉，以防止空气进行系统的一类保护方法，可以分为以下几种：1、碱液法即采用加碱液的方法，使锅炉中充满pH值达10以上的水溶液，使金属表面钝化，以防止溶解氧对金属的腐蚀。常采用氢氧化钠和磷酸三钠的混合液，停炉时间在三个月以内可用此法。 （1）、停炉后，首先将锅炉内外的污垢、水渣等清除干净，截堵与外界相连的管路；拆除汽水系统中所有的铜质部件或进行封堵隔离。 （2）、将氢氧化钠（用量为：4kg/m3）和磷酸三钠（用量为：1.5kg/m3）用软化水或凝结水溶解后加入锅炉内，并用泵将锅炉内的碱溶液循环均匀。 （3）、最好将炉水加热至105左右，以排除水中的氧等气体。然后关闭所有的门孔及阀门并保持无泄漏。2、保持压力法如锅炉停运时间较短（一周内），可对锅炉进行充压保养。小容量的锅炉可以利用锅炉的余压（0.050.1MPa），保持锅炉水温略高于100；中 、高压锅炉可以在锅炉中充满合格的给水，用给水泵顶压，维持锅炉压力在0.51.0MPa左右。关闭关汽水系统所有阀门，杜绝空气进入锅炉内。为了保持锅炉的压力和温度，可以定期在窑炉蒸发器下生微火，也可以定期用相邻窑炉的锅炉蒸汽进行加热。如果发现锅炉的压力下降，应及时查明原因，并用给水泵顶压至规定压力。保养方法保养方法湿法保护湿法保护3、亚硫酸钠保护法亚硫酸钠是一种还原剂，在碱性溶液