高压锅炉水侧腐蚀及防治

—高压锅炉水侧腐蚀及防治高压锅炉的给水经过预处理和离子交换等工艺过程后，水中的悬浮物、胶体及溶解性盐类均已除去，但水中还溶解有各种气体（有中间脱气器的情况除外），这些气体中的氧气和二氧化碳能引起锅炉给水系统的腐蚀。腐蚀不仅造成经济上的损失，同时腐蚀产物进人锅炉水中，使水中杂质增多，加剧了锅炉受热面的结垢，影响其传热效果，并且还会促进水侧的腐蚀。高压锅炉水侧腐蚀的原因，主要有溶解氧腐蚀、沉淀物垢下腐蚀、酸性腐蚀、碱性腐蚀、碱性脆化、铜氨化合物腐蚀、冲蚀等。以下针对高压锅炉常见的腐蚀作详细分析，并提出一些切可施行的防治方法。1溶解氧腐蚀1.1腐蚀原因溶解氧腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池，在腐蚀电池中铁的电位总是比氧的电极电位低，所以铁是电池的阳极，而遭到腐蚀。反应机理见图1。由于这些生成物比拟疏松，没有爱护性，一旦在金属外表的某一点发生腐蚀，就会持续下去。究其原因主要有两方面，一方面是氧化铁帽中产生一种酸性溶液，加速了铁的溶解及提高了导电度；另一方面生成氧化铁帽，腐蚀产物阻挡了氧的扩大，在腐蚀产物下形成缺氧的阳极区，外部便形成了富氧的阴极区，从而构成了一个浓差电池，两部分的差异，加速了腐蚀反应。溶解氧腐蚀的判别方式：当除去红色氧化铁帽时，在穴中暴露有黑色的四氧化三铁沉积物，则为溶解氧腐蚀；假如没有黑色的氧化铁在穴中，或穴外无红色的氧化铁时，则为非溶解氧腐蚀。溶解氧腐蚀伴着水中的溶氧量的增加和水温的提高，腐蚀性也就愈强。当PH值小于4或大于14时，腐蚀会加大。当PH值小于4时，金属外表不易形成爱护膜；当水的PH值介于4和14之间时，金属外表上形成一种致密的氢氧化物爱护膜，所以腐蚀速度会降低；当PH值大于14时，由于Fe3O4爱护膜在碱性溶液中溶解，腐蚀速度会重新上升。水中离子的化学组成不同，溶解氧的腐蚀速度也有所不同。如水中含有Cl-，Cl-有破坏爱护膜的力量，因此会促进腐蚀；如水中含有、等，则可促进爱护膜的生成，可以减缓腐蚀。含有溶解氧的水进入锅炉后，大部分的氧气将闪化进入蒸汽，而在汽包的水线和给水入汽包的空间产生特定的孔蚀，另外后炉膛水冷壁也可能有严峻的局部腐蚀。伴着给水速度的提高和锅炉热负荷的增加，溶解氧腐蚀也会随之加剧。给水管道和省煤器入口端特别简单受到溶解氧腐蚀。1.2防治方法（1）未除氧之前热回收系统及管路，宜选择耐腐蚀的金属材料或爱护涂层。（2）配制适宜的除氧器，表1给出了三种常用的除氧器装备（即真空除氧器、开放式除氧器、喷湿式除氧器），其中高压锅炉普遍采纳喷湿式除氧器。（3）采纳化学除氧法。依据操作压力和温度，选用恰当的除氧剂，一般高压锅炉宜选用不会增加溶存固体物的有机脱氧剂，通常选用联氨（N2H4），而中、低压锅炉可采纳亚硫酸钠。由于联氨毒性较高，现阶段有机脱氧剂已慢慢运用较低毒性的脱氧剂代替联氨，如对氧环已环、环已胺、乙二胺、对苯二酚、碳酰肼等。（4）给水加氨（NH3）处理。通过加氨处理，提高给水的PH值，PH值应掌握在8.5～9.2之间比拟适宜。2沉积物下腐蚀2.1腐蚀原因当锅炉内金属外表附着有水垢或水渣时，在其下面会发生严峻的腐蚀，这种腐蚀与锅炉水的局部浓缩有关，沉积物腐蚀主要发生在水冷壁管沉积物的下面，一般是热负荷较高的位置。如喷燃器附近，炉管的向火侧等处。假如沉积物下腐蚀速度到达1.5～5mm/s时，一般锅炉运行5000～30000h就会显现腐蚀穿孔，甚至爆管等。反应机理：假如补给水中含碳酸盐或者凝汽器泄漏，而冷却水是碳酸盐含量高的河水，这将使锅炉水显现游离NaOH。这样使沉积物下蒸浓炉水，PH值上升到13以上，破坏了爱护膜，从而发生了碱对金属的腐蚀。这样使沉积物下蒸浓炉水，PH值快速下降，破坏了爱护膜，发生酸对金属的腐蚀。2.2防治方法（1）新装锅炉投入运行之前，必需先进行化学清洗。锅炉运行之后，要定期清洗，以便能即时地除去金属管壁上的沉积物和腐蚀产物。（2）削减给水中的铜和铁的离子含量。（3）做好锅炉的停用爱护工作，防止停用腐蚀，以免炉管金属外表上有腐蚀物附着。（4）选用适宜的炉水处理方式，调整炉水水质。3酸性腐蚀3.1腐蚀原因在酸性水中，铁与酸反应生成铁离子并释放出氢气，同时氢原子与钢中的碳反应生成CH4，脱碳会使金属沿晶界面产生裂缝。锅炉压力在3.5MPa以上时，氢离子会快速扩大进入金属而使金属变脆而损坏。CO2与蒸汽一起流经饱和蒸汽和过热器管路、汽轮机，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部分解析而产生H+，造成腐蚀。最易发生CO2酸性腐蚀的部位，通常在凝汽器至除氧器之间的凝聚水系统。另外，在螺牙管配件、疏水器的下部和掌握阀等会发生压力突然转变和非凝聚性气体浓缩的地方也会形成沟形的腐蚀。在以地表水作锅炉补给水源时，会产生无机酸腐蚀。冷却水因冷凝器水泄漏进入锅炉后，炉水的PH值会下降，形成酸蚀。特别是以挥发性处理的炉水，腐蚀会更加严峻。一般给水PH值在6～7之间时，碳钢和铜合金将会受到严峻的酸蚀，并破坏爱护层。锅炉酸洗不当，水处理树脂再生异样，炉水中Na和PO4比例偏低，也会造成酸蚀。3.2防治方法（1）装设水质连续监控装备，随时把握水质的改变情况，以便按时实行必要的措施。（2）添加中和胺等，抑制酸性腐蚀的发生。（3）掌握Na和PO4比例，防止酸性腐蚀。PH和磷酸盐的掌握见图3。4碱性腐蚀4.1腐蚀原因游离碱会在多孔性沉积物和炉管金属外表间浓缩，过渡浓缩的碱会溶解金属爱护膜而形成铁酸根与次铁酸根离子的混和物。此碱腐蚀特别简单发生在传热量较大的地方和沉积物下。碳钢与水接触PH值在8.5～10.3时，一般不会产生碱性腐蚀见图4。4.2防治方法（1）严格掌握PH/PO4比例；（2）运用恰当的分散剂，以分散沉积物的产生；（3）掌握炉水游离碱，防止局部高浓度的游离碱的产生。5碱性脆化5.1腐蚀原因碳钢在氢氧化钠的水溶液中产生的应力腐蚀，使金属本身产生裂纹，发生脆性断裂，大多数汽包锅炉的水冷壁和联箱是用低碳钢制造。运行时，假如在水冷壁和联箱局部位置显现游离浓碱，同时又受到拉力作用，就会产生碱脆。形成碱性脆化的主要原因有：（1）锅炉水中含有游离NaOH；（2）锅炉水产生局部浓缩。如胀接或铆接的锅炉，在胀接口或铆接处可能有不严密的地方，因此发生水质局部浓缩；（3）受拉力作用；（4）晶粒间含有杂质；（5）不正常的焊接造成应力。5.2防治方法（1）锅炉用焊接代替铆接或胀接；（2）爱护锅炉水相对碱度小于0.2（相对碱度=游离NaOH量/总含盐量）；（3）选择合理的锅内水处理方法，协调PH和PO4的量。6铜氨化合物腐蚀腐蚀原因在PH值8.3以上且含有溶解氧的情况下，氨会侵蚀以铜合金为材质的冷凝管。氨的来源主要有两方面：（1）脱氧剂。如N2H4，在205℃下热分解，在330℃完全分解（2）中和胺。如吗啉、环已胺等，其热安定性见表2，其实验条件为给水胺浓度以34ppm，添加且以XX%补给水（无回收冷凝水条件下）。6.2防治方法（1）掌握脱氧剂有恰当的剩余量，以确保无溶解氧的存在。（2）选择热安定性好的脱氧剂及中和胺，在饱和蒸汽中掌握游离氨在0.3ppm以下。7停用腐蚀7.1腐蚀原因锅炉停用时如不实行有效的爱护措施，锅炉水侧的金属外表会发生严峻的停用腐蚀。产生停用腐蚀的原因主要有：（1）外界空气大量进入锅炉；（2）锅炉含有部分无法排尽的水；（3）水汽系统内湿度过大，金属外表形成水膜。防治方法（1）阻挡空气进入锅炉水汽系统内部。如采纳充氮法、爱护蒸汽压力法等。（2）降低水汽系统内部的湿度。如采纳烘干法、枯燥剂法等。（3）加缓蚀剂，使金属外表生成爱护膜，或者加除氧剂，除去水中的溶解氧。8冲击腐蚀8.1腐蚀原因（1）在冷凝水管中汽水混合流淌速度改变剧烈而在弯头处冲刷管壁，引起冲刷处管壁变薄而导致裂开。（2）水流流速高、流淌紊乱和不断形成湍流区的局部位置。（3）除氧器位置太低，高温水经给水泵会瞬间气化，汽泡会使给水泵产生麻点般的穴蚀。8.2防治方法（1）