鍋爐水汽腐蝕

1、準(zhǔn)備：爐外水處理的目的是除去水中的懸浮物、鈣、鎂化合物以及溶于水中的其 他雜質(zhì),使其到達(dá)鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).以抑制給水對金屬材料的腐蝕；減少隨給水帶入鍋爐的腐蝕產(chǎn)物和其他雜 質(zhì)；預(yù)防因減溫水引起混合式過熱器、再熱器和汽輪機(jī)積鹽.方式主要有：軟化、化學(xué)除鹽、熱力除鹽、電滲析和反滲透四種方式.爐內(nèi)水處理的目的主要是消除鍋外處理后的剩余硬度,預(yù)防水垢產(chǎn)生；保 持鍋水一定的堿度和PH值,預(yù)防鍋爐的腐蝕和鍋爐汽包內(nèi)壁保護(hù)膜的破壞,指 導(dǎo)鍋爐的排污,預(yù)防二次水垢的產(chǎn)生與熱能的損失.汽包鍋爐水汽系統(tǒng).汽包鍋爐如果水質(zhì)不良,就會 引起水汽系統(tǒng)結(jié)垢、積鹽、金屬腐蝕 等故障, 還會導(dǎo)致鍋爐過熱蒸汽品質(zhì)劣化,影響

2、到汽輪機(jī)的正常運(yùn)行.給水經(jīng)省煤器進(jìn)入汽包一經(jīng)集中下降管-分配至各下聯(lián)箱-經(jīng)上升管(水 冷壁)吸收爐膛熱量-汽水混合物回到汽包并別離出飽和蒸汽-飽和蒸汽經(jīng)蒸 汽引出管至頂棚過熱器-再到煙道包墻過熱器-低溫過熱器-高溫過熱器-經(jīng)主蒸汽管至汽輪機(jī)高壓缸-再熱器-汽輪機(jī)低壓缸-凝汽器- 凝結(jié)水泵低壓加熱器除氧器高壓加熱器給水泵省煤器.二、水汽系統(tǒng)的腐蝕及其預(yù)防鍋爐運(yùn)行時,由于溫度和壓力都很高,爐管管壁溫度很高,設(shè)備各局部的應(yīng) 力很大,且由于水中雜質(zhì)在鍋爐內(nèi)濃縮析出形成沉積物, 這些因素都會促進(jìn)金屬 發(fā)生腐蝕.水汽系統(tǒng)發(fā)生較嚴(yán)重的腐蝕或結(jié)垢會導(dǎo)致鍋爐爆管.水汽系統(tǒng)常見腐蝕有以下幾種：1、氧腐蝕：在正常運(yùn)

3、行情況下,一般不會有大氣侵入鍋內(nèi),所以鍋內(nèi)一般 不會發(fā)生氧腐蝕,但在以下情況下,有可能會發(fā)生氧腐蝕.(1)除氧器運(yùn)行不正常.如:送入除氧器的蒸汽量調(diào)節(jié)不及時；除氧器負(fù) 荷變動過大；間斷性向除氧器中補(bǔ)加大量補(bǔ)給水； 對溶解氧測定不準(zhǔn)確等等.腐 蝕首先發(fā)生在省煤器進(jìn)口端,并可能開展到省煤器中部和尾部,直至鍋爐下降管. 在鍋爐上開管內(nèi)一般不會發(fā)生氧腐蝕, 這里的氧集中在汽泡中,不會到達(dá)金屬表面.(2)基建爐和停用期間無防護(hù)鍋爐. 在鍋爐基建和停用期間、如果沒有采 取保護(hù)舉措,大氣中的氧和水汽侵入鍋爐,就會導(dǎo)致鍋爐腐蝕.在基建中發(fā)生的 腐蝕,可通過啟動前的化學(xué)清洗進(jìn)行去除, 但如果形成腐蝕坑,會在運(yùn)行

4、中形成 腐蝕電池,繼續(xù)發(fā)生電化學(xué)腐蝕,所以在基建中好應(yīng)做好防腐蝕工作.停爐時的氧腐蝕通常發(fā)生在整個水汽系統(tǒng)中, 往往比運(yùn)行時發(fā)生的氧腐蝕嚴(yán) 重得多,由于腐蝕造成金屬的外表的損傷,在鍋爐投入運(yùn)行后會繼續(xù)產(chǎn)生不良影 響,所以停用腐蝕危害非常大,對停用鍋爐要做好防腐蝕舉措.為了預(yù)防基建期間鍋爐的腐蝕,可采?。篴.出廠時,對爐管、聯(lián)箱等采取必要的防腐性舉措,使金屬外表形成適宜的保護(hù)膜；對所有開口部位加罩和封閉,預(yù)防泥沙、在進(jìn)入；b.各容器及各管件在存放保管時,應(yīng)保證內(nèi)部和外界空氣隔絕,預(yù)防水分侵入； c.鍋爐在組裝前,各部件都要進(jìn)行清理；d.水壓試驗(yàn)合格后,應(yīng)繼續(xù)讓壓試驗(yàn)用水充滿鍋爐.為了減少鍋爐在水

5、壓試驗(yàn)中和其后停放過程中的腐蝕,水壓試驗(yàn)要采用加氨和聯(lián)氨(200500mg/L)的除鹽水,將PH值調(diào)節(jié)至10,并每月檢查一次水質(zhì)2、沉積物下腐蝕： 當(dāng)鍋爐金屬外表附著有水垢或水渣時 ,在其下面會發(fā)生 嚴(yán)重的腐蝕,稱為沉積物下腐蝕,這高壓鍋爐常見的一種腐蝕形式.(1)原理：在正常運(yùn)行條件下,鍋內(nèi)金屬外表常覆蓋的一層Fe.這是金屬在高溫爐水中形成的：3Fe十 4HCHFesQ十 4H2 T這樣的保護(hù)膜是致密的,且具體良好的保護(hù)性能,鍋爐不會遭到腐蝕,如果 遭到破壞,金屬暴露在高溫爐水中,很容易受到腐蝕,促使四氧化三鐵保護(hù)膜被破壞的一個重要原因就是 爐水的PH值不適宜.在PH<8的情況下,氫離

6、子起了去極化作用,此時的反響產(chǎn)物都是可溶解的, 不易形成保護(hù)膜.Fe3Q+8HCl = FeCl 2+2FeCL+4HO在PH> 13的情況下,金屬外表的四氧化三鐵保護(hù)膜被破壞：Fe3O4十 4NaOH>2FeNaO+ NaFeO十 2H2OFe 十 2NaOH>NaFeO十 H4亞鐵酸鈉是可溶的,隨著 PH的不斷升高,腐蝕速度迅速增大.在一般條件 下,由于鍋水PH常限制在9-11 ,鍋爐金屬外表的保護(hù)膜是穩(wěn)定的,不會發(fā)生腐 蝕,但當(dāng)金屬外表有沉積物時,由于沉積物的傳熱性差,沉積物下金屬管壁溫度 升高,滲透到沉積物下的爐水發(fā)生急劇蒸發(fā)濃縮,且由于沉積物的阻礙不易與爐 水混合均

7、勻,使沉積物下的濃溶液對鍋爐造成侵蝕.(2)給水帶有結(jié)垢物質(zhì)(主要是鐵的腐蝕產(chǎn)物),是弓I起鍋內(nèi)發(fā)生沉積下腐 蝕的一個重要因素.在運(yùn)行中,由于這些結(jié)垢物質(zhì)容易沉積在管壁的向火側(cè),所以向火側(cè)是腐蝕的多發(fā)部位.當(dāng)爐水中有游離氫氧化鈉時,由于參透到沉積物下的爐水高度濃縮,PH值開得很高,PH大于13時,對金屬造成腐蝕.當(dāng)凝汽器泄漏時,爐水中存在 MgCL和CaCL時,處于沉積物下蒸發(fā)濃縮的MgCL和CaCL,發(fā)生如下反響：MgCL+2HO Mg(OH)+2HCLCaCL+2H2 Ca(OH+2HCL反響生成物Mg(OH)和Ca(OH)會生成沉淀物,而濃縮的爐水變成了強(qiáng)酸(HCl)溶液,以致在沉積物下

8、發(fā) 生酸對金屬的腐蝕.(3)沉積物下腐蝕分類分為：酸性腐蝕：爐管沉積物下沉積一層沉積物, 且爐水中含有氯化鎂及氯化鈣,在沉積物下鍋爐水中 MgCL和CaCL等物質(zhì)水解產(chǎn)生去極化劑氫離子,導(dǎo)致金屬發(fā)生酸性腐蝕.陽極：Fe- Fe2+2e陰極:2H+2e- 2H-反響生成的氫氣受到沉積物的阻礙不能很快擴(kuò)散汽水混合物區(qū)域中,因此在管壁與沉積物之間積累了大量氫氣, 這些氫一局部可能擴(kuò)散到金屬內(nèi)部, 和碳鋼 中的碳化鐵(滲碳體)發(fā)生反響：因而造成碳鋼脫碳,金相組織受到破壞,并且反響產(chǎn)物甲烷會在金屬內(nèi)部產(chǎn) 生壓力,使金屬組織中產(chǎn)生裂紋.堿性腐蝕：如果爐水中有游離氮氧化鈉,那么在沉積物下會濃縮有很高濃度的氫

9、氧根,發(fā)生堿性腐蝕.此時處于沉積物外部的爐水和沉積物相關(guān), 前者的氫 氧根離子濃度小,氫離子濃度大,因此陰極反響不是發(fā)生在沉積物下面, 而是發(fā) 生在沒有沉積物的背火側(cè)的管壁上, 這時生成的氫氣沒有阻礙,可進(jìn)入汽水系統(tǒng) 中,最終隨蒸汽流向汽輪機(jī),所以不會發(fā)生鋼的脫碳現(xiàn)象,只是在沉積物下形成 一個個腐蝕坑.蒸汽中的H是反映金屬腐蝕的一個特征信息.鍋爐水中的游離NaOK從哪里來的？a.進(jìn)入鍋內(nèi)的給水中含有少量的碳酸鹽,如：單純“鈉離子交換法制的 軟化水為補(bǔ)給水時,給水中有碳酸氫鈉,以“石灰處理-鈉離子交換法作補(bǔ)給水時,給水中含有碳酸鈉；以除鹽水作補(bǔ)給水時,因凝汽器的滲漏,冷卻水中 的碳酸鹽進(jìn)入給水中

10、,因而有少量的碳酸鹽.這些碳酸鹽進(jìn)入鍋內(nèi)后,由于鍋 內(nèi)水溫高,發(fā)生以下反響而產(chǎn)生 NaOH;2HCO-CO+HO+C6 CG2- +H8CO+2OH HCOfCO+OH 上述碳酸鹽的分解是鍋內(nèi)游離 NaOH勺主要來源. b.當(dāng)離子交換器的進(jìn)堿門關(guān)閉不嚴(yán)時,再生劑 NaOHT能隨補(bǔ)給水進(jìn)入鍋 爐水中.(2)腐蝕類型：在沉積物下可能發(fā)生堿性或酸性兩種不同類型的腐蝕,根 據(jù)其損傷情況的不同,分別稱為延性腐蝕和脆性腐蝕.A延性腐蝕：發(fā)生在多孔沉積物的下面,是由于沉積物下的堿性增大而引起 的,腐蝕的特征是腐蝕坑上下不平, 坑上覆蓋有腐蝕產(chǎn)物,坑下金屬的金相組織 和機(jī)械性能都沒有變化,金屬仍保持延性.當(dāng)腐

11、蝕坑到達(dá)一定深度后,管壁變薄, 會因過熱而鼓包或爆管.B.脆性腐蝕：發(fā)生在比擬致密的沉積物下面,是由于沉積物下酸性增大而 引起的,腐蝕的特征是腐蝕部位的金相組織發(fā)生了變化,有明顯的脫碳現(xiàn)象,生成了細(xì)小的裂紋,使金屬變脆.這種腐蝕是由于腐蝕反響中產(chǎn)生的氫滲入了金屬 內(nèi)部而引起的,也稱為氫脆.(3)引起沉積物下腐蝕的運(yùn)行條件發(fā)生沉積物下腐蝕的必須條件是鍋爐管壁上有沉積物且爐水有侵蝕性.造成這些條件的工況有：結(jié)垢物質(zhì)帶入鍋爐(形成沉積物)；凝汽器泄漏(帶入氯化 鎂、氯化鈣)；補(bǔ)給水水質(zhì)不良(堿酸鹽堿度較大時,它在鍋內(nèi)會轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉)(4)沉積物下腐蝕的預(yù)防要預(yù)防沉積物下腐蝕,除主要從預(yù)防爐管上形成

12、沉積物著手外, 還應(yīng)消除鍋 爐水的侵蝕性.采取以下舉措：(1)新裝鍋爐要進(jìn)行化學(xué)清洗,運(yùn)行鍋爐定期進(jìn)行清洗,以除去沉積在金 屬管壁上的腐蝕產(chǎn)物；(2)提升給水水質(zhì),預(yù)防給水系統(tǒng)腐蝕而使給水的銅、鐵含量增大；(3)預(yù)防凝汽器的泄漏；(4)調(diào)節(jié)鍋爐水質(zhì),消除爐水的侵蝕性,如對爐水進(jìn)行協(xié)調(diào)PH-磷酸鹽處理,消除游離的氫氧化鈉；(5)做好鍋爐停用保護(hù)工作,預(yù)防沉積物的產(chǎn)生.三、水蒸汽腐蝕當(dāng)過熱蒸汽溫度高達(dá)450c時,蒸汽會與碳鋼發(fā)生反響.在450570c之間時,產(chǎn)物為 FeO3Fe 十 4HOHFe3.十 4H T溫度高于570c時,反響生成物為FeQ2Fe 十 3HAFeQ十 3H T這兩種反響所引

13、起的腐蝕都屬于化學(xué)腐蝕,當(dāng)產(chǎn)生這種腐蝕時,管壁均勻 變薄,腐蝕產(chǎn)物呈粉末狀或鱗片狀,多半是 Fe3Q2、在鍋爐中,發(fā)生汽水腐蝕的部位,一般在以下兩處：(1)汽水停滯部位.當(dāng)鍋爐內(nèi)有水平的或傾斜較小的管段,一以致水循環(huán)不暢, 運(yùn)行中發(fā)生汽塞或汽水分層時,就可能在這些地方因蒸汽嚴(yán)重過熱而產(chǎn)生汽水腐蝕.(2)蒸汽過熱器.鍋爐過熱蒸汽的溫度,一般在 450C 570c范圍內(nèi).在正 常情況下,如運(yùn)行良好,在過熱器的管壁上會形成一層黑色的 Fe.保護(hù)膜,從 而預(yù)防了腐蝕.如果在運(yùn)行中過熱器的熱負(fù)荷和溫度波動較大, 使保護(hù)膜遭到破壞,那么過熱器管壁就會遭受嚴(yán)重的汽水腐蝕.3、預(yù)防方法：消除鍋爐中傾斜度小的管

14、段、保證汽水正常循環(huán)；對于過熱 器,如溫度過高,應(yīng)采用特種鋼材制造.這是由于超高壓和亞臨界壓力鍋爐的過 熱蒸汽溫度已達(dá)550c以上,不管是在機(jī)械性能方面(高溫下發(fā)生蠕變)或耐蝕性能方面普通的碳鋼都不能承受,必須用其他材料,如耐熱奧氏體不銹鋼.四、當(dāng)金屬除了受某些腐蝕性介質(zhì)和機(jī)械應(yīng)力的聯(lián)合作用下發(fā)生的裂紋損 壞,這是一種特殊的腐蝕現(xiàn)象,稱為應(yīng)力腐蝕.應(yīng)力腐蝕有以下幾種類型：(2)應(yīng)力腐蝕破裂：是奧氏體鋼在應(yīng)力和侵蝕性介質(zhì)作用下發(fā)生的腐蝕損 壞.它是一種極為隱蔽的危險的局部腐蝕形式, 往往在沒有明顯預(yù)兆時,就造成 災(zāi)難性事故.熱力設(shè)備中與水和濕蒸汽汽接觸的金屬都有發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂的可能.特征：應(yīng)力

15、腐蝕裂紋起源于腐蝕介質(zhì)相接觸的外表.裂紋通常是外表保護(hù)膜的局部 破口處,常常發(fā)生點(diǎn)蝕的部位.應(yīng)力腐蝕破裂宏觀斷口為脆性斷口中, 沒有明顯的塑性變形、斷口與拉伸應(yīng) 力方向垂直,斷口外表無金屬光澤,為褐色或暗色,說明已發(fā)生腐蝕或氧化.通常碳鋼及低合金鋼的應(yīng)力腐蝕斷口大局部是沿晶開裂, 裂紋沿大致垂直于 所施應(yīng)力的晶界延伸.斷口為沿晶斷口,斷口外表可清楚地看到腐蝕痕跡. 在含 氯離子的介質(zhì)中,奧氏體不銹鋼常為穿晶斷裂,而銘不銹鋼那么是呈現(xiàn)沿晶斷裂.環(huán)境因素的影響只有在特定的體系中才會發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂.應(yīng)力腐蝕破裂引起的鍋爐失效：氯化物、氫氧化鈉、硫化物等物質(zhì)都對奧氏體鋼有很強(qiáng)的侵蝕性.在鍋爐制造、安

16、裝或者檢修過程中,過熱器和再熱器的管子經(jīng)焊接或彎管工 藝后,管材內(nèi)部可能有些剩余應(yīng)力.水壓試驗(yàn)或鍋爐清洗時,含有氯化物、硫物 化、氫氧化物的水溶液進(jìn)入或殘留在過熱器或再熱器中,當(dāng)鍋爐啟動時,由于這種殘存水很快蒸發(fā)掉,水中雜質(zhì)會被濃縮到很高的濃度,于是在這種侵蝕性濃溶 液和內(nèi)應(yīng)力的雙重作用下,奧氏體鋼材就會產(chǎn)生腐蝕裂紋.所以應(yīng)力腐蝕開裂是發(fā)生在高參數(shù)鍋爐的過熱器和再熱器等奧氏體鋼部件上的一種特殊的應(yīng)力腐蝕 故障.在應(yīng)力作用下,金屬材料的腐蝕過程被強(qiáng)化,既加速了腐蝕進(jìn)程,也增強(qiáng)了 金屬的損壞過程,在腐蝕和應(yīng)力的共同作用下,爐管的損壞提前發(fā)生,常以爆破 的形式出現(xiàn),其危害極大.由酸腐蝕引起 的應(yīng)力腐

17、蝕破裂時有發(fā)生,這種故障開展快,鍋爐損壞范圍 大,有時可引起全爐大局部爐管損壞失效.預(yù)防舉措：為了預(yù)防應(yīng)力腐蝕破裂,在制造、安裝、檢修時應(yīng)盡可能消除鋼材的內(nèi)應(yīng)力.在鍋爐化學(xué)清洗或部件水壓試驗(yàn)時, 要小心預(yù)防含有氯化物、硫化物、氫氧化物的水溶液進(jìn)入或殘留在過熱器、再熱器管子中,對于管件的U形彎頭處更應(yīng)特別留意.由于氯離子和氫氧根離子等侵蝕性離子易引起奧氏體鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂,故應(yīng)對其增強(qiáng)保管,在運(yùn)輸中預(yù)防二氧化硫、二氧化碳?xì)夥罩械拇髿飧g；還應(yīng)增強(qiáng)運(yùn)行中的水質(zhì)治理,如嚴(yán)格限制水汽中的氯離子含量.尤其是用海水作循環(huán)冷卻水時,應(yīng)嚴(yán)防凝汽器泄漏時還入的氯離子對奧氏體鋼過熱器和再熱器的腐蝕.2.2 腐蝕

18、疲勞：金屬在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的一種應(yīng)力腐蝕. 它所產(chǎn)生的裂紋有穿晶的,也 有晶間的,也有兩種都有的.這是由于鍋爐金屬材料在受到不同方向、 大小不一 的應(yīng)力的作用時,與水相接觸的金屬外表上的保護(hù)膜被這種交變應(yīng)力破壞,因而發(fā)生電化學(xué)不均一性,導(dǎo)致的局部腐蝕.典型的腐蝕疲勞裂紋是穿晶的,常帶有分枝.腐蝕疲勞中點(diǎn)蝕可以發(fā)生在金 屬外表裂紋起始的根部,但點(diǎn)蝕并非是失效的必要條件.發(fā)生部位：鍋爐的集汽聯(lián)箱即聯(lián)箱的排水孔處是易發(fā)生腐蝕疲勞的部位.主要是由 于管板連接不合理,蒸汽中的冷凝水和熱金屬周期接產(chǎn)生交變應(yīng)力.必于交變應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共共同作用引起的失效.鍋爐汽包和管道連接處也會產(chǎn)生腐蝕疲勞, 主要是由

19、于給水、磷酸鹽溶液和排污水的溫度交變引起的腐蝕疲勞失效. 如給水 管接頭、加藥管接頭、定排管接頭與下聯(lián)箱的連接處.因金屬局部受到交變冷熱 應(yīng)力的作用會發(fā)生腐蝕疲勞.由于當(dāng)管道中水流的溫度低于鍋內(nèi)水的沸點(diǎn)時, 結(jié) 合處發(fā)生冷卻現(xiàn)象,隨后水流停止時,又被爐水加熱,這些過程都會使金屬受到 很大的應(yīng)力.止匕外,汽輪機(jī)葉片也會產(chǎn)生腐蝕疲勞,其腐蝕部位們于濕蒸汽區(qū)的葉片, 特 別是蒸汽開始凝結(jié)的地方.原因是由于濕蒸汽的葉片外表有濕分,假設(shè)蒸汽中Cl、 S2-等腐蝕物質(zhì),便形成腐蝕環(huán)境.汽輪機(jī)葉片在運(yùn)行中由于振動等原因受到交 變應(yīng)力作用,在腐蝕環(huán)境和交變應(yīng)力作用下引起腐蝕疲勞.在鋼外表有時干、有時濕,管道中

20、汽水混合的流速有時快, 有時慢以及其他 會產(chǎn)生交變水平的情況下,也會很快發(fā)生腐蝕裂紋.預(yù)防舉措：主要應(yīng)從減小鍋爐設(shè)備及汽輪機(jī)的交變應(yīng)力和減小介質(zhì)的腐蝕 性兩方面考慮.如機(jī)爐啟停次數(shù)不要太頻繁,鍋爐負(fù)荷波動不要太大,盡量保 證爐水、蒸汽質(zhì)量,做好停用保護(hù)等.可以從 消除應(yīng)力方面著手,例如在汽包的 給水管接頭處加以特殊的保護(hù)套管,使汽包壁上管孔處的金屬不與給水管直接接 觸,而在其間隔一層蒸汽或爐水,以消除溫度的劇變.2.3 苛性脆化：是碳鋼在NaO冰溶液發(fā)生的應(yīng)力腐蝕破裂,又稱為堿性脆化.這是鍋爐金 屬的一種特殊的腐蝕形式,引起這種腐蝕的主要因素是應(yīng)力和水中的NaOH其結(jié)果是金屬發(fā)生脆化爆炸.在鍋

21、爐運(yùn)行過程中,如果在水冷壁和聯(lián)箱的局部位置 出現(xiàn)游離NaOW拉促應(yīng)力作用下,就會出現(xiàn)苛性脆化.是一種很危險的腐蝕形 式.原理：苛性脆化可看作是一種特殊的電化學(xué)腐蝕, 是由于晶粒和晶粒的邊緣在高應(yīng) 力下發(fā)生電位差,形成腐蝕微電池而引起的.此時,晶粒邊緣的電位比晶粒本身 的低得多,因而此邊緣為陽極,遭到腐蝕.當(dāng)侵蝕性的溶液和應(yīng)力下的金屬相作 用時,可以將處于晶粒邊緣的原子除去,因而使腐蝕沿著晶粒間開展.苛性脆化除有上述電化學(xué)過程外,陰級局部放出的氫對于腐蝕的開展也起很 大的作用.由于氫容易擴(kuò)散到金屬中間和鋼材中的碳、 碳化物和其他雜質(zhì)反響生 成各種氣體產(chǎn)物中,而這些氣體物質(zhì)在金屬中不易擴(kuò)散,因而產(chǎn)

22、生附加應(yīng)力,使金屬結(jié)構(gòu)松疏,促使裂縫開展.腐蝕特性：在斷裂處,工件無塑性變形,為脆性斷殘影有,堿脆裂紋大多數(shù)是沿晶型 的,也有少量穿晶莫塔呈穿晶沿晶混合型的.斷口呈脆性斷口特征,斷口顏色發(fā)暗,斷口有黑色腐蝕產(chǎn)物 Fe3O4,斷口附近常見積有鹽垢.苛性脆化常發(fā)生在鍋爐汽包的怫釘口和脹管口處, 此時在怫釘頭部發(fā)生脆化 裂紋；有時,怫釘頭甚至根本斷裂,用榔頭稍微敲打就會脫落下來.在鍋爐的鋼 板上或怫接用的覆板上發(fā)生苛性脆化時,裂紋在怫釘孔周圍呈放射狀,有時的由一個怫釘孔連到另一個怫釘孔.這種裂紋不只是在金屬的外表,而且會深入到金 屬內(nèi)部,以至穿過金屬壁.苛性脆化初期不易發(fā)現(xiàn),不會形成潰瘍點(diǎn),也不會使

23、金屬變薄,但一時有這種腐蝕時,金屬遭到破壞的會加速進(jìn)行,當(dāng)發(fā)覺有裂紋時,金屬的損傷可能已達(dá)到嚴(yán)重的程度.鍋爐金屬苛性脆化的結(jié)果,輕者使鍋爐不能應(yīng)用,重者會發(fā)生鍋爐爆炸,造成嚴(yán)重事故.發(fā)生一性脆化的三個同時存在的必備因素：(1)爐水含有一定量的游離氫氧化鈉且具有侵蝕性；如果鍋爐補(bǔ)給水的碳酸鹽大度過高,爐水處理不當(dāng),爐水中就會產(chǎn)生較高濃 度的游離NaOH使?fàn)t水有侵蝕性.通常用相對堿度表示爐水的侵蝕性.相對堿度1 =游離NaOH總含鹽量表示爐水中的OH堿度與總含鹽量的比值.相對大度越高,爐水的侵蝕性就 越大.當(dāng)相對堿度1 <0.02時,爐水沒有侵蝕性,即相對堿度2=爐水中Na2SO冷量/游離N

24、aOH一示爐水中NaSO有量與游離NaOH勺比值越小,爐水侵蝕性越大,當(dāng)相對 堿度2 >5.0時,爐水沒有侵蝕性.(2)爐水發(fā)生局部濃縮.(3)金屬中存在有很大的應(yīng)力(接近其屈服點(diǎn)).只有鍋爐同時具備上述三個方面的條件,才有可能發(fā)生苛性脆化.鍋爐苛性脆化的機(jī)理：(1)碳鋼在有適宜氧化劑存在的堿性溶液中,會出現(xiàn)不完整的鈍化.(2)鈍化膜在拉伸應(yīng)力作用下破裂.(3)在濃NaOH§液中,裸露的金屬晶粒和晶界在高應(yīng)力下產(chǎn)生電位差,形成微腐蝕電池,電極反響為陽極：Fe+3OH-HFeO+ 3H,O-2eHFeO十 H-F&Q十 2H>O-2e陰極：2 H+2eH2(4)在拉

25、利應(yīng)力的不斷作用下,使碳鋼腐蝕沿著晶界開展,最終導(dǎo)致腐蝕破裂.另外,陰極反響產(chǎn)生的原子態(tài) H過晶格和晶界向鋼鐵內(nèi)部擴(kuò)散,并和其中的碳發(fā)生反 應(yīng),即FeC+ 3Fe 十 CHC+ CH甲烷在鋼中的擴(kuò)散水平很低,隨著 CH4的增多,形成局部高壓使金屬的結(jié)構(gòu)疏松,促使裂紋開展. 實(shí)驗(yàn)證實(shí),產(chǎn)生苛性脆化的電位范圍是 -800-600mV,為陽極極化曲線上開始鈍化至完全鈍化的過渡區(qū),在該電位范圍內(nèi)碳鋼外表尚未形成完整的鈍化膜.預(yù)防：現(xiàn)在的電廠鍋爐都焊接的,所以還沒有發(fā)現(xiàn)苛性脆化的事故. 但對于那些用 怫接或脹接的鍋爐,為了預(yù)防這種腐蝕,應(yīng)消除鍋爐水的侵蝕性.消除爐水侵蝕 性有以下幾種方法：(1)消除應(yīng)力

26、(1)維持一定的相對堿度；相對堿度就是鍋爐水中游離 NaOH勺量和總含鹽 量的比值,即游離NaOH1/總含鹽量.低壓和中壓鍋爐長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證實(shí)： 限制 爐水相對堿度小于0.2,不會發(fā)生苛性脆化.這個數(shù)值是一個經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),無嚴(yán)格 的理論根據(jù).相對堿度保持小一點(diǎn),對于預(yù)防苛性脆化更有保證,特別是對于怫 接或脹接的鍋爐,一般,在選擇水處理方案時,應(yīng)按給水的相對堿度不超過20%考慮.(2)爐水實(shí)施協(xié)調(diào)PH-磷酸鹽處理.這種方法可以消除鍋爐水中的游離 NaOh因而能預(yù)防苛性脆化的發(fā)生.這種方法適用于高壓或超高壓鍋爐.對電廠鍋爐由于不存在怫接或脹接結(jié)構(gòu),所以一般不會發(fā)生荷性脆化.(五)鍋爐的介質(zhì)濃縮腐蝕介質(zhì)

27、濃縮腐蝕是鍋爐在運(yùn)行時介質(zhì)局部濃縮產(chǎn)生的腐蝕,屬于局部腐蝕.介 質(zhì)濃縮腐蝕主要發(fā)生在水冷壁上.特征：主要發(fā)生在水冷壁有局部濃縮的區(qū)域, 如附著物下面、縫隙內(nèi)部和有汽水分 層的部位,一般在熱負(fù)荷較高的位置.鍋爐遭介質(zhì)濃縮腐蝕時,呈現(xiàn)兩種不同的損壞形態(tài).一種是延性損壞,其特 別具有堿腐蝕的特征；另一種是脆性損壞,具特點(diǎn)是具有酸腐蝕的特征.鍋爐介質(zhì)濃縮腐蝕是造成鍋爐損壞的主要形式,其腐蝕速度較大,可達(dá)1.55.0mm/a,嚴(yán)重時甚至?xí)範(fàn)t管爆破.鍋爐介質(zhì)濃縮腐蝕的機(jī)理爐水局部濃縮產(chǎn)生濃堿或酸,Fe3O4保護(hù)膜被濃堿或酸破壞,爐管外表被濃 堿或酸腐蝕.當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行時,鋼鐵外表與無氧爐水發(fā)生如下反響:

28、爐水發(fā)生局部濃縮的原因：主要是受熱面蒸發(fā)濃縮形成的濃爐水與稀爐水之間的對流受到阻礙,不能均勻混合,使受熱面的爐水越來越濃,處成濃縮膜.四、鍋爐介質(zhì)濃縮腐蝕的影響因素；1、給水水質(zhì)2、鍋爐水處理方式3、蒸發(fā)受熱管外表狀態(tài)4、鍋爐的負(fù)荷變化三、水垢與水渣鍋爐運(yùn)行一段時間后,由于水質(zhì)不良,會在受熱面與水接觸的管壁上生成一 層固態(tài)附著物,這一現(xiàn)象稱為結(jié)垢,附著物叫水垢.在爐水中析出的固體物質(zhì),有時會懸浮在爐水中,有時會沉積在汽包和聯(lián)箱的底 部等水循環(huán)緩慢的地方,形成水渣.1、水垢的分類、性質(zhì)及危害(1)水垢中有多種成分,往往以一種成分為主決定水垢種類.按主要化學(xué)成分 常常將水垢分為：鈣鎂水垢、硅酸鹽水

29、垢、氧化鐵垢和銅垢等.(2)性質(zhì)：水垢的物理性質(zhì)指標(biāo)通常有堅(jiān)硬度、孔隙率、導(dǎo)熱性等,導(dǎo)熱性差 是水垢的重要特性.(3)水垢的危害：結(jié)垢后導(dǎo)熱性差,造成管壁溫度升高、過熱,引起鼓包、爆管事故.水垢導(dǎo)熱性能差,造成燃料浪費(fèi),降低了熱效率,增加了電力生產(chǎn)本錢；結(jié)垢以后,影響了鍋爐正常的水循環(huán),嚴(yán)重時會造成爆管事故；會造成沉積物下腐蝕；會增加化學(xué)清洗次數(shù),延長了停機(jī)時間,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失； 縮短鍋爐有效使用壽命.2、水渣的組成、分類及危害(1)水渣的化學(xué)成分較復(fù)雜,主要有以下幾種：碳酸鈣、氫氧化鎂、堿式碳酸 鎂、磷酸鎂、堿式磷酸鈣、蛇紋石、金屬的腐蝕產(chǎn)生等等.(2)分類：一種是不會粘在受熱面上的水渣

30、,這類水渣較松軟,常懸浮在鍋爐 水中,容易隨排污從鍋內(nèi)排出,如堿式磷酸鈣、蛇紋石等；另一種是容易粘在受熱面上的水渣,這類水渣會轉(zhuǎn)變成二次水垢,如磷酸鎂和氫氧化鎂等.(3)危害：水渣太多,會影響鍋爐蒸汽品質(zhì),還會堵塞爐管,威脅鍋爐平安運(yùn) 行.應(yīng)盡可能預(yù)防磷酸鎂和氫氧化鎂水渣,以免生成二次水垢.3、水垢的成因及預(yù)防(1)鈣鎂水垢：成因：隨水溫的升高某些鈣鎂鹽類(如硫酸鈣)的溶解度反而下降；水不斷濃縮, 某些鹽類從水中析出；水中的某些鹽類發(fā)生化學(xué)反響生成不溶物等. 碳酸鹽水垢 容易在省煤器、加熱器、給水管道等處生成；硫酸鈣、硅酸鈣水垢主要在熱負(fù)荷 高的受熱面上形成,如爐管、蒸發(fā)器及蒸汽發(fā)生器.預(yù)防：

31、徹底去除水中硬度；保證凝汽器不泄漏；限制生產(chǎn)返回水水質(zhì).(2)硅酸鹽水垢：成因：給水中鋁、鐵和硅的化合物含量高,是在熱負(fù)荷高的爐管內(nèi)形成硅酸鹽水垢的主要原因.預(yù)防：應(yīng)盡可能降低給水中的硅化合物、鋁和其它金屬氧化物的含量.一方面要 能補(bǔ)給水硅含量進(jìn)行嚴(yán)格限制；另一方面要預(yù)防凝汽器泄漏.(3)氧化鐵垢：成因：水中鐵的化合物沉積在管壁上形成氧化鐵垢.水中氧化鐵帶一定的正電荷 而高溫下的爐管帶一定的負(fù)電荷,造成水中的氧化鐵逐步吸附到管壁上.另一個 原因是爐管金屬腐蝕的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氧化鐵垢.預(yù)防：一是減少爐水中的含鐵量；另一個是預(yù)防鍋爐金屬腐蝕.(4)銅垢：成因：熱力系統(tǒng)中銅合金設(shè)備腐蝕后,銅的腐蝕產(chǎn)物隨

32、給水進(jìn)入鍋爐,銅離子在 鍋爐熱負(fù)荷大、保護(hù)膜破損的地方(與其它地方產(chǎn)生電位差,帶有負(fù)電量)不斷 析出金屬銅.銅垢的形成速度與熱負(fù)荷有關(guān),熱負(fù)荷最大的管段形成的銅垢量最多.預(yù)防：一是預(yù)防爐管局部熱負(fù)荷過高；另一方面,要盡量減少給水的含銅量,防 止給水及凝結(jié)水系統(tǒng)中銅設(shè)備的腐蝕.四、易溶鹽的隱藏現(xiàn)象就是當(dāng)鍋爐負(fù)荷增高時,鍋爐水中的某些易溶鹽類便從鍋爐水中析出, 沉積在金 屬管壁上,使它們在爐水中的濃度降低.而當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時,這些鹽又重新溶 解下來,使它們在爐水中的濃度升高的現(xiàn)象.爐水中的易溶鹽通常有：氫氧化鈉、 氯化鈉、硫酸鈉、硅酸鈉、磷酸三鈉等.產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因,一方面與鍋爐水中易溶鹽類的溶

33、解特性有關(guān)；另一方面, 與鍋爐的負(fù)荷和運(yùn)行工況有關(guān).氫氧化鈉和氯化鈉的溶解度隨水溫升高而增大, 而且飽和溶液的沸點(diǎn)比純水的沸 點(diǎn)大得多,所以這兩種鹽不會發(fā)生暫時消失現(xiàn)象.而硫酸鈉、硅酸鈉、磷酸三鈉 在水中的溶解度,先是隨溫度升高而增大,當(dāng)溫度升高到200度以上時,溶解度 明顯下降,而且這幾種鈉鹽的飽和溶液的沸點(diǎn)都比擬低, 所以當(dāng)鍋爐管壁有局部過熱現(xiàn)象時,這些鹽類的水溶液就會很快被蒸干,并以固態(tài)附著物的形態(tài)在管壁上析出,引起暫時消失 現(xiàn)象.當(dāng)鍋爐負(fù)荷增大時,如果限制不好,就會在水冷壁上開管中產(chǎn)生膜狀沸騰、 汽水 分層、自由水面等不正常工況,這些不正常工況都會使靠近管壁的水溶液很快被 蒸干,而水溶液中的鹽類在管壁上析出. 當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時,這些不正常工況就 會消失,管壁上附著的這些鹽類又重新被水溶解和沖刷下來.危害性：一是能與爐管上的其它沉