热力发电厂锅炉设备的腐蚀及防护初步探讨.docx

热力发电厂锅炉设备的腐蚀及防护初步探讨 摘要：对热力发电厂锅炉设备的水、汽系统腐蚀分类及腐蚀程度计算、以及锅炉设备腐蚀的常见特征及防护原则，做了比较全面的分析和介绍，并根据近年来对锅炉停备用期间的防腐做了简要介绍，仅供参考。下载 关键词：锅炉腐蚀 程度 特征 防护随着热力发电厂机组高参数、大容量的不断出现，作为热力系统主要设备的锅炉腐蚀及防护工作已显得尤为重要。如果锅炉设备严重腐蚀将构成很大的安全隐患，腐蚀不仅对金属材料起到破坏或变质的作用，而且极易造成锅炉“四管”漏泄，不仅影响热力发电厂发电和供热，而且增加维修费用，影响企业经济效益和社会信誉。 一、 金属腐蚀的分类 金属腐蚀的种类很多，依据腐蚀过程中表现的不同特点，可分化学腐蚀、电化学腐蚀两大类。其腐蚀分类的含义如下： 1.化学腐蚀？ 顾名思义，化学腐蚀就是金属表面在各种化学介质作用下所受到的腐蚀，称为化学腐蚀。化学腐蚀又分为在气体中腐蚀和在导电溶液中的腐蚀。气体腐蚀是指干燥气体同金属相接触，使金属表面生成化合物。 2.电化学腐蚀？ 电化学腐蚀是金属与周围的电解质溶液相接触时，形成原电池，由于电流作用而产生的腐蚀。电化学腐蚀是很普遍的，为人们所常见，其腐蚀原理与原电池一样。 二、 金属的腐蚀程度评价： 1、 失重法 对于失重法，可通过下列公式计算金属腐蚀速率： m0-m1 v-= st v-为金属腐蚀速率g/m2.h， m0和m1分别为试样腐蚀前后质量，g， s为试样表面积，m，t为试样腐蚀时间，h. 2、增重法 对于增重法，当金属表面腐蚀产物全部附在表面，或者腐蚀产物剥落下来全部被回收时，可用下式计算腐蚀速率： m2-m0 v-= st m2和m0分别代表试样腐蚀后和腐蚀前重量，其它符号同上式。 3、对于密度相同或相近的金属，可用上述方法比较其腐蚀性能。但是，对于密度不同的金属，尽管单位表面重量变化相同，其腐蚀深度却不一样。此时用单位时间内腐蚀深度表示金属的腐蚀速率更为合适，其换算公式如下： v-36524 8.76 vt= 10 = v- 104 vt为年腐蚀深度，mma， 为试样金属密度，gcm3， v-为失重腐蚀速率，gm2h， 8.76单位换算系数。 三、锅炉设备的腐蚀特征及防护原则： 1、锅炉省煤器管的氧腐蚀： （1）腐蚀特征 省煤器管氧腐蚀的特征是：在金属表面上形成点蚀或溃疡状腐蚀。在腐蚀部位上，一般有突起的腐蚀产物。腐蚀产物表面呈暗红色，下层呈黑色，主要为溶解氧腐蚀。表面呈暗红色主要是三氧化二铁，下层呈黑色主要是四氧化三铁。 （2）防护原则 尽可能减少给水溶解氧含量，使给水溶解氧控制在汽、水质量标准要求。热力发电厂一般进行给水的热力除氧，控制热力除氧器工作压力和温度，使除氧器出口水溶解氧合格，同时也监测锅炉的给水的含氧量符合水、汽质量标准要求。热力除氧器占地较大，造价较高，但运行稳定。有条件地方采用化学加药深度除氧，除氧效果更为理想，可进一步减少溶解氧对省煤器的腐蚀。 2、锅炉水冷壁管氢脆 （1）特征 氢脆通常会引起水冷壁管的爆破，爆破口呈脆性破裂，爆口边缘粗钝，没有减薄或很少减薄。爆破口附近的金属无明显的塑性变形，沿爆破边缘可以看到许多细微裂纹。 引起水冷壁管氢脆腐蚀的原因，是金属在沉积物下腐蚀所在产生的氢，大量扩散进入炉管金属内，与钢中的碳结合形成甲烷，在钢内产生内部应力，引起晶界裂缝，有时受损伤的管子会整块崩掉。 （2）防护原则 降低给水中铜铁含量，减少水冷壁管上的沉积物。 防止凝汽器泄漏。 及时进行运行锅炉的化学清洗，除去水冷壁管上已附着的沉积物。 3、锅炉金属应力腐蚀破裂 （1）腐蚀特征 应力腐蚀破裂的特征是，金属出现的裂纹或破口，其腐蚀损耗较少，金属的伸长也很少，破口很钝。在破口边缘处，有许多旧裂纹。 （2）防护原则 合理地进行锅炉的制造和施工，消除锅炉制造应力和安装施工应力。 严格执行锅炉的运行规程，防止启停或运行中产生过大的温度变化和温差。 将水中应力腐蚀敏感离子的含量控制在允许浓度之下，对于奥氏体不锈钢，不允许使用含有氯离子的水及含有氯离子的其它介质。为了防止碳钢的碱脆，要求锅炉水中不含游离的氢氧化钠。 4、锅炉金属的腐蚀疲劳 （1）腐蚀牲 腐蚀疲劳是金属在交变应力条件下产生的腐蚀。特征是金属产生裂纹或破裂，裂纹大多在表面上的一些点蚀坑处延伸或与氯化膜破裂处向下发展。裂纹一般较粗，有时有许多平行的裂纹。 （2） 防护原则 降低锅炉起停过程中的温度压力大幅变化。 消除设备缺陷，改进锅炉燃烧工况，防止金属温度发生强烈波动。 加强锅炉的停用保护，防止金属表面发生点蚀坑。 合理进行锅炉的制造和施工，消除金属局部应力。 对已发生过腐蚀疲劳事故的锅炉，应对处在同样条件下的管段进行普查，并及时更换。 5、锅炉过热器管及再热器管发生点蚀 （1）腐蚀特征 过热器管氧腐蚀的特征是，在金属表面上形成一些点蚀坑。蚀坑直径较小的蚀点，其周围表面往往比较平整，蚀坑内有的有灰色黑色的粉状腐蚀产物，有的还夹有一些黄色腐蚀产物，主要为氧化铁腐蚀产物。过热器管的氧腐蚀坑一般发生在立式过热器管的下弯头、竖管的两侧以及水平管的下侧部位。过热器管和再热器管的点蚀主要是由于锅炉停备用时间较长空气腐蚀引起的。 （2）防护原则 做好锅炉停备用的防腐工作，一般常采用除氧给水溢流法，使锅炉过热器和再热器充满流动给水隔绝空气防腐。 6、锅炉过热器管的水蒸汽腐蚀 （1）过热器管的腐蚀特征是：在金属表面上有一层紧密的鳞片状氧化铁层，下面的金属出现较大面积的减薄。个别鳞片状氧化铁层有的厚达0.5-1mm，有的成片脆薄。 （2）防护原则 锅炉运行过程中控制好锅炉燃烧和过热器出口汽温，防止管壁金属局部过热。 7、锅炉过热器和再热器的氧化剥片 （1）腐蚀特征 低合金氧化体钢在500以上容易发生氧化，若氧化速度较快，管内表面的氧化物层增厚并与基体金属之间产生膨胀差异，氧化层可能从金属表面上脱落下来，这种现象称为氧化剥皮。在过热器和再生器中，碎片若积累太多，即使高速汽流也带不走，这样就会产生锅炉堵管现象。相反，大量碎片若被锅炉过热蒸汽吹走，对汽轮机转子叶片可能造成损坏。 （2）防护原则 氧化剥皮主要和温度及应力的控制有关。氧化层生成的厚度和时间呈抛物线关系，若金属表面所形成的氧化膜为双层结构，氧化层就容易被剥下，单层结构则不易被剥下。对金属表面进行化学清洗，并使其形成单层结构，能防止氧化剥皮的产生。新投产的锅炉，由于过热器和再热器在锅炉制造厂制造时间和现场安装均较长，裸露在空气中极易形成氧化剥皮，投产前要做好锅炉吹管工作，保证锅炉吹管次数和质量，并做好锅炉吹管后验收工作。 四、锅炉设备的停备用防护： 锅炉在停备用期间，如果不采取保护措施，停备用锅炉腐蚀的危害很大，它不仅在短时间内引起金属表面大面积腐蚀，而且其腐蚀速度要比运行期间快得多，因为在停备用期间，锅炉各个汽、水阀门虽然关闭，但由于阀门质量等原因密封性较差，外界的空气会大量进入炉内水、汽系统中，此时，虽然锅炉已满水，但由于锅炉低位水系统阀门密封性不好，极易造成锅炉在停备用期间水位丢水，特别是高位的再热器及过热器已无水。在无水再热器及过热器管内附有一层水膜，空气中氧气易溶解在此水膜中，由于水膜薄，溶氧量容易达到饱和，所以会对金属产生强烈的腐蚀。特别是在机组启动时将大量腐蚀产物通过给水带入锅炉，造成炉水铁、铜等含量增大，加剧了炉管中沉积物形成。 五、结论： 目前停备用锅炉保护的方法很多，大致分为除氧给水溢流法；充氮法；化学挥发药剂法；真空法；余热烘干法；氮及氨联氨法等。但基本的原则是：根据锅炉停备用时间的长短和锅炉停备用期间有无承压部件检修及结合现场情况自行确定锅炉保护方案。如：除氧给水溢流法，比较适用短期一周内停备用锅炉或热备用锅炉防腐保护，且无锅炉本体承压部件检修；有承压部件检修的适合余热烘干法；锅炉停备用