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具体分析 并提出一 些切可实行的防治方法 1 溶解氧腐蚀溶解氧腐蚀 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 由于这些生成物比较疏松 没有保护性 一旦在金属表面 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 腐蚀产物阻止了氧的扩 散 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 如果没有 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 溶解氧腐蚀随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 金属表面不易形成保护膜 当水的 ph 值介于 4 和 14 之 间时 金属表面上形成一种致密的氢氧化物保护膜 所以腐蚀 速度会降低 当 ph 值大于 14 时 由于 fe3o4 保护膜在碱性溶 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 有破坏保护膜的能力 因而会促进腐蚀 如 水中含有 等 则可促进保护膜的生成 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重的局部腐蚀 随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容易受到溶解氧腐 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 料或保护涂层 2 配制合适的除氧器 表 1 给出了三种常用的除氧器设备 即真空除氧器 开放式除氧器 喷湿式除氧器 其中高压 锅炉普遍采用喷湿式除氧器 3 采用化学除氧法 根据操作压力和温度 选用适当的除 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 低压锅炉可采用亚硫酸钠 由于联氨毒性较高 现阶段有机脱氧剂已渐渐使用较低毒 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 值应控制在 8 5 9 2 之间比较合适 2 沉积物下腐蚀沉积物下腐蚀 2 1 腐蚀原因 当锅炉内金属表面附着有水垢或水渣时 在其下面会发生 严重的腐蚀 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 如果沉积物下腐蚀速度达 到 1 5 5mm s 时 一般锅炉运行 5000 30000h 就会出现腐蚀 穿孔 甚至爆管等 反应机理 如果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 这将使锅炉水出现游离 naoh 这样使沉积物下蒸浓炉水 ph 值上升到 13 以上 破坏了 保护膜 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 破坏了保护膜 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 必须先进行化学清洗 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 减少给水中的铜和铁的离子含量 3 做好锅炉的停用保护工作 防止停用腐蚀 以免炉管金 属表面上有腐蚀物附着 4 选用合适的炉水处理方式 调节炉水水质 3 酸性腐蚀酸性腐蚀 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 氢离子会快速扩散进入金属 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 间的凝结水系统 另外 在螺牙管配件 疏水器的下部和控制 阀等会发生压力突然改变和非凝结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 腐蚀会更加严重 一般给水 ph 值在 6 7 之间时 碳钢和铜合金将会受到严 重的酸蚀 并破坏保护层 锅炉酸洗不当 水处理树脂再生异常 炉水中 na 和 po4 比例偏低 也会造成酸蚀 3 2 防治方法 1 装设水质连续监控设备 随时掌握水质的变化情况 以 便及时采取必要的措施 2 添加中和胺等 抑制酸性腐蚀的发生 3 控制 na 和 po4 比例 防止酸性腐蚀 ph 和磷酸盐的控 制见图 3 4 碱性腐蚀碱性腐蚀 4 1 腐蚀原因 游离碱会在多孔性沉积物和炉管金属表面间浓缩 过渡浓 缩的碱会溶解金属保护膜而形成铁酸根与次铁酸根离子的混和 物 此碱腐蚀特别容易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 严格控制 ph po4 比例 2 使用适当的分散剂 以分散沉积物的产生 3 控制炉水游离碱 防止局部高浓度的游离碱的产生 5 碱性脆化碱性脆化 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 如果在水冷壁和联箱局部位置出现游 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 因而发生水质局部浓缩 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 保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 铜氨化合物腐蚀铜氨化合物腐蚀 2 6 1 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 其试 验条件为给水胺浓度以 34ppm 添加且以 100 补给水 无回收 冷凝水条件下 6 2 防治方法 1 控制脱氧剂有适当的残余量 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 在饱和蒸汽中控制 游离氨在 0 3ppm 以下 7 停用腐蚀停用腐蚀 7 1 腐蚀原因 锅炉停用时如不采取有效的保护措施 锅炉水侧的金属表 面会发生严重的停用腐蚀 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 金属表面形成水膜 2 7 2 防治方法 1 阻止空气进入锅炉水汽系统内部 如采用充氮法 保护 蒸汽压力法等 2 降低水汽系统内部的湿度 如采用烘干法 干燥剂法等 3 加缓蚀剂 使金属表面生成保护膜 或者加除氧剂 除 去水中的溶解氧 8 冲击腐蚀冲击腐蚀 8 1 腐蚀原因 1 在冷凝水管中汽水混合流动速度变化激烈而在弯头处冲 刷管壁 引起冲刷处管壁变薄而导致破裂 2 水流流速高 流动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