锅炉的腐蚀与保护.ppt

1、锅炉的腐蚀与保护,发言人：,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显上升，水垢达到一定厚度后，管壁因温度过高而造成

2、爆管。,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显上升，水垢达到一定厚度后，管壁因温度过高而造成爆管。,

3、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,锅炉运行中，炉水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

4、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,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

5、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,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。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

6、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,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。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,氧腐蚀 沉积物下腐蚀 水蒸汽腐蚀 应力腐蚀,氧腐蚀

7、,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,2、锅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

8、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,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要因素就是炉水中的pH值不合格。,原 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

9、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,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

10、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,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,水蒸气腐蚀,当过热蒸汽温度高

11、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+H2 2FeO+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 理,部 位,在锅炉内，发生汽水腐蚀的部位，一般在以下两处： 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

12、。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,防 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。,水蒸气腐蚀,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

13、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,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，而是间隔着一层蒸汽或者炉水，以消除温度巨变。,应力腐蚀,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、

14、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,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,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

15、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,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

16、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，

17、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,停炉保护的常用方法,基 本 原 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

18、。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

19、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。,保养方法干法保护,3、充氨法 充氨法一般用于电站锅炉长期停炉的保护。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

20、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：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

21、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。,保养方法干法保护,保养方法湿法保护,湿法保护是指停炉期间用具有保护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

22、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。,保养方法湿法保护,3、亚硫酸钠保护法 亚硫酸钠是一种还