炉管腐蚀的起因与对策.docx

炉管腐蚀的起因与对策摘要 对锅炉炉管在运行中常见腐蚀形式的起因及预防措施进行了论述。内容涉及发生在炉管内的汽水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、气体腐蚀及氢脆等，以及发生在炉管外的灰致腐蚀、还原性气氛腐蚀、露点腐蚀和应力腐蚀等。关键词：炉管腐蚀 预防措施 腐蚀起因1 引言炉管是锅炉的主要传热元件，与操作介质(烟气、水、蒸汽)直接接触。在锅炉运行时炉管会因腐蚀使壁厚减薄，材料性能劣化，以致发生鼓胀变形或爆管。炉管腐蚀是一个化学或电化学过程，炉管腐蚀可分为管内腐蚀(为方便叙述，这里特指水管锅炉，对于火管锅炉，应理解为水侧)和管外腐蚀(对火管锅炉应理解为火侧腐蚀)两大类。管内腐蚀又可分为汽水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、气体腐蚀和氢脆等；管外腐蚀有灰致腐蚀、还原性气氛腐蚀、露点腐蚀、应力腐蚀等之分。2 管内腐蚀2.1 汽水腐蚀汽水腐蚀是由于金属铁被水蒸汽氧化而发生的一种化学腐蚀。汽水腐蚀是过热器管的主要腐蚀形式，在蒸发管中当发生汽水分层或循环停滞时也会发生，其特征是均匀腐蚀。过热蒸汽在 450时，可直接与铁发生下列反应：3Fe+4H2OFe3O4+4H2当温度为 570以上时，其反应生成物为 Fe2O3：Fe+H2OFeO+H22FeO+H2OFe2O3防止汽水腐蚀的方法有：消除倾斜角度较小的蒸发段，确保水循环正常，对于热温度较高的过热器，应采用耐热、耐腐蚀性能较好的合金钢管等。2.2 碱腐蚀碱腐蚀是通过强碱的化学作用，使管内壁面的 Fe3O4保护膜遭到破坏，而后使金属基体遭到进一步氧化的一种化学腐蚀。例如对于苛性碱(NaOH)，它通过如下反应：4NaOH+Fe3O42NaFeO2+Na3FeO2+2H2O使 Fe3O4保护膜遭到破坏，露出的铁直接与 NaOH 发生如下反应，使金属表面不断腐蚀：Fe+2NaOHNa2Fe3O4+H2炉水的酸碱性应由添加 HCL 和 NaOH 来调节的，当 pH 值保持在 1011 时，铁的腐蚀速率变得很小。如果 pH 值保持在13 以上，就会发生较严重的碱腐蚀。碱腐蚀与水处理方法关系很大，氢氧化钠处理法是添加NaOH 将 pH 值保持在 1011 左右，并用磷酸三钠来除去硬度的方法。该方法的缺点是固体物质较多，它们附着于管内表面造成碱浓缩，产生碱腐蚀的危险很大。调整磷酸处理法是添加磷酸三钠将 pH 值保持在 1010.5 之间的方法。为了防止形成游离碱，应将 Na2+与 PO3-4的比例保持在 3 以下，但由于磷酸三钠的溶解度随温度变化，在 110以上时，随着温度的升高，溶解度降低，倘若添加过量的磷酸钠，则会在管壁的过热区析出磷酸盐。鉴此，只添加少量的磷酸钠，例如使 PO3-4离子浓度保持在 0.56ppm 左右，pH 值保持在 910.5 的范围，这样就能避免出现盐析现象。不过，如果是高压锅炉，即使如此微量的固体物质，也会在炉壁上析出，仍可造成为碱腐蚀。碱腐蚀一般发生在水冷壁管的高温区，或者由于结垢和局部阻碍物造成的局部过热区。由于炉管局部过热，导致NaOH 在该处浓缩。例如当过热度(=管壁温度一饱和温度)为10时，根据锅炉压力的大小，NaOH 可浓缩 5%20%。因此，即使把炉水中的 NaOH 浓度控制在 100mg/L 以下，在管内无垢的情况下，NaOH 也可农缩到万分之几，在管内有垢时，则可浓缩到百分之几十的程度。防止碱腐蚀要从防止炉管局部过热和降低炉水中 NaOH 浓度两方面入手。锅炉及时排污，可减轻碱腐蚀。除了上面提到的在炉水中加入适量的磷酸盐，可以降低游离 NaOH。另外，防止炉水受到碱性再生剂的污染，也是需要注意的方面。2.3 酸腐蚀当浓缩炉水含有较多的 MgCl2和 CaCl2，这两种化合物会与水作用生成盐，使炉水中氢离子浓度增加。软化装置中酸性再生以及冷却塔的污染，酸性清洗后的残留液，都会使炉水酸化，发生如下酸腐蚀：2H+Fe0Fe2+H2酸腐蚀一般发生在疏松的垢层下，热流密度较大和汽膜形成的区域。酸腐蚀的特征是被腐蚀的炉管表面出现与碱腐蚀类似的麻点和凹坑，但由于 Fe2O3不溶于酸性介质，故在酸腐蚀的炉管表面会出现红色氧化层(Fe2O3)。防止汽膜形成和表面结垢，防止炉水污染，及时消除酸性残液，可以减轻酸腐蚀。2.4 气体腐蚀锅炉给水中如含有较多的氧和二氧化碳气体，就会使炉管发生电化学腐蚀。电化学腐蚀是由于在金属表面形成若干微电池的结果。在微电池的阳极，铁失去电子，Fe+的形式溶于水中，电子则留在金属表面。当炉水中含有氢、氧、二氧化碳等阳离子时，这些阳离子极易接受电子，金属表面上的电子会从微电池的阳极流向阴极，在阳极处与炉水中的阳离子结合而消失。于是，微电池阳极处的电平衡遭到破坏，使 Fe+继续溶入水中，从而使该处的金属不断遭到腐蚀。这种在阳极处接受电子并使之消的的作用称之为去极化，引起去极化作用