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工业锅炉腐蚀状况分析

  [2012/9/20]
工业锅炉沉积物下的侵蚀也称垢下侵蚀,它是沿海地区锅炉最常见的侵蚀,基本上占到锅炉侵蚀的80%,原因在于沿海地区炉水含碱过高,pH值很大,固然大多数工业锅炉都配备有软化设备,有的还配有除氧设备,但是调查表明,很多软化设备治理水平较低,设备运行状况差,出水质量低,给水硬度偏高,锅炉在运行中因为给水硬度偏高常产生水垢。当锅内金属表面附着水垢或水渣时,在其下面会发生严峻的侵蚀,称为沉积物下侵蚀。沉积物下侵蚀有平均侵蚀和点状侵蚀2种(在正常情况下,锅内金属表面上常笼盖着一层Fe3O4膜,该膜是致密的,具有良好的保护机能,使锅炉钢材可以不遭到侵蚀)。当pH值为10~12时侵蚀速度最小,pH值过低或过高都会使侵蚀速度加快。在低pH值(pH<8)下,侵蚀加快的原因是H+起了去极化作用,而且此时反应产物都是可溶性的,不易形成保护膜。

  Fe3O4+8H+→2Fe3++Fe2++4H2O.在高pH值(pH>13)下,侵蚀加快的原由于金属表面的Fe3O4溶于溶液中,使保护膜遭到破坏;Fe3O4+4NaOH→2NaFeO2+Na2FeO2+ H2O;Fe+2NaOH→Na2FeO2+H2↑。其产物亚铁酸钠在高pH值的溶液中是可溶的,炉水中NaOH浓度达5%~10%时,就会使金属表面的氧化膜失去保护作用,侵蚀加快。温度越高,碱性越大,侵蚀越强烈。所以当pH>13以后,随pH值的增高,侵蚀速度迅速增大。假如锅水的pH值常保持在9~12之间,锅炉金属表面的保护膜是不乱的,所以不会发生侵蚀。但当工业锅炉内的金属表面上有沉积物时,就会发生变化,首先,因为沉积物的传热性很差,沉积物下金属管壁的温度升高,渗透渗出到沉积物下面的锅水会发生急剧蒸浓。浓缩的锅水因为沉积物的阻碍,不易和处于炉管中部的锅水混匀,其结果是沉积物下锅水中各种杂质的浓度变得很高,沉积物下的浓溶液会具有很强的腐蚀性,使锅炉金属遭到破坏。在长乐某厂1台DZL4-1.25-W燃煤锅炉,没有任何水处理措施,直接使用井水作为锅炉给水,工业锅炉在运行时在受热面产生大量水垢,厚度达到3mm,在检修时发现管板,锅筒发生大面积垢下侵蚀,深度达到4~5mm,烟管发生多处穿孔,严峻影响安全,导致该锅炉直接报废。沿海地区水质含碱浓度高,锅炉炉水pH常大于13,所以一旦发生侵蚀,侵蚀速度将非常大,应充分给予正视。要防止沉积物下侵蚀,除主要从防止炉管上形成沉积物着手外,还在于消除锅水的腐蚀性。一般措施是进步给水水质,调节锅水水质,用磷酸盐处理调节锅水pH值,清除水中的NaOH,做好停炉保养工作。

  氧侵蚀实际上是一种电化学侵蚀,其机理为:因为锅水是一种有极性的电解质,在水的极性分子的吸引下,钢材表面的一部门铁原子,开始移入炉水而成为带正电的铁离子,而钢材上留存多余的电子带负电荷。若铁离子不断进入锅水,则使钢板(管)上逐渐泛起坑洞,产生了侵蚀。锅水中的溶解氧具有去极化作用,会使这一过程加剧。而去极化作用的强弱与含氧量多少有关,也就是说溶解氧的含量多少决定着侵蚀的强弱,且2者成线性正比关系。

  首先,工业锅炉因为除氧器出水溶解氧含量超标,造成含氧的给水进入锅炉而造成受热面发生氧侵蚀,使锅炉内产生了大量的氧侵蚀产物,又因氧侵蚀产物的形成,加上炉水Cl-质量分数较高,又使Cl-诱发氧浓差侵蚀。

  氧侵蚀点成为阳极,附近成为阴极。这样只要有氧存在,侵蚀就不断进行下去,炉管就会越侵蚀越深。其次,工业锅炉停用时假如未实施停炉保护或措施不当,就会发生锅炉的停用氧侵蚀。特别是沿海地区,锅炉停用后,没有进行密闭,湿润的空气直接与受热面接触;或共用蒸汽母管的锅炉,停炉时因为炉内水排放不净,密封不严,整个系统就会布满湿润的空气,所有部位都会在短期内发生大面积的氧侵蚀,使系统表面天生一层松软的铁氧化物。根据前面的论述,水中的溶解氧是发生氧侵蚀的首恶,而且跟着含氧量的升高,侵蚀速度和程度加剧。因此,必需采取措施除氧。对低压锅炉来讲,简朴易行的方法为热力除氧,化学除氧或2者结合。此外要夸大指出,因为保养不善或不保养,停炉状态下的侵蚀往往比运行状态下更严峻。因此,做好停炉保养工作是防止氧侵蚀的有效途径之一。通常短期停炉采用湿保养法,长期停炉采用干保养法。

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