锅炉腐蚀与防护

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1、锅炉的腐蚀与保护锅炉的腐蚀与保护n n金属腐蚀概论金属腐蚀概论n n影响电化学腐蚀的因素与防治方法影响电化学腐蚀的因素与防治方法n n应力腐蚀应力腐蚀n n锅炉给水系统金属腐蚀锅炉给水系统金属腐蚀n n锅炉汽水系统金属腐蚀锅炉汽水系统金属腐蚀n n锅炉氧腐蚀的防止锅炉氧腐蚀的防止n n停用锅炉的腐蚀与保护停用锅炉的腐蚀与保护金属腐蚀的分类金属腐蚀的分类n n金属腐蚀的定义金属腐蚀的定义n n金属腐蚀的分类金属腐蚀的分类电化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学基本知识电化学基本知识n n电极电位电极电位= = 0 0+RT/nF+RT/nFc cn n气体电极气体电极n n平衡电位与非平衡电位

2、平衡电位与非平衡电位n n原电池与腐蚀电池原电池与腐蚀电池由化学能转变为电能的装置称为原电池。由化学能转变为电能的装置称为原电池。由正、负极，电子，溶液组成由正、负极，电子，溶液组成n n原电池的电动势原电池的电动势 电动势是原电池两极间的最大电位差。电动势是原电池两极间的最大电位差。E= E= 阳阳+ + 阴阴+ + 液界液界+ + 接触接触n n极化与去极化极化与去极化原电池或腐蚀电池在开路状态下，阳阴两原电池或腐蚀电池在开路状态下，阳阴两 极的电位差，成为该电池的电动势。极的电位差，成为该电池的电动势。在电路接通有电流通过时，腐蚀电池的电在电路接通有电流通过时，腐蚀电池的电 位差比原来的

3、电动势有显著降低。这种电位差比原来的电动势有显著降低。这种电 极电位的变化，成为极化。极电位的变化，成为极化。去极化，指促使原电池或腐蚀电池极化作去极化，指促使原电池或腐蚀电池极化作 用减少或消除。用减少或消除。n n保护膜保护膜n n金属腐蚀速度表示金属腐蚀速度表示 1 1、腐蚀质量表示法、腐蚀质量表示法 2 2、腐蚀深度表示法、腐蚀深度表示法影响化学腐蚀的因素与防止方法影响化学腐蚀的因素与防止方法n n溶解氧量溶解氧量n nPHPH值值n n温度温度n n水中盐类的含量和成分水中盐类的含量和成分n n水的流速水的流速n n热负荷热负荷n n防止电化学腐蚀的方法防止电化学腐蚀的方法 1 1、

4、金属材料的合理选择、金属材料的合理选择 2 2、水质调节、水质调节 3 3、形成表面保护膜、形成表面保护膜应力腐蚀应力腐蚀定义：金属材料在应力和腐蚀介质共同作用定义：金属材料在应力和腐蚀介质共同作用 下产生的腐蚀。下产生的腐蚀。 腐蚀类型：应力腐蚀破裂、碱脆、氢脆、腐腐蚀类型：应力腐蚀破裂、碱脆、氢脆、腐 蚀疲劳蚀疲劳应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂定义：是指金属在拉应力和特定的腐蚀介质定义：是指金属在拉应力和特定的腐蚀介质 共同作用下所产生的破裂。共同作用下所产生的破裂。 产生条件产生条件 1 1、力学条件、力学条件 2 2、材料条件、材料条件 3 3、环境条件、环境条件应力腐蚀破裂发展过程应力腐蚀

5、破裂发展过程 1 1、裂纹的形成、裂纹的形成 2 2、裂纹的扩展、裂纹的扩展 3 3、断裂、断裂 应力腐蚀破裂的形态特征应力腐蚀破裂的形态特征脆性腐蚀脆性腐蚀 应力腐蚀破裂的影响因素应力腐蚀破裂的影响因素 1 1、合金成分及有关的冶金因素、合金成分及有关的冶金因素 2 2、力学因素、力学因素 3 3、环境因素、环境因素锅炉的碱脆锅炉的碱脆定义：指碳钢在定义：指碳钢在NaOHNaOH水溶液中产生应力腐蚀水溶液中产生应力腐蚀 破裂。破裂。 特点：出现部位经常在铆接锅炉的铆接处和特点：出现部位经常在铆接锅炉的铆接处和 胀管锅炉的胀接处；在破裂部位，钢板不胀管锅炉的胀接处；在破裂部位，钢板不 发生塑性

6、变形。发生塑性变形。 产生条件：锅炉锅水中含有游离的氢氧化钠产生条件：锅炉锅水中含有游离的氢氧化钠 ；锅水产生局部浓缩；受拉应力的作用；锅水产生局部浓缩；受拉应力的作用 影响因素：碳钢的成分、金相组织、热处理影响因素：碳钢的成分、金相组织、热处理 、锅水成分、应力大小、锅水成分、应力大小锅炉碱脆的危险性锅炉碱脆的危险性 锅炉碱脆的防止方法锅炉碱脆的防止方法 1 1、降低锅炉部件所受的拉应力、降低锅炉部件所受的拉应力 2 2、消除锅水的侵蚀性、消除锅水的侵蚀性锅炉的氢脆锅炉的氢脆n n定义：氢扩散到金属内部使金属产生脆性定义：氢扩散到金属内部使金属产生脆性 断裂的现象。断裂的现象。n n氢脆产生

7、的部位氢脆产生的部位n n氢脆的防止方法氢脆的防止方法 1 1、降低或者抑制材料内的氢含量、降低或者抑制材料内的氢含量 2 2、减少氢脆的敏感性、减少氢脆的敏感性锅炉的腐蚀疲劳锅炉的腐蚀疲劳定义：金属在腐蚀介质和交变应力同时作用下产生定义：金属在腐蚀介质和交变应力同时作用下产生 的破坏称为疲劳腐蚀。的破坏称为疲劳腐蚀。 腐蚀疲劳与应力腐蚀破裂的区别腐蚀疲劳与应力腐蚀破裂的区别 1 1、应力腐蚀是在拉应力下产生的，腐蚀疲劳是在交、应力腐蚀是在拉应力下产生的，腐蚀疲劳是在交 变应力下产生的。变应力下产生的。 2 2、应力腐蚀破裂在特定的介质中才会发生，腐蚀疲、应力腐蚀破裂在特定的介质中才会发生，腐

8、蚀疲 劳的产生不需要特定的介质。劳的产生不需要特定的介质。 3 3、应力腐蚀破裂一般在合金中产生，而腐蚀疲劳不、应力腐蚀破裂一般在合金中产生，而腐蚀疲劳不 仅在合金中产生，纯金属中也会发生。仅在合金中产生，纯金属中也会发生。 4 4、应力腐蚀破裂有主裂纹，又有分支裂纹等，腐蚀、应力腐蚀破裂有主裂纹，又有分支裂纹等，腐蚀 疲劳有多条裂纹，主分支不明显疲劳有多条裂纹，主分支不明显腐蚀疲劳产生的部位：腐蚀疲劳产生的部位： 锅炉的集汽联箱，即联箱的排水孔处。锅炉的集汽联箱，即联箱的排水孔处。 腐蚀疲劳的防止方法：腐蚀疲劳的防止方法： 1 1、降低交变应力、降低交变应力 2 2、降低介质的腐蚀性、降低介

9、质的腐蚀性 3 3、做好停用锅炉的防护、做好停用锅炉的防护锅炉给水系统金属的腐蚀锅炉给水系统金属的腐蚀n n溶解氧腐蚀溶解氧腐蚀n n游离二氧化碳腐蚀游离二氧化碳腐蚀n n同时有氧和二氧化碳的腐蚀同时有氧和二氧化碳的腐蚀溶解氧腐蚀溶解氧腐蚀n n原理原理 铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁受水中溶解氧的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，铁铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池，铁 是阳极，氧作为去极化剂发生还原反应。是阳极，氧作为去极化剂发生还原反应。Fe Fe Fe Fe 2+2+2e+2eO O2 2+2H+2H2 2O+4e 4OHO+4e 4OH腐蚀特征腐蚀特征

10、 当钢铁受到水中溶解氧腐蚀时，常常在其表当钢铁受到水中溶解氧腐蚀时，常常在其表 面形成许多小型鼓包，称为溃疡腐蚀。面形成许多小型鼓包，称为溃疡腐蚀。 氧腐蚀的部位氧腐蚀的部位 多产生于开口的水箱，给水管路，省煤器等多产生于开口的水箱，给水管路，省煤器等游离二氧化碳的腐蚀游离二氧化碳的腐蚀n n原理原理 水中含有酸性物质而引起的氢去极化腐蚀。水中含有酸性物质而引起的氢去极化腐蚀。CO CO2 2+H+H2 2O=HO=H+ +HCO+HCO3 3- -蚀蚀 阴极阴极 2H+2e=2H2H+2e=2H H H2 2阳极阳极 Fe FeFe Fe2+2+2e+2en n腐蚀特征：金属均匀变薄腐蚀特征

11、：金属均匀变薄n n腐蚀部位腐蚀部位同时有氧和二氧化碳的腐蚀同时有氧和二氧化碳的腐蚀腐蚀特征：金属表面没有腐蚀产物，表面呈腐蚀特征：金属表面没有腐蚀产物，表面呈 现或大或小的溃疡状态，腐蚀速度很快。现或大或小的溃疡状态，腐蚀速度很快。腐蚀部位：回水系统，热网水系统，给水泵腐蚀部位：回水系统，热网水系统，给水泵 等等锅炉汽水系统金属的腐蚀锅炉汽水系统金属的腐蚀n n氧腐蚀氧腐蚀n n沉积物下得腐蚀沉积物下得腐蚀n n水蒸气腐蚀水蒸气腐蚀n n氧腐蚀氧腐蚀 发生条件：发生条件：1 1、除氧器工作不正常。、除氧器工作不正常。2 2、锅炉在基建和停用期间，如没、锅炉在基建和停用期间，如没 有采取适当的

12、保护措施，大气就会进入锅有采取适当的保护措施，大气就会进入锅 炉，由于大气中有氧和水分，就会发生氧炉，由于大气中有氧和水分，就会发生氧 腐蚀。腐蚀。n n沉积物下的腐蚀沉积物下的腐蚀 当炉水的当炉水的PHPH值低于值低于8 8或者大于或者大于1313时，保护膜时，保护膜 就会因溶解而遭到破坏，反应如下：就会因溶解而遭到破坏，反应如下： PH13PH13时：时： FeFe3 3O O4 4+4NaOH 2NaFeO+4NaOH 2NaFeO2 2+Na+Na2 2FeOFeO2 2+2H+2H2 2O O碱性腐蚀碱性腐蚀 2NaOH+Fe=Na2NaOH+Fe=Na2 2FeOFeO2 2+ H

13、+ H2 2酸性腐蚀酸性腐蚀 MgCl2+2HMgCl2+2H2 2O Mg(OH)O Mg(OH)2 2+2HCl +2HCl 阴极阴极 2H+2e 2H+2e H H2 2阳极阳极 Fe FeFe Fe2+2+2e+2e水蒸气腐蚀水蒸气腐蚀 当过热蒸汽温度高达当过热蒸汽温度高达450450摄氏度时，蒸汽就被摄氏度时，蒸汽就被 迫和碳钢发生反应；在迫和碳钢发生反应；在450570450570摄氏度之摄氏度之 间，反应产物为间，反应产物为FeFe3 3O O4 4；在；在570570摄氏度以上摄氏度以上 ，反应产物为，反应产物为FeFe2 2O O3 3锅炉氧腐蚀的防止锅炉氧腐蚀的防止n n锅

14、炉氧腐蚀的影响因素锅炉氧腐蚀的影响因素 1 1、氧的浓度、氧的浓度 2 2、PHPH值的影响值的影响 3 3、水的温度、水的温度 4 4、水中离子、水中离子 5 5、水的流速、水的流速n n锅炉氧腐蚀的防止锅炉氧腐蚀的防止 1 1、热力除氧法、热力除氧法 （1 1）原理）原理亨利定律：在一定温度下，某种气体在溶亨利定律：在一定温度下，某种气体在溶 液中的浓度与液面上该气体的平衡压力成液中的浓度与液面上该气体的平衡压力成 正比。正比。热力除氧器，就是按照将水加热至沸点和热力除氧器，就是按照将水加热至沸点和 水流分散这两个原则设计的一种设备。水流分散这两个原则设计的一种设备。n n除氧器类型除氧器

15、类型 工作压力不同：真空式、大气式和高压式。工作压力不同：真空式、大气式和高压式。 结构形式：淋水盘式、喷雾填料式、膜式结构形式：淋水盘式、喷雾填料式、膜式1 1、淋水盘式除氧器、淋水盘式除氧器2 2、喷雾式除氧器、喷雾式除氧器 是将水喷成雾状的情况下进行热力除氧的一是将水喷成雾状的情况下进行热力除氧的一 种设备。原理是当水成雾状时，有很大的种设备。原理是当水成雾状时，有很大的 表面积，非常有利于氧从水中逸出。表面积，非常有利于氧从水中逸出。3 3、喷雾填料式除氧器、喷雾填料式除氧器n n提高除氧器效果的措施提高除氧器效果的措施 1 1、被除氧的水一定要加热到除氧器工作压力相应沸点。、被除氧的

16、水一定要加热到除氧器工作压力相应沸点。 2 2、解吸出来的气体应能够通畅的排走。、解吸出来的气体应能够通畅的排走。 3 3、在除氧器水箱中装沸腾装置。、在除氧器水箱中装沸腾装置。 4 4、在除氧器的除氧头筒壁周围装挡水板，或在添料层上部、在除氧器的除氧头筒壁周围装挡水板，或在添料层上部 加装挡水淋水盘。加装挡水淋水盘。 5 5、如补给水是补入除氧器的，应该尽可能地均匀补入。、如补给水是补入除氧器的，应该尽可能地均匀补入。 6 6、为使水雾化更充分，要合理设计和布置雾化喷嘴。、为使水雾化更充分，要合理设计和布置雾化喷嘴。 7 7、在雾化区内可加装二次蒸汽管。、在雾化区内可加装二次蒸汽管。n n除氧器异常情况除氧器异常情况 1 1、理想运行工况与安全保证、理想运行工况与安全保证 2 2、