锅炉腐蚀及防护52页PPT
锅炉水汽系统的腐蚀与防护
1
水冷壁的作用是： ✓ 吸收炉膛高温辐射热量，
使管内的水汽化； ✓ 降低炉膛内壁温度，保
护炉墙，防止结焦。 水冷壁的布置：
水冷壁布置在炉膛四周， 犹如钢管组成的笼子， 包围着火焰，把火焰与 炉墙隔开。
2
炉内腐蚀的形式 氧腐蚀
锅炉介质浓缩腐蚀 水蒸气腐蚀 应力腐蚀
3
氧腐蚀
在水侧沉积物中蒸汽的蒸浓效应
7
腐蚀原理
在正常高温运行条件下，炉内金属表面上常覆 盖着一层Fe3O4膜，这是金属表面在高温锅炉 水中形成的，这样形成的Fe3O4膜是致密的， 具有良好的保护性能，锅炉可以不遭受腐蚀。 但是如果此Fe3O4膜遭到了破坏，那么金属表 面就会暴露在高温的炉水中，非常容易受到腐 蚀。促使Fe3O4膜破坏的一个最重要的因素， 是锅炉水的pH值不合适。
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
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部位：只发生在水冷壁，是高温高压条件下发生的特有
的腐蚀形式。水冷壁管有介质局部浓缩的部位，如附着 物下面、缝隙内部、有汽水分层的部位。一般是热负荷 较高的向火侧，而背火侧、过热器、再热器不发生介质 浓缩腐蚀。
锅炉酸性腐蚀原因-酸性物质的来源：
（1）化学除盐水使炉水呈酸性 ①炉水缓冲能力差 用化学除盐水作锅炉补给水，其水质较纯，通过加PO43-提高其缓冲性，
在正常运行情况下，不会有大气侵入锅内，而 且即使给水中带有微量的氧，也往往在省煤器 中就消耗完了，所以锅内不会发生氧腐蚀。但 当发生下列情况时，就有可能发生氧腐蚀。
除氧器运行不正常； 锅炉在基建和停用期间无防护；
4
沉积物下腐蚀
当锅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，称为沉积 物下腐蚀，这是目前高压锅炉内常见的 一种腐蚀。
锅炉本体的腐蚀机理及防护
锅炉本体的腐蚀机理及防护摘要：在时代的快速进步中工业发展速度不断加快，而锅炉又是重要的生产设备。
科学合理使用锅炉关系到人们生活和经济发展等诸多领域，所以，使用锅炉的安全问题逐渐受到广泛重视，倘若使用不当产生安全事故，造成的后果不堪设想。
锅炉本体在使用中会随着使用时间的累积而不断加重腐蚀，进而导致减小锅炉本体受热面管材的壁厚，埋藏下巨大的安全隐患。
该文将从锅炉的使用与维护现状出发，分析锅炉的腐蚀机理，探究提高防护的有效措施。
关键词：锅炉；腐蚀机理；防护策略1.锅炉本体的腐蚀机理锅炉腐蚀被划分为内部以及外部腐蚀两种类型，一是内部腐蚀，二是外部腐蚀，两种不同腐蚀的机理存在差异性[1]。
其中内部腐蚀，主要是受到汽水相互作用和影响导致，包括应力的腐蚀、氧腐蚀以及碱腐蚀、蒸汽腐蚀等等。
外部腐蚀主要由于高温氧化所致，当锅炉由于受到内部高温，造成表面金属材料腐蚀。
2.锅炉本体的腐蚀类型与机理分析2.1锅炉本体的内部腐蚀①应力腐蚀应力腐蚀是锅炉本体常见的内部腐蚀之一，通常内部是金属材料构成的器具、装饰和设备均会产生应力腐蚀。
具体来讲，应力腐蚀主要是受到拉应力的影响，在拉应力的作用以及影响之下，金属将在介质内被破坏，这种内部破坏的影响力很强，会破坏材料内部，诱发腐蚀问题。
而且，一旦发生腐蚀问题，应第一时间处理，否则情况过于严重，又未及时处理，将导出现不可复原可能。
常见的应力涵盖两种类型，其一为阳极溶解类腐蚀，其二为氢致开裂类腐蚀。
②氧腐蚀因为锅炉蒸汽内储备大量的水蒸汽，若是其一直处于高温环境则将和炉管内壁之间产生反应，此时水中氧气和铁相互作用出现化学反应，进而形成氧腐蚀。
锅炉蒸汽中水所溶解的氧份，其对于金属的腐蚀是一种电化学性质腐蚀，铁与氧将形成电池阴阳两极。
同时，因为铁电极电位比氧低，因此，在铁氧电池中，铁为阳极将遭到腐蚀。
③垢下腐蚀垢下腐蚀作为常见的锅炉局部腐蚀现象，对锅炉运行质量以及效率具有较大影响。
锅炉垢下腐蚀问题的产生是由于其内部介质中含有大量钙以及镁等各类物质，此类物质在锅炉温度不断增高后将与金属表面产生反应形成水垢。
第四节 锅炉的腐蚀与防护
(N2H3)2CO＋H2O→2N2H4＋CO2
N2H4＋O2→N2＋2H2O
肟类除氧剂
如甲基乙基酮肟、丙酮肟、乙醛肟等。其除氧反应，
除此之外，肟类除氧剂还是金属钝化剂，他们与Fe2O3、CuO反应生成保护性氧化物，防止金属腐蚀，
2R1R2CNOH＋6Fe2O3→2R1R2CO＋4Fe3O4＋N2O＋H2O
热力除氧器不仅能除去水中溶解氧，而且可除去其他溶解气体如游离CO2，而且还会使水中HCO3-发生分解，这是因为除去了游离CO2，下述平衡被打破：
2HCO3-≒CO2↑＋H2O＋CO32-
运行注意事项:
水应加热至沸点
解吸出来的气体应能通畅地排走
送入的补给水量应稳定
并列运行的各台除氧器负荷应均匀
(2)化学除氧
阳极反应Fe→Fe2+＋2e
阴极反应2H+＋2e→2H→H2
由于阴极反应发生在沉积物下，产生的H2不能很快扩散到汽水混合区域，因此在管壁和沉积物之间积累了多余的氢，一部分氢可能扩散到金属内部，与碳钢中的碳化铁（渗碳体）发生反应：Fe3C＋2H2→3Fe＋CH4
因而造成碳钢脱碳，金相组织受到破坏，并且CH4会在金属内部产生应力，使金相织产生裂纹。
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，会发生裂纹损坏，称为应力腐蚀。
锅炉金属的应力腐蚀有以下几种：疲劳腐蚀、应力腐蚀开裂、苛性脆化。
提高给水水质，防止给水系统腐蚀而使给水中铜铁含量增大
尽量防止凝汽器泄漏。酸性腐蚀中MgCl2、CaCl2的主要来源就是凝汽器泄漏而导致冷却水进入。碱性腐蚀中的NaOH也是由于冷却水泄漏把碳酸盐带入给水中，在锅内高温下，碳酸盐发生下列反应：
锅炉高温腐蚀及防止措施
锅炉高温腐蚀及防止措施锅炉的高温腐蚀主要发生在燃用高硫煤的锅炉水冷壁管和过热器管束上。
锅炉运行时在烟温大于700℃的区域内,在高温高压条件下受热面与含有高硫的腐蚀性燃料和高温烟气接触,极易发生高温腐蚀。
高压锅炉水冷壁管的硫腐蚀主要是由于煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热,分解出自由的硫原子,产生腐蚀。
通常高压锅炉水冷壁管向火侧的正面腐蚀最快,减薄得最多,若发生爆管都在管子的正面爆开,管子的侧面减薄得较少,而管子背火侧几乎不减薄,这种腐蚀给锅炉水冷壁管造成很大威胁,严重时,往往几个月就得更换部分管段,给锅炉的安全经济运行带来很大危害。
而锅炉过热器管的高温腐蚀主要是由于液态的灰黏结在过热器管壁上而引起腐蚀。
1 高温腐蚀的主要原因1.1 燃烧不良和火焰冲刷持续燃烧不良和脉动火焰冲击炉墙时,导致燃烧不完全,在燃烧器区域附近的火焰中心处,当未燃尽的焰流冲刷水冷壁管时,由于煤粉具有一定的棱角,煤粉对管壁有很大的磨损作用,这种磨损将加速水冷壁保护层的破坏,在管壁的外露区段,磨损破坏了由腐蚀产物形成的不太坚固的保护膜,烟气介质便急剧地与纯金属发生反应,这种腐蚀和磨损相结合的过程,大大加剧了金属管子的损害过程。
1.2 燃料和积灰沉积物中的腐蚀成分燃用含硫量高的煤粉时,煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热,分解出自由的硫原子:FeS2FeS+[S],而烟气中存在的一定浓度的H2S 与SO2化合,也产生自由硫原子:2H2S+SO22H2O+3[S]。
自由硫原子与约350℃温度的水冷壁管相遇,发生反应:Fe+[S]FeS,3FeS+5O2Fe3O4+3SO2,产生腐蚀。
其次,燃料中的硫及碱性物会在炉内高温下反应生成硫酸盐,当这些硫酸盐沉积到受热面上后会再吸收SO3,生成焦硫酸盐,如Na2S2O7和K2S2O7。
焦硫酸盐的熔点很低,在通常的锅炉受热面壁温下呈熔融状态,与Fe2O3更容易发生反应,生成低熔点的复合硫酸盐:3Na2SO4+Fe2O3+3SO32Na3Fe(SO4)3,3K2SO4+Fe2O3+ 3SO32K3Fe(SO4)3,当温度在550℃~700℃时,复合硫酸盐处于融化状态,将管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏,继续和管子金属发生反应,造成过热器管的腐蚀。
锅炉腐蚀与防护
新型除氧器 催化树脂除氧
停用锅炉的腐蚀与保护
停用锅炉保护的必要性 1、停用腐蚀 2、停用锅炉保护的必要性 3、停用锅炉腐蚀原因 4、停用腐蚀的特点 5、停用腐蚀的影响因素
我国停用锅炉的有关规定 全国停用锅炉的规律 停用锅炉的保护方法分类及选择原则
保护方法分类和原则 1、分类： A、阻止空气进入锅炉的水汽系统 B、降低锅炉水汽系统内部的湿度 C、使用缓蚀剂，减缓金属表面腐蚀 2、原则： A、锅炉参数与类型 B、停用时间的长短
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。 由正、负极，电子，溶液组成
原电池的电动势 电动势是原电池两极间的最大电位差。
E=ε 阳+ε 阴+ε 液界+ε 接触
极化与去极化
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。
在电路接通有电流通过时，腐蚀电池的电 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。
应力腐蚀
定义：金属材料在应力和腐蚀介质共同作用 下产生的腐蚀。
腐蚀类型：应力腐蚀破裂、碱脆、氢脆、腐 蚀疲劳
应力腐蚀破裂
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。
产生条件 1、力学条件 2、材料条件 3、环境条件
应力腐蚀破裂发展过程 1、裂纹的形成 2、裂纹的扩展 3、断裂 应力腐蚀破裂的形态特征
腐蚀特征：金属均匀变薄
腐蚀部位
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 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 等
锅炉汽水系统金属的腐蚀
氧腐蚀 沉积物下得腐蚀 水蒸气腐蚀
氧腐蚀
锅炉腐蚀及防护
温度过低：低温 会导致金属材料 发生应力腐蚀， 影响其机械性能
温度波动：温度 波动会导致金属 材料发生疲劳腐 蚀，降低其抗腐
蚀能力
温度分布不均匀： 温度分布不均匀 会导致金属材料 发生局部腐蚀， 影响其整体性能
压力因素
压力变化：锅炉内压力
01
波动可能导致金属疲劳
和腐蚀
温度变化：温度变化可
02 能导致金属膨胀和收缩，
03
环境污染：腐 蚀可能导致有 害物质泄漏， 污染环境
04
人员伤亡：腐 蚀可能导致设 备故障，引发 人员伤亡
锅炉腐蚀的防护措施
水质处理
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
软化水质：降 低水中钙、镁 离子含量，防 止结垢
除氧处理：去 除水中溶解氧， 防止氧腐蚀
加药处理：添 加缓蚀剂、阻 垢剂等化学药 剂，减缓腐蚀
水质监测：定 期检测水质， 确保水质达标
涂层防护
涂层类型：有机涂层、无机涂层、 01 复合涂层等
涂层作用：隔离腐蚀介质，保护
02
金属表面 涂层选择：根据锅炉工作环境和
03
腐蚀类型选择合适的涂层 涂层施工：严格按照施工工艺进
04
行涂层施工，确保涂层质量
定期检测与维护
定期进行锅炉内外部检查， 发现腐蚀情况及时处理
生产效率降低
01
锅炉腐蚀可能 导致设备故障， 影响生产进度
02
腐蚀可能导致 锅炉性能下降， 影响生产效率
03
腐蚀可能导致 锅炉维修成本 增加，影响生 产效益
04
腐蚀可能导致 锅炉使用寿命 缩短，影响生 产持续性
安全隐患
01
锅炉爆炸：腐 蚀可能导致锅 炉壁变薄，引 发爆炸
锅炉腐蚀及防护 PPT
温度高于79℃的高强度碱液可导致碳钢的均匀腐蚀， 温度升高至95℃时腐蚀加剧
主要影响因素
碱浓度：碱浓度越高，腐蚀越严重。这里的碱指总碱量， 包括工艺注碱、药剂含碱、泄漏混入碱盐；
2、冷凝水回水系统的腐蚀多由二氧化碳引起，腐蚀后管壁表面 形成平滑凹槽
受影响材料：
主要为碳钢、以及一些低合金钢、300系列不锈钢和铜合金
易发生的装置和设备：
锅炉外部处理系统，除氧设备、给水管线、泵、冷凝水回水系统以及 级间加热器、省煤器和蒸汽发生系统的水侧和受火侧
主要影响因素
1、关键因素为溶解氧的气体浓度（氧气和二氧化碳）、PH值、温度、给 水水质和给水处理专用系统
锅炉腐蚀及防护
常见锅炉水垢组成性质及鉴定方法
二、腐蚀
腐蚀分类：在用锅炉 腐蚀 停用锅炉腐蚀
腐蚀危害：
1、金属构件损坏 2、增加锅炉水中的结垢成分例
如混有铁，二氧化硅的1mm厚 的水垢所造成的热损失，相当 于4mm厚的其他成分的水垢 3、产生垢下腐蚀：含有高价铁 的水垢容易引起与水垢接触的 金属铁的腐蚀
如果物料含氰化物时，开裂敏感性增加；
主要预防措施
对焊接接头(包括修补焊接接头和内、外部构件焊接接头)进行焊后 消除应力热处理；
敷设涂层，或选用奥氏体不锈钢、复合材料、镍基合金、其它耐蚀 合金代替碳钢；
热碳酸盐系统中在热处理或蒸汽吹扫前，应采用水冲洗未进行焊后 热处理的管线和设备；
3、碱腐蚀
受影响材料：
300系列不锈钢、镍基合金
易发生部位：
电站锅炉中面临高温水环境的低合金高强度刚制设备或管道
锅炉的腐蚀与防腐
锅炉的腐蚀与防护
应力腐蚀裂纹形貌特征
锅炉的腐蚀与防护
4、化学腐蚀
➢ 化学腐蚀：金属与周围介质发生化学反应而引起的金属腐 蚀。
➢ 特点：腐蚀过程中没有电流产生。 ➢ 例如：蒸汽对锅炉过热器管的腐蚀
Fe2O3 Fe3O4
Fe
2Me ＋ O2
570℃以下
2MeO
570℃以上
Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe
锅炉的腐蚀与防护
锅炉的腐蚀与防护
金属腐蚀概论 锅炉系统中常见的腐蚀形式 锅炉腐蚀的影响因素及防止方法 给水系统的除氧 停炉腐蚀与保护
锅炉的腐蚀与防护
第一节 金属腐蚀概论
1 、腐蚀对锅炉的危害 2 、腐蚀：材料与环境发生反应而引起材料的破坏或变质。
金属腐蚀：金属的表面和周围介质发生化学或电化学作用而遭到 破坏的现象。 3、金属腐蚀的分类： ➢ 按腐蚀原理：化学腐蚀、电化学腐蚀； ➢ 按形态：均匀腐蚀、局部腐蚀；
疲劳。 1、应力腐蚀破裂 ➢ 应力腐蚀破裂是受拉应力的材料和特定的腐蚀介质的共同 作用而产生的一种脆性破坏。 ➢ 产生条件和影响因素：
应力：拉应力。 材料：金属对应力腐蚀破裂的敏感性 环境：温度、成分、浓度和PH值 ➢ 发展过程：裂纹的形成、扩展、断裂 ➢ 形态特征：脆性断裂
锅炉的腐蚀与防护
2、锅炉的碱脆
应力条件 介质条件 金属条件 裂纹特点
应力腐蚀破裂 拉应力
特定介质 合金
有主裂纹，有分支
腐蚀疲劳 交变应力 腐蚀介质 纯金属、合金 有多条裂纹，无分支
➢ 防止方法：减少交变应力，降低介质腐蚀性，做好停炉保护
锅炉的腐蚀与防护
第三节 金属腐蚀的影响因素及防止方法
电化学腐蚀取决于内因（如金属种类、结构、杂质和内应力）和外因 （如介质含盐量、含氧量、PH值、温度和流速）。
锅炉、压力容器危险因素及防护措施PPT课件
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2、汽水共腾。主要是锅炉水位波动幅 度异常，水面翻腾程度大。原因是炉水中 含盐量高，管壁结垢严重，水汽化受扰动 使蒸汽系统压 力严重波动， 有时还可引起 锅炉承压系统 部件损坏，甚 至造成炉管爆 裂。
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3、炉膛爆炸。炉膛爆炸是指炉膛内发生可燃 物瞬时爆燃的现象。其原因主要是点火前炉膛内存 在可燃物，一般是点火不 成功没有及时清理炉膛而 留存下来的，当再次点火 时就可导致炉膛内的可燃 气体、可燃物发生爆燃。
为此，锅炉点火前必
须通风置换，清除可 燃物，使其浓度远远 低于爆炸界限。
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4）蒸汽锅炉运行中遇有下列情况之 一时，应立即停炉： ①锅炉水位降到规定的水位极限以下 时；②不断加大向锅炉给水及采取其他措 施，但水位仍继续下降时；③锅炉水位已 经升到运行规程规定的水位上位极限以上 时；④给水机械全部失效；⑤水位表或安 全阀全部失效；⑥锅炉元件损坏，危机运 行人员安全；⑦燃烧设备损坏，炉膛倒塌 或锅炉构架被烧红；⑧其它异常运行情况。
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5 . 锅炉在运行中，司炉工不准擅自离开岗位，夜 班工作时，不准打瞌睡，更不准睡觉，以免发生事故。 6 . 锅炉排污，每班必须进行一次，在排污前适当调整 水位，稍微高2/3，然后进行排污。7.水位表每班必须 冲洗一次。冲洗时,要按规定程序，先关闭水阀，打开 排污阀，冲洗汽阀，这时注意汽的来路是否堵塞。然 后关闭汽阀，注意水的来路是否堵塞。冲洗水阀时， 有水变汽为止，时间稍长些，才能保证不出假水位。8. 锅炉用煤必须要检查，防止煤中有雷管火药等爆炸物 品投入炉内，以防爆炸危险。 9 . 运行中要经常检查机 械设备和电动机外壳温度，如机械有故障或电动机发 热超过60度，立即停机检修。10.锅炉正常运行时，汽 压不得超过规定工作压力，安全阀每周检验一次。
锅炉的腐蚀与防腐
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
⑷ 硫腐蚀的防止： 防止水冷壁的腐蚀有 A：改善燃烧条件，过剩系数不宜过小，防止管壁 接触管壁。 B：控制管壁温，防止管内结垢和水冷壁局部热负 荷过高。 C：引入空气，使炉膛贴壁处有一层氧化性气膜， 以便冲淡烟气中的SO2浓度并且使结积层中分解出 来的向外扩散而不向内扩散。 防止过热器和再热器烟侧高温腐蚀的措施有 a)限制过热汽参数。
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
⑵ 过热器和再热器烟侧的硫酸盐腐蚀： 引起过热器和再热器烟侧腐蚀的物质是铁、钠的 硫酸盐M3Fe(SO4)3。熔融状态的M3Fe(SO4)3可以 通过腐蚀产物层到达金属表面，它与金属基体直 接反应，先生成FeS，FeS再和氧作用生成SO2和 Fe3O4反应产物SO3可以氧化为SO3，所生成的SO3 又和飞灰中的Fe2O3、反应产物M2SO4起化学作用， 生成M3Fe(SO4)3继续腐蚀金属。因此少量的腐蚀 剂——液态M3Fe(SO4)3的，在有氧的情况下可腐 蚀大量的金属
4、锅炉的腐蚀疲劳 腐蚀疲劳：腐蚀介质 + 交变应力 腐蚀疲劳与应力腐蚀破裂的区别
应力腐蚀破裂 应力条件
介质条件
腐蚀疲劳 交变应力
腐蚀介质
拉应力
特定介质
金属条件
裂纹特点
合金
有主裂纹，有分支
纯金属、合金
有多条裂纹，无分支
防止方法：减少交变应力，降低介质腐蚀性， 做好停炉保护
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
1）低温腐蚀的特点 燃料中的硫燃烧产生的SO2其中有一部分进一步氧 化变为SO3，它在低温部位和水蒸汽作用下凝聚成 硫酸，使受热面发生严重的腐蚀。其发生条件为： 烟中有SO3，且壁温低于露点。影响因素有：烟气 露点；管壁凝结的酸量；管壁凝结的酸浓度；管 壁的温度四大因素。