2 锅炉给水水化学-氧腐蚀与除氧
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第二章 锅炉给水水化学
马双忱
1
给水系统常见腐蚀类型
• 热力设备金属腐蚀类型有各种不同的分类方法。 例如将汽包炉的金属腐蚀分为五种类型，即：
酸介质的电化学腐蚀； 溶氧引起的腐蚀（氧以不同的方式接触裸露的
金属表面或垢层下的金属表面）； 在炉水中形成电偶，其中包括磁性氧化铁保护
膜破坏时形成电偶所引起的电流腐蚀； 腐蚀疲劳和腐蚀开裂； 生物化学腐蚀—锅炉机组保养不善和停、备用
②腐蚀特征(Corrosion Characteristic) 当钢铁受到溶氧腐蚀时，常常在其表面形成许多小鼓疱，直径为 1~20mm不等，这种腐蚀特征为溃疡腐蚀。清除腐蚀产物后，可看到 小蚀孔。 铁的腐蚀产物：
Fe(OH)2 , FeO, Fe3O4 , α-FeOOH（羟基氧化铁）,
白
黑黑
黄
β-FeOOH , γ-FeOOH , γ-Fe2O3 , α-Fe2O3 。
（1）除氧器运行不正常，给水氧超标。 （2）锅炉在停用期间由于没有做好停用保护，而遭受氧腐蚀。
8
遭受腐蚀的电厂设备
9
氧腐蚀的部位和特征
①腐蚀部位(Corrosion Position) 锅炉运行时，氧腐蚀通常发生在补给水管道、给水管道、省煤器、 疏水系统的管道和设备。凝结水系统遭受氧腐蚀较轻，但也不能忽视。
• 可见给水系统水化学不良形成了大多数主要故 障机制的引发中心。
5
给水系统氧的腐蚀与防护
6
氧腐蚀的内容
1. 运行设备氧腐蚀特征和机理 (Characteristic and Mechanism of Oxidation Corrosion of Running Equipment)
2、运行设备氧腐蚀的影响因素 (Influence Factors of Oxidation Corrosion of Running Equipment)
4来自百度文库
给水水化学调节的重要性
• 给水系统水化学对整个电厂可靠性是非常重要 的。在给水系统产生的腐蚀产物，沿着整个水 汽系统传递，并最终沉降在水汽循环系统的各 个设备内；
• 比如腐蚀产物氧化铁会进入锅内，沉积或附着 在锅炉管壁和受热面上，形成难溶而且传热不 良的铁垢，而且腐蚀会造成管道内壁出现点蚀 坑，阻力系数增大。管道腐蚀严重时，甚至会 发生管道爆炸事故。
3
此外，还有将工作介质和机械应力综合作用所 引起的腐蚀分为两种，并与锅炉启动和停炉过 程联系起来的腐蚀类型： • “疲劳腐蚀开裂”—在锅炉启动时由于拉伸应力 和除氧的炉水共同作用引起的腐蚀； • “应力诱发的腐蚀”—在停炉时发生的应力和富 氧的炉水共同作用引起的腐蚀。 具有足够高的机械应力，使金属表面上的磁性 氧化铁保护膜受到局部破坏，是发生这两种腐 蚀的先决条件。
17
• 一般情况下，碳钢和低合金钢在中性和弱碱性水中 的氧腐蚀速率可表示为：
3.运行设备氧腐蚀的防止 (Prevention of Oxidation Corrosion of Running Equipment)
7
氧腐蚀简介
• 氧腐蚀是热力设备常见的一种腐蚀。蒸发量大于等于6t/h的蒸汽 锅炉和水温大于等于95℃的热水锅炉都必须除氧。热力设备在安 装、运行和停用期间都可能发生氧腐蚀。其中以锅炉在运行和停 用期间的氧腐蚀最严重。
• 在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的一个环节。 氧是给水系统和锅炉的主要腐蚀性物质，给水中的氧应当迅速得 到清除。氧腐蚀不仅使设备损坏，而且氧腐蚀产物随给水进入锅 炉，会在受热面沉积，引起锅炉的其他腐蚀损坏，造成更严重后 果。
• 正常运行情况下，锅炉不会发生氧腐蚀，但在下列情况下则会产 生：
钢铁处于活化溶解状态，加速Fe的溶解，并使蚀坑扩展。O2在蚀坑周 围还原，而蚀坑周围成为阴极保护区。
13
14
• 氧腐蚀的一个表现是隙缝腐蚀，由于限制水流进入到 隙缝，隙缝内氧的补充很慢，所以隙缝内氧的浓度相 对于隙缝外侧偏低。两个邻近的区域建立了一个浓差 电池，电子从氧浓度低的区域流向氧浓度高的区域。
氧化反应发生在隙缝内侧，Fe被腐蚀； 隙液缝pH内减的小F，e2相+水当解于：钢F铁e2+处+ 于H2活O→化F溶e(解OH状)2态+H，+，加使速溶Fe
的溶解，并使蚀坑扩展。 还原反应发生在隙缝外侧。金属离子通过扩散离开隙
缝，更多的金属溶解，腐蚀进程持续，这导致在隙缝 内侧形成点蚀。
15
隙缝点蚀的主要过程
锅炉炉水中存在铁细菌引起的腐蚀。
2
另外一种更细致的分类是：
脱气的非碱性水中腐蚀； 热水流引起的原电池腐蚀； 金属在无机酸和氯化镁作用下的腐蚀损坏； 腐殖酸等进入锅炉引起的腐蚀； 氧腐蚀； 由于油脂进入锅炉引起的腐蚀； 晶间脆化； 应力腐蚀； 蒸汽热分解引起的腐蚀等。
16
Local oxygen corrosion 局部氧腐蚀
O2
OH- O2
Fe++
e-
eMetal : Iron
Oxygen cannot reach the metal under the deposit, which creates O2 an anodic area（阳极区）.
OH -
eThe cathodic reaction（阴极 反应） is taking place where oxygen can reach the metal.
淡褐
橙
褐 由砖红至黑
10
氧的腐蚀坑
点蚀，腐蚀坑
11
Oxygen pitting of a boiler feedwater pipe. 锅炉给水管的点蚀
12
③氧腐蚀机理(Mechanism of Oxidation Corrosion) 阳极：Fe→Fe2++2e 阴极：O2+2H2O+4e →4OHFe2+和OH-在水中会发生次生反应，生成次生产物： Fe2++2OH-→Fe（OH）2 Fe（OH）2+2H2O + O2 →4 Fe（OH）3 Fe（OH）2+2Fe（OH）3→Fe3O4+4H2O 腐蚀产物覆盖坑口，形成闭塞电池，氧很难扩散进入坑内。 坑内Fe2+水解：Fe2++ H2O→Fe（OH）2+H+，使溶液pH减小，相当于
马双忱
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给水系统常见腐蚀类型
• 热力设备金属腐蚀类型有各种不同的分类方法。 例如将汽包炉的金属腐蚀分为五种类型，即：
酸介质的电化学腐蚀； 溶氧引起的腐蚀（氧以不同的方式接触裸露的
金属表面或垢层下的金属表面）； 在炉水中形成电偶，其中包括磁性氧化铁保护
膜破坏时形成电偶所引起的电流腐蚀； 腐蚀疲劳和腐蚀开裂； 生物化学腐蚀—锅炉机组保养不善和停、备用
②腐蚀特征(Corrosion Characteristic) 当钢铁受到溶氧腐蚀时，常常在其表面形成许多小鼓疱，直径为 1~20mm不等，这种腐蚀特征为溃疡腐蚀。清除腐蚀产物后，可看到 小蚀孔。 铁的腐蚀产物：
Fe(OH)2 , FeO, Fe3O4 , α-FeOOH（羟基氧化铁）,
白
黑黑
黄
β-FeOOH , γ-FeOOH , γ-Fe2O3 , α-Fe2O3 。
（1）除氧器运行不正常，给水氧超标。 （2）锅炉在停用期间由于没有做好停用保护，而遭受氧腐蚀。
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遭受腐蚀的电厂设备
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氧腐蚀的部位和特征
①腐蚀部位(Corrosion Position) 锅炉运行时，氧腐蚀通常发生在补给水管道、给水管道、省煤器、 疏水系统的管道和设备。凝结水系统遭受氧腐蚀较轻，但也不能忽视。
• 可见给水系统水化学不良形成了大多数主要故 障机制的引发中心。
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给水系统氧的腐蚀与防护
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氧腐蚀的内容
1. 运行设备氧腐蚀特征和机理 (Characteristic and Mechanism of Oxidation Corrosion of Running Equipment)
2、运行设备氧腐蚀的影响因素 (Influence Factors of Oxidation Corrosion of Running Equipment)
4来自百度文库
给水水化学调节的重要性
• 给水系统水化学对整个电厂可靠性是非常重要 的。在给水系统产生的腐蚀产物，沿着整个水 汽系统传递，并最终沉降在水汽循环系统的各 个设备内；
• 比如腐蚀产物氧化铁会进入锅内，沉积或附着 在锅炉管壁和受热面上，形成难溶而且传热不 良的铁垢，而且腐蚀会造成管道内壁出现点蚀 坑，阻力系数增大。管道腐蚀严重时，甚至会 发生管道爆炸事故。
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此外，还有将工作介质和机械应力综合作用所 引起的腐蚀分为两种，并与锅炉启动和停炉过 程联系起来的腐蚀类型： • “疲劳腐蚀开裂”—在锅炉启动时由于拉伸应力 和除氧的炉水共同作用引起的腐蚀； • “应力诱发的腐蚀”—在停炉时发生的应力和富 氧的炉水共同作用引起的腐蚀。 具有足够高的机械应力，使金属表面上的磁性 氧化铁保护膜受到局部破坏，是发生这两种腐 蚀的先决条件。
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• 一般情况下，碳钢和低合金钢在中性和弱碱性水中 的氧腐蚀速率可表示为：
3.运行设备氧腐蚀的防止 (Prevention of Oxidation Corrosion of Running Equipment)
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氧腐蚀简介
• 氧腐蚀是热力设备常见的一种腐蚀。蒸发量大于等于6t/h的蒸汽 锅炉和水温大于等于95℃的热水锅炉都必须除氧。热力设备在安 装、运行和停用期间都可能发生氧腐蚀。其中以锅炉在运行和停 用期间的氧腐蚀最严重。
• 在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的一个环节。 氧是给水系统和锅炉的主要腐蚀性物质，给水中的氧应当迅速得 到清除。氧腐蚀不仅使设备损坏，而且氧腐蚀产物随给水进入锅 炉，会在受热面沉积，引起锅炉的其他腐蚀损坏，造成更严重后 果。
• 正常运行情况下，锅炉不会发生氧腐蚀，但在下列情况下则会产 生：
钢铁处于活化溶解状态，加速Fe的溶解，并使蚀坑扩展。O2在蚀坑周 围还原，而蚀坑周围成为阴极保护区。
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• 氧腐蚀的一个表现是隙缝腐蚀，由于限制水流进入到 隙缝，隙缝内氧的补充很慢，所以隙缝内氧的浓度相 对于隙缝外侧偏低。两个邻近的区域建立了一个浓差 电池，电子从氧浓度低的区域流向氧浓度高的区域。
氧化反应发生在隙缝内侧，Fe被腐蚀； 隙液缝pH内减的小F，e2相+水当解于：钢F铁e2+处+ 于H2活O→化F溶e(解OH状)2态+H，+，加使速溶Fe
的溶解，并使蚀坑扩展。 还原反应发生在隙缝外侧。金属离子通过扩散离开隙
缝，更多的金属溶解，腐蚀进程持续，这导致在隙缝 内侧形成点蚀。
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隙缝点蚀的主要过程
锅炉炉水中存在铁细菌引起的腐蚀。
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另外一种更细致的分类是：
脱气的非碱性水中腐蚀； 热水流引起的原电池腐蚀； 金属在无机酸和氯化镁作用下的腐蚀损坏； 腐殖酸等进入锅炉引起的腐蚀； 氧腐蚀； 由于油脂进入锅炉引起的腐蚀； 晶间脆化； 应力腐蚀； 蒸汽热分解引起的腐蚀等。
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Local oxygen corrosion 局部氧腐蚀
O2
OH- O2
Fe++
e-
eMetal : Iron
Oxygen cannot reach the metal under the deposit, which creates O2 an anodic area（阳极区）.
OH -
eThe cathodic reaction（阴极 反应） is taking place where oxygen can reach the metal.
淡褐
橙
褐 由砖红至黑
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氧的腐蚀坑
点蚀，腐蚀坑
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Oxygen pitting of a boiler feedwater pipe. 锅炉给水管的点蚀
12
③氧腐蚀机理(Mechanism of Oxidation Corrosion) 阳极：Fe→Fe2++2e 阴极：O2+2H2O+4e →4OHFe2+和OH-在水中会发生次生反应，生成次生产物： Fe2++2OH-→Fe（OH）2 Fe（OH）2+2H2O + O2 →4 Fe（OH）3 Fe（OH）2+2Fe（OH）3→Fe3O4+4H2O 腐蚀产物覆盖坑口，形成闭塞电池，氧很难扩散进入坑内。 坑内Fe2+水解：Fe2++ H2O→Fe（OH）2+H+，使溶液pH减小，相当于