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
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。
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一、 金属腐蚀概论
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锅炉的腐蚀与防护
3.晶间腐蚀 奥氏体和铁素体不锈钢特有的一种腐蚀形式 在晶界及附近区域发生选择性腐蚀 主要危害——使金属破碎、强度丧失
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一、 金属腐蚀概论
应力腐蚀裂纹形貌特征
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一、 金属腐蚀概论
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
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
（4）采用耐腐蚀的金属或非金属材料以及非金属 的敷层材料，以提高受热面的耐腐蚀性能。如硼 硅耐热玻璃代替钢管等。
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三、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）。 外因： 1、溶解氧量 （含氧量对腐蚀速度的促进和减弱） 2、PH值 （过低或过高都会破坏金属表面的保护膜） 3、盐的影响 4、Fe和Cu离子（加速腐蚀） 5、温度的影响（密闭系统中，温度升高，腐蚀速 度加快）
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一、 金属腐蚀概论
1.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。 2.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； 金属腐蚀比较直观实用的分类方法是根据金属腐 蚀破坏形态来分类： a、全面腐蚀 b、电偶腐蚀 c、孔蚀 d、缝隙 腐蚀 e、选择性腐蚀 f、晶间腐蚀 g、磨损腐 蚀 h、应力腐蚀破裂 i、腐蚀疲劳 j、氢损伤
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
1、锅炉的高温腐蚀 1）硫腐蚀 硫腐蚀包括硫酸盐腐蚀和硫化物腐蚀 ⑴ 水冷壁管烟侧的硫酸盐腐蚀： 引起水冷壁管烟侧的硫酸盐腐蚀的物质，是下硫 酸盐和焦硫酸盐。它们的腐蚀机理是不同的。 A：硫酸盐的机理为水冷壁管温度在310-420度， 管壁由于氧化形成三氧化二铁层。燃烧时升华出 来的碱金属氧化物凝结在管壁上，与烟气中的三 氧化硫反应生成硫酸盐，粘附于管壁上并捕捉灰 粒，粘结成灰层。
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
⑶ 硫化物的腐蚀： 燃料中的FeS2在燃烧过程中会引起锅炉管壁腐蚀。 因FeS2分解产生FeS和S，S和Fe反应生成FeS，管 壁受到腐蚀。同时FeS在高温下又能和氧反应生成 SO2和Fe3O4，加速成硫酸盐的腐蚀，燃料中的单 质硫在燃烧中生成H2S，它可通过疏松的Fe2O3， 与较致密的Fe3O4中FeO的作用，使保护层破坏， 引起腐蚀。
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一、 金属腐蚀概论
6、腐蚀的共同特性： 1) 从热力学角度，腐蚀过程是晶界由不稳定向 稳定转变的自发过程； 2) 绝大多数的腐蚀过程都是化学、电化学过程； 3) 绝大多数的腐蚀发生在与介质接触的金属的 表面。 7、腐蚀危害： 1) 缩短锅炉使用寿命，造成经济损失； 2) 引起事故，影响锅炉安全运行； 3) 增加水中金属离子含量，引起受热面结垢。
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
b)在布置过热器时，应注意蒸汽出口段不要布置 在烟温过高的部位。 2）钒腐蚀 钒腐蚀主要发生在燃烧含钒、钠较高的燃油机组 上，这里不作介绍。 2、低温腐蚀 锅炉尾部受热面的壁温低于烟气露点时，遭受烟 气的腐蚀，这种腐蚀称为低温腐蚀，也叫露点腐 蚀。对于中压以上的锅炉中，这种腐蚀主要发生 在空气预热器上。
碱性腐蚀 发生原因 发生部位 腐蚀特征 NaOH 锅炉管壁 均匀减薄 酸性腐蚀 MgCl2、CaCl2、 少数炉管上 有明显凹坑
防止方法：防止炉管上形成沉淀物、控制水质
（五）水蒸气腐蚀 产生条件：450℃以上
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
（六）应力腐蚀 特点：应力和腐蚀介质共同作用 锅炉应力腐蚀主要有：应力腐蚀破裂、碱脆、氢 脆和腐蚀疲劳。 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
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式



2、锅炉的碱脆 碱脆：碳钢在NaOH溶液中产生的应力腐蚀破裂 特点： 产生条件：浓碱 + 拉应力 防止方法：消除碱脆产生的条件 3、锅炉的氢脆 氢脆：氢扩散到金属内部使金属产生脆性断裂 氢脆不是应力腐蚀破裂 防止方法：减少金属和水质中的氢
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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
2）烟气露点与低温腐蚀的关系 烟气露点随着烟气的SO3含量的增加而升高。当 SO3含量为0时，它取决于烟气中的水蒸汽分压。 当H2SO4含量增加时，露点上升。烟汽中只要含有 小量的H2SO4蒸汽，就会使其露点大大超过纯水的 露点，这时必须提高排烟温度，或采取其它措施， 否则会引起受热面的严重腐蚀。如当烟气中只要 含有0.001%的SO3，就可以使露点提高到130度以 上。

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Байду номын сангаас
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
（七）烟气侧腐蚀
锅炉不仅水侧会发生腐蚀，烟气侧也会发生 腐蚀。水冷壁、过热器管、再热器管、省煤 器管和空气预热器的烟气侧，受烟气或悬浮 于其中的灰分的作用，会发生不同程度的腐 蚀。这种腐蚀包括高温氧化、熔盐腐蚀和露 点腐蚀，前两种腐蚀为高温腐蚀，露点腐蚀 称为低温腐蚀。烟气单纯的氧化不会引起管 壁的严重破坏，因为钢表面有一层保护膜， 使钢的氧化速度受到一定的限制，因此，我 们着重讨论熔盐腐蚀和露点腐蚀。
2Me ＋ O2
Fe2O3 Fe3O4 Fe



2MeO
Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe
570℃以下
570℃以上
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一、 金属腐蚀概论
5、电化学腐蚀 电化学腐蚀：金属在电解质溶液中，由于金属表 面发生原电池作用而引起的腐蚀。 例如：氧腐 蚀，酸性腐蚀 金属在潮湿环境或在水中，易发生这类腐蚀。 ＋ －
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一、 金属腐蚀概论
三、电化学基本知识 1、电极电位 金属表面和溶液之间存在的电位差 称为 Fe＋H2O --Fe2＋. H2O ＋2e 2、气体电极 3、平衡电位（可逆），非平衡电位（不可逆） 4、原电池：化学能转换为电能的系统 腐蚀电池：由原电池引起的金属电化学腐蚀 5、电动势：原电池两极间的最大电位差 6、极化：电位差降低，减缓腐蚀； 去极化：使极化作用减小，加速腐蚀； 7、保护膜：阻碍金属腐蚀的保护膜、 8、腐蚀速度的两种表示方法
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
（一）溶解氧腐蚀 原理：铁和氧发生电化学腐蚀 特征：出现小鼓包 （二）二氧化碳腐蚀 原理：酸性物质引起氢去极化腐蚀 特征：金属均匀变薄 （三）氧+二氧化碳腐蚀 特征：没有腐蚀产物，腐蚀速度很快
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
（四）沉淀物下的腐蚀
石墨 碳钢


海水
石墨和碳钢构成的腐蚀原电池
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一、 金属腐蚀概论
碳钢的电位低，构成了腐蚀电池的阳极，也称负 极产生了氧化反应失去了电子：
Fe
Fe2＋＋2e
石墨的电位高，构成了腐蚀电池的阴极，也称正 极，产生了还原反应，得到了电子：
O2＋2H2O＋4e

4OH－
特点：两个不同的电极反应在不同的区域（微阳 极和微阴极）上进行，而且有电流流过金属本身， 在微电池中，阳极过程就是金属的腐蚀过程。
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
这种腐蚀只有在550-710度之间才起作用，在燃用 固体燃料的锅炉中，汽温参数为540-565度的锅炉 过热器和再热器出口部分，M3Fe(SO4)3处于熔化 状态，管外壁腐蚀速度为1mm/s。腐蚀大部分在迎 风面，腐蚀处外壁面为Fe3O4及硫化物，外层为碱 金属硫酸盐，最外层为沉积的飞灰。
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
高温腐蚀主要指熔盐腐蚀，其特点为：熔盐有很 高的导电性，对金属有腐蚀作用。它有两种形态， 一种是金属溶解于盐之中，会生成一种络盐。另 一种是金属被氧化，金属以离子状态溶解，它与 水溶液的腐蚀相类似，属于电化学腐蚀。这是熔 盐腐蚀的主要形式，尽管熔盐的温度、电导率与 水溶液不同，但熔盐腐蚀的电化学性质和水溶液 中的电化学性质相似。熔盐体系和水溶液相比， 它的电导率高，对电极反应的阻力小。所以，在 相同的电位差下，熔盐的腐蚀速度大。在熔盐体 系中，往往是氧化剂的迁移速度成为整个腐蚀的 控制步骤。
锅炉专业基础-金属腐蚀
主讲： 李景文
2014年8月16日 沈阳
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金属腐蚀的基本内容和基本要求
一、金属腐蚀机理 科目A 了解化学腐蚀、电化学腐蚀的概念 二、锅炉常见的腐蚀形态 科目A 了解全面腐蚀和局部腐蚀的概念； 了解局部腐蚀所包括的 腐蚀形态（点腐蚀、缝隙腐 蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、应力腐 蚀和腐蚀疲劳等）； 掌握氧腐蚀、垢下腐蚀、露点腐蚀、硫腐蚀、钒 腐蚀、苛性脆化的腐蚀机理和条件、 三、金属腐蚀的防护 科目A 锅炉常用的防腐蚀方法
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
而影响SO3生成量的因素有：燃料含硫量；过剩空 气系数，过剩系数越大，SO3生成量越多，当低于 1.05时,生成量将显著减少,接近或少于其危害程 度；燃烧工况，火焰中心的温度高有利于SO3生成， 反之则少，末端温度高，形成的SO3又分解了，末 端温度低则形成的SO3多，如果火焰拖得过长，延 伸到炉膛出口，末端温度低，使SO3生成量多，因 此，为了降低SO3量，火焰中心的温度不宜过高， 火焰不宜拖得过长；燃烧方式；
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
3）管壁温度对腐蚀的影响 管壁温度对腐蚀速度有不定一定的规律，对于高 含硫燃料，安全区的上限为100～105度，它的下 限温度比水蒸汽的露点高20～30度。 4）低温腐蚀的防止方法 （1）低氧燃烧； （2）使用添加剂，对燃油可加白云石粉，对燃煤 炉长期燃烧高硫煤时可加氨，加氨点的温度在 200～600度之间，并加足氨量）； （3）提高受热面壁温，使壁温在烟气的露点以上。 一般采用热风再循环及暖风器哑提高空气预热器 入口的空气温度。
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二、 锅炉系统中常见的腐蚀形式
于是灰表面温度上升，外面形成渣层，最外层为 流层。烟气中的三氧化硫能够穿过渣层，在管壁 和灰渣层的接触面，与三氧化二铁反应，然后， 管壁上再形成新的三氧化二铁层。这样管壁受到 腐蚀。 B：焦硫酸盐的机理为管壁结渣中的硫酸盐与三氧 化硫反应生成焦硫酸盐，它在310-400度的范围内 成熔化状态，腐蚀性很强，与管壁的氧化层反应， 只要有5%的焦硫酸盐存在，管壁将受到严重腐蚀。 在固态排渣的炉壁附近气体中三氧化硫不多，不 易生成焦硫酸盐，不会造成严重的腐蚀。
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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
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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。