第四章 热力设备的腐蚀与防护解析
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氧化型+ne 还原型 称为半电池反应(或电极反应)式。式中n表 示相互转化时的得失电子数。
从理论上说，任何氧化还原反应均可 设计成原电池。
• 例4-1 将下列氧化还原反应设计成原电池，并写出
原电池符号。
2Fe2 (1.0mol / L) Cl2(1.01325105 Pa) 2Fe3(0.10mol / L) 2Cl(2.0mol / L)
若使氧化剂和还原剂不直接接触，令电子通 过导线传递，则电子可作有规则的定向运动而产 生电流。
这种能使氧化还原反应产生电流的装置成为 原电池。
如图4-1 所示为Cu-Zn原电池。
图4-1 Cu-Zn原电池
在Cu-Zn原电池中，电子流出的电极为负极， 发生氧化反应，失去电子；电子流入的电极为正 极，发生还原反应，得到电子。
第四章 热力设备的腐蚀与防护
内容提要： 本章在讲述电化学基础知识和电化学
腐蚀原理的基础上，重点讨论火电厂给水 系统、汽包锅炉水汽系统和凝汽器铜管的 各种腐蚀类型、发生原理及防护方法。对 锅炉的停用保护及化学清洗作了一般性介 绍。
热力系统
全世界发达国家每年因腐蚀造成的损失价值 约7000亿美元，占各国国民生产总值GNP（Gross National Product）的2％~4％。
每个原电池都是由两个“半电池”所组成。 例如，Cu-Zn原电池就是由锌和锌盐溶液、铜和 铜盐溶液所构成的两个“半电池”所组成。
每一个半电池都是由同一元素不同氧化值的 两种物质所构成。一种处于低氧化值的可作为还 原剂的物质(称为还原型物质)，例如锌半电池中 的Zn、同伴电池中的Cu；另一种是处于高氧化值 的可作为氧化剂的物质(称为氧化型物质)，例如 锌半电池中的Zn2+、铜半电池中的Cu2+。
第一节 腐蚀的概念
✓腐蚀
金属表面和周围介质发生化学或电化学作用 而遭到破坏的现象称为腐蚀。
✓腐蚀的分类
(1)按本质分
金属腐蚀按本质可分为化学腐蚀和电化学腐 蚀。
化学腐蚀是金属和周围介质直接起化学反应 而产生的破坏，发生在非电解质溶液中或干燥气 体中，在腐蚀过程中不产生电流(如过热蒸汽对金 属的腐蚀)。
常见的局部腐蚀有溃疡性腐蚀、点蚀、选择 性腐蚀、晶间腐蚀等类型。
局部腐蚀与均匀腐蚀相比，对热力设备的危 害要大得多。
第二节 电化学基础知识
要了解电化学腐蚀的机理，首先要了 解有关电化学的一些基础知识。
原电池 电极电势
原电池
我们知道，一切氧化还原反应均为电子从还 原剂转移(或偏移)到氧化剂的过程。
例如甘汞电极，电极反应式为：
Hg2Cl2 (s) 2e 2Hg(l) 2Cl
半电池符号为：Pt, Hg, Hg2Cl2 Cl (c)
电极电势
原电池之所以能够把化学能转变为电能，是 由于它实现了使氧化还原反应物间传递的电子在 外电路中定向流动。这表明原电池的两极之间存 在着电势差，每个电极都具有一定的电势值。
电化学腐蚀是金属在电解质溶液中或在潮湿 空气中的破坏，在腐蚀过程中有局部电流产生(如 锅炉给水系统中Hale Waihona Puke Baidu生的腐蚀等)。
热力设备的腐蚀以电化学腐蚀为主。
(2)按腐蚀形态分
金属腐蚀按腐蚀形态又可划分为均匀腐蚀和 局部腐蚀。
均匀腐蚀是指金属和腐蚀介质接触的整个表 面都受到腐蚀，各部分腐蚀速度几乎相等。
局部腐蚀是指腐蚀主要集中金属表面或内部 的局部区域内。
✓电极电势的产生——双电层理论
当把金属浸在它的盐溶液中时，在极性水分 子作用下，金属原子失去电子变成金属正离子进 入溶液形成水合离子，电子则留在金属表面上； 同时，溶液中的水合金属离子也可以在金属表面 上获得电子从溶液中沉积到金属表面，即：
一些发达国家1984年腐蚀损失情况见表4－0。
腐蚀危害不仅是金属资源的破坏，更主要的 是设备遭到破坏。而设备的价格要比金属本身贵 得多。如图4-0。
随着发电机组参数的提高，锅炉内水冷壁、 省煤器和过热器管的爆破、泄漏在锅炉故障中所 占比例增大，其中由于水质引起的腐蚀故障占4％ 左右。热力设备对腐蚀失效是很敏感的。
表4-0 某些国家1984年腐蚀损失
国别 美国 英国 法国 日本
腐蚀损失 750亿美元 100亿英镑 1150亿法郎 133~160亿美元
占国民经济生产总 值（%） 4
3.5
1.5
1.8
图4-0 Pipeline explosion in California USA
目录
➢第一节 腐蚀的概念 ➢第二节 电化学基础知识 ➢第三节 电化学腐蚀原理 ➢第四节 给水系统金属的腐蚀与防护 ➢第五节 汽包锅炉水汽系统的腐蚀与防护 ➢第六节 凝汽器的腐蚀及防护 ➢第七节 汽轮机的腐蚀与防护 ➢第八节 锅炉的化学清洗
这种由同一元素的氧化型物质和其对应的还 原型物质所构成的整体，称为氧化还原电对，简 称电对，也叫做电极。
氧化还原电对习惯上常用符号表示， 如Cu和Cu2+、Zn和Zn2+所组成的氧化还原 电对可写成Cu2+/ Cu、Zn2+/ Zn。氧化型写 在斜线上方，还原型写在斜线下方。
表示氧化型物质和还原型物质相互转 化的关系式：
负极： Zn Zn2 2e
氧化反应
正极： Cu2 2e Cu
还原反应
总反应： Zn Cu2 Cu Zn2
电子由负极流向正极，即电流从正极(Cu)流 向负极(Zn)。
上述原电池可以用下列符号表示：
()Zn ZnSO4 (C1) CuSO4 (C2 ) Cu()
习惯上把负极(−)写在左边，正极(+)写在右 边。其中“∣”表示两相界面；“‖”表示盐桥； C1、C2表示溶液的浓度，当C=1.0mol/L时，可不 写。这称为原电池符号。
解：正极反应： Cl2 2e 2Cl 负极反应： Fe2 Fe3 e
故原电池符号为：
()Pt Fe2, Fe3(0.10mol / L)Cl(2.0mol / L) Cl2(1.01325105 Pa)Pt()
在写原电池符号时，若电极反应中无金属导 体，需加入惰性电极Pt或C(石墨)；若参加电极反 应 的 物 质 中 有 纯 气 体 、 液 体 或 固 体 ， 如 Cl2(g) 、 Br2(l)、I2(s)等，则应写在惰性电极一边。
从理论上说，任何氧化还原反应均可 设计成原电池。
• 例4-1 将下列氧化还原反应设计成原电池，并写出
原电池符号。
2Fe2 (1.0mol / L) Cl2(1.01325105 Pa) 2Fe3(0.10mol / L) 2Cl(2.0mol / L)
若使氧化剂和还原剂不直接接触，令电子通 过导线传递，则电子可作有规则的定向运动而产 生电流。
这种能使氧化还原反应产生电流的装置成为 原电池。
如图4-1 所示为Cu-Zn原电池。
图4-1 Cu-Zn原电池
在Cu-Zn原电池中，电子流出的电极为负极， 发生氧化反应，失去电子；电子流入的电极为正 极，发生还原反应，得到电子。
第四章 热力设备的腐蚀与防护
内容提要： 本章在讲述电化学基础知识和电化学
腐蚀原理的基础上，重点讨论火电厂给水 系统、汽包锅炉水汽系统和凝汽器铜管的 各种腐蚀类型、发生原理及防护方法。对 锅炉的停用保护及化学清洗作了一般性介 绍。
热力系统
全世界发达国家每年因腐蚀造成的损失价值 约7000亿美元，占各国国民生产总值GNP（Gross National Product）的2％~4％。
每个原电池都是由两个“半电池”所组成。 例如，Cu-Zn原电池就是由锌和锌盐溶液、铜和 铜盐溶液所构成的两个“半电池”所组成。
每一个半电池都是由同一元素不同氧化值的 两种物质所构成。一种处于低氧化值的可作为还 原剂的物质(称为还原型物质)，例如锌半电池中 的Zn、同伴电池中的Cu；另一种是处于高氧化值 的可作为氧化剂的物质(称为氧化型物质)，例如 锌半电池中的Zn2+、铜半电池中的Cu2+。
第一节 腐蚀的概念
✓腐蚀
金属表面和周围介质发生化学或电化学作用 而遭到破坏的现象称为腐蚀。
✓腐蚀的分类
(1)按本质分
金属腐蚀按本质可分为化学腐蚀和电化学腐 蚀。
化学腐蚀是金属和周围介质直接起化学反应 而产生的破坏，发生在非电解质溶液中或干燥气 体中，在腐蚀过程中不产生电流(如过热蒸汽对金 属的腐蚀)。
常见的局部腐蚀有溃疡性腐蚀、点蚀、选择 性腐蚀、晶间腐蚀等类型。
局部腐蚀与均匀腐蚀相比，对热力设备的危 害要大得多。
第二节 电化学基础知识
要了解电化学腐蚀的机理，首先要了 解有关电化学的一些基础知识。
原电池 电极电势
原电池
我们知道，一切氧化还原反应均为电子从还 原剂转移(或偏移)到氧化剂的过程。
例如甘汞电极，电极反应式为：
Hg2Cl2 (s) 2e 2Hg(l) 2Cl
半电池符号为：Pt, Hg, Hg2Cl2 Cl (c)
电极电势
原电池之所以能够把化学能转变为电能，是 由于它实现了使氧化还原反应物间传递的电子在 外电路中定向流动。这表明原电池的两极之间存 在着电势差，每个电极都具有一定的电势值。
电化学腐蚀是金属在电解质溶液中或在潮湿 空气中的破坏，在腐蚀过程中有局部电流产生(如 锅炉给水系统中Hale Waihona Puke Baidu生的腐蚀等)。
热力设备的腐蚀以电化学腐蚀为主。
(2)按腐蚀形态分
金属腐蚀按腐蚀形态又可划分为均匀腐蚀和 局部腐蚀。
均匀腐蚀是指金属和腐蚀介质接触的整个表 面都受到腐蚀，各部分腐蚀速度几乎相等。
局部腐蚀是指腐蚀主要集中金属表面或内部 的局部区域内。
✓电极电势的产生——双电层理论
当把金属浸在它的盐溶液中时，在极性水分 子作用下，金属原子失去电子变成金属正离子进 入溶液形成水合离子，电子则留在金属表面上； 同时，溶液中的水合金属离子也可以在金属表面 上获得电子从溶液中沉积到金属表面，即：
一些发达国家1984年腐蚀损失情况见表4－0。
腐蚀危害不仅是金属资源的破坏，更主要的 是设备遭到破坏。而设备的价格要比金属本身贵 得多。如图4-0。
随着发电机组参数的提高，锅炉内水冷壁、 省煤器和过热器管的爆破、泄漏在锅炉故障中所 占比例增大，其中由于水质引起的腐蚀故障占4％ 左右。热力设备对腐蚀失效是很敏感的。
表4-0 某些国家1984年腐蚀损失
国别 美国 英国 法国 日本
腐蚀损失 750亿美元 100亿英镑 1150亿法郎 133~160亿美元
占国民经济生产总 值（%） 4
3.5
1.5
1.8
图4-0 Pipeline explosion in California USA
目录
➢第一节 腐蚀的概念 ➢第二节 电化学基础知识 ➢第三节 电化学腐蚀原理 ➢第四节 给水系统金属的腐蚀与防护 ➢第五节 汽包锅炉水汽系统的腐蚀与防护 ➢第六节 凝汽器的腐蚀及防护 ➢第七节 汽轮机的腐蚀与防护 ➢第八节 锅炉的化学清洗
这种由同一元素的氧化型物质和其对应的还 原型物质所构成的整体，称为氧化还原电对，简 称电对，也叫做电极。
氧化还原电对习惯上常用符号表示， 如Cu和Cu2+、Zn和Zn2+所组成的氧化还原 电对可写成Cu2+/ Cu、Zn2+/ Zn。氧化型写 在斜线上方，还原型写在斜线下方。
表示氧化型物质和还原型物质相互转 化的关系式：
负极： Zn Zn2 2e
氧化反应
正极： Cu2 2e Cu
还原反应
总反应： Zn Cu2 Cu Zn2
电子由负极流向正极，即电流从正极(Cu)流 向负极(Zn)。
上述原电池可以用下列符号表示：
()Zn ZnSO4 (C1) CuSO4 (C2 ) Cu()
习惯上把负极(−)写在左边，正极(+)写在右 边。其中“∣”表示两相界面；“‖”表示盐桥； C1、C2表示溶液的浓度，当C=1.0mol/L时，可不 写。这称为原电池符号。
解：正极反应： Cl2 2e 2Cl 负极反应： Fe2 Fe3 e
故原电池符号为：
()Pt Fe2, Fe3(0.10mol / L)Cl(2.0mol / L) Cl2(1.01325105 Pa)Pt()
在写原电池符号时，若电极反应中无金属导 体，需加入惰性电极Pt或C(石墨)；若参加电极反 应 的 物 质 中 有 纯 气 体 、 液 体 或 固 体 ， 如 Cl2(g) 、 Br2(l)、I2(s)等，则应写在惰性电极一边。