浅论垢下碱性腐蚀.pdf

第4卷(6)热能动力工程1989年1 1月浅 论垢下碱 性腐蚀娇良田(齐齐哈尔劳动局锅炉检验所)〔提要〕本文从金属保护膜的破坏和金属本身的腐蚀两 个过程,较详细地论述了垢下碱性腐蚀的机理;描述了垢下碱性腐蚀的特征及其腐蚀产物 的试验结果;分析了垢下碱性腐蚀的形成 因素;阐述了防止的方法及发生该腐蚀后应采取的措施主题词锅 炉垢下腐蚀碱性腐蚀垢下腐蚀虽不象氧腐蚀那么常见,但危害较大轻者补焊、爆管,重者使锅 炉报废垢下腐蚀也叫沉积物下腐蚀,即锅炉内表面附着有水垢或泥渣时,在其下面会发生 严重的腐蚀这是 蒸汽 锅炉常见 的一种腐蚀近年来,发现 几例,损失较大垢下腐蚀按垢下积累的H十或OH一的浓度大小可分 为酸性腐蚀和碱性腐蚀本文 仅探讨一下碱性腐蚀一、腐蚀机理钢材在锅水 中,如果与氧作 用生 成四氧化三铁( Fe3o口或与碳酸根( C03“一)、磷酸根(P043一)生成碳酸铁( FeCo a)和磷酸铁( FePO4)薄膜,覆盖在钢材表 面由于本 身致密,与钢材表面结合得比较牢固,周 围炉水(腐蚀介质)与钢材很难接触,腐蚀就被抑制了,所以称这种薄膜为保护膜〔1〕任 何腐蚀,首先是保护膜的破 坏下面分析一下促使垢下碱性腐蚀中保护膜 破坏 的 因素。

1.保护膜的破坏促使Fe:04膜破坏的主要因素之一 是锅水的PH值,正常的锅水PH值多保持在9一1 1之间,Fe:0`膜稳定,不 会脱落,因而锅 炉金属腐蚀轻微,几乎可以认为 不受 腐蚀,如图1所示〔幻5 02 5’咖p ;I值 入入: : : { { {一! ! !肠. . .旧口尸尸祥祥产产、 、 、 、 、 、 、 、尸尸尸翻划划禽娜要PPM图13 10℃ 下铁 在水溶液中腐性速度 与PH值的关系曲线收稿日期:198 9一06一oe·2 6.热能动力工程1989年当锅内的金属表 面上有沉积物时,情况就 会发生 变化;有沉积物后金 属管壁 的温度将 升高,渗透 到沉积物下的锅水会发生强 烈蒸发和浓缩,结 果是沉积物下的锅水中的各种杂质浓J变都很高当锅水中存在有游离NaoH时,沉积物下的锅水蒸浓后,会使其P H值升得很高,在高PH位(l Pl值>3 ])下,金属表面 上的FeoO`膜会溶于锅水而 遭到破坏,其反应 为川:FesO`+峨NaoH=za Ne F02+a NZFeo:+ZH:O反 应产物铁酸钠NaFeo:和亚铁酸钠Nae PO:在高PH值下是可溶的2.金属的腐蚀保护膜被溶解以后,金属 就被裸露在沉淀物下 高浓度的锅水中,会有下 面反 应生成(即氢去极化和铁的溶解):l()阳极位于沉积物下高OH一浓 度处,其反应是:Fe一Zee e)FeZ+即铁失去电子与高浓度的OH一生成如下反应:Fe十20H--一)e F(OH):e F(o)H2是 不稳定的,容易进一步和水 中某些物质发生 反应,称之为腐 蚀的 二 次 过程,生成的产物称为二次产物。

即:4 Fe(OH):+ZH:0+02一)凌Fe(OH):杏Fe(oH):+ZFe(O H)3s ee s)Feoo`杏+4H二o平常看到的腐蚀产物大都是这些 物质不同比例的二价和三价铁的氢氢化物相混合,其颜色有绿色 和灰色,若全 为三价铁,则变成红褐 色氢氧化铁沉淀一般的,当锅炉发生碱性垢下腐蚀时,因停炉时 间较一长, 腐蚀产物中的 白色氢氧化亚铁与空气接触氧化生成红褐色的氢氧化铁,即:4Fe(O H):+O:+2} I:0=4 Fe(01 1)3杏四氧化三铁是具有磁性的黑 色晶体 2)阴极是 未有沉积物附盖 的金属表面,其反应是:ZH十+ZSs e~)H:个所以生成的氛气没有任何东西阻拦,可以很快进入汽水混合物中,从而被带走,所以阴极没有任何微观和宏观变化,检验时也无 法确定其位置连接阴阳两极的导体则是锅炉本体金属二、腐蚀的特点根据我们的检验实践,发现垢下碱性腐蚀具有如下特点(如图2 ):这种腐蚀会在金属表面产生凹凸不平的腐蚀坑,坑上有酥松的腐蚀产物有时还 发现 碱性腐蚀 的儿个坑陷连成一 片,但腐蚀范围有大有小,腐蚀深度不一,严重时可 烂穿另外 在锅内水循环较弱或死角处有大量 的黑褐色 的具有磁性物质为主的沉积物存在。

经过化学分析,红褐色的是氛氧化铁白色腐蚀产物是氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成的碳酸钠灰色的腐蚀产物是不稳定的氢氧化亚铁向氢氧化铁的过渡阶段时的氛氧化铁和氢氧化亚铁的混合物,这一层极薄死角处 的磁性氧化物系e F3o;第6期(24)忿场论垢灰色自色妇仍 介下碱 性腐蚀.27.经 分析,腐蚀处的金相组织、化学成价、机械性能没 有任何变化对 未有水垢沉积`}勿攫盖的本体处经 三处取样分析,金相组织、化学成份、机械性能都没有任何变化本{卞三、垢下碱性腐蚀形成的因素 图2碱性腐性的特征示 意图1.较高的热负荷这种腐蚀的部 位一般 是 向火侧此 处热负荷较高,能够燕发和浓缩锅水检验 中尚未发现背火侧有碱性腐蚀2.水垢沉积没有沉积垢的金 属 即使是向火侧也未发现这种腐蚀沉 积物是划 分o I`-浓度的屏障,是构成局部高PH值的必要条件3)金属构成导体回 路,使氢气可以形成,使铁失去 电子而腐蚀四、垢下碱性腐蚀的预防从_ 卜述分析可以看出,金 属表 面l钩保护膜是腐蚀 的第一道 防线如果这 一防线崩溃,就会加 剧金 属的腐蚀,因此保护膜的形成和保护是防止腐蚀 的关键新炉的煮洗新装锅炉(包括移装)投入运行前必须 进行化学煮炉 和清洗。

新炉煮洗除了清除锅内残留的杂物(如砂 子、尘土、水泥、保温材料的碎渣等)和附着物(轧皮、腐蚀产物、焊渣、防护剂—油脂物质),还可以在金属表面上 形成一层耐蚀性保护膜实践证明:最初煮炉形成的保护膜,对以后 运行 中的抗蚀性有很大 的影响如果运行前未能形成很好的保护膜,投入运行后其腐蚀速度就比较快2.运行中的管理要防止垢下腐蚀,关 键 在于使金 属表 面不要产生沉积物,尤其是不要产生铁 的腐 蚀 产物;还要控制和调节锅水傲PH值实践证 明:当锅水的PH值控制在1 0 ~1 2时,可以减 缓或避免锅炉的腐蚀(参见 图”;减少 锅水中的游离N a0 H量,例如、采取措施降低 给水的碳酸盐碱度等当锅炉已经发生碱性腐蚀,就必须进行煮洗,以清除锅内的腐蚀产物,同时形成新的保护膜参考文献〔1〕李正华,江 建华.工业锅炉检脸.劳动人事出版社〔幻何子申,邸文敏·低压 锅炉水处理及水析·黑龙江科学技术出版肚,1 9 8 7年〔3〕李之光、范柏樟主编.工业锅炉手册天津科学技术出版社,19 88年以〕天津市锅炉压力 容器学会、机械工业沈阳教材编委会合编.工业锅炉技术情理手朋.东北工学 院 出版社,19 8 7年〔5〕机械电子部上海工业有炉 研究所主编.工业锅炉.198 8,(4 )2 8.热能动力工程热育 琶OnCaustieCor r osionOe eu rring1989年u nderaFoulingiaoLiangtian(Boile:I。

PeetfonIntft: `teofQfgiha,Labo:rB re a,`)A bstraetonth ebasisofm etalProte etivefilmdestr u etio nandmetaleo rrosionPr oee s s e-e s,thea utho rde s eribe sindetailthem eehanismandehar aeteristie sofe a u stieeo-r r o sionoee urringu nberafoulingdeposit,presentsthetc str e s ultsofitseo r ro sio nproduets,a mke sa na n alytiealstudyo nthefa etor sbr见ngingabo utthiseor rosionad ns uggestsaeo rro sionPr eventio nmethodandals omea s u r o stobetakenafteritsOCC Ur ren份Keywo rds:boiler,c o,·,·o :fonoe eu,·rf”9unde raboulingdePosft,caustfcco护r o`ion子,、了沪 . 、 韶沪 、 .沪、“碑,电尹户、、碑产、,产产. `曰沪、.沪尸. 、创产、.产. 、`0O }新技术、新产品信息{O0 `户、, 尹产、子尸、 ` 沪产 、目,产` 、 护,. 、“产, `甘产,抽户户、J声、砂产、J』口、“饰R8 8 一 3 2轴流式风机研究所配备有从栅吹风到大 型风机 试验台等先进设备,有装备精良的试制工厂 和力量雄厚的生产协作厂,可以承接各种用 途的风机、压气机 的设计、试验 及供货,其性能参数范围 为:一 单转子压比2.2一9.0;效率0.56~0.9 0;流量12 0 0一6000ms/m in;风机寿命可 大于1 0万小时。

压 气机、风机可制 成 部分 或全部静叶 可调,有宽广的稳定工作范围可广泛用于钢铁冶金、石油催化裂化装置、煤气输送增力装置等本项已批准为 国家“火炬计划”项目可根据用户需要提供鼓风机 站的设计及成套设备供货,包括动力设备、进气过滤、消音、管网、装置的自动调节及监控、保安系统,并承接安装、调试及技术服务也可提供特殊用 途 的轴流、离心通 风 机、鼓风机滩R8 8一3 3工业汽轮机设 计和制造研究所能承担适合中、小型 电站,白备电站及化工系统的水泵,风机等使用的中、小型工业汽轮机,功率为1500~60 00千瓦(包括背压式、抽、凝式等)整套设备的设计、制造调试、安装以及 一、二、三类压力容器的设计等任务沁R8 8一 3 4沸腾锅炉设计SHF全 沸腾锅 炉为双锅简横置式 或纵置式 自然循环水管锅 炉.该炉结构简单,布置紧凑合理,维修方便,运 行安全 可靠,燃料适 应性广采用微正压给煤,有上 下烟道 和飞灰 再燃床,炉内除尘,能改善环境污染,并提高了锅炉热效率能燃用低发热值的煤研石、褐煤、炉渣 及甘庶渣、木屑等劣质燃料SHF型沸腾炉已有下列系列产品:S H FZ一1 3一H、S HF4一13一H、SHF6一13一H、S HFS一13一H、SH F10-1 5一H、SHF12一3一H、sHFZo一2 5/4 00一S、sH3 F5一39/45 0一H(其巾后两 种 可作为发电机组配套设备,亦可作为热电联供及其他工业供汽)。

还可以根据客户要求,设计燃用各种燃料、各种参数的沸腾炉如需以上技术或产品请 与编辑部联系)。