電站鍋爐水系統(tǒng)的腐蝕及防治

　　摘要：電站鍋爐水側(cè)腐蝕原因復(fù)雜。要防治好鍋爐水管道的腐蝕，需要結(jié)合鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件，綜合分析腐蝕的根本原因，從溶解氧、PH值、水溶液的氧化還原電位、流量、溫度、熱負(fù)荷、水質(zhì)、應(yīng)力、金屬材料等方面制定一套行之有效的防治措施。從而保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　關(guān)鍵詞：腐蝕;防治;鍋爐;溶解氧;垢下腐蝕;

　　對(duì)電站鍋爐水系統(tǒng)管路的采樣分析、常見(jiàn)腐蝕的狀況調(diào)研及化學(xué)腐蝕反應(yīng)機(jī)理，得出電站鍋爐管道水側(cè)的腐蝕原因以及防治方法，為電站鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的理論和實(shí)際依據(jù)。

　　一、溶解氧腐蝕

　　1.腐蝕原因。溶解氧腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，鐵和氧形成兩個(gè)電極，組成腐蝕電池，在腐蝕電池中鐵的電位總是比氧的電極電位低，所以鐵是電池的陽(yáng)極，而遭到腐蝕。由于這些生成物比較疏松，沒(méi)有保護(hù)性，一旦在金屬表面的某一點(diǎn)發(fā)生腐蝕，就會(huì)持續(xù)下去。究其原因主要有兩方面，一方面是氧化鐵帽中產(chǎn)生一種酸性溶液，加速了鐵的溶解及提高了導(dǎo)電度;另一方面生成氧化鐵帽，腐蝕產(chǎn)物阻止了氧的擴(kuò)散，在腐蝕產(chǎn)物下形成缺氧的陽(yáng)極區(qū)，外部便形成了富氧的陰極區(qū)，從而構(gòu)成了一個(gè)濃差電池，兩部分的差異，加速了腐蝕反應(yīng)。溶解氧腐蝕的判別方式：當(dāng)除去紅色氧化鐵帽時(shí)，在穴中暴露有黑色的四氧化三鐵沉積物，則為溶解氧腐蝕;如果沒(méi)有黑色的氧化鐵在穴中，或穴外無(wú)紅色的氧化鐵時(shí)，則為非溶解氧腐蝕。溶解氧腐蝕隨著水中的溶氧量的增加和水溫的提高，腐蝕性也就愈強(qiáng)。當(dāng)PH值小于4或大于14時(shí)，腐蝕會(huì)加大。當(dāng)PH值小于4時(shí)，金屬表面不易形成保護(hù)膜;當(dāng)水的PH值介于4和14之間時(shí)，金屬表面上形成一種致密的氫氧化物保護(hù)膜，所以腐蝕速度會(huì)降低;當(dāng)PH值大于14時(shí)，由于Fe3O4保護(hù)膜在堿性溶液中溶解，腐蝕速度會(huì)重新上升。水中離子的化學(xué)組成不同，溶解氧的腐蝕速度也有所不同。如水中含有Cl-，Cl-有破壞保護(hù)膜的能力，因而會(huì)促進(jìn)腐蝕;如水中含有、等，則可促進(jìn)保護(hù)膜的生成，可以減緩腐蝕。含有溶解氧的水進(jìn)入鍋爐管路后，大部分的氧氣將閃化進(jìn)入蒸汽，而在汽包的水線和給水入汽包的空間產(chǎn)生特定的孔蝕，另外，爐膛水冷壁也可能有嚴(yán)重的局部腐蝕。

　　2.防治方法。(1)未除氧之前熱回收系統(tǒng)及管路，宜選擇耐腐蝕的金屬材料或保護(hù)涂層。(2)配制合適的除氧器，三種常用的除氧器設(shè)備(即真空除氧器、開(kāi)放式除氧器、噴濕式除氧器)，其中電站鍋爐普遍采用噴濕式除氧器。(3)采用化學(xué)除氧法。根據(jù)操作壓力和溫度，選用適當(dāng)?shù)某鮿话沐仩t宜選用不會(huì)增加溶存固體物的有機(jī)脫氧劑，通常選用聯(lián)氨(N2H4)，而中、低壓鍋爐可采用亞硫酸鈉。由于聯(lián)氨毒性較高，現(xiàn)階段有機(jī)脫氧劑已漸漸使用較低毒性的脫氧劑代替聯(lián)氨，如對(duì)氧環(huán)已環(huán)、環(huán)已胺、乙二胺、對(duì)苯二酚、碳酰肼等。(4)給水加氨(NH3)處理。通過(guò)加氨處理，提高給水的PH值，PH值應(yīng)控制在8.5～9.2之間比較合適。

　　二、沉積物下腐蝕與酸性腐蝕

　　1.沉積物下腐蝕原因與方法。(1)當(dāng)鍋爐內(nèi)金屬表面附著有水垢或水渣時(shí)，在其下面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，這種腐蝕與鍋爐水的局部濃縮有關(guān)，沉積物腐蝕主要發(fā)生在水冷壁管沉積物的下面，一般是熱負(fù)荷較高的位置。如噴燃器附近，爐管的向火側(cè)等處。如果沉積物下腐蝕速度達(dá)到1.5～5mm/s時(shí)，一般鍋爐運(yùn)行5000～30000h就會(huì)出現(xiàn)腐蝕穿孔，甚至爆管等。反應(yīng)機(jī)理：如果補(bǔ)給水中含碳酸鹽或者凝汽器泄漏，而冷卻水是碳酸鹽含量高的河水，這將使鍋爐水出現(xiàn)游離NaOH。這樣使沉積物下蒸濃爐水，PH值上升到13以上，破壞了保護(hù)膜，從而發(fā)生了堿對(duì)金屬的腐蝕。這樣使沉積物下蒸濃爐水，PH值快速下降，破壞了保護(hù)膜，發(fā)生酸對(duì)金屬的腐蝕。(2)防治方法。(1)新裝鍋爐投入運(yùn)行之前，必須先進(jìn)行化學(xué)清洗。鍋爐運(yùn)行之后，要定期清洗，以便能及時(shí)地除去金屬管壁上的沉積物和腐蝕產(chǎn)物。(2)減少給水中的銅和鐵的離子含量。(3)做好鍋爐的停用保護(hù)工作，防止停用腐蝕，以免爐管金屬表面上有腐蝕物附著。

　　2.酸性腐蝕原因。(1)在酸性水中，鐵與酸反應(yīng)生成鐵離子并釋放出氫氣，同時(shí)氫原子與鋼中的碳反應(yīng)生成CH4，脫碳會(huì)使金屬沿晶界面產(chǎn)生裂縫。鍋爐壓力在3.5MPa以上時(shí)，氫離子會(huì)快速擴(kuò)散進(jìn)入金屬而使金屬變脆而損壞。CO2與蒸汽一起流經(jīng)飽和蒸汽和過(guò)熱器管路、汽輪機(jī)，然后一部分被抽汽器抽走，另一部分溶入水中，形成H2CO3弱酸，H2CO3部分解析而產(chǎn)生H+，造成腐蝕。最易發(fā)生CO2酸性腐蝕的部位，通常在凝汽器至除氧器之間的凝結(jié)水系統(tǒng)。另外，在螺牙管配件、疏水器的下部和控制閥等會(huì)發(fā)生壓力突然改變和非凝結(jié)性氣體濃縮的地方也會(huì)形成溝形的腐蝕。在以地表水作鍋爐補(bǔ)給水源時(shí)，會(huì)產(chǎn)生無(wú)機(jī)酸腐蝕。冷卻水因冷凝器水泄漏進(jìn)入鍋爐后，爐水的PH值會(huì)下降，形成酸蝕。特別是以揮發(fā)性處理的爐水，腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重。一般給水PH值在6～7之間時(shí)，碳鋼和銅合金將會(huì)受到嚴(yán)重的酸蝕，并破壞保護(hù)層。鍋爐酸洗不當(dāng)，水處理樹(shù)脂再生異常，爐水中Na和PO4比例偏低，也會(huì)造成酸蝕。

　　三、堿性腐蝕及停用腐蝕

　　1.堿性腐蝕的原因及方法。(1)游離堿會(huì)在多孔性沉積物和爐管金屬表面間濃縮，過(guò)度濃縮的堿會(huì)溶解金屬保護(hù)膜而形成鐵酸根與次鐵酸根離子的混合物。此堿腐蝕特別容易發(fā)生在傳熱量較大的地方和沉積物下。碳鋼與水接觸PH值在8.5～10.3時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生堿性腐蝕。(2)防治方法。1)嚴(yán)格控制PH/PO4比例;2)使用適當(dāng)?shù)姆稚苑稚⒊练e物的產(chǎn)生;3)控制爐水游離堿，防止局部高濃度的游離堿的產(chǎn)生。

　　2.停用腐蝕的原因與方法。(1)鍋爐停用時(shí)如不采取有效的保護(hù)措施，鍋爐水側(cè)的金屬表面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的停用腐蝕。產(chǎn)生停用腐蝕的原因主要有：1)外界空氣大量進(jìn)入鍋爐;2)鍋爐含有部分無(wú)法排盡的水;3)水汽系統(tǒng)內(nèi)濕度過(guò)大，金屬表面形成水膜。(2)防治方法。1)阻止空氣進(jìn)入鍋爐水汽系統(tǒng)內(nèi)部。如采用充氮法、保護(hù)蒸汽壓力法等。2)降低水汽系統(tǒng)內(nèi)部的濕度。如采用烘干法、干燥劑法等。

　　總之，綜合分析腐蝕的根源，從溶解氧、PH值、水溶液氧化還原電位、流速、溫度、熱負(fù)荷、水質(zhì)、應(yīng)力、金屬材料等方面著手，擬定一套行之有效的防治策略，才能確保鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]劉新.鍋爐化學(xué)水處理系統(tǒng)腐蝕防護(hù).2019.

　　[2]薛小旭.論電站鍋爐水系統(tǒng)的腐蝕及防治措施.2020.

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