电厂的热力设备在制造、运输、安装、运行和停运期间,会发生各种形态的腐蚀,我们研究热力设备腐蚀的任务,就是要认真分析热力设备腐蚀的特点,了解腐蚀产生的条件,找出腐蚀产生的原因,掌握腐蚀的防止方法。
一、热力设备腐蚀的特点
1、金属腐蚀的基本概念
金属表面由于周围介质的化学作用或电化学作用而遭到的破坏称为腐蚀。
按本质腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
按腐蚀表现形式,分为全面腐蚀和局部腐蚀。
2、热力设备腐蚀的特点
1)热力设备水汽系统的介质
2)热力设备腐蚀的类型和特点
高参数、大容量机组的腐蚀形态较多。按腐蚀机理可分为热力设备的氧腐蚀、热力设备的酸腐蚀、炉水的介质浓缩腐蚀、应力腐蚀。
3)防止热力设备腐蚀的必要性
A.在热力设备发生的事故中,因腐蚀问题引起的占很大比重。
B.热力设备的腐蚀直接威胁设备本身的安全运行,严重时设备要被迫停运,造成重大的经济损失。
C.由于热力设备的腐蚀是一个缓慢过程,腐蚀的开始阶段不会直接威胁设备的安全,人们往往对此不注意,任其发展,以至造成严重的后果。
二、热力设备氧腐蚀
1、氧腐蚀的部位和特征
氧腐蚀产生的部位主要发生在给水管道及省煤器入口。
氧腐蚀的特征是溃疡状,在腐蚀部位上,均有突起的腐蚀产物。腐蚀产物的颜色随条件的变化而不同。
2、氧腐蚀的机理
3、氧腐蚀的影响因素
1)水中溶解氧浓度的影响;2)水的PH值的影响;3)水温的影响;4)水中离子成分的影响;5)水的流速的影响。
4、防止方法
1)热力除氧--主要措施
2)化学除氧--辅助措施
A.给水联胺处理
给水联胺处理的化学条件是:水温在200℃ 以上,水的PH值在9以上,并有适当的过剩联胺量。
B.二甲基酮肟处理
三、热力设备的停运腐蚀与停运保护
锅炉、汽轮机、凝汽器、加热器等热力设备停运期间,如果不采取有效的保护措施或保护措施不当,整个水汽系统的金属内表面就会遭到强烈腐蚀,这种腐蚀称为停运腐蚀,其本质属于氧腐蚀。火力发电厂常因停运后的防腐蚀措施不足或方法不当,造成锈蚀、腐蚀和损坏(尤其是水汽侧的腐蚀),对电厂的安全经济运行造成严重影响。
1、热力设备的停运腐蚀
1)停运腐蚀的原因及影响因素
停运腐蚀产生的主要原因:a.水汽系统内部有氧气;b.金属表面潮湿,在表面生成一层水膜,或者金属浸在水中。
影响停运腐蚀的因素:a.湿度;b.含盐量;c.金属表面的清洁程度。
2)停运腐蚀的特点及危害性
2、热力设备的停运保护
保护方法按其作用原理可以分为三类:a.阻止空气进入热力设备水汽系统内部;b.降低热力设备水汽系统内部的湿度;c.加缓蚀剂,在金属表面生成保护膜,或者除去水中的溶解氧。
1)选用停用保护的原则
各个部分都能得到保护;不影响起到安全;起←→ 停方便;经济效益好。
2)保护时间长短不同,使用方法也不同
一个月以内--短期保护:因为炉水没放干,不能用干燥法;成分变化不能太大,不能加缓蚀剂。
一个月以上--长期保护:三种方法都能采用。
3)锅炉停运保护方法
四、热力设备的酸性腐蚀
酸性腐蚀是在介质呈酸性的条件下,由于水中的氢离子还原导致的析氢腐蚀。
1、二氧化碳腐蚀
1)二氧化碳的来源
2)二氧化碳腐蚀的部位和特征
凝结水系统是二氧化碳腐蚀比较严重的部位。
二氧化碳腐蚀的特征是均匀腐蚀、表面干净。
3)二氧化碳腐蚀的影响因素
金属材质、二氧化碳的含量、温度和流速、溶解氧等。
4)防止二氧化碳腐蚀的方法
A.选用不锈钢来制造某些重要部件;
B.尽可能控制二氧化碳的来源,降低水中二氧化碳的含量;
C.采取有效措施控制二氧化碳腐蚀的速度,即投加化学药品。
5)给水PH值的调节
a.加NH3处理;b.加有机胺;c.加薄膜胺。
2、汽轮机的酸腐蚀
1)汽轮机酸性腐蚀的部位和特征
汽轮机的酸性腐蚀主要发生在低压缸。
汽轮机酸性腐蚀的特征是保护膜脱落,金属呈现银灰色,晶粒完整,表面粗糙。
2)汽轮机发生酸性腐蚀的原因
A.由于氨和酸的分配系数不同,造成初凝区水滴的PH值上不去,不呈碱性,而呈酸性;
B.氨是弱碱,只能部分中和初凝水中的酸性物质。
3)防止措施
防止凝汽器泄漏;提高补给水质量;防止树脂进入水汽中;采用分配系数小的物质或碱性较大的物质加到给水中。
五、锅炉炉水的介质浓缩腐蚀
1、锅炉炉水介质浓缩腐蚀的部位和特征
腐蚀主要发生在水冷壁管产生局部浓缩的部位,即沉积物下面、有缝隙的地方、汽塞部位,而这些都在热负荷高的部位。
炉水介质浓缩腐蚀的形态比较复杂,表面的外形也很不一样,大致可分两种形态:a. 延性损坏--碱腐蚀特征;b. 脆性损坏--酸腐蚀特征。
2、炉水介质浓缩腐蚀的原因
由于炉水PH值不在正常范围内,造成金属表面的Fe3O4保护膜被破坏。
炉水PH值异常的原因主要是炉水中的游离NaOH或酸性物质在沉积物下等部位产生局部浓缩,形成浓碱或浓酸。
3、防止方法
1)消除炉水的侵蚀性
2)防止炉水产生局部浓缩
六、热力设备的应力腐蚀
应力腐蚀是金属材料在腐蚀介质和应力的共同作用下产生的腐蚀。它是一种危险的腐蚀形式常常引起设备的突然断裂、爆炸,造成人身和财产的巨大损失。热力设备水汽系统的应力腐蚀主要有应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、氢脆三种形式。
1、应力腐蚀破裂的特点
1)应力腐蚀破裂发生的条件
力学条件、材料条件、环境条件。
2)应力腐蚀破裂的形态特征
2、不锈钢的应力腐蚀破裂
1)腐蚀的部位和特点
2)防止腐蚀的方法
3、腐蚀疲劳
1)腐蚀疲劳的特征
2)热力设备腐蚀疲劳的部位和防止方法
七、凝汽器铜管的腐蚀
八、热力设备的化学清洗
锅炉的化学清洗,就是根据锅炉的结构特点及金属表面上沉积物的数量和性质状况,用酸、缓蚀剂和添加剂等组成的水溶液及相应的工艺条件,在锅炉金属表面很少遭受侵蚀条件下,清除水垢或沉积物,并在金属表面上形成一层良好的耐蚀性保护膜。
随着锅炉参数和容量的不断提高,对受热面清洁程度和锅内水质要求进一步严格,所以锅炉的化学清洗已成为保证锅炉安全经济运行的一项很重要的技术措施。
1、化学清洗的确定
1)新建锅炉投运前一定要进行化学清洗,否则会产生下列危害:a.锅炉启动时,汽水品质特别是含硅量不容易合格,影响机组的启动时间;b.妨碍炉管管壁传热,造成炉管过热和损坏;c.在锅内的水中形成碎片沉渣,堵塞炉管,破坏汽水的正常流动工况;d.加速受热面沉积物的累积,使炉水介质浓缩腐蚀加剧,导致炉管变薄、穿孔和引起爆管。
2)运行炉的化学清洗根据炉管沉积物量和运行年限来确定。
2、化学清洗的原理及药剂
1)清洗剂
清洗剂的作用是除掉金属表面聚积的铁的氧化物,是化学清洗的主要步骤。
对清洗剂的基本要求是:a.清洗效果好;b.对锅炉的腐蚀性小;c.成本较低,货源充足,使用方便;d.清洗后的废液易于处理。
锅炉化学清洗常用的清洗剂是:
A.盐酸
盐酸对附着物不仅具有溶解作用,而且还有剥离作用。
盐酸只能洗氧化铁垢和钙镁水垢,不能洗铜垢和硅垢。
B.氢氟酸
氢氟酸只洗氧化铁垢和硅垢。清洗废液可用石灰处理。
C.柠檬酸
柠檬酸能清洗铁的沉积物,但不能清洗钙镁水垢、硅垢和铜垢。由于柠檬酸清洗无沉渣,不会对奥氏体不锈钢产生应力腐蚀破裂,且残留物在高温下分解,所以柠檬酸主要适合于高参数机组和复杂结构高参数大容量机组。
D. EDTA
EDTA洗炉的特点:a.除污能力强,能溶解难溶的硬垢,形成水渣少;b.对基体金属侵蚀性小,对奥氏体钢安全性高,清洗废液残留在锅内没有危险性;c.清洗临时装置简单,废液可以回收,水耗小;d.可以直接在金属表面形成一层良好的保护膜;e.同一溶液可同时即除氧化铁垢、铜垢又除钙镁水垢,不能洗硅垢;f.清洗时间短。
2)缓蚀剂
对缓蚀剂的要求是:缓蚀效率高;不影响清洗效果;对金属不产生氢脆;无毒,有利于排放及废液处理。
3)添加剂
有掩蔽剂、还原剂、助溶剂及表面活性剂等。
3、化学清洗的工艺条件
化学清洗采用流动清洗或动态清洗。
化学清洗的工艺条件包括:清洗液的温度、清洗流速、清洗时间、清洗剂和添加剂的浓度等。
4、化学清洗的工艺过程
1)水冲洗;2)碱煮(碱洗);3)水冲洗;4)酸洗;5)水冲洗;6)漂洗;7)钝化。
5、化学清洗效果评价与废水处理