锅炉受压部件的金属表面,在周围介质(空气、烟气、灰渣、锅水、蒸汽)的作用下,发生化学或电化学反应而使金属破坏的现象称为腐蚀。根据腐蚀机理、腐蚀位置和破坏形式的不同,有以下三种分类方法:
1.按照腐蚀过程的机理分类
(1)化学腐蚀 指金属与其周围的介质直接进行化学反应并生成一种新的物质,从而使受压元件受到破坏的现象。在化学腐蚀过程中,不产生电流。锅炉设备发生化学腐蚀最典型的是炉膛内的金属在高温烟火作用下而引起的腐蚀;过热蒸汽管道内的金属与过热蒸汽的直接作用而引起的腐蚀等。一般情况下,锅炉火侧的腐蚀以化学腐蚀为主。
(2)电化学腐蚀 指金属与其周围介质发生的电化学反应过程中有局部电流产生的腐蚀。由于锅炉水是含有多种化学物质的电解质溶液,因此锅炉汽水系统中的腐蚀,即锅炉的水侧的腐蚀主要是电化学腐蚀。
2.按腐蚀的形式分类见表9—1。


(1)全面性腐蚀 指锅炉金属与腐蚀性介质接触的整个表面上发生的腐蚀。腐蚀面较为平整的称为均匀腐蚀;腐蚀表面明显凹凸不平的称为不均匀腐蚀。
全面性腐蚀使金属受压元件的厚度减薄。当元件被腐蚀至残余厚度不能承受工作压力时,元件即发生破裂损坏。
(2)局部性腐蚀指在金属表面局部区域产生的腐蚀。按照腐蚀的形状不同,有以下几种类型:
1)溃疡状腐蚀 指在金属某些部位表面上损坏较深、创伤面较大的腐蚀。
2)斑点状腐蚀 简称点状腐蚀,指在金属表面上发生的疏密不等、深浅不一的圆形坑状腐蚀,有的坑可穿透成孔。
以上两种腐蚀形式虽然在金属重量上的损失不大,但这两种腐蚀可很快地使锅炉损坏。如钢管省煤器因给水不除氧,运行4个月就会因氧腐蚀而穿孔破坏。
3)穿晶腐蚀 指腐蚀贯穿了晶粒本体,使金属产生极其细微、难以觉察的裂缝,从而降低了金属的机械强度。
4)晶间腐蚀 又称苛性脆化,腐蚀沿着晶格的边界进行,形成极为细小的犬牙交错的裂纹。
穿晶腐蚀和晶间腐蚀是两种危害最大的腐蚀,它不仅可使金属强度降低甚至造成破裂,而且不借助专门仪器很难检查发现。
3.按照腐蚀的位置和腐蚀原因分类
(1)锅炉外部腐蚀
1)低温腐蚀 主要发生在尾部受热面,即省煤器或空气预热器上,而且腐蚀的原因是排烟温度低于烟气的露点温度。烟气的露点温度,是指烟气中含有二氧化硫的蒸汽开始凝结时的温度。
2)渗漏腐蚀 主要发生在孔的周围,若人孔、手孔、阀门和法兰处有渗漏,漏液中的腐蚀性介质会使锅炉金属的外部产生局部腐蚀。
3)潮湿腐蚀 多发生在锅炉的停用期间。如停炉时用水灭火又不及时清出潮湿的灰渣,灰渣埋盖的炉管下部或联箱就会产生腐蚀。
(2)锅炉内部腐蚀
1)蒸汽腐蚀 发生在锅炉元件温度高于500℃的条件下。蒸汽与高于400℃的锅炉元件接触时,将产生如下反应:
4H2o+3Fe=Fe3o4+4H2↑
所形成的四氧化三铁膜在一定条件下有保护作用,但超过500℃时不再起保护作用了。工业锅炉中产生蒸汽腐蚀的元件有壁温较高的过热器受热面管子,以及由于水循环不良,蒸汽容易停滞和汽、水分层的蒸发受热面管子。
2)氧腐蚀和二氧化碳腐蚀 当锅水中有溶解氧和游离的二氧化碳气体时能造成锅炉元件的腐蚀,氧腐蚀一般表现为点状或溃疡状腐蚀。金属表面多有腐蚀产物,鼓凸圆锥状铁锈的内层是黑色的四氧化三铁。热水锅炉和蒸汽锅炉的给水管道以及省煤器最易遭受氧腐蚀。二氧化碳腐蚀一般表现为或大或小的溃疡状态,金属表面没有腐蚀产物。二氧化碳腐蚀主要发生在凝结水系统和除氧器后的管道上。
3)碱腐蚀 当锅水的苛性钠含量不高时,能使金属表面生成薄而坚固的保护膜,对金属起保护作用,但在受热强烈的高温受热面上,一定浓度的苛性钠又会溶解金属表面的氧化膜,从而加快电化学腐蚀,碱性越大,这种腐蚀越厉害。
碱性腐蚀常具有局部性腐蚀的特征,呈现小沟槽或不规则的溃疡型。这种腐蚀主要发生在沉淀物下的金属或汽、水分层的蒸发管中,因为该部位可能会使与这部分金属接触的锅水浓缩而形成高浓度的苛性钠。
4)垢下腐蚀 指氧化铁垢的垢层下所产生的腐蚀。这种腐蚀的特征一般有两种:一种是局部性腐蚀,呈贝壳状,有隆起的质地坚硬的腐蚀疙瘩,多发生在向火侧的管子内;一种是较大面积的腐蚀,腐蚀处呈现凹凸不平的麻坑,有时有一层白色的盐质或粉状氧化铁。
5)酸性腐蚀 在给水系统、锅炉内部和回水系统中均可产生。例如,采用氢一钠离子交换系统处理水时,水经氢离子树脂交换后,得到软化,但呈酸性;交换剂再生时,也要用 5%浓度的盐酸或2%浓度的硫酸作为再生剂。以上的交换和再生操作如有不慎,就有可能使酸性水进入锅炉,从而造成酸腐蚀。再如,酸洗除垢时,若酸液浓度或缓蚀剂加入量有误,也会造成酸腐蚀。酸性腐蚀的特征大多是均匀腐蚀,又容易在锅炉内形成铁垢及产生垢下腐蚀。
6)应力腐蚀 指锅炉受压元件在腐蚀介质和应力的作用下,经过一定时间后所引起的脆性破裂损坏现象。在锅炉受压元件上多表现为苛性脆化或腐蚀疲劳。这种损坏既是腐蚀的特殊形式,又是裂纹的一种。
二、锅炉腐蚀的原因
1.锅炉给水不除氧,造成受压元件内壁的氧腐蚀 有家酒厂,认为对给水除氧太费事,便把除氧装置闲置起来,结果在4个月之后,劳动局锅检所在定期检验中查出该炉的氧腐蚀缺陷。深刻的教训使该厂明白了除氧的必要性和重要性。
2.热水锅炉的补充水量大,水中的溶解氧腐蚀了锅炉 有家汽车运输单位热水锅炉投用后,每天都要补充40多吨水。早晨,不仅用系统内热水向汽车的水箱内加水,还为了加强系统远处的循环,故意放出一部分水;晚上,不少家庭打开热水管,放水洗澡、洗衣,致使该炉一个采暖期未过炉管就因氧腐蚀而泄漏。
3.燃用含硫量高的煤,加快了低温腐蚀的速度 这种腐蚀只发生在尾部受热面上且排烟温度低于露点温度的情况下。
4.水处理工艺掌握不好,造成了炉管系统的腐蚀 有家造纸厂采用氢一钠离子交换器处理水,由于操作人员失误,常向锅内打入酸性水,而化验人员又不化验pH值这一重要指标,致使该炉的大部分炉管产生了严重腐蚀,有的管子已穿孔,造成了换管修复费达13万元的经济损失。
5.酸洗不当,造成锅炉金属的酸性腐蚀 这方面的情况可能有酸液浓度超标、浸泡时问过长、水垢的平均厚度值估评不准、不加或所加缓蚀剂失效等。例如,有家食品厂因水垢太厚而停了炉。为了缩短停炉时间,临时组织了厂内几个人酸洗除垢,这几个人不懂酸洗技术,只知道加盐酸,酸洗时竟未加入缓蚀剂,致使该炉严重腐蚀,结果造成锅炉报废。另外,进酸时如注酸太快,也可能会造成酸液外溢,溢出的酸液自然会造成接触处的腐蚀。
6.滴漏严重,造成了漏液接触处的腐蚀 这种发生在孔门下的腐蚀例子很多,在此不作细叙。
7.锅炉汽水系统中各部件的底部,集存了其他的腐蚀产物,造成氧化铁垢下的腐蚀。
8.铆缝或胀口处渗漏严重,造成了锅炉金属的苛性脆化因此原因而使锅炉报废的例子已有多起,其中天津某国棉厂发生的事故尤为典型。该厂在锅炉渗漏后由于没有及时检修,造成了爆炸事故,爆炸时锅筒飞出75米以外,死、伤几十人。
9.停炉后未保养或保养不当,造成了锅炉的腐蚀 有的是湿炉渣埋盖着炉管的底部,有的是联箱内的水尚未排净就上紧了孔门,有的是用未经处理的水进行湿法保养。这些不正确的做法,均造成锅炉不同程度的腐蚀损坏。
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