锅炉腐蚀的相关知识

  2023-09-06         0次

腐蚀是指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。其次要知道腐蚀的外貌变化，最后金属的机械性能和组织结构也会发生变化。

腐蚀按腐蚀机理不同分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类，按腐蚀形态分为局部腐蚀和均匀腐蚀，按腐蚀的温度分为高温腐蚀和低温腐蚀。（其他还有按腐蚀介质的状态和种类划分因为锅炉里不怎么接触，这里就不加以赘述）

化学腐蚀：指金属表面与介质间发生的纯化学作用。这就像我们在初中高中学习的化学，反应物质活泼，不需要在表面形成电子及微电流，直接与另一种物质发生的反应。即，不包括电极反应的作用而产生的破坏叫化学腐蚀。化学腐蚀在日常生活中不易见到，但是在我们接触的锅炉行业中，高温的水蒸气（过热蒸汽）与过热器金属壁的接触腐蚀属于化学腐蚀，高温烟气在烟道内与金属壁的腐蚀属于化学腐蚀。

电化学腐蚀：指金属表面与介质发生至少一种电极反应的电化学作用而产生的破坏。这类腐蚀是最常见的，我们在街道上看见的一些公共金属设施的腐蚀基本都是属于电化学腐蚀，锅炉水侧基本都是电化学腐蚀。

局部腐蚀：表现为集中在金属表面某一区域腐蚀严重，其他部分几乎都未被腐蚀（这是我们不想要的，要控制的）。

均匀腐蚀：表现为受腐蚀的金属是均匀减薄。

提到腐蚀，还有两个专业术语必须弄明白：

1.极化：通过电流使原电池两极间电位差减小的现象（不理解的话，就把电位理解为水位，两极间的水位持平的时候水就不流了，水不流了，电流就没了，电流没了金属就不腐蚀了，所以金属极化和金属钝化的意思一样）

2.去极化：与极化的意思相反，这里多了一个去极化剂：起去极化作用的物质叫去极化剂（如氧气和水溶液中的氢离子都是去极化剂）

提到锅炉腐蚀，还有几个概念需要弄清楚：

氧腐蚀：

特征：常常在表面形成许多小鼓包，由于腐蚀产物是有不同化合物组成，鼓包的颜色由黄褐色到砖红色不等，次层的是黑色粉末状物，当将这些腐蚀产物清除后，便会出现因腐蚀而造成的坑陷。

影响因数：氧浓度（成正比，但不绝对）、PH（PH=10-13最低），水温（80℃以下成正比，80℃以上成反比）、水中离子（H+、CL-、SO42-会加速腐蚀）、水流（一般成正比但不绝对，这里需要理解“雷诺系数”）

防止：热力除氧（亨利定律）、真空除氧、化学除氧（常用药剂有亚硫酸钠和联氨）、解析除氧（使含有溶解氧的水和不含氧的气体强烈混合，以达到除氧目的）

应力腐蚀破裂：

产生条件：所处环境为拉应力（力学条件）、金属材料对所处的介质敏感（材料条件）、一定的金属材料只有在特定的介质中才会发生应力腐蚀破裂（环境条件）。

特征：表现为脆性断裂，端口宏观特征是，裂纹源及裂纹扩展区因介质的腐蚀作用而呈黑色或灰黑色，突然脆断区的端口常有放射花样或人字纹。

苛性脆化：也叫碱脆，是指碳钢在NaOH水溶液中产生的应力腐蚀破裂。

特征：是应力腐蚀破裂的一种，所以有应力腐蚀破裂的一般特点，一般发生在胀管口和铆钉处以及破裂的部位，断口处常有黑色的Fe3O4。裂纹由介质侧向外发展、肉眼不易发现，属晶间开裂。发生裂纹后不易修复，不能补焊，必须剔除或更换新材料。

产生条件：受拉应力、锅水含NaOH以及锅水局部浓缩（高浓度的碱介质）。

防止：降低锅炉部件所受拉应力、消除锅水局部浓缩、保持锅炉良好的运行。

氢脆：是氢扩散到金属内部使金属产生脆性断裂的现象（不属于应力腐蚀破裂）。

特征：氢脆产生的裂纹，从断口上看往往是灰色的，基本上显出白色的亮区。氢脆裂纹很少有分支，几乎是单方向的裂纹扩展。氢脆通常会引起水冷壁出现裂纹或爆破，爆破口呈脆性破裂。爆破口边缘粗钝，没有减薄或减薄很少。爆破口附近的金属无明显塑性变形，沿爆破口边缘可以看到很多细小微裂纹。遭受氢脆腐蚀的管子，机械强度都有明显下降，背火侧和向火侧的强度降低差别较大。金相检查可发现腐蚀坑附件的金属有脱碳现象。脱碳层从管内壁向外逐渐减轻。但离开爆破口处的炉管背火侧金属组织没有明显变化。损坏部位金属的含氢量较高，一般比未损坏部位的高出十倍到一百多倍。

防止：1、改善水质，使含氢量下降。2、材料中加入氢扩散率很低的合金元素。3、采用合适的焊接工艺。

腐蚀疲劳：金属在腐蚀介质和交变应力同时作用下产生的破坏（没有腐蚀介质作用，单纯由交变应力作用产生的破坏叫机械疲劳）。

特征：有多条裂纹，一般很少分支或分支不明显，多是穿晶裂纹，腐蚀疲劳的最后断裂阶段是纯机械性的，与介质无关。

防止：降低交变应力（不要频繁启停锅炉，锅炉负荷波动不要太大），降低介质的腐蚀性。

CO2腐蚀：

特征：金属均匀减薄，腐蚀产物易溶，然后全部进入锅炉（Fe+），导致锅炉结垢，腐蚀加快。

防止：减少进入锅炉系统的CO2和碳酸盐量、防止空气漏入水汽系统。

垢下腐蚀：碱腐蚀、酸腐蚀

碱腐蚀：当锅水中有游离的NaOH，并在沉积物下会因锅水浓缩而形成高浓度的OH-，使PH增加而产生的腐蚀。

特征：发生在受热面，外形呈皿装腐蚀坑，坑形状不规则，坑上覆盖着腐蚀产物。

酸腐蚀：进入锅炉的水溶液含有CL-，在沉积物下容易生产HCL，导致H+浓度过高，PH降低，导致的腐蚀叫沉积物下的酸性腐蚀。

特征：腐蚀部位的金相组织有明显的脱碳现象，生产细小的裂纹，严重时未变薄直接爆管。

蒸汽腐蚀:过热蒸汽温度达到450℃（金属壁温500℃以上），蒸汽直接与碳钢发生反应，导致的金属腐蚀和破坏。

特征：腐蚀部位呈褐黑色，腐蚀区域内部有腐蚀槽和褐色死产物，金属金相组织产生脱碳，大部分珠光体消失。

防止：保证气水循环，及时消除金属壁结垢积盐现象。