锅炉汽水系统的腐蚀问题和防腐措施分析

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1、锅炉汽水系统的腐蚀问题和防腐措施分析广东国华粤电台山发电有限公司摘要：电站锅炉汽水系统生产运行环境复杂，期间大量的锅炉给水、蒸汽系统运作容易带来包括气体腐蚀、水蒸汽腐蚀、高温炉水酸碱腐蚀以及应力腐蚀等等高强度设备腐蚀状况，轻则造成系统局部故障或设备停止运转，重则带来重大事故，造成电站人员伤亡及财产损失。木文将围绕电站锅炉汽水系统中威胁最大的腐蚀之流动加速腐蚀来探讨它的腐蚀机理、危害以及有效防腐抑制措施。关键词：锅炉汽水系统;腐蚀;流动加速腐蚀;防腐抑制措施;作者简介：王军(1985-),男，四川大竹人，本科，助理工程师，研究方向为电厂腐蚀。0引言流动加速腐蚀(FlowAcc

2、eleratedCorrosion,FAC)是当前电站锅炉汽水系统一种重要的腐蚀失效形式，多年来一直困扰着火电行业发展。这种腐蚀可加速电站中大型工业运行设备的碳钢或低合金钢壁厚度减薄，直接导致二回路高压水泄漏其至管材断裂，为火电站安全带来巨大隐患。当前我国电站超临界机组、人型锅炉火电机组呈现爆发式増长发展趋势，其设备的腐蚀问题也愈发凸显，这也为本文中有关设备防腐措施研宄带来了极大的现实意义。1FAC的基本机理1.1基本概述流动加速腐蚀即FAC，它是碳钢或低合金钢表面的保护性氧化膜溶解到水流或者湿蒸汽中所发生的一系列电化学腐蚀过程。如果从电化学角度来看，它是由化学溶解与质量传

3、递控制所引发的腐蚀过程，而并非是简单的物理损伤过程。在该电化学腐蚀过程中，碳钢或低合金钢表面的保护性氧化膜会由于自身向边界层溶解而逐渐被摊薄，经过一段时间就能够引发W种金属的基底薄弱，此时其基底表面是呈现腐蚀加速状态的，最高腐蚀速率可达到3mm/yr。这种壁面减薄最终就会导致金属破裂和灾难性事故的发生。在电站中，FAC的发生速率完全取决于诸多因素的相互作用，例如给水品质、构成大型设备的各种金属材料、给水系统管件以及所有合金元素或流体动力学因素。当前电站中锅炉汽水系统的高温高压管道就是由碳钢与低合金钢所组成，它们也是FAC发生的重要位罝。当FAC与管道内部发生流体接触后，就会

4、造成金属基底的逐渐减薄。但是这种情况是不易被发现的，所以汽水系统重大事故往往都具备突发性。例如在1986年的美国Surry火电厂2号机组凝结水管线上就发生了长达18英寸的突然裂口。而在2004年，日本关四电力公司美滨发电站3号机组也发生了大口径管道突然爆管，其140°C的高温蒸汽突然喷薄而出直接造成4死4伤的严重后果。从美滨事故中断裂的管道图细节研宄结果就发现，它的断裂处管道直径达到558.8mm，而该管道的原始壁厚为10mm，破裂处的壁厚仅为1.4mm，这说明其管道已经受到了一段时间的持续腐蚀，而造成该腐蚀事故的根本原因就是FAC。在电站的锅炉汽水系统高温高压给水管道或蒸

5、汽管道中，它同时会接纳汽液两相流动运输，所以可能引发腐蚀的情况和对复杂，而在这其中FAC的覆盖面积和对更广，影响因素也更多，所以由它所造成的电站设备损坏不容小觑。1.2机理研宄锅炉汽水系统很容易由于FAC而发生爆管，实际上这就是FAC所导致的锅炉汽水系统高温高压管道壁面保护性氧化膜溶解进而越来越薄，间接降低与缩短了系统设备的安全运行性能与使用寿命。对于FAC的机理研究应该从动态与静态两个角度着手，但它不同于静态均匀腐蚀，可以将它理解为是静态水中均匀腐蚀的延伸过程，而它与静态均匀腐蚀最大的区别就在于其所腐蚀的高温高压管道壁而氧化层与溶液边界层存在流动因素。首先从动态角度来理解

6、FAC的相关机理，它将锅炉汽水系统的高温高压管道内部空间作为主流区和流动边界层区，同时也是管壁基底区与氧化层区。如果此时主流区的铁离子在溶解过程中还未能达到饱和状态，则靠近主流区的流动边界区中所含有的铁离子在浓度差驱动下就会逐渐向主流区迁移，这就是FAC的迁移机理。在迁移过程屮，高温高压管道壁面的铁离子逐渐溶解到流动边界区位置,而此时壁面保护氧化膜中的铁离子也在不断减少，它所带来的表面变化就是氧化膜的逐渐减薄。由于主流区中所有工质都呈现流动状态，再加之其铁离子乂处于未饱和状态，所以伴随整个汽水系统的循环启动，管壁基底位置也会逐渐减薄，久而久之就会造成管壁破裂。如果从静态角度

7、分析，就要基于静态均匀腐蚀原理来理解FAC，即充分理解Fe30,以及Fe(011)2的形成与溶解情况，这说明FAC形成的原因与高温高压管道给水方式关联很大。由于在AVT(R)这种特殊的给水处理方式下，管道壁而就会产生磁铁矿氧化膜，形成多孔疏松外延层与致密内延层结构，所以这也是FAC形成腐蚀的基木原因。铁磁矿水界面会产生可溶解的亚铁离子，详细来说它可以分为3层次来解读，即同时发生的3个反应如下：Fe+2H，O々Fe{OH}^HFe(OH):oW+20H_3Fe+4H2O^>Fe304+4H2在上述3个反应过程中，高