电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述

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1、学习内容绪论第一章电厂用水概述第二章水的预处理第三章水的预脱盐（超滤、反渗透）第四章锅炉补给水深度除盐第五章凝结水精处理第六章超临界机组热力设备腐蚀概述第七章热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀第八章超临界机组的水化学工况第九章热力设备的化学清洗第六章超临界机组热力设备腐蚀概述超临界机组水汽系统热力设备的腐蚀、结垢和积盐是影响超临界火力发电机组安全、经济运行的主要原因之一。随着补给水和凝结水处理技术的发展，水质不良导致的锅炉结垢和汽轮机积盐都可得到有效的控制。这样，热力设备的腐蚀就成了突出的问题。一、腐蚀的定义腐蚀(Corrosion)是金属受环境介质的化学或电化学作用而引

2、起的破坏或变质。金属腐蚀的原因主要是环境介质的化学或电化学作用，即金属与环境介质中的氧化剂发生了氧化还原反应。腐蚀的结果包括金属材料化学成分的改变(如铁变成铁锈)、金相组织发生变化(如碳钢的脱碳等)和机械性能的下降(如氢脆和晶间腐蚀导致的材料脆化)。二、腐蚀的分类1．按腐蚀机理分类(1)化学腐蚀(ChemicalCorrosion)：化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的被坏。(2)电化学腐蚀(ElectrochemicalCorrosion)：电化学腐蚀是指金属表面与电解质发生电化学作用而引起的破坏。在电化学腐蚀过程中，金属的氧化(阳极反应)和

3、氧化剂的还原(阴极反应)在被腐蚀的金属表面上不同的区域上同时进行，电子可通过金属基体从阳极区流向阴极区，从而产生电流。3．按腐蚀形态分类(1)全面腐蚀。金属发生全面腐蚀时，腐蚀分布在整个与介质接触的金属表面上，它可以是均匀腐蚀，也可以是不均匀的全面腐蚀。(2)局部腐蚀。金属发生局部腐蚀时，腐蚀主要集中于金属表面某些局部区域，而表面的其他部分则几乎未被破坏。局部腐蚀主要包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀、氢脆、磨损腐蚀等。三、腐蚀速度的表示方法在均匀腐蚀的情况下，常用失重法和深度法来表示金属的平均腐蚀速度。1．失重法失重法是根据腐蚀前后金属

4、试件重量的减小来表示金属的腐蚀速度。平均腐蚀速度可通过式υ-为金属的失重腐蚀速度，g/(m2·h)；W0为腐蚀前试件的重量，g；W1为经过腐蚀、并除去腐蚀产物后试件的重量，g；S为试件暴露在腐蚀环境中的表面积，m2；t为试件腐蚀的时间，h。2．深度法用单位时间内的腐蚀深度表示金属的腐蚀速度更为合适。υt为年腐蚀深度，mm/a(a表示“一年”)；ρ为金属材料的密度，g/cm3；υ-为金属的失重腐蚀速度，g/(m2·h)。第二节金属电化学腐蚀的基本原理一、电极与电极电位1．电极与电极反应在电化学中，电极是指电子导体(主要是金属)和离子导体(主要是电解质溶液)相接触而组

5、成的体系，常用“金属电解质溶液”来表示。如“CulCuS04”表示金属铜与CuSO4溶液组成的电极体系，称为铜电极。电极反应是在电极两相界面上发生的得失电子的电化学反应。0x表示可以得到电子、被还原的氧化态物质；Re表示可以失去电子、被氧化的还原态物质；n是反应的得失电子数。2．电极电位电极电位通常是指被测电极与参比电极组成的原电池的电动势，常用甲来表示。3．平衡电位电极反应达平衡状态时的电极电位称为平衡电位。平衡电位可用下面的能斯特(Nernst)公式来计算：气体常数R=8.314J/(K．mol)；法拉第常数F=96485.3C/mol；T为绝对温度，K；αO

6、x和αBe分别为Ox和Re的活度(对于金属电极，Re为金属，αRe=1)；Φoe为αox=Re=1时的平衡电位，即标准平衡电位，V。4．腐蚀电位由于电极反应导致电极金属材料发生腐蚀，该电极体系称为腐蚀金属电极，其稳定电位称为腐蚀电位。二、腐蚀电池1．腐蚀电池的组成和工作原理将一块纯铜片和一块纯锌片用导线连接后，同时浸入无氧稀硫酸溶液，从而形成一种铜—锌腐蚀电池。阳极反应：阴极反应：在原电池中，发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。根据可逆电池的热力学原理，发生腐蚀反应的必要条件是：氢离子还原反应的平衡电位(Φe,H)高于锌氧化反应的平衡电位(Φe

7、，Zn)，即Φe.H-Φe.Zn>0。实际上金属中不可避免地含有少量电极电位较高的阴极性杂质(如铜、铁等)，它们可与该金属形成很多微小的腐蚀电池，即微电池。例如：阳极反应：阴极反应：阳极反应：阴极反应：电化学腐蚀的速度取决于其中阻力最大、最缓慢的过程—速度控制过程。我们研究金属腐蚀的目的就是增大速度控制步骤的阻力，有效地减小金属的腐蚀速度。2．腐蚀的次生过程在腐蚀过程中，阴、阳极反应的产物还可能在腐蚀金属表面附近的液层中引起一系列变化，并可能对腐蚀过程产生显著的影响。我们就以铁在含氧中性水溶液中腐蚀为例加以说明。在腐蚀过程中，阳极反应产生的金属离子与阴极反应产物或

8、介质中的某