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1、第27卷第4期腐蚀与防护Vol.27No.42006年4月CORROSION&PROTECTIONApril2006知识窗锅炉水冷壁腐蚀及爆裂的原因分析和防止对策王敏(辽宁省辽中县辽河化工厂,辽中110200)中图分类号:TG172文献标识码:B文章编号:10052748X(2006)0420215202锅炉水冷壁不仅在水气侧发生腐蚀,而且在烟如果生成的氢原子很快被蒸汽带走,氢原子就气侧也能发生腐蚀,由于腐蚀引起的水冷壁爆裂具会进入钢材内部,在高温下引起金属组织内部成分有突发性,一旦发生腐蚀,爆裂后果较为严重。高
2、参变化,使钢材脱碳并出现裂纹,造成氢腐蚀。氢与碳数锅炉水冷壁腐蚀爆裂通常发生在燃烧器中心线位钢中的碳反应为:置标高附近,涉及范围较大,严重危及机组的安全运C+4[H]CH4行,锅炉水冷壁腐蚀爆裂的部位通常在热负荷最高C+2H2CH4处,即燃烧器附近。管子向火侧较背火侧腐蚀严重,Fe3C+2H23Fe+CH4水冷壁管的爆裂常和腐蚀伴随发生,两者互相诱导生成的甲烷气体积聚在钢材组织内部,最终产和促进。生很大的内力,并使管子在运行中爆裂。水冷壁高温腐蚀及爆裂是一个很复杂的过程,1.2碱腐蚀和酸腐蚀由于燃煤种类及燃烧方式
3、的不同,高温腐蚀速度及(1)碱腐蚀碱腐蚀引起锅炉水冷壁爆裂是近因腐蚀而产生爆裂的可能性也是不同的。年来锅炉设备频繁出现的故障和原因之一,锅炉参数越高越易发生。当凝汽器产生泄漏,冷却水为淡1水冷壁管的腐蚀爆裂水时,往往存在碱腐蚀的危险。当局部锅炉水游离水冷壁腐蚀爆裂是一种复杂的物理化学变化过NaOH浓度升高,pH值过允许值时,炉管金属表面程,原因很复杂,理论研究和实践表明,影响水冷壁的氧化铁保护膜及钢体本身可溶解。高温时,腐蚀爆裂的主要因素是管壁温度和烟气成分。管内NaOH还可与渗碳体Fe3C发生反应,使钢铁脱碳。
4、附着物和燃烧工况是使表壁温度局部升高的主要原上述腐蚀过程中生成的H2、CH4气体聚集在晶粒因,烟气中的腐蚀性气体在高温下与管壁金属发生边界处时,可产生巨大的压力,迫使晶界扩张和晶粒反应,促使炉管腐蚀、壁厚减薄而爆裂。分离,高温下最终导致炉管爆裂。1.1水气侧的原因(2)酸腐蚀锅炉补给水采用化学除盐水后,(1)水冷壁附着物引起金属过热爆裂设备运潜伏着产生酸腐蚀的危险。酸腐蚀的范围扩大,严行经验发现,水冷壁管内附着物厚度超过3mm时,重时高温下产生脆性破裂。可使管壁发生鼓包、胀粗或爆裂。在采用化学除盐1.3烟气侧腐蚀
5、水作为锅炉补给水以后,锅炉水冷壁内的附着物以烟气侧的高温腐蚀主要有三种类型:硫酸盐型、腐蚀产物为主,当附着物厚度超过1.5mm时,导热硫化物型和氯化物型,三种腐蚀往往相伴发生。效率显著降低,可使碳钢超过其允许温度,若附着物(1)积灰沉积物硫酸盐高温腐蚀管壁上的沉厚度超过4.5mm时,可使管壁温度超过碳钢的临积物有碱性成分及氯化铁,它们与烟气中SO3作用界点,使水冷壁管迅速蠕变、胀粗而爆裂。形成碱性硫酸铁盐M3Fe(SO4)3(M表示Na和K),(2)氢腐蚀在锅炉水冷壁中,当发生汽水分碱性硫酸铁盐进一步与金属发生反
6、应,产生积灰沉层且蒸汽停滞时,由于管壁温度升高,蒸汽与400℃积物硫酸盐型腐蚀。以上的碳钢接触时,将发生如下反应:(2)高温硫化腐蚀高温硫化腐蚀指在高温下3Fe+4H2OFe3O4+8[H]金属与硫反应导致的金属腐蚀,水冷壁管烟气侧腐蚀主要由高温硫化腐蚀引起。收稿日期:2005205225尽管碳钢烟气侧由于高温形成了三层连续的由·215·王敏:锅炉水冷壁腐蚀及爆裂的原因分析和防止对策外向内依次为Fe2O3Fe3O4FeO具有保护壁温度和水冷壁附近的烟气成分,因此一方面应防性的氧化膜,但[S]对金属氧化膜仍具有破坏
7、性,它止热力系统腐蚀;另一方面须控制燃烧工况,减少腐可能以直接渗透的方式穿过氧化膜,并沿金属晶界蚀条件的形成,减缓腐蚀物质的产生,具体考虑以下渗透,促使内部硫化,同时使氧化膜疏松、开裂、甚至几方面:剥落。2.1避免汽水侧腐蚀煤在燃烧过程中产生的H2S也会破坏保护膜,(1)保证给水质量除应加强热力除氧器的运H2S透过疏松的Fe2O3与致密的Fe3O4中的FeO行管理,保证除氧效率外,还应严格控制水中除氧剂反应,使保护膜遭到破坏,H2S继可再与基体铁发联氨的过剩量,以防止氧腐蚀,加强水质量监督,尤生反应。其是应定期监
8、测给水中铁和凝结水中铜的含量,这此外,煤中的氯在燃烧过程中最终生成HCl,样有助于判断水冷壁管结垢及腐蚀情况。在管壁积灰层内浓度比烟气要大得多,HCl与(2)及时进行化学清洗及时对锅炉进行化学Fe2O3发生反应,破坏金属表面的保护膜,同时加速清洗,除去水冷壁管内附着物是防止水冷壁管爆裂了烟气中其它腐蚀性气体H2S、SO2、SO3等对金属的主要措施之一,化学清洗不仅可以降低
