炉管腐蚀的起因与对策

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1、炉管腐蚀的起因与对策　　摘　要　对锅炉炉管在运行中常见腐蚀形式的起因及预防措施进行了论述。内容涉及发生在炉管内的汽水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、气体腐蚀及氢脆等，以及发生在炉管外的灰致腐蚀、还原性气氛腐蚀、露点腐蚀和应力腐蚀等。　　关键词　炉管腐蚀　预防措施　腐蚀起因1　引言　　炉管是锅炉的主要传热元件，与操作介质(烟气、水、蒸汽)直接接触。在锅炉运行时炉管会因腐蚀使壁厚减薄，材料性能劣化，以致发生鼓胀变形或爆管。　　炉管腐蚀是一个化学或电化学过程，炉管腐蚀可分为管内腐蚀(为方便叙述，这里特指水管锅炉，对于火管锅炉，应理解为“水”侧)和管外腐蚀(对火管锅炉应

2、理解为“火”侧腐蚀)两大类。管内腐蚀又可分为汽水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、气体腐蚀和氢脆等；管外腐蚀有灰致腐蚀、还原性气氛腐蚀、露点腐蚀、应力腐蚀等之分。2　管内腐蚀2.1　汽水腐蚀　　汽水腐蚀是由于金属铁被水蒸汽氧化而发生的一种化学腐蚀。汽水腐蚀是过热器管的主要腐蚀形式，在蒸发管中当发生汽水分层或循环停滞时也会发生，其特征是均匀腐蚀。过热蒸汽在450℃时，可直接与铁发生下列反应：　　　　3Fe＋4H2O→Fe3O4＋4H2↑　　当温度为570℃以上时，其反应生成物为Fe2O3：　　　　Fe＋H2O→FeO＋H2↑　　　　2FeO＋H2O→Fe2O3＋H2

3、↑　　防止汽水腐蚀的方法有：消除倾斜角度较小的蒸发段，确保水循环正常，对于过热温度较高的过热器，应采用耐热、耐腐蚀性能较好的合金钢管等。2.2　碱腐蚀　　碱腐蚀是通过强碱的化学作用，使管内壁面的Fe3O4保护膜遭到破坏，而后使金属基体遭到进一步氧化的一种化学腐蚀。例如对于苛性碱(NaOH)，它通过如下反应：　　4NaOH＋Fe3O4→2NaFeO2＋Na2FeO2＋2H2O使Fe3O4保护膜遭到破坏，露出的铁直接与NaOH发生如下反应，使金属表面不断腐蚀：　　Fe＋2NaOH→Na2FeO2＋H2↑　　炉水的酸碱性应由添加HCl和NaOH来调节的，当p

4、H值保持在10～11时，铁的腐蚀速率变得很小。如果pH值保持在13以上，就会发生较严重的碱腐蚀。　　碱腐蚀与水处理方法关系很大，氢氧化钠处理法是添加NaOH将pH值保持在10～11左右，并用磷酸三钠来除去硬度的方法。该方法的缺点是固体物质较多，它们附着于管内表面造成碱浓缩，产生碱腐蚀的危险很大。调整磷酸处理法是添加磷酸三钠将pH值保持在10～10.5之间的方法。为了防止形成游离碱，应将Na2＋与PO43－的比例保持在3以下，但由于磷酸三钠的溶解度随温度变化，在110℃以上时，随着温度的升高，溶解度降低，倘若添加过量的磷酸钠，则会在管壁的过热区析出磷酸盐

5、。鉴此，只添加少量的磷酸钠，例如使PO43－4离子浓度保持在0.5～6ppm左右，pH值保持在9～10.5的范围，这样就能避免出现盐析现象。不过，如果是高压锅炉，即使如此微量的固体物质，也会在炉壁上析出，仍可造成为碱腐蚀。　　碱腐蚀一般发生在水冷壁管的高温区，或者由于结垢和局部阻碍物造成的局部过热区。由于炉管局部过热，导致NaOH在该处浓缩。例如当过热度(＝管壁温度－饱和温度)为10℃时，根据锅炉压力的大小，NaOH可浓缩为5%～20%。因此，即使把炉水中的NaOH浓度控制在100mg／L以下，在管内无垢的情况下，NaOH也可浓缩到万分之几，在管内有垢

6、时，则可浓缩到百分之几十的程度。　　防止碱腐蚀要从防止炉管局部过热和降低炉水中NaOH浓度两方面入手。锅炉及时排污，可减轻碱腐蚀。除了上面提到的在炉水中加入适量的磷酸盐，可以降低游离NaOH。另外，防止炉水受到碱性再生剂的污染，也是需要注意的方面。2.3　酸腐蚀　　当浓缩炉水中含有较多的MgCl2和CaCl2时，这两种化合物会与水作用生成盐，使炉水中氢离子浓度增加。软化装置中酸性再生以及冷却塔的污染，酸性清洗后的残留液，都会使炉水酸化，发生如下酸腐蚀：　　2H＋＋Fe0→Fe2＋＋H2↑　　酸腐蚀一般发生在疏松的垢层下，热流密度较大和汽膜形成的区域。酸

7、腐蚀的特征是被腐蚀的炉管表面出现与碱腐蚀类似的麻点和凹坑，但由于Fe2O3不溶于酸性介质，故在酸腐蚀的炉管表面会出现红色氧化层(Fe2O3)。　　防止汽膜形成和表面结垢，防止炉水污染，及时消除酸性残液，可以减轻酸腐蚀。2.4　气体腐蚀　　锅炉给水中如含有较多的氧和二氧化碳气体，就会使炉管发生电化学腐蚀。电化学腐蚀是由于在金属表面形成若干微电池的结果。在微电池的阳极，铁失去电子，以Fe＋＋的形式溶于水中，电子则留在金属表面。当炉水中含有氢、氧、二氧化碳等阳离子时，这些阳离子极易接受电子，金属表面上的电子会从微电池的阳极流向阴极，在阳极处与炉水中的阳离子结

8、合而消失。于是，微电池阳极处的电平衡遭到破坏，使Fe＋＋继续溶入水中，从而使该处的金属不断遭到