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      锅炉受热面高温腐蚀分析

      2020-2-1 12:15:06      点击:
      大家都知道,高温腐蚀对锅炉受热面的破坏性非常大,但高温腐蚀到底是高温烟气腐蚀还是高温蒸汽腐蚀呢?其实, 高温腐蚀既包括管外的高温烟气腐蚀也包括管内的高温蒸汽腐蚀。
      高温烟气腐蚀(煤中含硫和煤灰含碱是引起高温腐蚀的关键因素)
      锅炉受热面高温腐蚀分析
      如果煤粉在气流的作用下,在贴壁附近燃烧,使其周围区域严重缺氧,形成还原性气氛,导致炉内腐蚀性气氛增强。在含氧量较高的区域H2S的含量较低;而在含氧量较低且CO含量较高的区域H2S的含量较高, 导致严重的高温腐蚀。当蒸汽温度高于565℃时,燃料灰分中含有较多的S、V及碱性物质等成分时,往往在覆盖有熔盐或积灰层下的管壁上发生烟灰腐蚀。燃料中含有的S、V及碱性物质越多,炉管金属的耐蚀性、耐热性越差,腐蚀越易发生;管壁温度越高,腐蚀越严重。
      锅炉受热面高温腐蚀分析
      1.硫腐蚀
      燃煤灰分中的碱金属(Na+、K+)在炉内高温状态下处于气态,其凝结温度为730℃左右。当炉内高温烟气进入对流烟道时,接触到壁温低于700℃的受热面,气态钠、钾成分会在管子表面凝结,形成碱金属化合物沉淀层,一些带有其他成分的灰粒也同时被粘附在管子表面。含硫燃料燃烧时生成的SO2、 SO3气体是对煤灰腐蚀的重要条件。烟气中的SO2、 SO3与碱金属成分接触发生反应,形成熔融状态的负荷硫酸盐,在受热面管壁590℃左右对金属的腐蚀性很强。
      2.氯化物型腐蚀
      燃用高氯化物燃料时,炉内存在氯化物型腐蚀,燃煤中的氯在燃烧过程中是以NaCl的形式释放出来的,NaCl易与H2O、SO2和SO3反应,生成Na2S04和HCl气体。试验表明氯化物型腐蚀在400-600℃最快。
      3.钒腐蚀
      钒腐蚀机理重油中的V、Na、S等元素,燃烧后会变成V2O5、Na2O, SO2等物质。V是引起油灰腐蚀的主要成分,当V与其它组元化合时,形成了低熔点化合物。这些化合物沉淀于过热器和再热器及其紧固件的表面,呈熔融态时破坏管壁表面具有保护性的氧化膜,加快腐蚀速率。钒腐蚀的机理有多种解释,尚无定论。
      锅炉受热面水、汽侧的高温腐蚀
      受热面水、汽侧的高温腐蚀种类有: 水蒸汽氧化腐蚀、垢下腐蚀、氧腐蚀等。
      1.水蒸汽氧化腐蚀
      当蒸汽过热温度在450℃以上时,蒸汽与碳钢发生反应生成Fe的氧化物,使管壁减薄。汽水腐蚀是过热器受热面中的主要腐蚀过程,属于均匀腐蚀,一般不很强烈。大型火力发电锅炉的过热器和再热器使用的是奥氏体不锈钢,在运行一段时间后,钢管内壁生成具有双层结构的氧化皮,外层由Fe2O3锈层和Fe304锈层组成,内层由含Fe、Ni、Cr的尖晶石型氧化物组成。氧化皮生长到一定厚度,其外层在停炉时会发生剥落,并堆积在过热器管的U形弯曲部位。当锅炉启动时阻塞了蒸汽的回路,因而易于发生因过热而引起的喷泄事故一部分氧化皮飞溅到涡轮叶片上,成为磨损腐蚀的原因。这样的事故往往发生在蒸汽温度较高的锅炉,在蒸汽温度较低的锅炉。
      2.垢下腐蚀
      垢下腐蚀是造成锅炉损坏的另一重要形式, 腐蚀速度快.目前, 对这种腐蚀发生的机理尚无统一的认识.一般认为, 当受热面金属表面的沉积物中含有氧化铁和氧化铜等杂质时, 这些氧化物电位高, 成为阴极, 而管壁的电位低, 为阳极.阳极的Fe 不断溶出, 与氧化铁和氧化铜发生反应。垢下腐蚀一般发生在高热负荷区, 是大容量高参数锅炉常见的腐蚀方式.
      3.氧腐蚀
      当锅炉给水中残留有溶解氧和CO2 时, 管壁金属中的纯铁与杂质之间产生电位差, 形成无数个微小的腐蚀电池.电极电位低的纯铁为腐蚀电池的阳极, 电极电位高的杂质为腐蚀电池的阴极, 阳极铁失去电子成Fe2 +进入水膜.同时, 在阴极溶解氧得到电子与水结合生成OH- , Fe2 +和OH-结合生成Fe(OH)2, 而Fe(OH)2是不稳定的, 管壁金属便很快遭到腐蚀。
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