锅炉水汽系统的腐蚀与防护
锅炉汽水系统的腐蚀问题和防腐措施分析
• 84•内燃机与配件锅炉汽水系统的腐蚀问题和防腐措施分析王军(广东国华粵电台山发电有限公司，台山529228)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。
本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0引言流动加速腐蚀（Flow Accelerated Corrosion,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甚至管材断裂，为火电站安全带来巨大隐患。
当前我国电站超临界机组、大型锅炉火电机组呈现爆发式增长发展趋势，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究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两种金属的基底薄弱，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发生的重要位置。
水处理-汽水系统金属的腐蚀及防止
6.锅炉的除氧
6.2 锅炉氧腐蚀的防止 ⑷化学除氧 ③钢屑除氧 含有溶解氧的水流经装钢屑的过滤器。 3Fe + 2O2 → Fe3O4 ④新型除氧剂 如：碳酸肼、对苯二酚等。
7.停用锅炉的腐蚀与保护
7.1 停用锅炉的腐蚀 特点：主要是氧腐蚀，表现为全面腐蚀，腐蚀严重时 也常出现皿状腐蚀和孔蚀。腐蚀产物以高价氧化铁为 主，表面显黄褐色。
4.锅炉给水系统金属的腐蚀
氧腐蚀的部位：运行中的给水管道、省煤器（尤其是 省煤器入口段）、开口水箱、疏水系统。给水氧含量 很高时，对炉管、过热器和蒸汽管路产生腐蚀。 4.2游离二氧化碳的腐蚀 原理：CO2 + H2O →H+ + HCO3阴极：2H+ + 2e →2H →H2 阳极：Fe → Fe2+ + 2e 腐蚀特征：金属均匀变薄；腐蚀产物易溶，往往引起 锅内结垢和腐蚀。 腐蚀部位：补水管道（非软化水管）
6.锅炉的除氧
6.1 锅炉氧腐蚀的影响因素 ①氧的浓度：氧浓度增加，腐蚀速度增加 ②pH值的影响： pH值＜4， pH值下降，腐蚀速度增加。 pH值4～10，腐蚀速度几乎不变。 pH值10～13， pH值增加，腐蚀速度下降。（保护膜） pH值＞13， pH值增加，腐蚀速度增加。 ③水的温度：密闭系统中，水温升高，腐蚀加快。 ④水中离子：通常水中的H+、Cl-、SO42-对腐蚀起加速作用， OH-浓度不太大时，起抑制作用。 ⑤水的流速：流速增加，氧腐蚀速度加快。
7.2停用锅炉的保护方法的分类及选择原则 （1）停用保护方法分类 ①阻止空气进入锅炉汽水系统内部。 ②降低锅炉水汽系统内部的湿度。 ③使用缓蚀剂。
7.停用锅炉的腐蚀与保护
7.1 停用锅炉的腐蚀 特点：主要是氧腐蚀，表现为全面腐蚀，腐蚀严重时 也常出现皿状腐蚀和孔蚀。腐蚀产物以高价氧化铁为 主，表面显黄褐色。
锅炉汽水系统的腐蚀问题和防腐措施
氧水 在设备 内长期 静止 浸泡等 。
４ ２ 调节好 水的 口 值 ． Ｈ 减 少给 水 中金 属 氧化 物 含量 ， 防止 泄 漏 ， 调整 炉 水的 ｐ Ｈ值 。锅炉 在正 常运 行条 件 下 ， 属 表 面覆 盖 金 着 致密 的 Ｆ ４ 护膜 ． ｂ０ 保 使锅 炉免受 腐蚀 。但 是如 果 该膜 被破 坏或呈疏 松 ， 金属 受腐 蚀。 而促 使 Ｆ ４ 则 目０ 膜破坏 或 疏松 的最 重 要 因 素是 水 溶 液 的 ｐ 值 。 随 Ｈ 着水 的 ｐ 值 增大 ， 铁 的腐蚀 明显 减少 。 图 １把水 Ｈ 钢 的 ｐ 值 从 ８提 高 到 １ Ｈ ０对 减 少 钢 铁 腐 蚀 有 明显 效
章时产生腐蚀的原 因进行 了分析 ， 井提 出了预 防和减 少腐蚀的措施 。
关键 词 锅 炉给 水 蒸汽 腐蚀 防腐蚀 措 施
ｌ 前 言
化肥 厂 的主要 车 间 ： 成 、 素 、 汽 ， 生产 工 台 尿 水 其
艺系统和 汽水 系统 构成一个 庞大 的网络 ， 并且两者 紧 密相关 。锅炉 给水是 由脱盐水 和冷凝 液供 给的 ， 水 给 质 量的好 坏影 响着全厂 整个锅 炉水 系统 、 汽系统 蒸
如果 炉 水 碱 度 浓 度 不 大 ， 使 在 高 温 下 ， ｅ 即 Ｆ
位． 一般 均有 突起的腐蚀 产物 ， 从表面 上看 ， 乎是 一 似 层均匀 面较 厚的锈层 ， 层下 面 的金 属表面有 许多 高 锈
一
（ ＯＨ） 转 变成 的是致 密 的 Ｆ ３ 保护膜 ， 高 了抗腐 ２ ｅ ０４ 提
２ ｏ２ ｃ ＋Ｆ （ ｅ ＯＨ） 一 ２
．
况称 为腐蚀 。凡是 与 周 围介 质直 接 起 化 学作 用 而使
金 属破 坏 的过程均 属于化 学腐蚀 ； 若在腐 蚀过 程 中还 伴 有 电流产生 ， 则属于 电化学 腐蚀 。 如果一 种金 属 （ 、 、 铁 铜 铝等 ） 电解 质溶 液 相 接 与 触， 金属 表面的正 离子 受到极 性水分 子的作 用而 发生
工业锅炉停炉期间的腐蚀与防护
工业锅炉停炉期间的腐蚀与防护工业锅炉是工厂生产过程中的重要设备，它起着加热和产生蒸汽的作用，为生产提供了重要的动力支持。
在工业锅炉停炉期间，由于长时间不运行，锅炉内外将面临腐蚀的问题。
腐蚀会对锅炉的使用寿命和安全性造成严重影响，因此必须采取相应的防护措施。
一、停炉期间的腐蚀原因1. 湿气腐蚀：停炉后锅炉内部温度下降，形成冷凝水，导致内部金属表面受潮，容易发生湿气腐蚀。
冷凝水中的氧气和二氧化碳会加速金属腐蚀，形成腐蚀产物，直接影响锅炉的使用寿命。
2. 酸性腐蚀：在停炉期间，锅炉内部可能残留有酸性物质，比如锅炉水中的酸性物质或是生产过程中使用的酸性溶液，这些物质会对金属管道和设备产生酸性腐蚀，严重影响设备的安全性和稳定性。
3. 热焓腐蚀：部分锅炉在停炉期间废气冷凝器内会形成高温碱性腐蚀物，长期停炉会使其形成热焓腐蚀，严重影响废气冷凝器的使用寿命。
4. 沉积物腐蚀：停炉期间，锅炉内部的水可能存在各种沉积物，比如铁水、灰渣、硫化物等，这些物质会对锅炉管道和设备产生腐蚀，增加设备维护和清洗的难度。
二、腐蚀的防护措施1. 清洗和干燥：在停炉之前，应对锅炉进行全面清洗，将水和沉积物清除干净，然后对设备进行干燥处理，确保内部干燥。
这样可以有效避免湿气腐蚀和沉积物腐蚀。
2. 防酸性腐蚀：在停炉期间，加入缓蚀剂和防腐剂，保护锅炉内部金属管道和设备不受酸性腐蚀的影响，确保设备的安全性和稳定性。
4. 定期检查和维护：在停炉期间，定期对锅炉内部进行检查和维护，及时发现腐蚀问题并进行处理，确保设备的安全性和稳定性。
5. 定期通风和控制湿度：在锅炉停炉期间，定期对锅炉进行通风，控制室内的湿度，减少锅炉内部产生的冷凝水，降低湿气腐蚀的发生。
6. 使用防腐材料：在锅炉的建设和维护中，选择具有良好耐腐蚀性能的材料，可以有效降低腐蚀的发生。
三、结语工业锅炉是工厂生产过程中不可或缺的设备，停炉期间腐蚀问题的存在严重影响了设备的使用寿命和安全性。
锅炉汽水系统的腐蚀问题和防腐措施分析
锅炉汽水系统的腐蚀问题和防腐措施分析摘要：锅炉汽水系统如果不采取适当的保护措施，进入锅炉内的氧气会很容易使潮湿的金属表面产生腐蚀。
因此，在采用适当的保护，对防止锅炉腐蚀，延长锅炉的使用寿命，有着重要的意义，需要进一步加强对其的研究。
基于此本文分析了锅炉汽水系统的腐蚀问题和防腐措施。
关键词：锅炉汽水系统；腐蚀问题；防腐措施1、腐蚀类型及特征1.1、气体腐蚀在中性或碱性介质中发生的气体腐蚀，其基本特征是:在金属表面上形成点蚀或溃疡腐蚀。
在腐蚀部位，一般均有突起的腐蚀产物，从表面上看，似乎是一层均匀面较厚的锈层，锈层下面的金属表面有许多高低不同的点蚀坑。
当给水中含有溶解氧时，它的危害主要表现在以下几个方面:破坏金属表面的保护膜使它变成铁锈而脱落，反应式为:从上式可见，水中的CO2越多，生成的H+就越多，pH也就越低，引起氢去极化腐蚀，当水中同时存在CO2和O2时，阴极上则同时存在H+和O2去极化剂，使腐蚀加剧。
1.2、水蒸汽腐蚀这种腐蚀主要发生在锅炉受热面水流动工况不良的部位。
如发生水汽分层，水流不畅等部位，水汽腐蚀的特征是在金属表面上有一层紧密的“鳞片”状氧化铁层，下面的金属出现较大面积的减薄。
1.3、应力腐蚀锅炉金属产生应力腐蚀破裂时，常发现裂纹周围附有炉水中的固体盐类，在裂纹内还有灰黑色的腐蚀产物。
苛性脆化腐蚀就是由于锅炉金属在过应力的条件下与水在裂缝中浓缩的氢氧化钠作用而引起的。
1.4、腐蚀疲劳当受热面受到交变热应力，并同时受电化学腐蚀时，金属的疲劳极限大大降低，形成穿晶裂缝，这种情况称为腐蚀疲劳。
其特征是金属产生了裂纹或破裂。
裂纹大多在表面上的一些点蚀坑处延伸或在氧化膜破裂处向下发展。
锅炉汽包或下降管等部位常发生腐蚀疲劳问题。
2、锅炉汽水系统防腐措施2.1、除氧可以采取热力除氧和化学除氧两种方法给水热力除氧通过热力除氧器来实现，这种除氧方法，可将水中绝大部分的溶解氧除去。
根据气体溶解定律，热力除氧法不仅能除去水中的溶解氧，而且也可以除去水中其它各种溶解气体，包括大部分的游离CO2。
第四节 锅炉的腐蚀与防护
(N2H3)2CO＋H2O→2N2H4＋CO2
N2H4＋O2→N2＋2H2O
肟类除氧剂
如甲基乙基酮肟、丙酮肟、乙醛肟等。其除氧反应，
除此之外，肟类除氧剂还是金属钝化剂，他们与Fe2O3、CuO反应生成保护性氧化物，防止金属腐蚀，
2R1R2CNOH＋6Fe2O3→2R1R2CO＋4Fe3O4＋N2O＋H2O
热力除氧器不仅能除去水中溶解氧，而且可除去其他溶解气体如游离CO2，而且还会使水中HCO3-发生分解，这是因为除去了游离CO2，下述平衡被打破：
2HCO3-≒CO2↑＋H2O＋CO32-
运行注意事项:
水应加热至沸点
解吸出来的气体应能通畅地排走
送入的补给水量应稳定
并列运行的各台除氧器负荷应均匀
(2)化学除氧
阳极反应Fe→Fe2+＋2e
阴极反应2H+＋2e→2H→H2
由于阴极反应发生在沉积物下，产生的H2不能很快扩散到汽水混合区域，因此在管壁和沉积物之间积累了多余的氢，一部分氢可能扩散到金属内部，与碳钢中的碳化铁（渗碳体）发生反应：Fe3C＋2H2→3Fe＋CH4
因而造成碳钢脱碳，金相组织受到破坏，并且CH4会在金属内部产生应力，使金相织产生裂纹。
当金属除了受某些侵蚀性介质的作用外，同时还受机械应力的作用时，会发生裂纹损坏，称为应力腐蚀。
锅炉金属的应力腐蚀有以下几种：疲劳腐蚀、应力腐蚀开裂、苛性脆化。
提高给水水质，防止给水系统腐蚀而使给水中铜铁含量增大
尽量防止凝汽器泄漏。酸性腐蚀中MgCl2、CaCl2的主要来源就是凝汽器泄漏而导致冷却水进入。碱性腐蚀中的NaOH也是由于冷却水泄漏把碳酸盐带入给水中，在锅内高温下，碳酸盐发生下列反应：
第二章锅炉水汽系统腐蚀、结垢与防止
这两种反应都是化学反应，所引起的腐蚀都是化学腐蚀。 当产生这种腐蚀时，管壁均匀的变薄，腐蚀产物常常呈粉 末状或鳞片状，多为Fe3O4。
三、水蒸气腐蚀(2)：部位
在锅炉内，发生汽水腐蚀的部位，一般在以下两处： ⑴汽水停滞部分。当锅炉有水平或者倾斜度较小的管 段，以致水循环不畅，发生汽塞或者水汽分层时，就可 能因为蒸汽过热而产生汽水腐蚀。 ⑵过热器中。过热蒸汽温度一般在450-570 ºC范围内。 正常情况下，过热蒸汽管壁上会形成一层黑色Fe3O4保 护膜防止腐蚀。如果运行中过热器热负荷和温度波动很 大，使保护膜遭到破坏，那么过热器管壁就会遭受严重 的汽水腐蚀。
三、水蒸气腐蚀(1)：原理
当过热蒸汽温度高达450 ºC时（过热蒸汽管管壁温度约为 500º C），就要和碳钢发生反应；在450-570 ºC之间时，它 们的反应生成产物为Fe3O4：
3Fe + 4 H 2 O → Fe3 O4 + 4 H 2
Fe + H 2 O → FeO + H 2
当温度达到570 ºC以上时，反应生成物为氧化铁Fe2O3 ：
碱性腐蚀过程示意图(非炉管)
Anodic reaction 阳极反应
+2e
-
H2O Fe
Fe2+ + 2 OH OH-
Fe(OH)2
OH+ H+
Cathodic reaction 阴极反应
2e 2e
-
+ + 2H
H2
With dissolved oxygen : 4 e- + O2 + 2 H2O → 4 OH-
工业锅炉停炉期间的腐蚀与防护
工业锅炉停炉期间的腐蚀与防护
工业锅炉停炉期间，由于缺乏水和燃料的供应，锅炉内部的冷却系统会停止运行，导
致锅炉内部产生腐蚀。
腐蚀是金属在氧气和水存在的条件下的一种化学反应，使金属表面
逐渐腐蚀破坏。
为了防止锅炉在停炉期间腐蚀，需要采取一系列的防护措施。
停炉前需要彻底清洗锅炉内部的水垢和污垢。
水垢和污垢会附着在锅炉的内壁和管道
表面，形成保护膜，阻止腐蚀介质与金属表面直接接触。
如果停炉前不清洗，这些保护膜
会在停炉期间发生变化，不再起到保护作用，从而使锅炉易受腐蚀。
停炉时需要排空锅炉内的水和低温烟气。
水和低温烟气中含有大量的氧气和有害气体，会加速锅炉内金属的腐蚀。
排空水和低温烟气可以减少腐蚀介质的存在，降低腐蚀的发生率。
可以选择在停炉期间给锅炉内部喷涂腐蚀抑制剂。
腐蚀抑制剂是一种能够抑制金属腐
蚀的化学物质，可以形成一层保护膜，减少腐蚀介质对金属的侵蚀。
喷涂腐蚀抑制剂可以
增加锅炉内部金属的耐腐蚀性，延长锅炉的使用寿命。
停炉期间定期检查锅炉内部的腐蚀状况。
检查可以帮助及时发现锅炉内部的腐蚀问题，采取及时的措施进行修复。
检查还可以评估之前的防护措施的效果，调整和改进防护措施，提高锅炉的防腐蚀性能。
工业锅炉在停炉期间容易受到腐蚀的侵害，为了保护锅炉的金属部件，需要采取一系
列的防护措施。
清洗锅炉内部的水垢和污垢，排空锅炉内的水和低温烟气，喷涂腐蚀抑制
剂和定期检查锅炉内部的腐蚀状况是常用的防护方法。
这些防护措施可以减少锅炉内金属
的腐蚀，延长锅炉的使用寿命。
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1
水冷壁的作用是： ✓ 吸收炉膛高温辐射热量，
使管内的水汽化； ✓ 降低炉膛内壁温度，保
护炉墙，防止结焦。 水冷壁的布置：
水冷壁布置在炉膛四周， 犹如钢管组成的笼子， 包围着火焰，把火焰与 炉墙隔开。
2
炉内腐蚀的形式 氧腐蚀
锅炉介质浓缩腐蚀 水蒸气腐蚀 应力腐蚀
3
氧腐蚀
在水侧沉积物中蒸汽的蒸浓效应
7
腐蚀原理
在正常高温运行条件下，炉内金属表面上常覆 盖着一层Fe3O4膜，这是金属表面在高温锅炉 水中形成的，这样形成的Fe3O4膜是致密的， 具有良好的保护性能，锅炉可以不遭受腐蚀。 但是如果此Fe3O4膜遭到了破坏，那么金属表 面就会暴露在高温的炉水中，非常容易受到腐 蚀。促使Fe3O4膜破坏的一个最重要的因素， 是锅炉水的pH值不合适。
如果沉积物下腐蚀速度达到1.5～5mm/s 时，一般锅炉运行5000～30000h就会出 现腐蚀穿孔，甚至爆管等
5
部位：只发生在水冷壁，是高温高压条件下发生的特有
的腐蚀形式。水冷壁管有介质局部浓缩的部位，如附着 物下面、缝隙内部、有汽水分层的部位。一般是热负荷 较高的向火侧，而背火侧、过热器、再热器不发生介质 浓缩腐蚀。
锅炉酸性腐蚀原因-酸性物质的来源：
（1）化学除盐水使炉水呈酸性 ①炉水缓冲能力差 用化学除盐水作锅炉补给水，其水质较纯，通过加PO43-提高其缓冲性，
在正常运行情况下，不会有大气侵入锅内，而 且即使给水中带有微量的氧，也往往在省煤器 中就消耗完了，所以锅内不会发生氧腐蚀。但 当发生下列情况时，就有可能发生氧腐蚀。
除氧器运行不正常； 锅炉在基建和停用期间无防护；
4
沉积物下腐蚀
当锅内金属表面附着有水垢或水渣时， 在其下面会发生严重的腐蚀，称为沉积 物下腐蚀，这是目前高压锅炉内常见的 一种腐蚀。
锅炉发生介质浓缩腐蚀时，被腐蚀部位的金属表面有腐
蚀产物附着，有的疏松多孔，有的致密坚硬，其主要成 份是Fe3O4，其中还夹杂炉水。 在锅炉的介质浓缩腐蚀中，以碱腐蚀较常见。在腐蚀穿
孔以前，外观无任何变化，用一般检查手段（如水压试 验等）无法知道蚀坑的情况。蚀坑的穿孔几乎都是在锅 炉运行中发生而引起故障。这是很危险的一种腐蚀形式。 酸腐蚀6会造成大面积损坏。
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铜的腐蚀与pH值的关系
Average copper release as a function of pH shows optimum pH in range of 8.8 to 9.2 for different copper-based alloys (Courtesy of EPRI)
The best pH for protection of copper alloys is somewhat lower than the optimum level for carbon steel. For systems that contain both metals, the condensate and feedwater pH is often maintained between 8.8 and 9.2 for corrosion protection of both metals. The optimum pH varies from system to system and depends on many factors, including the alloy used. To elevate pH, neutralizing amines should be used instead of ammonia, which(氨水） (especially in the presence of oxygen) accelerates copper alloy corrosion rates. Also, amines form protec16tive films on copper oxide surfaces that inhibit corrosion.
Fe→Fe2++2e 2H++2e→H2
腐蚀过程图示
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ห้องสมุดไป่ตู้
Anodic reaction
H2O
阳极反应
Fe Fe2+ + 2 OH-
OH-
+ 2 e-
OHFe(OH2)
+
H+
Cathodic reaction 2 e - + 2H+
H2
阴极反应
2e With dissolved oxygen :
4 e- +O2 +2 H2O4 OH-
一般情况下常采用往炉水中加Na3PO4的方式，使炉水 pH＝9~10。但由于某种原因，比如凝汽器泄露，可能使全 炉的炉水pH<7，或局部炉水pH<7，造成炉管酸性腐蚀。
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Iron corrosion product release from carbon steel in boiler feedwater.
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酸腐蚀的范围比碱腐蚀的范围大，尤其是大容量锅炉，酸 腐蚀的危害更大。
酸腐蚀特征
在水冷壁管的向火侧产生强烈腐蚀，其形貌呈沟槽状或 条状，管壁无腐蚀产物，管壁减薄。酸腐蚀引起金属脱碳， 金属材料的强度、韧性等机械性能降低，呈脆性爆破。引起 损坏的范围较大，往往超过水冷壁管总数的30％。
发生酸腐蚀的原因
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保护膜的形成
锅炉正常运行时（300℃），钢铁表面与炉水反应生成 Fe3O4保护膜：
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 8H2 锅 炉 运 行 时 ， 要 求 炉 水 pH ＝ 9~11 （ 严 格 说 pH ＝ 9~10），若pH偏离正常范围，将破坏Fe3O4保护膜。 其过程为：炉水局部浓缩产生浓碱或浓酸；Fe3O4保护 膜被碱或酸破坏；炉管表面金属被碱或酸腐蚀。
图示：腐蚀速度和溶液的pH值的关系
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钢在水溶液中的腐蚀速度与pH值的关系
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低碳钢
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管壁金属的腐蚀过程
酸性腐蚀：
炉水局部pH低时，pH<8。 Fe3O4＋8H＋→Fe2++2Fe3++4H2O
（或Fe3O4+8HCl→FeCl2+FeCl3+4H2O） 使金属保护膜溶解。继而发生酸腐蚀电化学反应：