g第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀

第三节 停用腐蚀与停用保护
一、停用腐蚀 锅炉、汽轮机、凝汽器、加热器等热力设备在停运期间，如果不采取有 效的保护措施，设备金属表面会发生强烈的氧腐蚀，这种腐蚀常称为热 力设备的停用腐蚀。 1．停用腐蚀产生的原因 (1)水汽系统内部有氧气。 (2)金属表面有水膜，或金属浸于水中。 2．停用腐蚀的特征 各种热力设备的停用腐蚀，主要是氧腐蚀，但各有不同特点。 在停用期间，过热器和再热器中有积水的部位，如立式过热器和再热器 的下弯头部位常发生严重的氧腐蚀；同时，水冷壁和省煤器系统都可能 遭受大面积的氧腐蚀，并且省煤器出口段腐蚀更严重。 汽轮机的停用腐蚀，通常在喷嘴和叶片上出现，有时也在转子叶轮和转 子本体上发生。停机腐蚀在有氯化物污染的机组上更严重，并表现为点 蚀。 停用时氧腐蚀的主要形态是点蚀。停用时的氧浓度比运行时大，腐蚀范 围广、面积大。停用时温度低，所以形成的腐蚀产物表层显黄褐色，其 附着力低、疏松、易被水带走。因此，停用腐蚀往往比运行时的氧腐蚀 更严重。



(4)给水压力法。锅炉停运后，用除氧合格(溶解氧含量小于 7ug/L)的给水充满锅内，并保持给水压力0.5～1.0MPa，及 一定溢流量，以防空气漏入。 (5)氨水法。锅炉停运后，放尽锅内存水，用氨溶液作防 锈蚀介质充满锅炉，防止空气进入。使用的氨液浓度为 500～700mg/L。因为浓度较大氨液对铜合金有腐蚀，因此 使用此法保护前应隔离可能与氨液接触的铜合金部件。 (6)联氨法。锅炉停运后，把锅内存水放尽，充入在除盐水中 加适量联氨、并用氨调pH值的保护液。该保护液中联氨过剩 量应在200mg/L以上，保护液的pH值应达到10～10.5。联氨 法在汽包炉和直流炉上都可采用，锅炉本体、过热器均可采 用此法保护。但中间再热机组的再热系统，不能用此法保护， 因为再热器与汽轮机系统连接，用湿式保护法，汽轮机有进 水的危险，再热器系统可用干燥热风保护。应用联氨法保护 的机组再启动时，应先将保护液排放干净，并彻底冲洗。锅 炉点火后，应先后向空排汽，直至蒸汽中氨含量小2mg/kg时 才可送气，以免氨浓度过大而腐蚀凝汽器铜管。对排放的联 氨保护液要进行处理后才可排入河道，以防污染。



3．温度的影响 温度越高，氧腐蚀速度越快。 4．离子成分的影响 水中的H+、Cl-、SO42-等离子对钢铁表面的氧化物保护膜具有破坏作用， 故随它们的浓度增加，氧腐蚀的速度也增大。 5．水流速的影响 水的流速增大，钢铁的氧腐蚀速度提高。


四、运行中氧腐蚀的部位
氧腐蚀主要发生在温度较高的高压给水管道、省煤器等部位。 在疏水系统中，溶解氧浓度接近饱和值，并且水中溶解有较多的游离二 氧化碳，因此氧腐蚀比较严重。 锅炉运行时，省煤器入口段的腐蚀一般比较严重。



4．防止二氧化碳的腐蚀的方法 (1)减少补给水的带入的碳酸化合物。 (2)防止凝汽器泄漏，提高凝结水质量。 (3)防止空气漏入水汽系统，在进行AVT时应提高除氧器和凝汽器的除气效率。 三、汽轮机的酸性腐蚀 1．汽轮机的酸性腐蚀的部位和特征 由于用氨调节给水的pH值，水中某些酸性物质的阴离子容易被蒸汽入汽轮机， 从而引发汽轮机的酸性腐蚀。汽轮机的酸性腐蚀主要发生在低压缸的入口分流装 置、隔板、隔板套、叶轮，以及排汽室缸壁等。受腐蚀部件的金属表面保护膜被 破坏，金属晶粒裸露完整，表面呈现银灰色，类似钢铁受酸浸洗后的表面状况。 隔板导叶根部常形成腐蚀凹坑，严重时，蚀坑深达几毫米，以致影响叶片与隔板 的结合，危及汽轮机的安全运行。这种腐蚀常发生在铸铁、铸钢或普通碳钢部件 上，而在这些部位的合金钢部件则不发生酸性腐蚀。 2．汽轮机发生酸性腐蚀的原因 汽轮机酸性腐蚀发生在产生初凝水的部位。初凝水的pH值可能降到中性、甚至 酸性pH值范围。这种性质的初凝水对形成部位的铸钢、铸铁和碳钢部件具有侵 蚀性。当有空气漏入热力设备水汽系统中使蒸汽中氧含量增大时，也使蒸汽初凝 水中的溶解氧含量增大，从而大大增加了初凝水对低压缸金属材料的侵蚀性。 3.防止汽轮机酸性腐蚀的方法 最根本的措施是严格控制给水的纯度，确 保给水的电导率(氢离子交换后， 250℃)<0.2uS/cm。

2．低分子有机酸和无机强酸 生水中这些有机物在补给水处理系统中仍有部分有机物进入给水系统。 另外，由于凝汽器的泄漏，冷却水中类似的有机物也可能直接进入水汽 系统。有机物在给水和炉水中受热分解后，可产生甲酸、乙酸、丙酸等 低分子有机酸。



二、水汽系统中的二氧化碳腐蚀 1．二氧化碳腐蚀的部位和特征 水汽系统中的二氧化碳腐蚀是指溶解在水中的游离二氧化碳导致的析氢腐蚀，二氧化碳腐 蚀比较严重的部位是在凝结水系统。 其特征是材料的均匀减薄。因为在这种条件下生成的腐蚀产物的溶解度较大，易被水流带 走。 2．二氧化碳腐蚀的机理 钢铁在无氧的二氧化碳水溶液中的腐蚀速度主要取决于钢表面上氢气的析出速度。
当水的pH值小于4时，随着PH值的降低， 酸性腐蚀速度迅速增大，使氧腐蚀的影 响迅速减小；pH值介于4-9之间时，H+ 浓度很低，腐蚀主要取决于氧浓度，并 随溶解氧浓度的增大而增大，而与水的 pH值基本无关；pH值在9～13的范围内 时，铁表面发生钝化，且pH值越高，钝 化膜越稳定。
pH=7～11的范围内，pH值越低，低碳 钢的腐蚀速度越高；特别是当pH<8时， 碳钢的腐蚀速度随pH值的降低而迅速 上升；pH值提高到8以上，最好在9.5 以上，氧腐蚀速度最低。当水的pH值 大于13时，特别是在较高的温度和除氧 的条件下，腐蚀速度又将随pH值的提 高而急剧上升。






(7)联合保护法。联合保护法是最主要的保护法，因单靠一种保护法难以长期有 效地 防止锅炉的停用腐蚀。联合保护法中最常用的方法是：在锅炉停运后，先完成锅 炉放水，然后充入氮气，并在水中加入联氨和氨，使联氨量达200mg/L以上，水 pH值达10以上，氮压保护在0.03MPa以上。若保护时间较长，联氨量还需再增 加。 2．汽轮机和凝汽器停用保护方法 汽轮机和凝汽器在停用期间，采用干法保护。首先必须使汽轮机和凝汽器停 运后内部保持干燥。为此，凝汽器在停用以后，先排水，使其自然干燥，如底部 有积水可以采用吹干的办法除去。为了保持汽轮机和凝汽器在停用期间内部干燥， 可以在凝汽器内部放入干燥剂，如无水氯化钙、生石灰、硅胶等。 3．加热器的停用保护方法 因低压加热器和高压加热器所用的管材不同，所以保护方法也不同。 (1)低压加热器。如果低压加热器的管材是铜管，所采用的停用保护方法为干 法保护或充氮气保护；如果低压加热器的管材是不锈钢，可采用干法保护。 (2)高压加热器。高压加热器所用的管材为钢管，停用保护方法为充氮保护或 加联氨保护。加联氨保护时，联氨溶液的浓度视保护时间长短而不同，可以是 50～200mg/L，pH值用氨调至大于10。 4．除氧器的停用保护方法 因停用时间长短不同，所采用的保护方法也不同。若停用时间在一周以内，通热 蒸汽加热循环，维持水温大于106℃。若停用时间在一周以上至一季度以内，采 用把水放空，充氮气保护的方法，或者加联氨溶液，上部充氮气的保护方法。若 停用时间在一季度以上，采用干法保护，水全部放掉，水箱充氮气保护。


一、水汽系统中酸性物质的来源 1．二氧化碳 补给水中所含的碳酸化合物是水汽系统中二氧化碳的主要来源。其次， 凝汽器发生泄漏时，漏入凝结水的冷却水也会带入碳酸化合物，其中主 要是碳酸氢盐。另外，水汽系统中有些设备是在真空状态下运行的。当 这些设备的结构不严密时，外界空气会漏入，这也会使系统中二氧化碳 的含量有所增加。 碳酸化合物进入给水系统后，在高压除氧器中，碳酸氢盐会受热分解一 部分，碳酸盐也会部分水解，放出二氧化碳：
二、氧腐蚀的影响因素 1．溶解氧浓度的影响 当水中杂质较多(如水的氢电导率>0.3uS/cm)时，溶解氧主要起腐蚀作 用，碳钢的腐蚀速度随溶解氧浓度的提高而增大。 在高纯水中(氢电导率<0.15uS/cm)，溶解氧主要起钝化作用。此时， 随溶解氧浓度的提高，碳钢表面氧化膜的保护性加强，所以碳钢腐蚀速 度降低。 2.pH值的影响


五、防止运行中氧腐蚀的方法
(1)严格控制凝结水和给水的纯度，这是在超临界机组应用各种水化学工 况的前提条件； (2)依照不同水化学工况的要求，通过加氨适当地提高凝结水和给水的 pH值，并通过除氧(包括热力除氧和联氨处理)或加氧控制水中溶解氧的 浓度，促使钢表面形成良好的钝化膜。
Байду номын сангаас 第二节 热力设备的酸性腐蚀
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
第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀



一、氧腐蚀 1、特征 表面形成许多直径从lmm到20mm、30mm 不等的小鼓包。颜色可能呈黄、褐色、砖 红色或黑褐色，次层是黑色粉末状物，这 些都使腐蚀产物。将这些腐蚀产物除去之 后，便可看到一些大小不一的腐蚀坑，次 层的黑色粉末通常是Fe3O4，而在紧靠金 属表面处还可能有黑色的FeO层。 2、机理 阳极反应： 阴极反应：





二、停用保护方法 按照保护方法或措施的作用原理，停用保护方法可分以下三类： (1)阻止空气进入热力设备水汽系统内部。其实质是减小金属表面上的水膜或积 水中氧的浓度，如充氮法、保持蒸汽压力法等。 (2)降低热力设备水汽系统内部的湿度。其实质是防止金属表面上凝结水膜而 形成腐蚀电池，如烘干法、干燥剂法等。 (3)使用缓蚀剂或加碱化剂。缓蚀剂可增大金属阳极溶解过程和氧化剂阴极还 原过程的阻力，而提高pH值可使金属容易钝化。此类方法所用药剂有氨、联氨、 气相缓蚀剂、新型除氧一钝化剂等。 1．锅炉停用保护方法 (1)烘干法。 锅炉停运后，压力降到0.5～0.8MPa时，迅速放尽锅内存水，并利用炉膛余热烘 干受热面。若炉膛温度降至105℃，锅内空气湿度仍高于70％，则进行锅炉点火 继续烘干。一般在一周以内。 在烘干的过程中，若进行抽真空，可加速锅内排出湿气的过程，并提高烘干效果， 这就是负压余热烘干法；若将正在运行的邻炉的热风引入炉膛，同样可加速锅内 的干燥过程，这就是邻炉热风烘干法。在保护的过程中，采用抽真空或引入邻炉 热风的方法使锅内空气湿度低于70％，可将烘干法的保护期延长到1个月。 (2)充氮法。当锅炉压力降到0.3～0.5MPa时，接好充氮管，待压力降到0.05MPa 时，充人氮气并保持压力0.03MPa以上，阻止空气漏入锅内。 (3)蒸汽压力法。有时锅炉因临时小故障或外部电负荷需求情况而处于热态备用 状态，需采取保护措施，但锅炉必须准备随时再投入运行，所以锅炉不能放水， 也不能改变炉水成分。在这种情况下，可采用蒸汽压力法。其方法是，锅炉停运 后，用间歇点火方法，保持蒸汽压力大于0.5MPa，以防止外部空气漏入。


3．停用腐蚀的影响因素 (1)湿度。 (2)含盐量。 (3)金属表面清洁程度。 4．停用腐蚀的危害 (1)在短期内造成停用设备的大面积破坏，甚至腐 蚀穿孔。 (2)加剧热力设备运行时的腐蚀。停用腐蚀的腐蚀 产物在锅炉再启动时，进入锅炉后形成水垢，造成 炉管内摩擦阻力增大，锅炉化学清洗周期缩短等。 停机时，汽轮机中的停用腐蚀部位，可能诱发汽轮 机的应力腐蚀破裂或腐蚀疲劳。



3．二氧化碳腐蚀的影响因素 (1)金属材质。 (2)游离二氧化碳的含量。 (3)水的温度。 当温度较低时，腐蚀速度随温度升高而增大。当温度提高到100℃附近，腐蚀速度达到最 大值。温度更高时，钢铁表面上生成了比较薄、致密且粘附性好的碳酸铁保护膜，因而腐 蚀速度反而降低了。 (4)水的流速。 随着流速的增大，腐蚀速度增加。 (5)水中的溶解氧。 水中除了含二氧化碳外，同时还有溶解氧，腐蚀将更加严重。