热力设备腐蚀与防护习题

热力设备腐蚀与防护习

题

文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

热力设备腐蚀与防护习题

二、电力设备的材料及腐蚀特点

1、试述热力设备水器系统的介质特点及其对腐蚀的影响

答：（1）热力设备水器系统的介质是水和蒸汽。（2）热力设备的结垢（它可使金属壁温过高，金属强度下降，致使锅炉的管道发生局部变形、鼓包、甚至爆管，还会降低锅炉传热效率）；热力设备腐蚀（缩短设备服役期，形成新腐蚀源使水中杂质增多，促进结构过程，加剧炉管腐蚀，形成恶性循环）；过热器和汽轮机内积盐（过热器管内积盐会引起金属管壁温度过高，以致爆管；汽轮机内积盐会大大降低出力和效率）

2、简述热力腐蚀的类型和特点

答：（1）氧腐蚀：运行氧腐蚀在水温较高条件下发生，停用氧腐蚀在低温下发生。

（2）酸腐蚀：热力设备和管道可能与酸接触，产生析氢腐蚀。

（3）应力腐蚀：包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳，锅炉和汽轮机都会产生应力腐蚀。

（4）酸性磷酸盐腐蚀：由于锅炉内部添加较多酸式磷酸盐而引起的腐蚀。

（5）锅炉的介质浓缩腐蚀：腐蚀主要发生在水冷壁管。

（6）亚硝酸盐腐蚀：在水冷壁管发生腐蚀。

（7）汽水腐蚀：当过热蒸汽温度超过450摄氏度时，蒸汽会和碳钢发生反应生成铁的氧化物，使管壁变薄。

（8）核电站蒸汽发生器凹陷：是对压水反应堆蒸汽发生器危害最严重的问题。

（9）电偶腐蚀：锅炉化学清洗时，可能在炉管表面产生铜的沉积，即“镀铜”。由于镀铜部分电位正，其余部位电位负，形成腐蚀电池，产生电偶腐蚀。

（10）铜管选择性腐蚀：发生在水侧，可使机械性能下降，会引起穿孔甚至破裂。

（11）晶间腐蚀：在表面还看不出破坏时，晶粒之间已丧失了结合力，失去金属声音，严重时轻敲可碎，甚至形成粉末。

（12）磨损腐蚀：高速流体或流动截面突然变化形成了湍流或冲击，对金属材料表面施加切应力，使表面膜破坏。

（13）空泡腐蚀：使表面膜局部毁坏，裸露金属受介质腐蚀形成蚀坑。蚀坑表面再钝化，气泡破灭再使表面膜破坏。

（14）锅炉烟侧高温腐蚀：发生在锅炉水冷壁管、过热器管及再热器管外表面。

（15）锅炉尾部的低温腐蚀：低温腐蚀是由于烟气中三氧化硫和烟气中的水分发生反应生成硫酸造成的。

四、氧腐蚀

1、停炉腐蚀的危害有哪些

答：（1）在短期内使停用设备金属表面遭到大面积破坏（2）加剧热力设备运行时的腐蚀。

2、论述火力发电厂停炉保护方法有哪些

答：火力发电厂停炉保护方法可分为干法保护和湿法保护两种类型。

其中干法保护方法有：①烘干法，多用于短期检修停炉，保护时间短，稍长则需另行保护，检修完若不运行，也要另外保护。②干燥剂法，适合较长时间的中、低压锅炉。③充氮法，适用于高参数锅炉、时间可长可短，但难以保证锅炉密封，系统压力不易维持。④气相缓蚀剂法，适用于保护中压以上参数的锅炉，要注意保护铜件。

湿法保护有：①保持给水压力法，适用于高参数锅炉的短期保护，但不适于检修，不可靠、只用于锅炉不排空时。②碱液法，适用于中、低压锅炉，需间断点火，保证0.98-1.47MPa的压力。③氨液法，适用于中、低压锅炉，但会损坏铜部件。④联氨法，适用于高参数锅炉长期保护，必须保证各点PH值大于10.0，联氨浓度约等于200mg\l。⑤亚硫酸钠法，适用于中、低压锅炉，保证PH值大于10.0⑥磷酸三钠与亚硝酸钠混合保护法，适用于中、低压锅炉，必须时刻监测以保证药剂过剩量为5-10ppm。⑦二甲基酮月亏法，适用于中、高压锅炉，重启动之前应将溶液排掉并冲洗干净。

3、热力设备运行时的氧腐蚀有哪些特征，机理如何主要发生在哪些部位答：（1）特征：破坏高度集中；蚀孔分布不均匀；蚀孔通常沿重力方向发展；蚀孔口很小，而且往往覆盖有固体沉积物，因此不易发现;孔蚀发生有或长或短的孕育期。

（2）机理：点蚀源：碳钢表面由于电化学不均匀性，会造成各部位电位不同，形成微电池；局部微电池的腐蚀反应；氧浓度差异闭塞电池的形成，在闭塞电池内继续发生腐蚀。

（3）部位：通常发生在给水管道、省煤器，给补水管道，疏水系统的管道和设备，凝结水系统也可能遭受腐蚀。凡是有溶解氧的部位，就有可能发生氧腐蚀。

4、热力设备运行氧腐蚀的影响因素有哪些作用如何如何防止运行氧腐蚀答：（1）影响因素及作用：氧气浓度（氧增加，加速腐蚀）；PH值（PH 低于4，阴极反应去极化作用增强；PH值10-13，腐蚀减小）；水温（温度升高，腐蚀加速，在80摄氏度下达到最大值）；水中离子（氢、氯、硫酸根加速腐蚀；少量氢氧根可抑制腐蚀；活化离子能破坏钝化膜，引发孔蚀）；水的流速（增大会加速腐蚀；达到一定程度时，速度稳定；流速又增加，腐蚀速度上升）

（2）防止方法：（1）热力除氧法：依据亨利定律，在敞口设备中将水加热至沸点，使氧在汽水分界面上的分压等于零，水中溶解氧就会解析出来；（2）化学除氧法；加入联氨；（3）辅助措施：在喷雾填料除氧器中，加装挡水环；在水箱内加装在沸腾装置；增设泡沸装置。

5、化学除氧剂联氨的加药部位在哪个地方除氧口出口处加联氨为什么不合适?

答：（１）联氨一般在高压除氧器水箱出口的给水母管中加入。为了提高除氧效果，可把联氨加入位置盖在凝结水泵的出口，使联氨和氧反应时间延长。

（２）除氧气出口至省煤器入口距离较短，给水流经这一段时间也就短，在短时间内，联氨和溶解氧的反应基本上没有进行，这样省煤器入口处给水的溶解氧含量并没有明显降低，联氨的除氧效果差。

五、酸性腐蚀

1、给水加氨处理的缺点是什么

答：（１）由于氨的分配系数较大，所以氨在水汽系统各部位的分布不均匀

（２）氨水的电离平衡受温度的影响较大

2、具体介绍给水加氨处理的加氨部位

答：对有凝结水净化设备的系统，在凝结水净化装置的出口母管以及除氧气出水管道上分别设置两个加氨点。

3、热力设备水汽系统中二氧化碳的来源热力设备水汽系统中无机强酸的来源

答：（１）碳酸化合物进入给水系统后，碳酸盐会在除氧器中分解一部分，碳酸盐也会部分水解，放出二氧化碳；水汽系统中二氧化碳主要来源是真空状态运行设备不严密漏入的。

（２）氯化物在炉水中，可与水中的氨形成氯化铵，溶解携带与蒸汽中，并在汽轮机液膜中分解为盐酸和氨，使液膜呈酸性。

4、热力设备水汽系统中酸性物质的来源有哪些为何由二氧化碳引起的酸性腐蚀比同PH条件下的强酸腐蚀危害还大

答：（１）碳酸化合物（主要来源于锅炉补给水，其次是凝汽器的泄露）；二氧化碳（水汽系统中二氧化碳主要来源市真空状态运行的设备不严密处漏入；凝汽器一部分二氧化碳被凝汽器抽气器抽走，仍有相当部分二氧化碳溶入汽机凝结水）；有机物在高温高压下产生酸性物质。

（２）由CO2引起的酸性腐蚀比同PH值条件下的强酸腐蚀危害还大，因为氢气从含二氧化碳的水溶液析出是通过两条途径同时进行的：一是水中的二氧化碳分子与水分子结合成碳酸分子，它产生的氢离子扩散到金属表面上，得到电子还原为氢气放出；二是水中二氧化碳分子向金属表面扩散，被吸附在金属表面上，在金属表面上与水分子结合形成吸附碳酸分子，直接还原析出氢气。二氧化碳水溶液对钢铁的腐蚀是氢损伤。

5、试比较汽机凝结水的PH，主凝结水与空抽区凝结水PH，并说明为什么氨腐蚀主要发生在何部位，为什么

答：（2）凝汽器空冷区铜管。氨腐蚀主要发生在凝结器空冷区，因为在蒸汽凝结时，凝结水中要满足足够高的PH值，就要在给水中加较多的氨，使凝汽器空冷区蒸汽中的氨含量过高，使空冷区的铜管易受氨腐蚀。

6、何谓给水PH值调节，可用的药剂有哪些，各有何优缺点

答：（1）给水的PH调节就是往给水中加一定量的碱性物质，控制给水的PH值在适当范围，使钢和铜合金的腐蚀速度降低。以保证给水含铁量和含铜量符合规定的指标。

（2）氨：优点：氨在常温下易液化，高温高压下不会分解，易挥发，无毒，可以在各种机组类型电厂中使用。缺点：由于氨的分配系数较大，所以氨在水汽系统各部位的分布不均匀

；氨水的电离平衡受温度的影响较大。成膜氨：优点：对金属起保护作用，有较强渗透性，可用于已受腐蚀的金属管道中阻止管道继续腐蚀。缺点：价格较贵，有一定毒性。

7、汽轮机酸性腐蚀的原因是什么试描述其形态特征及发生的部位，如何防止

答：汽轮机酸腐蚀的原因是水、汽质量不良，在用作补给水的除盐水中含有酸性物质或会分解成酸性物质，如氯化物或有机物等。氯化物在炉水，可与水中的氨形成氯化氨，溶解携带于蒸汽中，并在汽轮机液膜中分解为盐酸和氨，由于二者分配系数的差异，使液膜呈酸性。水汽中的有机酸也是引起汽轮机腐蚀的一个因素。

酸腐蚀的特征是，部件表面受腐蚀处保护膜脱落，金属呈银灰色，其表面类似钢铁经酸洗后的状态。

汽轮机酸腐蚀主要发生在汽轮机内部湿蒸汽区的铸铁、铸钢部件上，如低压级的隔板，隔板套，低压缸入口分流装置，排汽室等部件的铸铁、铸钢部件上。

汽轮机酸腐蚀的防护：①提高锅炉补给水质量，要求采用二级除盐，补给水电导率应小于0.2us\cm；②给水采用分配系数较小的有机胺以及联胺处理，以提高汽轮机液膜的PH值。另外，有机成膜胺一般在常温时是蜡状固体，在水中溶解度很小，因而通常先配成乳浊溶液，再用专门设备打如系统。

六、热力设备的应力腐蚀

1、SCC产生的条件有哪些，应力的主要来源有哪些

答：应力腐蚀破裂的产生条件：只有当金属材料对应力腐蚀破裂敏感，具备特定的介质和拉应力，才能产生应力腐蚀破裂。产生应力腐蚀的应力可以是外加的，残余的或是焊接应力。焊接的钢有接近屈服点的残余

应力，在设备收缩区的腐蚀产物也会使材料产生应力，有的可以高达700kg\cm2。

2、为何SCC易发生在活化-钝化或钝化-过钝化区的电位范围内

答：只有在活化-钝化或钝化-再活化的很窄电位范围内，才能产生应力腐蚀断裂；而给定的金属介质组合，具有固定的开路电位，若这个电位落在金属的应力腐蚀断裂电位区内，便会发生应力腐蚀断裂。

3、锅炉产生碱脆的条件

答：（1）炉水中含有游离NaOH；（2）炉水产生局部浓缩；（3）受拉应力作用。

4、锅炉碱脆的特点

答：碱脆常出现在铆接炉的铆接处和胀管锅炉的胀接处；腐蚀断裂处有一条主裂纹和许多支裂纹，主裂纹穿晶，支裂纹沿晶；裂纹断口有腐蚀产物，一般为Fe3O4；破裂部位不发生塑性变形，保持原有机械性能。

七、锅炉的介质浓缩腐蚀

1、试比较介质浓缩腐蚀的两种腐蚀形式

答：（1）延性破坏：被腐蚀的炉管减薄；机械性能没有变化，金相组织正常；当管壁厚度减薄之产生破裂的极限厚度时，将产生应力破裂

（2）脆性损坏：被腐蚀得炉管表面有腐蚀坑，炉管厚度减薄；钢的机械性能变脆，金相组织发生变化，有脱碳现象，并有微小裂纹；在未减薄至极限厚度前，就发生破裂。

2、哪些部位会发生介质浓缩腐蚀，为什么

答：主要发生在水冷壁管有局部浓缩的地方，也就是沉积物下面、缝隙内部和有汽水分层的部位。一般是热负荷较高的位置。介质浓缩服饰处发生在水冷壁管之外，有时表面减温器管的水侧也会发生。

3、影响介质浓缩腐蚀的因素有哪些，如何防止介质浓缩腐蚀

答：（1）影响因素：锅炉水处理的方式；炉管表面状态；给水成分；热负荷；锅炉的运行方式；水循环的状况；锅炉的结构

（2）保持锅炉受热面的良好状态；减少给水的铜铁含量；采用合理的锅炉设计和安装方案；保持锅炉正确的运行方式；降低给水的腐蚀性成分。

4、有哪几种锅内处理方式，试比较它们的优缺点。

答：（1）普通磷酸盐处理：优点：炉水中的磷酸根含量较高，可以防垢、保持炉水碱性和中和进入锅内的酸。缺点：在高参数锅炉的条件下，磷酸钠本身产生游离的ＮａＯＨ，而浓磷酸钠溶液可破坏保护膜。（2）协调磷酸盐处理：优点：可消除炉水中的游离氢氧化钠。缺点：应控制炉水的PH值不得超过正常运行控制标准的上限，亚临界系数以上的直流炉不适用。

（3）挥发处理：优点：锅炉不会产生浓碱引起的腐蚀；不会增加炉水含盐量；不会出现盐类隐藏现象。缺点：炉水PH值控制较难；引起铜的腐蚀

（4）中性处理

（5）络合剂处理：优点：ＥＤＴＡ盐与水中阳离子生成络合物，分解后在炉管表面生成一层四氧化三铁保护膜。缺点：必须保证给水纯度高，除含铁离子外，几乎不含别的阳离子。

八、热力设备中铜合金的腐蚀

1、说明凝汽器汽侧的主要腐蚀形态及防止方法

答：（1）凝汽器汽侧接触的是蒸汽或凝结水，发电厂给水采用氨或氨与联氨处理后，氨局部富集，并且蒸汽凝结量很少，因而产生浓缩现象，若溶解氧存在，便会在这一区域铜管汽侧出现氨腐蚀。

（2）减少水中氧含量；保证抽汽器的正常工作；严格控制加氨量；选用耐氨蚀管材；空气冷却区加喷水装置。

2、说明凝汽器水侧的主要腐蚀形态及防止方法

答：（1）凝汽器铜管的水侧表面出现范围较大的发红的区域。铜管管壁没有或只有很小的减薄，管的几何形状没有明显改变，但机械性能降低。

（２）防止方法：在黄铜管加砷可有效防止腐蚀。

3、硫酸亚铁造膜有哪几种常用工艺，各有何特点及技术要求

答：一次造膜法；运行中造膜法；（3）用铜管剂造膜。