一、腐蝕類型

    金屬表面和它接觸的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用，使金屬從表面開始破壞，這種破壞稱為腐蝕。例如，鐵器生銹和銅器長銅綠等，就是鐵和銅的腐蝕。

    腐蝕有均勻腐蝕和局部腐蝕兩類。

    (一) 均勻腐蝕。均勻腐蝕是金屬和人侵蝕性物質(zhì)相接觸時，整個金屬表面都產(chǎn)生不同程度的腐蝕。

    (二) 局部腐蝕。局部腐蝕只在金屬表面的局部位置產(chǎn)生腐蝕，結(jié)果形成潰瘍狀、點狀和晶粒間腐蝕等。圖13-13中所示的是各種腐蝕形狀。

圖13-13  腐蝕類型

    1．潰瘍狀腐蝕。這種腐蝕是發(fā)生在金屬表面的別點上，而且是逐漸往深度發(fā)展的。

    2．點狀腐蝕。點狀腐蝕與潰瘍腐蝕相似，不同是點狀腐蝕的面積更小，直徑在0.2~1毫米之間。

    3．晶粒間腐蝕。晶粒間腐蝕是金屬在侵蝕性物質(zhì)(如濃堿液)與機械應(yīng)力共同作用下，腐蝕是沿著金屬晶粒邊界發(fā)生的，其結(jié)果使金屬產(chǎn)生裂紋，引起機械性能變脆，造成金屬苛性脆化。

    4．穿晶腐蝕。穿晶腐蝕是金屬在多次交變應(yīng)力(如振動或溫度、壓力的變化等)和侵蝕性介質(zhì)(堿、氯化物等)的作用下，腐蝕穿過晶粒發(fā)生的，其結(jié)果使金屬機械性變脆以致造成金屬橫向裂紋。

    總之，局部腐蝕性能在較短的時間內(nèi)，引起設(shè)備金屬的穿孔或裂紋，危害性較大；均勻性腐蝕雖然沒有顯著縮短設(shè)備的使用期限，但是腐蝕產(chǎn)物被帶入鍋內(nèi)，就會在管壁上形成鐵垢，引起管壁的垢下腐蝕，影響安全經(jīng)濟運行。

    二、給水系統(tǒng)的腐蝕因素

    給水系統(tǒng)是指凝結(jié)水的輸送管道、加熱器、疏水的輸送管道和加熱設(shè)備等。這些設(shè)備的腐蝕結(jié)果，不僅使設(shè)備受到損壞，更嚴重的是使給水受到了污染。

    給水雖然是電廠中較純凈的水，但其中還常含有一定量的氧氣和二氧化碳氣。這兩種氣體是引起給水系統(tǒng)金屬腐蝕的主要因素。

    1．水中溶解氧。若水中溶解有氧氣，能引起設(shè)備腐蝕，其特征一般是在金屬表面形成許多小型鼓包，其直徑由一毫米至30毫米不等。鼓包表面的顏色有黃褐色或磚紅色，次層是黑色粉末狀的腐蝕產(chǎn)物。當這些腐蝕產(chǎn)物被清除后，便會在金屬表面出現(xiàn)腐蝕坑。

    氧腐蝕容易發(fā)生的部位，是給水管道、疏水系統(tǒng)和省煤器等處。給水經(jīng)過除氧后，雖然含氧量很小，得是給水在省煤器中由于溫度較高，含有少量氧也可能使金屬發(fā)生氧腐蝕。特別是當給水除氧不良時，腐蝕就會更嚴重。

    2．水中溶解CO2。二氧化碳溶于水后，能與水結(jié)合成為碳酸(H2CO3)，使水的pH值降低。當CO2溶解到純凈的給水中，盡管數(shù)量很微小也能使水的pH值明顯下降。在常溫下純水的pH值為7.0，當水中CO2的濃度為1毫克/升時，其pH值由7.0降至5.5。這樣的酸性水能引起金屬的腐蝕。

    水中二氧化碳對設(shè)備腐蝕的狀況是金屬表面均勻變薄，腐蝕產(chǎn)物帶入鍋內(nèi)。

    給水系統(tǒng)中容易發(fā)生CO2腐蝕的部位，主要是凝結(jié)水系統(tǒng)。當用化學(xué)除鹽水做為補給水時，除氧器后的設(shè)備也可能由于微量CO2而引起金屬腐蝕。

    3．水中同時含有O2和CO2。當水中同時含有O2和CO2時，金屬腐蝕更加嚴重。因為氧和鐵產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕形成鐵的氧化物或鐵的氫氧化物，它們能被含有CO2的酸性水所溶解。因此，CO2促進了氧對鐵的腐蝕。

    這種腐蝕狀況是金屬表面沒有腐蝕產(chǎn)物，腐蝕呈潰瘍狀。

    腐蝕部位常常發(fā)生在凝結(jié)水系統(tǒng)，疏水系統(tǒng)和熱網(wǎng)系統(tǒng)。當除氧器運行不正常時，給水泵的葉輪和導(dǎo)輪上均能發(fā)生腐蝕。

    三、腐蝕的防止方法

    防止給水系統(tǒng)腐蝕的主要措施，是給水的除氧和氨處理。

    1．給水除氧。去除水中氧氣 的方法有勢力除氧法和化學(xué)除氧化。其中以熱力除氧為主，化學(xué)除氧為輔的辦法。

    (1) 熱力除氧法。氧氣和二氧化碳氣在水中的溶解度與水的溫度、氧氣或二氧化碳氣的壓力有關(guān)。若將水溫升高或使水面上氧氣或二氧化碳氣的壓力降低，則氧氣或二氧化碳氣在水中的溶解度就會減小而逸掉。當給水進入除氧器時，水被加熱而沸騰，水中溶解的氧氣和二氧化碳氣，就會從水中逸出并隨蒸汽一起排掉。

    為了保證能比較好地把給水中的氧除去，除氧器在運行時，應(yīng)做到以下幾點：

    ① 水應(yīng)加熱到與設(shè)備內(nèi)的壓力相當?shù)姆悬c，因此，需要仔細調(diào)節(jié)蒸汽供給量和水量，以維護除氧水經(jīng)常處于沸騰狀態(tài)。在運行中，必須經(jīng)常監(jiān)督除氧器的壓力、溫度、補給水量、水位和排氣門的開度等。

    ② 補給水應(yīng)均勻分配給每個除氧器，在改變補給水流量時，應(yīng)不使其波動太大。

    對運行中的除氧器，必須有計劃地進行定期檢查和檢修，防止噴嘴或淋水盤脫落、盤孔變大或堵塞。必要時，對除氧器要進行調(diào)整試驗，使之運行正常。

    (2) 化學(xué)除氧法。電廠中用作化學(xué)除氧藥劑的有：嚴硫酸鈉(Na2SO4)和聯(lián)氨(N2H4)。亞硫酸鈉只用作中壓電廠的給水化學(xué)除氧劑，聯(lián)氨可作為高壓和高壓以上電廠的給水化學(xué)除氧劑。聯(lián)氨能與給水中的溶解氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮氣和水，使水中的氧氣得到消除：

N2H4+O2→N2+2H2O

上例反應(yīng)生成的氮氣是一種很穩(wěn)定的氣體，對熱力設(shè)備沒有任何害處。此外，聯(lián)氨在高溫水中能減緩鐵垢或銅垢的形成。因此，聯(lián)氨是一種較好的防腐防垢劑。

    聯(lián)氨與水中溶解氧發(fā)生反應(yīng)的速度，與水的pH值有關(guān)。當水的pH值為9~11時，反應(yīng)速度大。為了使聯(lián)氨與水中溶解氧反應(yīng)迅速和*，在運行時應(yīng)使給水為堿性。

    當給水中殘余的聯(lián)氨受熱分解后，就會生成氮氣和氨：

3N2H4→N2+4NH3

    產(chǎn)生的氨能提高凝結(jié)水的pH值，有益于凝結(jié)水系統(tǒng)的防腐。但是，過多的NH3會引起凝結(jié)水系統(tǒng)中銅部件的腐蝕。在實際生產(chǎn)中，給水聯(lián)氨過剩量，應(yīng)控制在20~50ppb之內(nèi)。

    聯(lián)氨的加入方法：將聯(lián)氨配成0.1~0.2%的稀溶液，用加藥泵連續(xù)地把聯(lián)氨溶液送到除氧器出口管，由此加入給水系統(tǒng)。

    聯(lián)氨具有揮發(fā)性、易燃、有毒。市售聯(lián)氨溶液的濃度為80%。這種聯(lián)氨濃溶液應(yīng)密封保存在露天倉庫中，其附近不充許有明火。搬運或配制聯(lián)氨溶液的工作人員，應(yīng)配帶眼鏡、口罩、膠皮手套等防護用品。

    2．給水氨處理。這種方法是向給水加入氨氣或氨水。氨易溶于水，并與水發(fā)生下列反應(yīng)使水呈堿性：

NH3+H2O→NH4OH

    如果水中含有CO2時，則會和NH4OH發(fā)生下列反應(yīng)：

NH4OH+CO2→NH4HCO3

    當NH3過量時，生成的NH4HCO3繼續(xù)與NH4OH反應(yīng)，得到碳酸銨：

NH4OH+NH4HCO3→(NH4)2CO3+H2O

    由于氨水為堿性，能中和水中的CO2或其他酸性物質(zhì)，所以能提高水的pH值。一般給水的pH值應(yīng)調(diào)整在8.5~9.2的范圍內(nèi)。

    氨有揮發(fā)性，用氨處理后的給水在鍋內(nèi)蒸發(fā)時，氨又能隨蒸汽帶出，使凝結(jié)水系統(tǒng)的pH值提高，從而保護了金屬設(shè)備。但是使用這種方法時，凝結(jié)水中的氨含量應(yīng)小于2~3毫克/升；氧含量應(yīng)小于0.05毫克/升。

    加到給水中的氨量，應(yīng)控制在1.0~2.0毫克/升的范圍內(nèi)。

    此外，某些胺類物質(zhì)，如莫福林和環(huán)已胺，它們?nèi)苡谒@堿性，也能和碳酸發(fā)生中和反應(yīng)，并且胺類對銅、鋅沒有腐蝕作用。因此，可以用其來提高給水的pH值。由于這種藥品價格貴，又不易得到，所以目前沒有廣泛使用。

    四、鍋內(nèi)腐蝕的種類

    當給水除氧不良或給水中含有雜質(zhì)時，可能引起鍋爐管壁的腐蝕。

    鍋內(nèi)常見的腐蝕有以下幾種：

    1．氧腐蝕。金屬設(shè)備在一定條件下與氧氣作用引起的腐蝕，稱為氧腐蝕。

    當除氧器運行不正常，給水含氧量超過標準時，首先會使省煤器的進口端發(fā)生腐蝕；含氧量大時，腐蝕可能延伸到省煤器的中部和尾部，直至鍋爐下降管。

    鍋爐在安裝和停用期間，如果保護不當，潮濕空氣就會侵入鍋內(nèi)，使鍋爐發(fā)生氧腐蝕。

    這種氧腐蝕的部位很廣，凡是與潮濕空氣接觸的任何地方，都能產(chǎn)生氧腐蝕，特別是積水放不掉的部位更容易發(fā)生氧腐蝕。

    2．沉積物下的腐蝕。金屬設(shè)備表面沉積物下面的金屬所產(chǎn)生的腐蝕，稱為沉積物下的腐蝕。造成鍋爐沉積物下面的金屬發(fā)生腐蝕的條件是爐口含有金屬氧化物、鹽類等雜質(zhì)，在鍋爐運行條件下發(fā)生下列過程：

    首先，爐水中的金屬氧化物，在鍋爐管壁的向火側(cè)形成沉積物。

    然后，在沉積物形成的部位，管壁的局部溫度升高，使這些部位爐水高度濃縮。

    由于這些濃縮的鍋爐水中含有的鹽類不同，可能發(fā)生酸性腐蝕，也可能發(fā)生堿性腐蝕。

    (1) 酸性腐蝕。當鍋爐水中含有MgCl2或CaCl2等酸性鹽時，濃縮液中的鹽類發(fā)生下列反應(yīng)：

MgCl2+2H2O→Mg(OH)2↓+2HCl

CaCl2+2H2O→Ca(OH)2↓+2HCl

    產(chǎn)生的HCl，增強了濃縮液的酸性，使金屬發(fā)生酸性腐蝕。這種腐蝕的特征是沉積物下面有腐蝕坑。坑下金屬的金相組織有明顯的脫碳現(xiàn)象，金屬的機械性能變脆。

    (2) 堿性腐蝕。當爐水中含有NaOH時，在高度濃縮液中的NaOH能與管壁的Fe3O4氧化膜以及鐵發(fā)生反應(yīng)：

Fe3O4+4NaOH→2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O

Fe+2NaOH→Na2FeO2+H2↑

反應(yīng)結(jié)果使金屬發(fā)生堿性腐蝕。

    堿性腐蝕的特征，是在疏松的沉積物下面有凸凹不平的腐蝕坑，坑下面金屬的金相組織沒有變化，金屬仍保持原有的機械性能。

    沉積物下腐蝕，主要發(fā)生在鍋爐熱負荷較高的水冷壁管向火側(cè)。

    3．苛性脆化。苛性脆化是一種局部腐蝕，這種腐蝕是在金屬晶粒的邊際上發(fā)生的。它能削弱金屬晶粒間的力，使金屬所能承受的壓力大為降低。當金屬不能承受爐水所給予的壓力時，就會產(chǎn)生極危險的爐管爆破事故。

    金屬苛性脆化是在下面因素共同作用下發(fā)生的：

    (1) 鍋爐中含有一定量的游離堿(如苛性鈉等)。

    (2) 鍋爐鉚縫處和脹口處有不嚴密的地方，爐水從該處漏出并蒸發(fā)、濃縮。

    (3) 金屬內(nèi)部有應(yīng)力(接近于金屬的屈服點)。

    4．嚴硝酸鹽腐蝕。高參數(shù)的鍋爐應(yīng)注意嚴硝酸鹽引起的腐蝕。亞硝酸鹽的高溫情況下，分解產(chǎn)生氧，使金屬發(fā)生氧腐蝕。腐蝕的特征呈潰瘍狀。這種腐蝕在上升管的向火側(cè)比較嚴重。

    五、防止鍋內(nèi)腐蝕的措施

    1．保證除氧器的正常運行，降低給水含氧量。

    2．做好補給水的處理工作，減少給水雜質(zhì)。

    3．做好給水系統(tǒng)的防腐工作，減少給水中的腐蝕產(chǎn)物。

    4．防止凝汽器泄漏，保證凝結(jié)水的水質(zhì)良好。

    5．做好停爐的保護工作和機組啟動前汽水系統(tǒng)的沖洗工作，防止腐蝕產(chǎn)物帶入鍋內(nèi)。

    6．在設(shè)計和安裝時，應(yīng)注意避免金屬產(chǎn)生應(yīng)力。對于鉚接或脹接的鍋爐，為防止苛性脆化的產(chǎn)生，在運行時可以維護爐水中苛性鈉與全固形物的比值小于或等于0.2(即≤0.2)。

    7．運行鍋爐應(yīng)定期進行化學(xué)清洗，清除鍋內(nèi)的沉積物。