鍋爐腐蝕的相關知識

  2023-09-06         0次

腐蝕是指金屬表面和周圍介質發(fā)生化學或電化學作用而遭到破壞的現(xiàn)象。其次要知道腐蝕的外貌變化，最后金屬的機械性能和組織結構也會發(fā)生變化。

腐蝕按腐蝕機理不同分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類，按腐蝕形態(tài)分為局部腐蝕和均勻腐蝕，按腐蝕的溫度分為高溫腐蝕和低溫腐蝕。（其他還有按腐蝕介質的狀態(tài)和種類劃分因為鍋爐里不怎么接觸，這里就不加以贅述）

化學腐蝕：指金屬表面與介質間發(fā)生的純化學作用。這就像我們在初中高中學習的化學，反應物質活潑，不需要在表面形成電子及微電流，直接與另一種物質發(fā)生的反應。即，不包括電極反應的作用而產(chǎn)生的破壞叫化學腐蝕。化學腐蝕在日常生活中不易見到，但是在我們接觸的鍋爐行業(yè)中，高溫的水蒸氣（過熱蒸汽）與過熱器金屬壁的接觸腐蝕屬于化學腐蝕，高溫煙氣在煙道內(nèi)與金屬壁的腐蝕屬于化學腐蝕。

電化學腐蝕：指金屬表面與介質發(fā)生至少一種電極反應的電化學作用而產(chǎn)生的破壞。這類腐蝕是最常見的，我們在街道上看見的一些公共金屬設施的腐蝕基本都是屬于電化學腐蝕，鍋爐水側基本都是電化學腐蝕。

局部腐蝕：表現(xiàn)為集中在金屬表面某一區(qū)域腐蝕嚴重，其他部分幾乎都未被腐蝕（這是我們不想要的，要控制的）。

均勻腐蝕：表現(xiàn)為受腐蝕的金屬是均勻減薄。

提到腐蝕，還有兩個專業(yè)術語必須弄明白：

1.極化：通過電流使原電池兩極間電位差減小的現(xiàn)象（不理解的話，就把電位理解為水位，兩極間的水位持平的時候水就不流了，水不流了，電流就沒了，電流沒了金屬就不腐蝕了，所以金屬極化和金屬鈍化的意思一樣）

2.去極化：與極化的意思相反，這里多了一個去極化劑：起去極化作用的物質叫去極化劑（如氧氣和水溶液中的氫離子都是去極化劑）

提到鍋爐腐蝕，還有幾個概念需要弄清楚：

氧腐蝕：

特征：常常在表面形成許多小鼓包，由于腐蝕產(chǎn)物是有不同化合物組成，鼓包的顏色由黃褐色到磚紅色不等，次層的是黑色粉末狀物，當將這些腐蝕產(chǎn)物清除后，便會出現(xiàn)因腐蝕而造成的坑陷。

影響因數(shù)：氧濃度（成正比，但不絕對）、PH（PH=10-13最低），水溫（80℃以下成正比，80℃以上成反比）、水中離子（H+、CL-、SO42-會加速腐蝕）、水流（一般成正比但不絕對，這里需要理解“雷諾系數(shù)”）

防止：熱力除氧（亨利定律）、真空除氧、化學除氧（常用藥劑有亞硫酸鈉和聯(lián)氨）、解析除氧（使含有溶解氧的水和不含氧的氣體強烈混合，以達到除氧目的）

應力腐蝕破裂：

產(chǎn)生條件：所處環(huán)境為拉應力（力學條件）、金屬材料對所處的介質敏感（材料條件）、一定的金屬材料只有在特定的介質中才會發(fā)生應力腐蝕破裂（環(huán)境條件）。

特征：表現(xiàn)為脆性斷裂，端口宏觀特征是，裂紋源及裂紋擴展區(qū)因介質的腐蝕作用而呈黑色或灰黑色，突然脆斷區(qū)的端口常有放射花樣或人字紋。

苛性脆化：也叫堿脆，是指碳鋼在NaOH水溶液中產(chǎn)生的應力腐蝕破裂。

特征：是應力腐蝕破裂的一種，所以有應力腐蝕破裂的一般特點，一般發(fā)生在脹管口和鉚釘處以及破裂的部位，斷口處常有黑色的Fe3O4。裂紋由介質側向外發(fā)展、肉眼不易發(fā)現(xiàn)，屬晶間開裂。發(fā)生裂紋后不易修復，不能補焊，必須剔除或更換新材料。

產(chǎn)生條件：受拉應力、鍋水含NaOH以及鍋水局部濃縮（高濃度的堿介質）。

防止：降低鍋爐部件所受拉應力、消除鍋水局部濃縮、保持鍋爐良好的運行。

氫脆：是氫擴散到金屬內(nèi)部使金屬產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象（不屬于應力腐蝕破裂）。

特征：氫脆產(chǎn)生的裂紋，從斷口上看往往是灰色的，基本上顯出白色的亮區(qū)。氫脆裂紋很少有分支，幾乎是單方向的裂紋擴展。氫脆通常會引起水冷壁出現(xiàn)裂紋或爆破，爆破口呈脆性破裂。爆破口邊緣粗鈍，沒有減薄或減薄很少。爆破口附近的金屬無明顯塑性變形，沿爆破口邊緣可以看到很多細小微裂紋。遭受氫脆腐蝕的管子，機械強度都有明顯下降，背火側和向火側的強度降低差別較大。金相檢查可發(fā)現(xiàn)腐蝕坑附件的金屬有脫碳現(xiàn)象。脫碳層從管內(nèi)壁向外逐漸減輕。但離開爆破口處的爐管背火側金屬組織沒有明顯變化。損壞部位金屬的含氫量較高，一般比未損壞部位的高出十倍到一百多倍。

防止：1、改善水質，使含氫量下降。2、材料中加入氫擴散率很低的合金元素。3、采用合適的焊接工藝。

腐蝕疲勞：金屬在腐蝕介質和交變應力同時作用下產(chǎn)生的破壞（沒有腐蝕介質作用，單純由交變應力作用產(chǎn)生的破壞叫機械疲勞）。

特征：有多條裂紋，一般很少分支或分支不明顯，多是穿晶裂紋，腐蝕疲勞的最后斷裂階段是純機械性的，與介質無關。

防止：降低交變應力（不要頻繁啟停鍋爐，鍋爐負荷波動不要太大），降低介質的腐蝕性。

CO2腐蝕：

特征：金屬均勻減薄，腐蝕產(chǎn)物易溶，然后全部進入鍋爐（Fe+），導致鍋爐結垢，腐蝕加快。

防止：減少進入鍋爐系統(tǒng)的CO2和碳酸鹽量、防止空氣漏入水汽系統(tǒng)。

垢下腐蝕：堿腐蝕、酸腐蝕

堿腐蝕：當鍋水中有游離的NaOH，并在沉積物下會因鍋水濃縮而形成高濃度的OH-，使PH增加而產(chǎn)生的腐蝕。

特征：發(fā)生在受熱面，外形呈皿裝腐蝕坑，坑形狀不規(guī)則，坑上覆蓋著腐蝕產(chǎn)物。

酸腐蝕：進入鍋爐的水溶液含有CL-，在沉積物下容易生產(chǎn)HCL，導致H+濃度過高，PH降低，導致的腐蝕叫沉積物下的酸性腐蝕。

特征：腐蝕部位的金相組織有明顯的脫碳現(xiàn)象，生產(chǎn)細小的裂紋，嚴重時未變薄直接爆管。

蒸汽腐蝕:過熱蒸汽溫度達到450℃（金屬壁溫500℃以上），蒸汽直接與碳鋼發(fā)生反應，導致的金屬腐蝕和破壞。

特征：腐蝕部位呈褐黑色，腐蝕區(qū)域內(nèi)部有腐蝕槽和褐色死產(chǎn)物，金屬金相組織產(chǎn)生脫碳，大部分珠光體消失。

防止：保證氣水循環(huán)，及時消除金屬壁結垢積鹽現(xiàn)象。