【正文】 屬的腐蝕速度。 二氧化碳腐蝕主要 發(fā)生在低壓給水系統(tǒng)。系統(tǒng)中二氧化碳的主要來源是補(bǔ)給水帶入。將補(bǔ)給水噴淋到凝汽器中可以利用真空負(fù)壓抽氣系統(tǒng)除去補(bǔ)給水中的二氧化碳和溶解氧。 二、防止運(yùn)行中給水系統(tǒng)金屬腐蝕的方法 為了防止或減輕給水對金屬材料的腐蝕，除了盡量減少進(jìn)入給水中的雜質(zhì)外，還應(yīng)對給水進(jìn)行必要的處理。目前給水處理的方法有三種，各電廠可根據(jù)機(jī)組的材料特性、爐型及給水純度而采用不同的給水處理方式。 1. 還原性全揮發(fā)處理 鍋爐給水加氨水和還原劑（又稱除氧劑，如聯(lián)氨）的處理稱之為還原性全揮發(fā)處理，英文為all volatile treatment (reduction)，簡稱 AVT(R)。 AVT(R)是在物理除氧后再加氨水和除氧劑使給水呈弱堿性的還原處理。對于有銅系統(tǒng)的機(jī)組，兼顧了抑制銅、鐵腐蝕的作用。對于無銅系統(tǒng)的機(jī)組，通過提高給水的 pH值抑制鐵腐蝕。采用 AVT(R)時(shí)，個(gè)別機(jī)組在給水和濕蒸汽系統(tǒng)容易發(fā)生流動(dòng)加速腐蝕（英文為flowaccelerated corrosion，簡稱 FAC）。更換材料或改變給水處理方式可以消除或減輕 FAC。 AVT(R)特別適用于低壓加熱器含銅合金的機(jī)組。 2. 氧化性全揮發(fā)處理 鍋爐給水只加氨水的處理 ，稱之為氧化性全揮發(fā)處理，英文為 all volatile treatment (oxidation)，簡稱 AVT(O)。 對于無銅系統(tǒng)的機(jī)組，與 AVT(R)相比，采用 AVT(O)后通常給水的含鐵量會(huì)有所降低，省煤器和水冷壁管的結(jié)垢速率相應(yīng)降低。 AVT(O)適用于低加不含銅合金的機(jī)組。 3. 加氧處理 鍋爐給水加氧的處理，稱之為加氧處理，英文為 oxygenated treatment，簡稱 OT。 采用 OT可使給水系統(tǒng) FAC現(xiàn)象減輕或消除，給水的含鐵量降低，省煤器和水冷壁管的結(jié)垢速率也降低，鍋爐化學(xué) 清洗周期延長；同時(shí)由于給水 pH值的降低，可使凝結(jié)水精處理混床的運(yùn)行周期延長。但是 OT對水質(zhì)要求嚴(yán)格，對于沒有凝結(jié)水精處理設(shè)備或凝結(jié)水精處理運(yùn)行不正常的機(jī)組，給水的氫電導(dǎo)率難以達(dá)到小于 (S/cm的要求，不宜采用 OT。 OT適用于低加不含銅合金，并能長期保持較好的給水水質(zhì)的機(jī)組。 爐水系統(tǒng)金屬的腐蝕與防止 雖然進(jìn)入鍋爐的給水都是經(jīng)過凈化并進(jìn)行過處理的水，但是汽包鍋爐的濃縮倍率高達(dá)幾十倍甚至幾百，微量的雜質(zhì)也會(huì)在高度濃縮下析出，并在鍋爐內(nèi)聚集形成沉積物，因此，也會(huì)使金屬發(fā)生腐蝕，尤其是局部腐蝕。 一 、鍋爐水冷壁管常見的腐蝕 1. 垢下的腐蝕 當(dāng)鍋爐水冷壁管內(nèi)表面附著有水垢或水渣時(shí)，在其下面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，這種腐蝕通常稱為垢下腐蝕。這種腐蝕的危害是，首先結(jié)垢阻礙管壁與爐水正常的熱交換，使金屬溫度升高；其次滲透到垢下的爐水深度蒸干，引起垢下的化學(xué)成分與爐水主體成分有顯著的差異，垢下的 pH值往往差別最大，會(huì)引起酸性或堿性腐蝕。 垢下腐蝕一般發(fā)生在熱負(fù)荷高的部位，如燃燒器附近、水冷壁向火側(cè)等。 2. 酸性磷酸鹽腐蝕 酸性磷酸鹽腐蝕是近幾年才確認(rèn)為與磷酸鹽隱藏和再溶出相關(guān)的一種腐蝕形式。最初進(jìn)行爐水協(xié) 調(diào) pH— 磷酸鹽處理時(shí)， Na+與 PO 的摩爾比控制在 ~。為此往往連續(xù)向鍋爐加入Na2HPO4或 NaH2PO4，使 Na+與 PO的摩爾比和 pH值都降低，但由于爐水中含有氨， pH值的降低可能辨別不出，所以如果加入 Na2HPO4或 NaH2PO4的量過大就容易發(fā)生酸性磷酸鹽腐蝕。 酸性磷酸鹽腐蝕和堿性溝槽腐蝕很相似，一般都發(fā)生在向火側(cè)。堿性溝槽腐蝕的特征是腐蝕產(chǎn)物分兩層，兩層之間有針型的二價(jià)、三價(jià)鐵離子鈉鹽晶體。酸性磷酸鹽腐蝕產(chǎn)物外層為黑色，內(nèi)層為灰色并含有 NaFePO4化合物。研究發(fā)現(xiàn)， Na+與 PO的 摩爾比在 度高于 177℃時(shí)才容易發(fā)生酸性磷酸鹽腐蝕。 3. 酸腐蝕 當(dāng)冷取水為海水、苦咸水（ CI－含量在 500mg/L以上的地下水）直接泄漏到水、汽循環(huán)系統(tǒng)或精處理混床運(yùn)行不當(dāng)有 CI－漏出或樹脂進(jìn)入水、汽循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致爐水的 pH值急劇下降，發(fā)生酸性腐蝕。 這種腐蝕的原因有，①冷卻水（特別是海水）中的 MgCI2和 CaCI2進(jìn)入鍋爐后會(huì)水解產(chǎn)生酸性物質(zhì)，例如，某一沿海電廠因海水直接漏入凝結(jié)水系統(tǒng)，導(dǎo)致爐水的 pH值下降到 4；②鍋爐給水采用加氨水處理， CI－往往以氯化銨的形式進(jìn)入鍋爐水中，由 于氨容易揮發(fā)而留下鹽酸，例如，某一些電廠由于凝結(jié)水混床運(yùn)行控制不當(dāng)而漏 CI－，經(jīng)常導(dǎo)致爐水的 pH值低于 7。③凝結(jié)水混床樹脂漏入鍋爐，高溫分解產(chǎn)生有機(jī)酸。 4. 堿腐蝕 當(dāng)冷卻水為碳酸鹽含量較高的河水或湖水時(shí)，如果凝汽器發(fā)生泄漏，冷卻水直接進(jìn)入鍋爐，將在爐水中高溫分解產(chǎn)生游離的氫氧化鈉，會(huì)使沉積物下的爐水的 pH 值上升到 13 以上，會(huì)破壞金屬保護(hù)膜，發(fā)生堿性腐蝕。 二、防止運(yùn)行中爐水系統(tǒng)腐蝕的方法 爐管發(fā)生腐蝕的基本條件是水冷壁上有垢或沉積物和濃縮的爐水有侵蝕性。要防止鍋爐的腐蝕，要從防止?fàn)t管形成沉積物和 消除爐水侵蝕性兩方面著手。 對于新安裝的鍋爐，應(yīng)在投運(yùn)前進(jìn)行化學(xué)清洗以除去水冷壁管上的鐵銹或附著物。對于運(yùn)行鍋爐應(yīng)按照《火力發(fā)電廠鍋爐清洗導(dǎo)則》 DL/T 7942020 中的規(guī)定進(jìn)行清洗，以除去水冷壁管內(nèi)表面上的垢和沉積物。 減少給水中的鐵、銅含量，防止這些腐蝕產(chǎn)物在鍋爐中形成鐵、銅垢。一般要采取以下措施：①防止凝結(jié)水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)的氧腐蝕和二氧化碳腐蝕；②防止?fàn)t外水處理系統(tǒng)、補(bǔ)給水系統(tǒng)的腐蝕，減少補(bǔ)給水的含鐵量；③防止凝汽器銅管和低壓加熱器銅管的腐蝕，以降低給水的含銅量。 提高給水品質(zhì)，盡可能降低 給水中雜質(zhì)的含量。要嚴(yán)格防止冷卻水直接漏入水、汽循環(huán)系統(tǒng)；嚴(yán)格控制給水的氫電導(dǎo)率、氯離子含量和 pH值。 選用合理的鍋爐水處理方式，調(diào)節(jié)爐水成分，減輕或消除爐水的侵蝕性。目前，爐水的處理方式有磷酸鹽處理、氫氧化鈉處理和全揮發(fā)處理。在我國磷酸鹽處理應(yīng)用廣泛，汽包鍋爐采用這種處理方式約占 90%以上。磷酸鹽處理可在一定程度上防止?fàn)t水產(chǎn)生水垢，提高爐水的緩沖性并保持爐水呈弱堿性，中和因凝汽器泄漏在鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的酸或堿。但磷酸鹽處理會(huì)增加爐水的含鹽量，有時(shí)會(huì)發(fā)生隱藏現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐發(fā)生酸性磷酸鹽腐蝕。直流鍋爐只能采用全揮 發(fā)性處理。 蒸汽系統(tǒng)的防腐與防積鹽 一般地，蒸汽系統(tǒng)不進(jìn)行任何化學(xué)處理。為了防止蒸汽系統(tǒng)腐蝕和積鹽，一般都是通過給水處理和爐水處理來間接控制蒸汽系統(tǒng)的腐蝕；通過控制鍋爐的運(yùn)行方式和爐水水質(zhì)來間接控制蒸汽的品質(zhì)。蒸汽系統(tǒng)的腐蝕大多與金屬材料和過熱狀況有關(guān)，而積鹽一般與蒸汽品質(zhì)有關(guān)。與爐水水質(zhì)相比，蒸汽中雜質(zhì)含量要少很多。盡管蒸汽中大多數(shù)雜質(zhì)的濃度都只有爐水的 ‰～ 1‰，但是蒸汽系統(tǒng)沒有任何處理和可排污的措施，雜質(zhì)不管是以水滴的方式或是以溶解攜帶的方式帶入蒸汽中，經(jīng)過蒸干和降壓之后，如果雜質(zhì)在蒸汽中的濃度 大于溶解度，它將沉積在過熱器中，即產(chǎn)生積鹽。 一、蒸汽系統(tǒng)的腐蝕與防止 1. 氧化皮的生成與剝離 與水相比，蒸汽中的腐蝕性雜質(zhì)的含量要少得多，蒸汽系統(tǒng)的腐蝕過程主要是氧化皮的生成、剝離、堵塞和爆管過程。氧化膜的組成是氧化鐵，是鐵元素和氧結(jié)合的產(chǎn)物。但這氧是來自何處的氧？是空氣中的氧、水中的溶解氧、還是水中的結(jié)合氧？分為兩種情況： （ 1）加工過程形成的氧化膜 在制造過程中過熱器管的氧化層是在高溫條件下形成的，通常在 570℃以上的高溫條件下，由空氣中的氧和金屬直接反應(yīng)形成氧化層。該氧化層分三層，由鋼表面起 向外依次為 FeO、Fe3O Fe2O3，如圖 1所示。 圖 1 溫度高于 570℃時(shí)鐵管表面加工形成的氧化物 這種氧化層通常稱為氧化皮，其厚度根據(jù)加工的情況，可能厚些或薄些。試驗(yàn)表明，與金屬基體相連的 FeO層，其結(jié)構(gòu)疏松，晶格缺陷多。這種高溫下形成的 FeO在低于 570℃時(shí)穩(wěn)定性差，會(huì)分解為 Fe3O4 和 Fe，很易造成氧化層的脫落。因此，在新爐投產(chǎn)前，一定要用蒸汽對過熱器進(jìn)行吹洗，將易脫落的氧化鐵皮吹掉，否則，在投運(yùn)后汽輪機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量沖蝕坑。 （ 2）運(yùn)行中形成的氧化膜 蒸汽管道內(nèi)壁在運(yùn)行后所形成的氧化 膜主要是由水蒸汽和鐵形成的氧化膜，該膜分二層，因此稱為雙層膜。內(nèi)層稱為原生膜 (Topotactishe schicht)， 外層稱為延伸膜 (Epitaktishe schicht)，是由于鐵離子向外擴(kuò)散，水中的氧離子向里擴(kuò)散而形成的。內(nèi)層的原生膜是蒸汽的水分子對金屬表面直接氧化的結(jié)果。 （ 3）氧化皮的剝離 在蒸汽中鋼表面生成氧化膜是個(gè)自然的過程。在開始時(shí)，膜形成很快，一旦膜形成后，進(jìn)一步氧化的速度便慢了下來，與時(shí)間呈拋物線關(guān)系。但在某些不利的運(yùn)行條件下，如超溫或溫度壓力波動(dòng)條件下，金屬表面的雙層膜就會(huì)變 成了多層膜的結(jié)構(gòu)，這時(shí)氧化和時(shí)間就變成直線關(guān)系。雙層膜先是變?yōu)槎€(gè)雙層膜，然后再進(jìn)一步發(fā)展成為多個(gè)雙層膜的多層氧化層結(jié)構(gòu)，然后便開始會(huì)發(fā)生剝離。這種多層膜的形態(tài)如圖 2所示。 圖 2 鋼鐵在蒸汽中形成的多層氧化物 由于鋼中的合金成分，如 Cr、 Mo 等在形成雙層膜時(shí)，均富集在下面一層，該層很致密，剝離就發(fā)生在此二層膜中間。 剝離是氧化膜與基體之間膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的應(yīng)力作用而發(fā)生的。經(jīng)驗(yàn)說明，機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)，負(fù)荷、溫度和壓力變化較大，氧化皮剝離特別容易在機(jī)組停用后再啟動(dòng)時(shí)發(fā)生。 （ 4）防止過熱器管氧化層剝離 防止過熱器和再熱器管的氧化層剝離，歸納起來，有以下幾點(diǎn)： 采用耐氧化的合金。 改善鍋爐的運(yùn)行工況，減少蒸汽超溫，減少機(jī)組頻繁啟停，減少機(jī)組的負(fù)荷波動(dòng)。 采用金屬表面的鍍鉻方法。 2. 蒸汽系統(tǒng)的應(yīng)力腐蝕與防止 應(yīng)力腐蝕是金屬材料在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的腐蝕。在所有的材料中，不銹鋼最容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。由于過熱器管一般為合金鋼甚至不銹鋼，所以過熱器容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。只有在拉應(yīng)力的作用下才能發(fā)生應(yīng)力腐蝕，而壓應(yīng)力不發(fā)生應(yīng)力腐蝕。這里所謂腐蝕介質(zhì)主要是指含氯離子和硫酸根離子的介質(zhì)，其它離子在 水、汽系統(tǒng)中或很少，或不容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕可分為應(yīng)力腐蝕破裂和應(yīng)力腐蝕疲勞兩大類。 （ 1）應(yīng)力腐蝕破裂 應(yīng)力腐蝕破裂，拉應(yīng)力是物理因素，而產(chǎn)生拉應(yīng)力的主要來源有：金屬部件在制造安裝過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的工作應(yīng)力；溫度變化時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。應(yīng)力腐蝕破裂，腐蝕介質(zhì)是化學(xué)因素。如奧氏體不銹鋼在幾毫克 /升氯離子的溶液中就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。 應(yīng)力腐蝕破裂常發(fā)生在高參數(shù)鍋爐的過熱器和再熱器等奧氏體不銹鋼部件上。因此，在制造、安裝和檢修過程中盡量避免產(chǎn)生殘余的拉應(yīng)力。在鍋爐化學(xué)清洗或進(jìn) 行水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免含有氯化物、硫化物的水進(jìn)入系統(tǒng)。萬一進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，必須用大流量的除鹽水沖洗干凈。否則，鍋爐不得點(diǎn)火。 （ 2）應(yīng)力腐蝕疲勞 金屬在交變循環(huán)的應(yīng)力（方向變化或周期應(yīng)力）和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生破裂傾向。通常產(chǎn)生疲勞破壞的應(yīng)力低于屈服點(diǎn)，并且是在施加這一應(yīng)力許多周期之后發(fā)生。這是由于鍋爐材料在交變應(yīng)力的作用下，表面的保護(hù)膜被破壞，產(chǎn)生蝕孔等使應(yīng)力集中，并誘發(fā)裂紋。在裂紋的尖端腐蝕最為強(qiáng)烈。提高金屬材料的抗拉強(qiáng)度，對改善一般的疲勞是有利的，但對防止腐蝕疲勞卻是有害的。高抗拉強(qiáng)度的材料中一旦產(chǎn)生 了裂紋，通常它將比低強(qiáng)度材料中擴(kuò)展的更快。 熱力設(shè)備應(yīng)力腐蝕疲勞常發(fā)生的部位有：在鍋爐的集汽聯(lián)箱，即聯(lián)箱的排水孔處；汽包和管道結(jié)合處；汽水混合物時(shí)快、時(shí)慢的流過的管道；頻繁啟、停的鍋爐，在停用時(shí)氧含量高發(fā)生點(diǎn)腐蝕，這些點(diǎn)坑在交變應(yīng)力的作用下形成疲勞源。 二、過熱器的積鹽與防止 蒸汽中的雜質(zhì)來源有三部分組成，即機(jī)械攜帶、溶解攜帶和減溫水?dāng)y帶組成。機(jī)械攜帶是指蒸汽帶水，與汽包的汽水分離效果有關(guān)；溶解攜帶是指蒸汽溶解雜質(zhì)的能力，與爐水水質(zhì)和鍋爐的運(yùn)行壓力有關(guān)；減溫水?dāng)y帶與給水水質(zhì)有關(guān)?，F(xiàn)代的大機(jī)組都是通過噴 水（給水）減溫來控制過熱蒸汽的溫度。在正常的設(shè)計(jì)中噴水的量為給水流量的 1%～ 5%。如果給水水質(zhì)較差，給水在過熱蒸汽完全蒸干的過程中，鹽類就可能析出。類鹽在蒸汽中的溶解度與蒸汽的壓力有關(guān)，因?yàn)樗械恼羝家谶^熱器和汽輪機(jī)中降壓，因而鈉鹽的溶解度逐漸降低，所以不管鍋爐的壓力多高，蒸汽的含鈉量統(tǒng)統(tǒng)規(guī)定為小于 10?g/L。汽包的汽水分離效果差，蒸汽帶水，無疑會(huì)引起過熱器的積鹽；如果汽包的運(yùn)行壓力過高將產(chǎn)生嚴(yán)重的溶解攜帶，如圖 3所示，蒸汽壓力降低后鹽類會(huì)重新析出。 現(xiàn)代大型汽包鍋爐大都是變壓運(yùn)行，即鍋爐的壓力隨著 負(fù)荷的升高而增高，汽包壓力的變化范圍一般在 ～ 。也就是說，鍋爐在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)比低負(fù)荷時(shí)雜質(zhì)的溶解攜帶更加嚴(yán)重。 通過對全國幾十多臺(tái)不同參數(shù)的鍋爐熱化學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果匯總，得出圖 3和圖 4。由于在同一壓力下，雜質(zhì)的溶解攜帶的比例系數(shù)是一定的，而機(jī)械攜帶則取決于汽包的汽水分離效果的優(yōu)劣。我們所檢測的蒸汽品質(zhì)是機(jī)械攜帶和溶解攜帶以及減溫水?dāng)y帶之和。對于大機(jī)組，由于給水水質(zhì)與蒸汽相當(dāng)，減溫水的攜帶可忽略不計(jì)。 蒸汽含鈉量為 10?g/kg時(shí) 圖 3 爐水含鈉量與 汽包壓力