【正文】 (HCO 3)2+H2 Fe(HCO3)2→FeCO 3+H20+CO2CO2在水中的溶解度與系統(tǒng)的壓力、溫度、水的組成有關(guān) ［5］ 。CO 2溶解度隨壓力增大而增大，又隨溫度上升而下降，并且水中的某些礦物質(zhì)會(huì)影響 CO2的溶解度。所以，C0 2的腐蝕也受到多種因素的影響，如:溫度、壓力等。(2)水中的碳酸鹽堿度在受熱后發(fā)生分解引起局部區(qū)域的 pH 值下降而產(chǎn)生腐天然氣加熱爐的腐蝕研究12蝕: 2HCO3→CO 2+CO32+H2O酸腐蝕主要是均勻腐蝕，其對(duì)金屬的腐蝕程度及對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度影響不大，但其腐蝕產(chǎn)物(Fe 2+和 Fe3+)容易在爐內(nèi)產(chǎn)生鐵垢及垢下腐蝕。 鐵垢腐蝕氧化鐵垢不僅影響傳熱(其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般垢)，更為嚴(yán)重的是產(chǎn)生垢下腐蝕使金屬材質(zhì)變薄、凹陷甚至穿孔。這類腐蝕主要發(fā)生在爐膛水側(cè)壁及煙氣管水側(cè)壁表面。加熱爐水中鐵離子及其它腐蝕類型的存在，使碳鋼金屬表面產(chǎn)生一層氧化鐵垢。氧化鐵在高熱負(fù)荷部位的存在極易發(fā)生氧化鐵垢腐蝕。氧化鐵垢腐蝕是由下列原因引起的:(l)氧化鐵作為電化學(xué)腐蝕的陰極，在加熱條件下，垢下面的氧化鐵膜遭到破壞，使裸露的金屬碳鋼變?yōu)殛?yáng)極而在水中產(chǎn)生腐蝕。 陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe 2++2e 陰極反應(yīng)：Fe(OH) 3+e→Fe(OH) 2+OH Fe3O4+H20+2e→3FeO+2OH 腐蝕產(chǎn)生氧化鐵垢，氧化鐵垢的存在會(huì)使此類腐蝕的發(fā)展互為因果、互為促進(jìn)，使金屬產(chǎn)生嚴(yán)重的垢下腐蝕。(2)在熱負(fù)荷較高的部位，垢下的水急劇濃縮而產(chǎn)生堿等因素的腐蝕。(3)在垢下因金屬過熱而產(chǎn)生汽水腐蝕:3Fe+H2O→Fe 3O4+H2氧化鐵垢的腐蝕形態(tài)主要表現(xiàn)為:較大面積的結(jié)垢腐蝕，垢呈黑褐色魚鱗狀，垢下金屬大部分遭到腐蝕，呈現(xiàn)凹凸不平的麻坑。這種垢較硬，一般很難除去。 干濕線腐蝕此種腐蝕屬局部腐蝕的范疇，發(fā)生在空氣與水的界面處，由于界面上下干濕線交替而產(chǎn)生氧濃差電池發(fā)生腐蝕。這種腐蝕發(fā)生較普遍，其腐蝕形態(tài)為在干濕線處出現(xiàn)一條腐蝕溝槽。 堿腐蝕堿腐蝕在加熱爐中出現(xiàn)的幾率較少。主要由于堿度在熱負(fù)荷較高的部位發(fā)生榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13濃縮使氧化物保護(hù)膜溶解而失去保護(hù)作用，使金屬產(chǎn)生腐蝕 [6]。 Fe3O4+4NaOH→2NaFeO 2+Na2FeO2+2H2OFe+2NaOH→Na 2FeO2+H2這類腐蝕主要發(fā)生在熱負(fù)荷較高的爐膛水側(cè)壁、煙氣管水側(cè)壁及彎管等應(yīng)力集中處，腐蝕形態(tài)呈溝槽或凹陷等的局部潰瘍狀腐蝕。 加熱爐煙道金屬內(nèi)壁的腐蝕燃料是臥 89 井自產(chǎn)的天然氣(氣質(zhì)參數(shù):比重 ,體積含量 CH4 %,H2S %,CO2 %),助燃劑空氣是通過對(duì)流自然抽入,CH 4燃燒后再?gòu)拇怪钡臒焽枰詫?duì)流方式排出,煙氣的壓力是 。煙氣中含有水蒸氣、CO 2以及剩余氧氣。燃燒過程中,大量水蒸氣凝結(jié)在低于煙氣露點(diǎn)的低溫受熱交換面上,以及溶解 CO2和 O2后腐蝕金屬內(nèi)表面上。 二氧化碳引起的氫去極化腐蝕。在酸性水中,鐵與酸反應(yīng)生成鐵離子并釋放出氫氣,同時(shí)氫原子與鋼中的碳反應(yīng)生成 CH4,脫碳會(huì)使金屬沿晶界面產(chǎn)生裂縫。當(dāng)壓力在 以上時(shí),氫離子會(huì)快速擴(kuò)散進(jìn)入金屬而使金屬變脆損壞。在沒有液態(tài)水時(shí),CO 2不會(huì)發(fā)生腐蝕。CO 2與含水蒸氣的煙氣一起,在對(duì)流過程中一部分被排出煙囪,另一部分沿火筒、煙道、煙箱和煙囪等通道流動(dòng)。如果內(nèi)壁長(zhǎng)期附著很薄的冷凝水膜,就會(huì)有溶解度很高的 CO2溶于凝結(jié)水中生成 H2CO3弱酸,使凝結(jié)水膜的 pH 值降低到 以下,并吸附于金屬內(nèi)表面。H 2CO3部分解析產(chǎn)生 H+,對(duì)鋼材發(fā)生氫去極化腐蝕。最易發(fā)生 CO2酸性腐蝕的部位通常在火筒、煙道、煙箱封頭以及煙囪等部位,腐蝕嚴(yán)重部位是煙道和煙囪。 溶解氧引起氧去極化腐蝕。溶解氧腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕,鐵和氧形成兩個(gè)電極,組成腐蝕電池,在腐蝕電池中鐵的電位總是比氧的電極電位低,所以鐵是電池的陽(yáng)極,遭到腐蝕。水套中的水使用的是自來水,在初期該水中溶解有大量的氧氣而發(fā)生溶解氧腐蝕,由于水溫長(zhǎng)期保持在 30～40℃,換水周期一般為 2～3 月,溶解氧隨著水蒸氣逐漸蒸發(fā)而減少,所以該部位的腐蝕不嚴(yán)重。在煙氣系統(tǒng)中,如果火頭處配風(fēng)良好,通過對(duì)流作用自動(dòng)抽入大量空氣,甲烷占混合氣體體積的 5%完全燃燒時(shí),煙氣中就會(huì)含有大天然氣加熱爐的腐蝕研究14量的剩余氧氣,這些氧氣會(huì)充分?jǐn)U散并溶解到煙箱，六根煙道等煙氣系統(tǒng)的金屬內(nèi)壁上的冷凝水膜中,對(duì)鋼材發(fā)生溶解氧的氧去極化腐蝕。由于這些生成物比較疏松,沒有保護(hù)性,一旦在金屬表面的某一點(diǎn)發(fā)生腐蝕,就會(huì)持續(xù)下去。究其原因主要有兩方面,一方面是氧化鐵層中產(chǎn)生一種酸性溶液,加速了鐵的溶解及提高了導(dǎo)電性。另一方面生成氧化鐵層,腐蝕產(chǎn)物阻止了氧的擴(kuò)散,在腐蝕產(chǎn)物下形成缺氧的陽(yáng)極區(qū),外部便形成了富氧的陰極區(qū),從而構(gòu)成了一個(gè)濃差電池,兩部分的差異,加速了腐蝕反應(yīng)速率。水套加熱爐停止加熱,但天然氣生產(chǎn)仍然經(jīng)過水套加熱爐里的高壓引流管時(shí),如不采取有效的保護(hù)措施,金屬表面會(huì)發(fā)生停用腐蝕。主要原因有:①如果水套中裝有水,外界空氣大量進(jìn)入水套,使水套里的金屬內(nèi)表面以及浸于水套中的高壓天然氣管線的外表面發(fā)生溶解氧腐蝕。②如果水套中裝有水,水套中的水被高壓天然氣管線的天然氣冷卻后,溫度低于大氣露點(diǎn)時(shí),在煙道、火筒、煙箱等內(nèi)表面會(huì)凝結(jié)水,形成冷凝水膜。同時(shí)大氣中的氧氣溶解于煙道、火筒、煙箱等金屬內(nèi)表面的凝結(jié)水膜中,發(fā)生溶解氧腐蝕。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15 第五章 防腐措施 防腐措施加熱爐的腐蝕一般不會(huì)單獨(dú)以一種形態(tài)、而是以多種形式同時(shí)出現(xiàn)，有的互為因果、有的互相促進(jìn)。為解決加熱爐的腐蝕問題，提出以下措施:(l)加熱爐進(jìn)行清洗或煮爐，徹底去除鍋爐內(nèi)存在的垢及銹，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)膜和鈍化處理。(2)對(duì)加熱爐給水進(jìn)行徹底除氧或使用除氧劑，降除 CO2 (3)控制鍋爐水的 pH 值和堿度，防止腐蝕產(chǎn)物混人加熱爐。(4)對(duì)加熱爐給水進(jìn)行緩蝕阻垢處理，加人緩蝕阻垢劑。(5)加熱爐停爐時(shí)，防止空氣進(jìn)人停運(yùn)的鍋爐內(nèi)，保持停運(yùn)加熱爐的金屬表面充分干燥，使用緩蝕劑在金屬表面生成保護(hù)膜，緩解金屬的腐蝕。 防止煙氣腐蝕。定期清理煙道的腐蝕產(chǎn)物,減小煙道的氣體對(duì)流阻力，提高煙氣的排出溫度。(1)提高煙氣的排出溫度。用耐火泥堵塞 1～3 根煙道的兩端,減少煙氣的熱交換面積 ～ 2,將煙氣溫度提高到 50～60℃,減少冷凝水的產(chǎn)生,從而減少 O2和 CO2腐蝕。在使用水套加熱爐的運(yùn)行參數(shù)中,對(duì)金屬設(shè)備內(nèi)的煙氣溫度下限值確定為 60℃。(2)縮短水套加熱爐的啟動(dòng)升溫時(shí)間。水套加熱爐在點(diǎn)火啟動(dòng)的升溫過程中,盡量縮短由冷水(0～20℃)加熱到熱水(50～70℃)的時(shí)間,減少冷凝水的產(chǎn)生量和積存時(shí)間。方法一:加冷水到水套的2/3 水位后再升溫,用最大供熱量在最短的時(shí)間內(nèi)使水溫升高到工況要求,一般為3h。方法二:啟動(dòng)前先加少量的冷水,在升溫過程中,邊升溫邊加冷水,直到最后將水加到水套的 2/3 水位時(shí)為止。整個(gè)過程中,使水溫一直高于煙氣的露點(diǎn)溫度,既確保加熱保溫,又防止煙氣在排出煙囪之前產(chǎn)生冷凝水。(3)更換煙囪的材質(zhì)。將煙囪由鐵質(zhì)換成防腐復(fù)合材質(zhì),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐 10 多年來,效果良好。天然氣加熱爐的腐蝕研究16(4)在煙箱涂防腐材料。在煙箱封頭的內(nèi)壁涂防腐材料,隔離煙箱的金屬與冷凝水,但使用兩三年左右,也會(huì)因?yàn)榇嬖诟g造成防腐材料從煙箱內(nèi)壁上脫落。(5)安裝引流管排出冷凝水。在煙囪下方的煙箱底部安裝兩根引流管 223150mm,將冷凝水從煙箱內(nèi)向外排出。該措施能防止冷凝水在煙箱里大量積存,減少冷凝水對(duì)煙箱的腐蝕。缺點(diǎn)是增加的引流管容易引起漏風(fēng),導(dǎo)致火頭處的配風(fēng)不足并將降低煙氣的對(duì)流作用。,放干水套里的水并烘干。、火筒、煙箱的選材和加工工藝。(1)水套加熱爐作為鍋爐壓力容器,用鋼適宜選用低 C、低 S、加 Ca 處理的控扎鋼,以減少 CO2和 O2的電化學(xué)腐蝕。(2)用化學(xué)方法在煙道、火筒、煙箱的封頭等金屬表面生成一層致密的氧化膜,如烤藍(lán)、煮黑等。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17第六章 加熱爐腐蝕防垢技術(shù) 緩蝕阻垢劑篩選試驗(yàn) 主要試劑和儀器（1） 主要試劑無水乙醇，丙酮，鹽酸，氫氧化鈉，六次甲基四胺，高純氮，硫酸，氯化鈉，氯化鈣，石油醚，鹽酸清洗液，氫氧化鈉中和液等。（2） 主要儀器和設(shè)備電子天平：MP1002 上海精密儀器儀表有限公司；光學(xué)讀數(shù)分析天平：TG528B上海天平儀器公司；電熱恒溫水浴鍋： 北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠；電熱恒溫干燥箱：2021 上海市試驗(yàn)儀器廠；紅外線快速干燥器：ES701 杭州曼聯(lián)有限公司；游標(biāo)卡尺：廣州市廣精精密儀器有限公司；電吹風(fēng)機(jī)：EH5262A/P 松下電器中國(guó)有限公司；超聲清洗儀 HB1700 深圳恒波超聲設(shè)備有限公司。 試樣的準(zhǔn)備試驗(yàn)中 20G 掛片的來源有兩個(gè)方面，一是外購(gòu)；二是利用由現(xiàn)場(chǎng)帶回的報(bào)廢爐鋼管自制。兩種掛片外形尺寸如下：外購(gòu)掛片尺寸（mm）： lbh , 5025（～） ；自行加工掛片尺寸（mm）： lbh , 30144 。 工藝流程腐蝕試驗(yàn)工藝參數(shù)選?。核捎玫臏囟扰c加熱爐內(nèi)工作溫度相同，為 85℃。時(shí)間在篩選試驗(yàn)時(shí)為 4 天，在驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)為 10 天。緩蝕劑用量在篩選試驗(yàn)時(shí)按樣品提供廠家給定值，在驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)選取優(yōu)化值。天然氣加熱爐的腐蝕研究18 操作步驟（1） 掛片的打磨 掛片的打磨是將加工好的試片表面，先用 400 號(hào)的砂紙進(jìn)行粗研磨，以去掉原始金屬表面層，再用 600 號(hào)的砂紙進(jìn)行細(xì)研磨。（2） 緩蝕液的配置 按試驗(yàn)要求用容量瓶配制緩蝕劑溶液，該溶液應(yīng)在試驗(yàn)當(dāng)天或前一天配制。（3）試樣的編號(hào) 離試樣一邊約 3mm 處打上可辨認(rèn)的編號(hào)，對(duì)試樣進(jìn)行標(biāo)記。（4）掛片的清洗 將試片先用濾紙擦凈，然后放入盛有沸程為 60～90℃的石油醚或丙酮的器皿中，用脫脂棉除去試片表面油脂后，再放入無水乙醇中浸泡約 5min，進(jìn)一步脫脂和脫水。取出試片放在濾紙上，用冷風(fēng)吹干后再用濾紙將試片包好，貯于干燥器內(nèi)干燥，放置 1h 后再測(cè)量尺寸和稱重，精確至 。（5）掛片緩蝕試驗(yàn) 量取 400 mL 試驗(yàn)用水，精確到 mL 于 500mL 錐形瓶中，將配制好的緩蝕劑溶液按設(shè)計(jì)質(zhì)量濃度值用移液管分別加入試驗(yàn)容器中，再將錐形瓶置于恒溫水浴中。每組試驗(yàn)至少做三個(gè)平行試驗(yàn)，每個(gè)平行試驗(yàn)三角瓶中掛三個(gè)試片。試片不允許與容器壁接觸，試片間距應(yīng)在 1cm 以上，試片上端距液面應(yīng)在 3cm 以上。在每組試驗(yàn)中均要同時(shí)做未加緩蝕劑的掛片空白試驗(yàn)。將放置好掛片的錐形瓶放入多孔電熱恒溫水浴鍋中，在設(shè)定溫度 85℃下恒溫放置一個(gè)試驗(yàn)周期，考慮到緩蝕劑初步篩選中試驗(yàn)量特別大，對(duì)初期試驗(yàn)周期選定為腐蝕性測(cè)試方法中所規(guī)定的靠近下限值 4 天，當(dāng)確定了理想的緩蝕劑后，又重點(diǎn)研究了時(shí)間與緩蝕劑之間對(duì)掛片質(zhì)量影響的規(guī)律。（6） 掛片緩蝕試驗(yàn)后處理 將以達(dá)到試驗(yàn)周期的試片取出，觀察、記錄表面腐蝕狀態(tài)及腐蝕產(chǎn)物粘附情況，立即用清水沖洗掉試驗(yàn)介質(zhì)，并用濾紙擦干。將試片放入盛有沸程為 60~90℃的石油醚或丙酮的器皿中，用脫脂棉除去試片表面油脂后，再放入無水乙醇中浸泡約 5min，進(jìn)一步脫脂和脫水。將試片取出放入酸清洗液中沖去表面殘酸后，立即將試片浸入氫氧化鈉溶液中，30s 后再用自來水沖洗，然后放入無水乙醇中浸泡約 5min，清洗脫水兩次。再放入超聲中進(jìn)行清洗，取出試片放在濾紙上,用冷風(fēng)吹干，然后用濾紙將試片包好，貯于干燥器中，放置 1h 后稱重，精確至 。 腐蝕速率計(jì)算方法 ［7］以 mm/a 表示的腐蝕率 X 1，其值按下式計(jì)算： X1= ????0 0876876WWADTADT?????榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19式中： W——試片質(zhì)量損失，g；W0 ——試片酸洗空白試驗(yàn)的質(zhì)量損失平均值，g；A ——試片的表面積，cm 2；D ——試片的密度，g/cm 3；T——試片的試驗(yàn)時(shí)間，h；8760——與一年相當(dāng)?shù)男r(shí)數(shù)，h/a；10——與 1cm 相當(dāng)?shù)暮撩讛?shù)，mm/cm。 國(guó)內(nèi)緩蝕阻垢劑配方篩選試驗(yàn)研究中首先對(duì)幾種適合此類條件的緩蝕阻垢劑進(jìn)行了篩選試驗(yàn)，掛片采用自