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    鍋爐受熱面高溫腐蝕分析

    2020-2-1 12:15:06      點擊:
    大家都知道,高溫腐蝕對鍋爐受熱面的破壞性非常大,但高溫腐蝕到底是高溫煙氣腐蝕還是高溫蒸汽腐蝕呢?其實, 高溫腐蝕既包括管外的高溫煙氣腐蝕也包括管內的高溫蒸汽腐蝕。
    高溫煙氣腐蝕(煤中含硫和煤灰含堿是引起高溫腐蝕的關鍵因素)
    鍋爐受熱面高溫腐蝕分析
    如果煤粉在氣流的作用下,在貼壁附近燃燒,使其周圍區域嚴重缺氧,形成還原性氣氛,導致爐內腐蝕性氣氛增強。在含氧量較高的區域H2S的含量較低;而在含氧量較低且CO含量較高的區域H2S的含量較高, 導致嚴重的高溫腐蝕。當蒸汽溫度高于565℃時,燃料灰分中含有較多的S、V及堿性物質等成分時,往往在覆蓋有熔鹽或積灰層下的管壁上發生煙灰腐蝕。燃料中含有的S、V及堿性物質越多,爐管金屬的耐蝕性、耐熱性越差,腐蝕越易發生;管壁溫度越高,腐蝕越嚴重。
    鍋爐受熱面高溫腐蝕分析
    1.硫腐蝕
    燃煤灰分中的堿金屬(Na+、K+)在爐內高溫狀態下處于氣態,其凝結溫度為730℃左右。當爐內高溫煙氣進入對流煙道時,接觸到壁溫低于700℃的受熱面,氣態鈉、鉀成分會在管子表面凝結,形成堿金屬化合物沉淀層,一些帶有其他成分的灰粒也同時被粘附在管子表面。含硫燃料燃燒時生成的SO2、 SO3氣體是對煤灰腐蝕的重要條件。煙氣中的SO2、 SO3與堿金屬成分接觸發生反應,形成熔融狀態的負荷硫酸鹽,在受熱面管壁590℃左右對金屬的腐蝕性很強。
    2.氯化物型腐蝕
    燃用高氯化物燃料時,爐內存在氯化物型腐蝕,燃煤中的氯在燃燒過程中是以NaCl的形式釋放出來的,NaCl易與H2O、SO2和SO3反應,生成Na2S04和HCl氣體。試驗表明氯化物型腐蝕在400-600℃最快。
    3.釩腐蝕
    釩腐蝕機理重油中的V、Na、S等元素,燃燒后會變成V2O5、Na2O, SO2等物質。V是引起油灰腐蝕的主要成分,當V與其它組元化合時,形成了低熔點化合物。這些化合物沉淀于過熱器和再熱器及其緊固件的表面,呈熔融態時破壞管壁表面具有保護性的氧化膜,加快腐蝕速率。釩腐蝕的機理有多種解釋,尚無定論。
    鍋爐受熱面水、汽側的高溫腐蝕
    受熱面水、汽側的高溫腐蝕種類有: 水蒸汽氧化腐蝕、垢下腐蝕、氧腐蝕等。
    1.水蒸汽氧化腐蝕
    當蒸汽過熱溫度在450℃以上時,蒸汽與碳鋼發生反應生成Fe的氧化物,使管壁減薄。汽水腐蝕是過熱器受熱面中的主要腐蝕過程,屬于均勻腐蝕,一般不很強烈。大型火力發電鍋爐的過熱器和再熱器使用的是奧氏體不銹鋼,在運行一段時間后,鋼管內壁生成具有雙層結構的氧化皮,外層由Fe2O3銹層和Fe304銹層組成,內層由含Fe、Ni、Cr的尖晶石型氧化物組成。氧化皮生長到一定厚度,其外層在停爐時會發生剝落,并堆積在過熱器管的U形彎曲部位。當鍋爐啟動時阻塞了蒸汽的回路,因而易于發生因過熱而引起的噴泄事故一部分氧化皮飛濺到渦輪葉片上,成為磨損腐蝕的原因。這樣的事故往往發生在蒸汽溫度較高的鍋爐,在蒸汽溫度較低的鍋爐。
    2.垢下腐蝕
    垢下腐蝕是造成鍋爐損壞的另一重要形式, 腐蝕速度快.目前, 對這種腐蝕發生的機理尚無統一的認識.一般認為, 當受熱面金屬表面的沉積物中含有氧化鐵和氧化銅等雜質時, 這些氧化物電位高, 成為陰極, 而管壁的電位低, 為陽極.陽極的Fe 不斷溶出, 與氧化鐵和氧化銅發生反應。垢下腐蝕一般發生在高熱負荷區, 是大容量高參數鍋爐常見的腐蝕方式.
    3.氧腐蝕
    當鍋爐給水中殘留有溶解氧和CO2 時, 管壁金屬中的純鐵與雜質之間產生電位差, 形成無數個微小的腐蝕電池.電極電位低的純鐵為腐蝕電池的陽極, 電極電位高的雜質為腐蝕電池的陰極, 陽極鐵失去電子成Fe2 +進入水膜.同時, 在陰極溶解氧得到電子與水結合生成OH- , Fe2 +和OH-結合生成Fe(OH)2, 而Fe(OH)2是不穩定的, 管壁金屬便很快遭到腐蝕。
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