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1、锅炉的腐蚀与保护,金属腐蚀概论 影响电化学腐蚀的因素与防治方法 应力腐蚀 锅炉给水系统金属腐蚀 锅炉汽水系统金属腐蚀 锅炉氧腐蚀的防止 停用锅炉的腐蚀与保护,金属腐蚀的分类,金属腐蚀的定义 金属腐蚀的分类 电化学腐蚀 化学腐蚀,电化学基本知识,电极电位 = 0+RT/nFc,气体电极 平衡电位与非平衡电位,原电池与腐蚀电池 由化学能转变为电能的装置称为原电池。 由正、负极，电子，溶液组成,原电池的电动势 电动势是原电池两极间的最大电位差。 E= 阳+ 阴+ 液界+ 接触,极化与去极化 原电池或腐蚀电池在开路状态下，阳阴两极的电位差，成为该电池的电动势。 在电路接通有电流通过时，腐蚀电池的电位差
2、比原来的电动势有显著降低。这种电极电位的变化，成为极化。 去极化，指促使原电池或腐蚀电池极化作用减少或消除。,保护膜 金属腐蚀速度表示 1、腐蚀质量表示法 2、腐蚀深度表示法,影响化学腐蚀的因素与防止方法,溶解氧量 PH值 温度 水中盐类的含量和成分 水的流速 热负荷,防止电化学腐蚀的方法 1、金属材料的合理选择 2、水质调节 3、形成表面保护膜,应力腐蚀,定义：金属材料在应力和腐蚀介质共同作用下产生的腐蚀。 腐蚀类型：应力腐蚀破裂、碱脆、氢脆、腐蚀疲劳,应力腐蚀破裂,定义：是指金属在拉应力和特定的腐蚀介质共同作用下所产生的破裂。 产生条件 1、力学条件 2、材料条件 3、环境条件,应力腐蚀破
3、裂发展过程 1、裂纹的形成 2、裂纹的扩展 3、断裂 应力腐蚀破裂的形态特征 脆性腐蚀 应力腐蚀破裂的影响因素 1、合金成分及有关的冶金因素 2、力学因素 3、环境因素,锅炉的碱脆,定义：指碳钢在NaOH水溶液中产生应力腐蚀破裂。 特点：出现部位经常在铆接锅炉的铆接处和胀管锅炉的胀接处；在破裂部位，钢板不发生塑性变形。 产生条件：锅炉锅水中含有游离的氢氧化钠；锅水产生局部浓缩；受拉应力的作用 影响因素：碳钢的成分、金相组织、热处理、锅水成分、应力大小,锅炉碱脆的危险性 锅炉碱脆的防止方法 1、降低锅炉部件所受的拉应力 2、消除锅水的侵蚀性,锅炉的氢脆,定义：氢扩散到金属内部使金属产生脆性断裂的
4、现象。 氢脆产生的部位 氢脆的防止方法 1、降低或者抑制材料内的氢含量 2、减少氢脆的敏感性,锅炉的腐蚀疲劳,定义：金属在腐蚀介质和交变应力同时作用下产生的破坏称为疲劳腐蚀。 腐蚀疲劳与应力腐蚀破裂的区别 1、应力腐蚀是在拉应力下产生的，腐蚀疲劳是在交变应力下产生的。 2、应力腐蚀破裂在特定的介质中才会发生，腐蚀疲劳的产生不需要特定的介质。 3、应力腐蚀破裂一般在合金中产生，而腐蚀疲劳不仅在合金中产生，纯金属中也会发生。 4、应力腐蚀破裂有主裂纹，又有分支裂纹等，腐蚀疲劳有多条裂纹，主分支不明显,腐蚀疲劳产生的部位： 锅炉的集汽联箱，即联箱的排水孔处。 腐蚀疲劳的防止方法： 1、降低交变应力
5、2、降低介质的腐蚀性 3、做好停用锅炉的防护,锅炉给水系统金属的腐蚀,溶解氧腐蚀 游离二氧化碳腐蚀 同时有氧和二氧化碳的腐蚀,溶解氧腐蚀,原理 铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池，铁是阳极，氧作为去极化剂发生还原反应。 Fe Fe 2+2e O2+2H2O+4e 4OH,腐蚀特征 当钢铁受到水中溶解氧腐蚀时，常常在其表面形成许多小型鼓包，称为溃疡腐蚀。 氧腐蚀的部位 多产生于开口的水箱，给水管路，省煤器等,游离二氧化碳的腐蚀,原理 水中含有酸性物质而引起的氢去极化腐蚀。 CO2+H2O=H+HCO3-蚀 阴极 2H+2e=2H H2 阳极 Fe Fe2+2e
6、 腐蚀特征：金属均匀变薄 腐蚀部位,同时有氧和二氧化碳的腐蚀,腐蚀特征：金属表面没有腐蚀产物，表面呈现或大或小的溃疡状态，腐蚀速度很快。 腐蚀部位：回水系统，热网水系统，给水泵等,锅炉汽水系统金属的腐蚀,氧腐蚀 沉积物下得腐蚀 水蒸气腐蚀,氧腐蚀 发生条件：1、除氧器工作不正常。 2、锅炉在基建和停用期间，如没有采取适当的保护措施，大气就会进入锅炉，由于大气中有氧和水分，就会发生氧腐蚀。,沉积物下的腐蚀 当炉水的PH值低于8或者大于13时，保护膜就会因溶解而遭到破坏，反应如下： PH13时： Fe3O4+4NaOH 2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O,碱性腐蚀 2NaOH+Fe=Na2F
7、eO2+ H2 酸性腐蚀 MgCl2+2H2O Mg(OH)2 +2HCl 阴极 2H+2e H2 阳极 Fe Fe2+2e,水蒸气腐蚀 当过热蒸汽温度高达450摄氏度时，蒸汽就被迫和碳钢发生反应；在450570摄氏度之间，反应产物为Fe3O4；在570摄氏度以上，反应产物为Fe2O3,锅炉氧腐蚀的防止,锅炉氧腐蚀的影响因素 1、氧的浓度 2、PH值的影响 3、水的温度 4、水中离子 5、水的流速,锅炉氧腐蚀的防止 1、热力除氧法 （1）原理 亨利定律：在一定温度下，某种气体在溶液中的浓度与液面上该气体的平衡压力成正比。 热力除氧器，就是按照将水加热至沸点和水流分散这两个原则设计的一种设备。,
8、除氧器类型 工作压力不同：真空式、大气式和高压式。 结构形式：淋水盘式、喷雾填料式、膜式,1、淋水盘式除氧器,2、喷雾式除氧器 是将水喷成雾状的情况下进行热力除氧的一种设备。原理是当水成雾状时，有很大的表面积，非常有利于氧从水中逸出。,3、喷雾填料式除氧器,提高除氧器效果的措施 1、被除氧的水一定要加热到除氧器工作压力相应沸点。 2、解吸出来的气体应能够通畅的排走。 3、在除氧器水箱中装沸腾装置。 4、在除氧器的除氧头筒壁周围装挡水板，或在添料层上部加装挡水淋水盘。 5、如补给水是补入除氧器的，应该尽可能地均匀补入。 6、为使水雾化更充分，要合理设计和布置雾化喷嘴。 7、在雾化区内可加装二次蒸
9、汽管。,除氧器异常情况 1、理想运行工况与安全保证 2、除氧器压力温度异常 3、除氧器本身震动或水汽管路水击,真空除氧,真空除氧的工作原理是应用亨利定律和道尔顿定律，根据亨利定律可知 ,在封闭容器中，任何气体同时存在于水面上 ,则气体的溶解度与其自己的分压力成正比 ,而且气体的溶解度仅与其本身的分压力有关。在一定压力下 ,随着水温升高 ,水蒸汽的分压力增大 ,而空气和氧气的分压力越来越小。在 100时 ,氧气的分压力降低到零 ,水中的溶解氧也降低到零。当水面上压力小于大气压力时 ,氧气的溶解度在较低水温时也可达到零。这样，水面上空间氧气分子被排出 ,或转变成其它气体 ,从而氧的分压力为零 ,水
10、中氧气就不断地逸出，达到除氧的效果。,注意事项： 1、喷头 2、填料 3、抽气装置 4、进水温度 5、系统严密性,解吸除氧,使含有溶解氧的水与不含氧的气体强烈混合，以达到除氧的目的。,解吸除氧器,注意因素 1、水压 2、水温 3、烟温 4、解吸器中水位,解吸器优点： 设备容易制造，省钢材，操作简单，费用低，只需木炭，不需要其他的化学药品，给水温度低。 解吸器缺点： 影响除氧效果的因素多 只能除氧，不能除其他气体,化学药剂除氧,化学药剂除氧是把化学药剂直接加入锅炉本体、给水母管或者热水锅炉的热水管网中，从而除去氧气的方法。 常用的化学除氧剂有：联胺、亚硫酸钠、二氧化硫、氢氧化亚铁等。,亚硫酸钠
11、加药量计算公式： CO2+ G= ,亚硫酸钠加药系统,溶解箱,溶液箱,流量计,泵,给水箱,联胺处理 联胺，常温下无色液体，易溶于水，它和水结合成稳定的水合联胺，有毒有害物质，是一种很强的还原剂。 N2H4+O2=N2+2H2O 影响因素：PH值、水温、催化剂等。,钢屑除氧 含有溶解氧的水流经装有钢屑的过滤器，由于钢屑被氧化，而将水中的氧气除掉。 3Fe+2O2=Fe3O4 钢屑使用方法：先用碱液除油，再用热水冲去碱性液后，再用2%-3%HCl酸洗，再用热水冲洗，装入过滤器后要压紧。,新型除氧器 催化树脂除氧,停用锅炉的腐蚀与保护,停用锅炉保护的必要性 1、停用腐蚀 2、停用锅炉保护的必要性 3、停用锅炉腐蚀原因 4、停用腐蚀的特点 5、停用腐蚀的影响因素,我国停用锅炉的有关规定 全国停用锅炉的规律 停用锅炉的保护方法分类及选择原则,保护方法分类和原则 1、分类： A、阻止空气进入锅炉的水汽系统 B、降低锅炉水汽系统内部的湿度 C、使用缓蚀剂，减缓金属表面腐蚀 2、原则： A、锅炉参数与类型 B、停用时间的长短 C、选用保护方法，要考虑现场条件,锅炉停用保护方法,干式保护法：热炉放水余热烘干法、负压余热烘干法、邻炉热风烘干法、干燥剂去湿法、充氮法、气相缓蚀法等 湿式保护法：氨水法、氨-联胺法、蒸汽压力法、给水压力法等 联合保护法：充氮或者充蒸汽的湿式保护法。,