汽包锅炉给水分配管腐蚀原因分析

汽包锅炉给水分配管腐蚀原因分析

武爽

华电国际邹县发电厂，山东 邹县 273522

摘要：某电厂汽包给水管道存在大面积的腐蚀，经分析认为，低pH引起的一般腐蚀、溶解氧形式的腐蚀和结垢引起的水垢腐蚀，腐蚀是直角弯管内湍流引起的腐蚀加速（FAC）。

关键词：汽包锅炉；给水分配管；腐蚀原因；分析探究

前言：

锅炉水的主要成分是化学水和凝结水、供热系统和供热设备排水。一般来说，进入汽包水管的水是比较干净的，所以不容易在供水系统中沉淀水盐。本文所述的腐蚀主要与给水系统中金属的腐蚀有关。

1供水系统中的金属腐蚀

分为化学腐蚀和电化学腐蚀腐蚀。化学腐蚀是指金属表面对环境的直接化学反应，造成金属损伤；电化学腐蚀是指电偶反应，当金属与电解液接触，使金属失去电子并氧化，这种腐蚀特别容易在潮湿的地方或碰到水时，给水中的腐蚀属于电化学腐蚀。虽然供水系统相对清洁，然而，它往往含有氧气和二氧化碳，这是供水系统金属腐蚀的主要原因。

（一）溶解氧腐蚀

水中的溶解氧会引起锅炉中的金属腐蚀。管道和供水系统主要由钢制成，因此铁和氧形成两个电极，金属腐蚀在运行过程中饮用水中的溶解氧含量、水的pH值和流量以及运行温度对腐蚀程度有不同的影响。锅炉给水主要包括补给水、冷凝水、热力系统排水等。

通过除氧器后，水中的溶解氧含量大大降低，但如果流入省煤气体，温度会更高，因此即使有少量氧气，也会发生氧腐蚀。一般情况下，这种腐蚀发生在省煤气的入口，而中间部分和出口处的腐蚀相对较轻，因为在入口消耗氧气。如果除氧器工作不正常，如进入除氧器的蒸汽量没有及时设定，除氧器压力异常或变压会增加饮用水含氧量，从而加剧供水系统的腐蚀，如果饮用水中含氧量过多，腐蚀会影响省煤气尾部甚至排气管。

凝结水含氧量低的原因是凝结器本身可以脱氧，大部分氧气被抽走了。另外，凝结水温度较低，含盐量较低，不易腐蚀。在排水系统中有一部分是与大气相连的，而有些排水管道往往没有水，如果没有水，管道里充满了空气，这就增加了排水中的含氧量，使排水系统的管道也容易受到溶解氧的腐蚀。

（二）游离的CO2腐蚀

如果水中有游离二氧化碳，在水中溶解后变弱，使pH值明显降低。弱腐蚀性酸不能单独用pH值来测量，因为只有一些弱酸会被腐蚀电离，直到所有弱酸都电离为止。在此期间，pH值将处于较低范围。CO2金属腐蚀的影响是不易在金属表面形成保护膜的可溶离子，在金属表面造成均匀腐蚀。腐蚀产物会随输送水进入汽包，造成很多问题，容易造成汽包结垢腐蚀等。

供水中的二氧化碳主要来自补给水和碳酸盐，它们被送入凝结水系统。一般来说，脱盐水中的碳酸化合物较少。由于有凝结水在调节器前面，凝结水的CO2含量比较高，水质相对只要有少量的CO2，冷凝液的pH值就会明显降低。同时管道也会产生游离二氧化碳腐蚀，随着水蒸气的蒸发，出现排水等现象。给水系统金属腐蚀，如果给水系统同时含有O，CO2，则腐蚀比较严重，在热网冷凝、冷凝水和排水系统中，CO2和CO可能同时存在，这主要是因为O可能产生电极。它们具有很高的形成能力和高腐蚀性，二氧化碳会使水变酸，破坏保护膜，从而加速金属的腐蚀。

2腐蚀情况

（一）腐蚀情况调查

（1）腐蚀渗漏的部位

腐蚀主要发生在管道纵、中横段附近的弯管处，中横段与上纵段的连接处在水平段附近腐蚀。省煤器水管与出水管的连接管在垂直区域附近腐蚀。

（2）腐蚀有以下特征

腐蚀主要发生在垂直段附近的弯管处，垂直段与中间水平段之间，腐蚀管壁厚度均匀而薄。内腐蚀管壁光滑，腐蚀坑、鼓壳不均匀，有点蚀和裂纹；

（二）热力系统水汽品质分析

腐蚀管道为锅炉给水管道，其他材质碳钢给水管道采用分段焊接，水平段与垂直段对接采用直焊和斜焊。

（三）运行方式

机组启动时，采用AVT方式处理，即给水有溶解氧后，采用AVT法进行磷酸盐处理。当硬度合适时，用氢氧化钠处理炉子。10MW负荷下给水流量控制在30vh，最大给水流量1025t/h。

3腐蚀原因分析

腐蚀问题导致水管弯头处产生腐蚀污泥，角焊工艺为直角斜焊，防腐管试样内表面光滑、无量纲、防腐不均匀、弯曲腐蚀和裂纹。腐蚀部件壁厚均匀、薄，无腐蚀部分壁厚基本保持完好，同时，对机组热力系统的水汽质量进行了检测，测定了水和其它腐蚀性阴离子的pH值，可接受的pH值在9.10～9.35之间；供水总铁合格率均较高，为1～15μg/L，也在合格范围内。

以下四种腐蚀最有可能发生在热水和蒸汽系统中：低pH值一般性腐蚀。不溶氧腐蚀。结下腐蚀是由结垢引起的，液体湍流部分的流动加速了氧化表面的腐蚀。如果腐蚀是由于给水pH值低造成的，腐蚀发生在整个输气管道上，腐蚀只发生在现场，水管道流动方向发生变化，管道水平方向无腐蚀。结合给水的pH值，可以消除低pH值的可能性，腐蚀的特点是金属表面起鼓。曲面的颜色可以是黄棕色、砖红色或黑褐色。除去这些腐蚀产物后得到的腐蚀大小不同。但腐蚀水管表面未发现鼓包现象，给水中溶解氧超标，故可排除饲料中不熟练溶解氧引起的氧腐蚀的可能性。

如果腐蚀在水垢以下，应使用管表面不同程度的结垢。当管壁被稀释，在锅炉压力的影响下发生塑性变形，胀形直至爆管。供水流量大，不易沉淀。同时，对腐蚀管样进行现场检测后，管道光滑、干净、无沉淀物。因此也可以消除因结垢引起的腐蚀。分析了管线水在适当角度下的腐蚀形态和腐蚀位置。试样内壁均匀稀释、腐蚀穿孔，建议管内壁为空心。结果表明，腐蚀是由直角湍流引起的加速流腐蚀（FAC）引起的。流动加速腐蚀是一种由于物理和电化学过程相互作用而引起的金属损失。由碳钢或低合金钢制成的氧化铁磁性保护层溶解在自来水或水蒸气中，形成两相流；为了稀释内表面保护层，随着电厂的运行，这一过程将一直持续到破裂或穿孔。加速腐蚀的显著特点是金属表面没有孔洞和裂缝，表面是一层多孔氧化层。会随着时间的推移而溶解直到管子变薄甚至破裂。

在湍流的情况下，特别是当介质中的溶解氧很小时，钢容易加速腐蚀，最有可能发生在管道直径突然变化，流向突然变化的地方，例如，管道直径由小变大，然后把管子的直径从小管子改成大管子，例如水从小管子流向大管子。在电厂的热力水蒸汽系统中，最适合经济的管道和给水引起流动加速腐蚀。

在某些管道的90°弯头处，水流从水平方向变为垂直方向。在弯头处，金属表面会受到强烈的水影响。由于水流的作用，金属表面附着性差的氧化膜被去除，未受保护的基体金属受到腐蚀加速。

结果表明，弯管侧压力最大，剪切顺序最强，而直管内液体对管壁无压力，即不存在剪切序列。这与管道内壁的检查结果相对应。冲击力与管内压力和流量成正比。即速度越快，介质对管壁的压力越大，冲击力越大，材料的冲蚀作用越严重。热管内壁的腐蚀产物和氧化铁膜在介质的侵蚀作用下脱落。分裂率与冲击力成正比。冲击速度越大，分裂速度越快，在金属基片表面出现新的腐蚀。这样，弯管内壁被管内液体长期腐蚀腐蚀，管壁被均匀稀释，直至发生穿孔泄漏。

4给水系统金属腐蚀的防止

为了防止给水系统的腐蚀，通常通过去除水中的氧气来消除水中游离二氧化碳的酸性腐蚀，提高给水的pH值可以防止这种腐蚀。

（一）脱氧可采用热力除氧和化学方法进行

给水的热除气可采用热氧化剂来实现，它不仅可以去除水中的溶解氧，还可以去除水中的其他溶解气体，混合式除氧器是电厂中最常用的除氧器，当水从蒸汽直接加热到刻度压力下的沸点时，调试时应保证除氧器的汽水供应和氧气阀的尺寸，为了及时放氧，稳定的给水及适应系统是保证除氧器正常运行的前提。水是一种通过添加化学物质来去除水中氧残留的方法。在水中加入联氨可以有效地消除水中的溶解氧。肼是一种还原剂，与水中的溶解氧结合再生，产物氮和水。这两种热物质都不会对系统造成伤害。同时联氨还可以还原金属氧化物，减少铁皮和铜垢。加药点位于输送泵和刻度盘装置的排水管的低压侧。这样可以促进液体药品和饮用水的混合，并且应该随时监测联氨的剂量，并将其调整到氧气水平。

（二）给水pH值的调节

为了防止金属在水中腐蚀，除了去除氧含量外，给水的pH值也可以调整，因为随着pH值的增加，金属腐蚀变得明显。给水pH值的调整方法包括：给水中的氨含有不含二氧化碳的水，加氨相当于用氨水中和碳氢酸。结果表明，加入适量的氨水，可以防止系统的酸性腐蚀的。类似的，氨调试的位置也应调整到调节器的排水管，对调节pH值有很好的作用操,,锅炉状态值应设定在最合适的区间，以保证机组的安全经济运行。

5结论

通过对供水系统可能发生的腐蚀情况和腐蚀成分的分析，可以清楚地看出防腐的重要性。在工作中，必须经常分析和适应，并采取适当的防腐措施，这对整体安全隐患至关重要。

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