锅炉本体的腐蚀机理与防护方法

锅炉本体的腐蚀机理与防护方法

杨永萍张语琪

（自贡华西能源工业有限公司四川省自贡市643000）

摘要：火电厂锅炉在运行过程中容易被腐蚀，对锅炉本体设备的正常使用造成较大的影响。为了使锅炉本体设备功能和其在存放过程中保持较好的状态，需要制定锅炉本体设备长期保管的防护技术方案，在一定程度上减少了设备被腐蚀和损害的情况，能够在利用的时候发挥正常具有的功效。

关键词：锅炉；腐蚀机理；防腐措施

在火电机组施工过程中，锅炉本体设备的安装施工是关键主线施工环节，但是由于火电厂的施工周期比较长，加之工程施工涉及的内容和环节比较复杂，从而促使施工难度比较大。锅炉主体设备在运输到施工现场之后不能够全部的安装完成，因此需要对其的保管防护工作加强重视，并采取科学、合理的保管防护技术进行本体设备的保管工作，只有这样，设备出现腐蚀和损害的情况才能够得到有效的避免，其的功能在使用过程中才能得到充分的发挥。

一、锅炉本体的腐蚀类型及机理

锅炉本体的腐蚀，从它的腐蚀形式上来划分的话，可以分为外腐蚀和内腐蚀。外部腐蚀主要是由于锅炉本体高温氧化而造成金属材料外表面的腐蚀；内腐蚀的话，情况就比较多，造成内部发生腐蚀的可以是蒸汽腐蚀、碱腐蚀、氧腐蚀、应力腐蚀等等多种情况，内腐蚀也往往是多种腐蚀情形的叠加，而非单种腐蚀的作用。

就机理而言，锅炉本体的腐蚀则又可以被分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀指的是锅炉的金属材料和外部介质直接发生化学作用而引起的腐蚀。电化学腐蚀则指的是锅炉金属材料和外部介质发生了电化学变化，在这个电化学变化的过程当中而导致了锅炉本体的腐蚀。

二、锅炉本体的外腐蚀

2.1高温腐蚀

高温腐蚀是锅炉外腐蚀中的一大因素，它是锅炉内高温烟气与锅炉材料金属表面相互作用的一个较繁琐复杂的反应过程，根据它的反应机理主要可以归纳成3个大类：硫化物（FeS2、H2S）型腐蚀、硫酸盐型腐蚀和氯化物型腐蚀。根据目前的研究调查发现，通常在局部热负荷比较高的区域，也就是管壁温度较高的区域，就比如说燃烧器区域附近相比于其他区域而言更容易发生高温腐蚀。其他区域的高温腐蚀明显减弱或者基本不发生高温腐蚀。

2.1.1硫酸盐型高温腐蚀

国内外的学者通过调查对部分腐蚀锅炉的积灰进行分析，发现积灰中含有大量的硫元素和金属元素，通过元素分析之后发现，它们大多以复合硫酸盐的形式存在，例如硫酸盐、焦硫酸盐和三硫酸铁钠等。对此种现象大家普遍的说法便是，锅炉中燃烧的物质所产生的金属氧化物会与三氧化硫发生反应并且反应生成的是气态的碱金属硫酸盐，由此锅炉内部的温度分布并不均匀，会产生一定的温度差和温度梯度，那么在这种温度梯度的作用下，气态的碱金属硫酸盐会朝着较冷的区域进行扩散，最终会沉积在水冷壁管。随着时间的推移，沉积越来越厚，导致灰层中的温度升高，梯度升高，从而使得沉积物沿着温度梯度向管子的表面扩散。最终的结果是使得金属表面的灰中含有较多的硫酸盐。

2.1.2氯化物型高温腐蚀

煤炭中都会含有一定量的氯化钠，由于氯化钠的熔点和蒸发点都远低于锅炉中的火焰温度，所含有的氯化钠进入锅炉之中将会迅速汽化，这汽化之后的氯化钠气体非常容易和水、二氧化硫、三氧化硫等物质发生反应而生成氯化氢。氯化氢是具有较强腐蚀性的，会对锅炉表面金属产生较大的腐蚀，从而加速了锅炉的高温腐蚀。

2.1.3硫化物型高温腐蚀

硫化物型的高温腐蚀，是在氧化性和还原性两种气氛下发生的，主要在硫化氢和单质硫的作用下，使得金属材料与其发生氧化还原反应，从而发生了腐蚀。这种高温腐蚀也是较为常见的，因为煤炭中含有较多的硫元素，在高温情况下，这种氧化还原反应比较容易发生，从而引发较大的腐蚀。

2.2低温腐蚀

低温腐蚀，在一定程度上也可称之为烟气腐蚀，因为在低温状态下造成的腐蚀，基本上都是锅炉尾道内的烟气所造成的。主要是由于硫、钒、氧、氢等所引起的金属损伤，看得到的表现形式为穿孔，局部下凹或者是呈现出斑点状。这主要是由于煤炭中含有一定量的硫，燃烧之后便有个SO2气体的存在，由于尾部的温度较低，生成的二氧化硫在铁和钒等的催化作用下会再次氧化而生成SO3，SO3又极易与水蒸气结合生成硫酸蒸汽。这个硫酸蒸汽的存在会使得锅炉内的整个烟气的露点明显有所提升，而锅炉尾部的温度并不高，一般情况下壁温会低于这个升高后的新的露点。那么硫酸蒸汽便会凝结成为硫酸小液滴，凝结附着管壁之上，这便就造成了硫酸对锅炉金属材料的酸性腐蚀。

三、锅炉本体设备防腐技术方案

3.1产品构件外表面防腐

如果产品外表面已经涂刷面漆部件，需要进行防腐处理，主要包括钢构件、气泡、过滤器和连接管等。

3.1.1修补涂层质量检查和薄弱点

该类设备的表面在出厂之前就已经经过油漆的涂刷处理，也就是说已经具有一定程度的防腐功能，但是锅炉本体设备在运输过程中，由于各种影响因素的存在，设备的防腐性能就会受到损坏，因此在本体设备运输到施工现场的时候，需要及时对设备的外表面进行全面的检查工作，对设备出现起泡、损伤、变色和剥落等情况进行标记，然后采取有效的措施进行这些问题的处理，直到其符合规定的标准，但是在处理过程中，施工人员需要坚持细致的态度，严禁对本体设备的表面造成其他的损伤，在此基础上，完成对薄弱点的修复工作。在修复过程中，使用的油漆需要符合相关的规范要求，严格控制油漆的类型、规格和颜色等方面。

3.1.2恶劣天气环境下的防护工作

如果火电厂的施工过程是在恶劣的环境下进行的话，而又想实现设备的长期防腐目的的话，需要对本体设备外表面增加一层油漆的，这样一来，油漆涂层的防腐性能能够得到一定成都的提高。施工人员需要严格控制油漆的品种和颜色，并保证其与设备厂家的相关规定保持一致，控制油漆涂刷的厚度在50μm的范围。为了使防腐性能得到长期的保证，部件产品表面油漆颜色常规产品的颜色需要接近，而在部件的外表面还需增加1层透明长油度醇酸清漆，其的厚度也需要控制在50μm的范围。高压无气喷漆方式是施工过程中主要使用的施工方式，如果部件比较小，或者部件的局部需要采用人工方式进行涂刷。

3.2受热面管子、汽包内部防腐

3.2.1已投放气相缓蚀剂的部件

为了使锅炉本体设备长期防护的目的得到实现，需要在完成汽包与部分受热面管、连接管道之后，需要在其中投放碳酸环己胺物质，能够起到一定的防腐保护作用。在该类设备入库之前需要采取以下处理措施进行设备的处理，首先，对设备所有的端口密封情况进行严格的检查工作，一旦发现端口密封不严实的情况，需要施工人员重新投放碳酸环己胺物质，在完成投放工作之后，采取有效的措施将端口密封严实。

3.2.2小口径细长管气相缓蚀剂的品种选择和使用方法小口径细长管气相缓蚀剂的使用方法：彻底清理管子内部的积水、油污和其他杂物、可用压缩空气吹扫。根据每根管子的内径和长度计算缓蚀剂用量。将规定用量的缓蚀剂粉末放置于管子一端，另一端管口用塑料盖挡住并留少许缝隙，调低压缩空气压力将缓蚀剂粉末吹入管子内部，粉末应比较均匀的分布于管子内。对于焊有支管的集箱等部分，可通过支管向主管内投放缓蚀剂粉末，每隔约2m设置1个投放点。缓蚀剂投放完毕后，应采取措施对部件所有的管口进行严格的密封，以保证缓蚀剂的防腐有效期。

结语：

锅炉与人们的实际生活息息相关，研究好锅炉本体的腐蚀机理可以更有效地帮助人们去采取相对应的措施进行腐蚀的防护。锅炉的腐蚀十分常见，但是更需要人们的关注来减少锅炉的腐蚀伤害，以此来杜绝锅炉事故的发生。总而言之，锅炉本体的防护势在必行，是安全生产生活的重要条件，任何人都不能有丝毫的疏忽。

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