鍋爐腐蝕的相關(guān)知識(shí)

  2023-09-06         0次

腐蝕是指金屬表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而遭到破壞的現(xiàn)象。其次要知道腐蝕的外貌變化，最后金屬的機(jī)械性能和組織結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化。

腐蝕按腐蝕機(jī)理不同分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類，按腐蝕形態(tài)分為局部腐蝕和均勻腐蝕，按腐蝕的溫度分為高溫腐蝕和低溫腐蝕。（其他還有按腐蝕介質(zhì)的狀態(tài)和種類劃分因?yàn)殄仩t里不怎么接觸，這里就不加以贅述）

化學(xué)腐蝕：指金屬表面與介質(zhì)間發(fā)生的純化學(xué)作用。這就像我們?cè)诔踔懈咧袑W(xué)習(xí)的化學(xué)，反應(yīng)物質(zhì)活潑，不需要在表面形成電子及微電流，直接與另一種物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)。即，不包括電極反應(yīng)的作用而產(chǎn)生的破壞叫化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕在日常生活中不易見(jiàn)到，但是在我們接觸的鍋爐行業(yè)中，高溫的水蒸氣（過(guò)熱蒸汽）與過(guò)熱器金屬壁的接觸腐蝕屬于化學(xué)腐蝕，高溫?zé)煔庠跓煹纼?nèi)與金屬壁的腐蝕屬于化學(xué)腐蝕。

電化學(xué)腐蝕：指金屬表面與介質(zhì)發(fā)生至少一種電極反應(yīng)的電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞。這類腐蝕是最常見(jiàn)的，我們?cè)诮值郎峡匆?jiàn)的一些公共金屬設(shè)施的腐蝕基本都是屬于電化學(xué)腐蝕，鍋爐水側(cè)基本都是電化學(xué)腐蝕。

局部腐蝕：表現(xiàn)為集中在金屬表面某一區(qū)域腐蝕嚴(yán)重，其他部分幾乎都未被腐蝕（這是我們不想要的，要控制的）。

均勻腐蝕：表現(xiàn)為受腐蝕的金屬是均勻減薄。

提到腐蝕，還有兩個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)必須弄明白：

1.極化：通過(guò)電流使原電池兩極間電位差減小的現(xiàn)象（不理解的話，就把電位理解為水位，兩極間的水位持平的時(shí)候水就不流了，水不流了，電流就沒(méi)了，電流沒(méi)了金屬就不腐蝕了，所以金屬極化和金屬鈍化的意思一樣）

2.去極化：與極化的意思相反，這里多了一個(gè)去極化劑：起去極化作用的物質(zhì)叫去極化劑（如氧氣和水溶液中的氫離子都是去極化劑）

提到鍋爐腐蝕，還有幾個(gè)概念需要弄清楚：

氧腐蝕：

特征：常常在表面形成許多小鼓包，由于腐蝕產(chǎn)物是有不同化合物組成，鼓包的顏色由黃褐色到磚紅色不等，次層的是黑色粉末狀物，當(dāng)將這些腐蝕產(chǎn)物清除后，便會(huì)出現(xiàn)因腐蝕而造成的坑陷。

影響因數(shù)：氧濃度（成正比，但不絕對(duì)）、PH（PH=10-13最低），水溫（80℃以下成正比，80℃以上成反比）、水中離子（H+、CL-、SO42-會(huì)加速腐蝕）、水流（一般成正比但不絕對(duì)，這里需要理解“雷諾系數(shù)”）

防止：熱力除氧（亨利定律）、真空除氧、化學(xué)除氧（常用藥劑有亞硫酸鈉和聯(lián)氨）、解析除氧（使含有溶解氧的水和不含氧的氣體強(qiáng)烈混合，以達(dá)到除氧目的）

應(yīng)力腐蝕破裂：

產(chǎn)生條件：所處環(huán)境為拉應(yīng)力（力學(xué)條件）、金屬材料對(duì)所處的介質(zhì)敏感（材料條件）、一定的金屬材料只有在特定的介質(zhì)中才會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂（環(huán)境條件）。

特征：表現(xiàn)為脆性斷裂，端口宏觀特征是，裂紋源及裂紋擴(kuò)展區(qū)因介質(zhì)的腐蝕作用而呈黑色或灰黑色，突然脆斷區(qū)的端口常有放射花樣或人字紋。

苛性脆化：也叫堿脆，是指碳鋼在NaOH水溶液中產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕破裂。

特征：是應(yīng)力腐蝕破裂的一種，所以有應(yīng)力腐蝕破裂的一般特點(diǎn)，一般發(fā)生在脹管口和鉚釘處以及破裂的部位，斷口處常有黑色的Fe3O4。裂紋由介質(zhì)側(cè)向外發(fā)展、肉眼不易發(fā)現(xiàn)，屬晶間開(kāi)裂。發(fā)生裂紋后不易修復(fù)，不能補(bǔ)焊，必須剔除或更換新材料。

產(chǎn)生條件：受拉應(yīng)力、鍋水含NaOH以及鍋水局部濃縮（高濃度的堿介質(zhì)）。

防止：降低鍋爐部件所受拉應(yīng)力、消除鍋水局部濃縮、保持鍋爐良好的運(yùn)行。

氫脆：是氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部使金屬產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象（不屬于應(yīng)力腐蝕破裂）。

特征：氫脆產(chǎn)生的裂紋，從斷口上看往往是灰色的，基本上顯出白色的亮區(qū)。氫脆裂紋很少有分支，幾乎是單方向的裂紋擴(kuò)展。氫脆通常會(huì)引起水冷壁出現(xiàn)裂紋或爆破，爆破口呈脆性破裂。爆破口邊緣粗鈍，沒(méi)有減薄或減薄很少。爆破口附近的金屬無(wú)明顯塑性變形，沿爆破口邊緣可以看到很多細(xì)小微裂紋。遭受氫脆腐蝕的管子，機(jī)械強(qiáng)度都有明顯下降，背火側(cè)和向火側(cè)的強(qiáng)度降低差別較大。金相檢查可發(fā)現(xiàn)腐蝕坑附件的金屬有脫碳現(xiàn)象。脫碳層從管內(nèi)壁向外逐漸減輕。但離開(kāi)爆破口處的爐管背火側(cè)金屬組織沒(méi)有明顯變化。損壞部位金屬的含氫量較高，一般比未損壞部位的高出十倍到一百多倍。

防止：1、改善水質(zhì)，使含氫量下降。2、材料中加入氫擴(kuò)散率很低的合金元素。3、采用合適的焊接工藝。

腐蝕疲勞：金屬在腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力同時(shí)作用下產(chǎn)生的破壞（沒(méi)有腐蝕介質(zhì)作用，單純由交變應(yīng)力作用產(chǎn)生的破壞叫機(jī)械疲勞）。

特征：有多條裂紋，一般很少分支或分支不明顯，多是穿晶裂紋，腐蝕疲勞的最后斷裂階段是純機(jī)械性的，與介質(zhì)無(wú)關(guān)。

防止：降低交變應(yīng)力（不要頻繁啟停鍋爐，鍋爐負(fù)荷波動(dòng)不要太大），降低介質(zhì)的腐蝕性。

CO2腐蝕：

特征：金屬均勻減薄，腐蝕產(chǎn)物易溶，然后全部進(jìn)入鍋爐（Fe+），導(dǎo)致鍋爐結(jié)垢，腐蝕加快。

防止：減少進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)的CO2和碳酸鹽量、防止空氣漏入水汽系統(tǒng)。

垢下腐蝕：堿腐蝕、酸腐蝕

堿腐蝕：當(dāng)鍋水中有游離的NaOH，并在沉積物下會(huì)因鍋水濃縮而形成高濃度的OH-，使PH增加而產(chǎn)生的腐蝕。

特征：發(fā)生在受熱面，外形呈皿裝腐蝕坑，坑形狀不規(guī)則，坑上覆蓋著腐蝕產(chǎn)物。

酸腐蝕：進(jìn)入鍋爐的水溶液含有CL-，在沉積物下容易生產(chǎn)HCL，導(dǎo)致H+濃度過(guò)高，PH降低，導(dǎo)致的腐蝕叫沉積物下的酸性腐蝕。

特征：腐蝕部位的金相組織有明顯的脫碳現(xiàn)象，生產(chǎn)細(xì)小的裂紋，嚴(yán)重時(shí)未變薄直接爆管。

蒸汽腐蝕:過(guò)熱蒸汽溫度達(dá)到450℃（金屬壁溫500℃以上），蒸汽直接與碳鋼發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致的金屬腐蝕和破壞。

特征：腐蝕部位呈褐黑色，腐蝕區(qū)域內(nèi)部有腐蝕槽和褐色死產(chǎn)物，金屬金相組織產(chǎn)生脫碳，大部分珠光體消失。

防止：保證氣水循環(huán)，及時(shí)消除金屬壁結(jié)垢積鹽現(xiàn)象。