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氯离子防腐

1、锅炉高温氯腐蚀的基本原理  一般认为,氯在燃料中有三种存在形式:无机氯化物、有机氯化物和燃料中与盐有关的氯离子。无机氯化物主要以岩盐(NaCl)、钾盐(KCl)、钙盐(CaCl2)和水氯镁石(Mg
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产品介绍Product details

1锅炉高温氯腐蚀的基本原理

  一般认为,氯在燃料中有三种存在形式:无机氯化物、有机氯化物和燃料中与盐有关的氯离子。无机氯化物主要以岩盐(NaCl)、钾盐(KCl)、钙盐(CaCl2)和水氯镁石(MgCl26H2O)的形式被煤中大量的内表面所吸附。试验发现,在燃料燃烧时,燃料中95%的氯转化为HCl而释放出来(以NaCl为例):

氯离子腐蚀170.png 

  上述反应在炉膛温度和环境条件下是可能发生的。这些反应释放出来的氯化氢是活性很强的气态腐蚀介质,在高温条件下会积极参与对FeFeOFe3O4Fe2O3的腐蚀:

氯离子腐蚀256.png 

  以上一系列化学反应表明:氯化氢的存在可以使金属表面的保护膜(FeOFe3O4Fe2O3)遭到破坏,从而加大了气态腐蚀介质Cl2O2SOxHCl等向基体界面的传递速率而直接腐蚀基体金属。除此之外,由于生成的FeCl3具有较低的熔点(303℃)和高的蒸汽压(1670Pa),所以,在炉管表面温度下极易挥发。研究发现,这种挥发过程符合力学曲线,因而使保护膜层中产生空隙,使之变得疏松,从而大大降低了活性气态腐蚀介质向基体金属界面的传递阻力,同时使腐蚀产物更易脱落,从而更加速了金属的腐蚀进程。

  另外,通过上面一系列反应的分析还证实了一种现象,即氯的腐蚀可能是重复性的。从上列反应式中可以看到,有些反应中还生成了氧化性很强的Cl2,这些氯可以和铁及FeCl2继续发生反应:

氯离子腐蚀600.png 

  生成的FeCl3在一定条件下又可以重复上述的反应而生成Cl2。在这种循环中,不断对铁及其化合物造成腐蚀,因此,高温氯腐蚀具有重复性的特征,只要有HClCl2不断补充,腐蚀反应就会一直进行下去。

  除了对铁及其氧化物腐蚀外,氯与氯化物还可在高温条件下对Cr2O3保护膜造成腐蚀:

氯离子腐蚀745.png 

  而这种腐蚀也是重复的。同时研究还发现,氯的存在对Ni合金也会造成腐蚀,其腐蚀动力学曲线也与氯对铁的腐蚀动力学曲线相似,当温度大于550℃时,氯化物的挥发也相当剧烈,使腐蚀呈线性高速发展。这些因素可能是造成合金钢受热管腐蚀的重要原因。

  低合金钢高温氯腐蚀曲线,见图1

氯离子腐蚀885.png 

  不仅如此,当有硫化物共存时,氯化物的影响会更大。当氯化物和硫化物共存时并借助于O2H2O,不仅可以加速硫酸盐的生成,也有利于HClCl2的形成,这就更加加速了高温腐蚀的进程:

氯离子腐蚀979.png 

  氯化物及其分解产物HCl和腐蚀过程中产生的Cl2是造成锅炉管高温腐蚀的同样重要的原因,而且这种腐蚀不象硫酸盐腐蚀是一次性的,而是重复性的腐蚀,其中也包括对合金钢中CrNi的腐蚀。因此,深入研究高温氯腐蚀的行为和机理,在锅炉的设计和运行中提出有效的防范措施,将是一项非常重要的有意义的工作。

  3防止高温氯腐蚀的措施

  目前防止高温氯腐蚀的方法主要有:

  (1)避让超高温温度,设计中尽量使材料壁温低于510℃。在低于510℃的壁温时,一般低合金材料的腐蚀速度较低,可使成本适宜。

1)机组A级检修期间,要对锅炉(汽包、水冷壁、省煤器、过热器、再热器等)、汽轮机(高压缸、中压缸、低压缸,凝汽器汽水侧,除氧器、高、低压加热器)设备进行全面检查,并根据DL/T561-1995《火力发电厂水汽化学监督导则》评价标准,对热力设备进行全面评价。

  (2)锅炉水冷壁割管要具代表性,其位置确定,要根据机组A级检修间隔内,锅炉水质与炉管异常等具体情况确定,一般情况下水冷壁管割管位置,应选择在锅炉前后侧、热负荷最高区域。对于200MW机组,锅炉热负荷最高区域在24m左右,燃烧器改造后,要重新确定锅炉热负荷最高区域。

  (3)机组A级检修前一次检修,应割管检查水冷壁的垢量,根据DL/T794-2001《火力发电厂锅炉化学清洗导则》规定,及时进行锅炉化学清洗,防止锅炉水冷壁产生垢下腐蚀和氢脆。

  (4)对汽轮机凝汽器汽侧进行检查时,要特别注意六、七、八段抽汽管道是否泄漏,防止由于汽轮机抽汽管道焊口开焊冲刷凝汽器铜管,造成凝汽器铜管泄漏。某电厂4号机组由于六抽汽焊口开裂,造成2号凝汽器铜管冲刷泄漏。

氯离子腐蚀1687.png氯离子腐蚀1688.png 

氯离子腐蚀                  氯离子腐蚀

 

氯离子腐蚀1720.png氯离子腐蚀1721.png 

施工后                       施工中


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