鍋爐垢下腐蝕機理.doc

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1、垢下腐蝕簡介1、定義垢下腐蝕under-depositcorrosion：金屬表面沉積物產生的腐蝕2、腐蝕機理一種特殊的局部腐蝕形態(tài)，其機理是由于受設備幾何形狀和腐蝕產物、沉積物的影響，使得介質在金屬表面的流動和電介質的擴散受到限制，造成被阻塞的的空腔內介質化學成分與整體介質有很大差別，空腔內介質pH值發(fā)生較大變化，形成阻塞電池腐蝕（Occudecellcorrosion），尖端的電極電位下降，造成電池腐蝕。按其腐蝕原理可分為酸性腐蝕和堿性腐蝕兩種，通常循環(huán)冷卻系統(tǒng)的垢下腐蝕為酸性腐蝕。結垢是指在冷卻水中所含成垢組分在水側金屬表面的結垢過程，污垢是包括水垢在內的固形物的集合

2、體。常見的污垢物有：泥渣及粉塵砂粒，腐蝕產物，天然有機物群生物群體，一般有碎屑、氧化鋁、磷酸鋁、磷酸鐵和污垢的沉積，冷卻塔的污垢來自于以下幾個方面：①來自補充水的污垢。②來自空氣污垢。③來自系統(tǒng)本身的污垢。微生物是一些細小多為肉眼看不見的生物，微生物的種類有細菌、藻類、真菌和原生動物，微生物在冷卻水系統(tǒng)中大量繁殖，會使冷卻水顏色變黑，發(fā)生惡臭。破壞環(huán)境，同時會形成大量粘泥使冷卻塔的冷卻效率降低，使效率迅速降低的水頭損失增加，沉積在金屬表面的菌類，會引起嚴重的垢下腐蝕所有這些總是導致冷卻水系統(tǒng)不能長期安全運轉影響生產，造成經濟損失。因此，微生物危害與水垢腐蝕對冷卻水的危害是一

3、樣的重要三者比較起來控制微生物的危害應是首要的。冷卻水的微生物有以下種類：有真菌、硫酸菌、還原菌、自養(yǎng)菌、異樣菌、硫細菌、鐵細菌、硝化菌、藻類，藻類是低級的綠色植物，沒有要莖葉的分化固然又叫原植體植物，藻類與菌類的主要區(qū)別在于具有色素體的色素，能進行光合作用。制造營養(yǎng)物質是光合自養(yǎng)型生物，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，常出現的有藍綠藻、綠藻、硅藻三大類，在循環(huán)冷卻水池，冷卻塔受光照的部分生長繁殖枯死的藻類進入循環(huán)冷卻系統(tǒng)成為沉積物的一種成份，金屬的垢下腐蝕是由于其本身電化學腐蝕存在自催化作用，酸腐蝕是氫的去極化作用(2H++2e→H2)，腐蝕產物主要是可溶性鹽，這些鹽類的水解使介質的酸

4、性進一步增強，加速了金屬的腐蝕。?水對金屬表面的腐蝕主要為電化學腐蝕，在腐蝕電池中陰極反應主要是氧的還原，垢下封閉區(qū)金屬為陽極，陽極反應則是鐵的溶解。碳鋼在水中發(fā)生的腐蝕反應為：????陽極反應：Fe=Fe2?++2e二價鐵水解Fe2?+＋H2O＝Fe（OH）2＋H＋使垢下介質的pH值進一步降低，腐蝕加速。陰極反應：O2+2H2O+4e=40H－所以說，金屬的垢下腐蝕是由于其本身電化學腐蝕存在自催化作用，加速了金屬的腐蝕。點蝕和縫隙腐蝕的電化學機理與此相似。熱交換設備傳熱面結生的水垢，其密度、厚度和化學組成通常不均勻狀態(tài)，這種不均勻的污垢覆蓋，造成了金屬表面電化學不均勻性，

5、很容易引發(fā)化學腐蝕反應，結垢還會使水中的某些腐蝕成分如H+，OH-、Cl-、Mg2+、S2-等在垢下金屬表面富集并產生化學腐蝕反應，腐蝕的結果是局部金屬被損傷減薄，腐蝕可以達到穿透設備鋼板，使設備泄漏。已有的研究結果表明，垢下腐蝕的形成需要一定的條件和孕育期，主要條件是介質中存在侵蝕性的陰離子以及氧化劑。阻塞電池形成的腐蝕區(qū)域很小，腐蝕區(qū)域體系內的電解質難以與外界的介質進行對流和擴散。在阻塞電池內部由于陽極反應的進行，金屬離子的水解作用導致H＋活度增加，使腐蝕區(qū)內的介質進一步酸化，腐蝕反應動力增加。金屬中的MnS等夾雜物、表面缺陷、軋制氧化皮和表面附著物（特別是疏松的硫化物

6、）、靜止的介質、介質中的Cl－及較高的溫度將促進阻塞電池的形成和發(fā)展，氧的存在將使孔蝕的速度提高1～2個數量級。重力作用使容器底部的小孔發(fā)展速度遠高于垂直面和向下表面的小孔，導致容器底部率先穿孔。介質中的硫化物與鋼鐵表面形成一定厚度的非致密硫化膜有利于維持阻塞區(qū)的水份，并妨礙阻塞區(qū)介質向外擴散，從而加速了阻塞電池的形成和孔蝕的發(fā)展，形成的阻塞電池一般在3～24個月內可導致3mm厚的鋼板穿孔。而光滑、清潔的表面有利于阻止阻塞電池的形成，阻塞電池形成后，可以用清潔表面的方法減緩腐蝕的進程。3、危害在石化、熱電的生產過程中，冷卻器結垢是一種常見的故障，結垢可使設備傳熱效率下降，設

7、備生產能力降低；增加介質流動的阻力，使輸送設備能耗上升。垢層還可引起設備垢下腐蝕，縮短設備的使用壽命；嚴重時造成設備堵塞，影響裝置的平穩(wěn)生產，甚至導致停工停產。目前，冷卻器的結垢主要采用周期性的停工清洗（化學清洗或高壓清洗）的辦法進行處理。這是一種事后的處理辦法，不能解決冷卻器運行期間因結垢導致的效率低下與垢下腐蝕等問題。攜帶的粘泥等雜質容易沉積形成泥垢，造成了垢下腐蝕，溶液中氧的質量濃度越大，在水、垢兩相中質量濃度差就越大，則陰陽兩極的電位差也越大，Fe越易與氧反應產生腐蝕。垢層越厚，則越易在垢下產生腐蝕，并向縱