水冷壁管氫腐蝕的原因

造成水冷壁管氫腐蝕的原因是多方面的，歸納起來主要有以下幾個方面：

一、蒸汽腐蝕

鍋爐運行時，火焰中心調(diào)整不當(dāng)，使水冷壁管某些部位的熱負(fù)荷過高。爆管均發(fā)生在爐膛熱負(fù)荷較高區(qū)域水冷壁管子的向火側(cè)，說明熱負(fù)荷對腐蝕有影響。爐內(nèi)火焰偏斜、熱負(fù)荷分布不均，局部熱負(fù)荷變化幅度較大，造成局部管壁金屬溫度波動和超溫，破壞了水冷壁管內(nèi)表面鈍化膜的連續(xù)性，而鈍化膜遭到破壞地方，具有很高的腐蝕活性。所以在水冷壁的向火側(cè)，高負(fù)荷區(qū)容易發(fā)生氫腐蝕。由于局部受熱面熱負(fù)荷偏高，當(dāng)受熱面管子管壁金屬溫度大于400℃，管內(nèi)產(chǎn)生汽水分層或蒸汽停滯時，就可能發(fā)生蒸汽腐蝕，反應(yīng)式為：3Fe+4 H2O→Fe3O4+8[H]

正常情況下，管子的內(nèi)表面覆蓋一層致密的保護(hù)膜，反應(yīng)生成的氫被循環(huán)的爐水帶走，不會滲入鋼中。而當(dāng)運行工況出現(xiàn)異常時，情況就會發(fā)生變化。如果產(chǎn)生的氫原子不能很快被蒸汽帶走，就會在較高的溫度作用下通過晶格和晶界向水冷壁向火側(cè)鋼內(nèi)擴(kuò)散，并與鋼中的滲碳體、游離碳發(fā)生反應(yīng)，造成氫腐蝕。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

氫分子與鋼中滲碳體發(fā)生反應(yīng)：2H2+Fe3C→3Fe+CH4氫分子與鋼中游離碳發(fā)生反應(yīng)：2H2+C→CH4氫原子與鋼中游離碳發(fā)生反應(yīng)：4[H]+C→CH4

上述所有反應(yīng)均生成甲烷CH4，致使沿晶界生成晶間裂紋，進(jìn)而產(chǎn)生微裂紋，使應(yīng)力集中明顯增加;如果有積垢的存在使導(dǎo)熱性變差，引起管壁局部溫度劇增，又加速了腐蝕的進(jìn)程。如此反復(fù)進(jìn)行，形成惡性循環(huán)，微裂紋逐漸連成網(wǎng)狀，鋼的強度、韌性急劇下降，無法承受運行的工作應(yīng)力，終將導(dǎo)致水冷壁管沿晶開裂。

二、堿性腐蝕

腐蝕過程如下：首先，pH值過高的爐水中產(chǎn)生游離的氫氧化鈉，在受熱面的附著垢物下發(fā)生濃縮，可達(dá)很高的濃度，使?fàn)t管表面的保護(hù)膜溶解，這部分鋼與爐水中的游離氫氧化鈉反應(yīng)生成氫和亞鐵酸鈉，后者水解為四氧化三鐵和氫。

當(dāng)腐蝕產(chǎn)物達(dá)到一定厚度時，氫向水中擴(kuò)散的能力減弱，便開始向金屬內(nèi)部滲透，進(jìn)而產(chǎn)生氫腐蝕。

化學(xué)反應(yīng)為：3Fe+6NaOH→3Na2FeO2+6[H] 3Na2FeO2+4 H2O→Fe3O4+6 NaOH+2[H]

反應(yīng)初期的腐蝕產(chǎn)物并不是很多，但一旦形成腐蝕產(chǎn)物，因其熱阻較大，必將導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物下局部金屬基體的溫度升高和鹽類濃縮，兩者互相促進(jìn)，使腐蝕加劇，溫度更高。在腐蝕過程中形成的氫起初會被水流帶走，當(dāng)腐蝕產(chǎn)物達(dá)到一定厚度時，氫向水中擴(kuò)散的能力減弱，便開始向金屬內(nèi)部滲透，進(jìn)而產(chǎn)生氫腐蝕。

由于堿性腐蝕生成的四氧化三鐵為水解產(chǎn)物，故與金屬基體結(jié)合不好，具體表現(xiàn)為分層，且有氣孔;而通過蒸汽腐蝕生成的四氧化三鐵與基體結(jié)合較為致密。

三、酸性腐蝕

水質(zhì)不良，或化學(xué)控制系統(tǒng)局部失靈等，使酸性鹽類進(jìn)入水系統(tǒng);另外，停爐化學(xué)清洗時帶進(jìn)雜質(zhì)、清洗不當(dāng)，也會導(dǎo)致腐蝕發(fā)生。

當(dāng)pH值過低時，會產(chǎn)生酸性腐蝕，破壞管內(nèi)壁的保護(hù)膜。具有腐蝕性的爐水可以直接與金屬基體發(fā)生如下的反應(yīng)：Fe+2H+→Fe2++2H