垢下腐蚀简介
1、定义
垢下腐蚀under-deposit corrosion：金属表面沉积物产生的腐蚀
2、腐蚀机理
一种特殊的局部腐蚀形态，其机理是由于受设备几何形状和腐蚀产物、沉积物的影响，使得介质在金属表面的流动和电介质的扩散受到限制，造成被阻塞的的空腔内介质化学成分与整体介质有很大差别，空腔内介质pH值发生较大变化，形成阻塞电池腐蚀（Occude cell corrosion），尖端的电极电位下降，造成电池腐蚀。按其腐蚀原理可分为酸性腐蚀和碱性腐蚀两种，通常循环冷却系统的垢下腐蚀为酸性腐蚀。
结垢是指在冷却水中所含成垢组分在水侧金属表面的结垢过程，污垢是包括水垢在内的固形物的集合体。常见的污垢物有：泥渣及粉尘砂粒，腐蚀产物，天然有机物群生物群体，一般有碎屑、氧化铝、磷酸铝、磷酸铁和污垢的沉积，冷却塔的污垢来自于以下几个方面：①来自补充水的污垢。②来自空气污垢。③来自系统本身的污垢。
微生物是一些细小多为肉眼看不见的生物，微生物的种类有细菌、藻类、真菌和原生动物，微生物在冷却水系统中大量繁殖，会使冷却水颜色变黑，发生恶臭。破坏环境，同时会形成大量粘泥使冷却塔的冷却效率降低，使效率迅速降低的水头损失增加，沉积在金属表面的菌类，会引起严重的垢下腐蚀所有这些总是导致冷却水系统不能长期安全运转影响生产，造成经济损失。因此，微生物危害与水垢腐蚀对冷却水的危害是一样的重要三者比较起来控制微生物的危害应是首要的。冷却水的微生物有以下种类：有真菌、硫酸菌、还原菌、自养菌、异样菌、硫细菌、铁细菌、硝化菌、藻类，藻类是低级的绿色植物，没有要茎叶的分化固然又叫原植体植物，藻类与菌类的主要区别在于具有色素体的色素，能进行光合作用。制造营养物质是光合自养型生物，在循环冷却水系统，常出现的有蓝绿藻、绿藻、硅藻三大类，在循环冷却水池，冷却塔受光照的部分生长繁殖枯死的藻类进入循环冷却系统成为沉积物的一种成份，金属的垢下腐蚀是由于其本身电化学腐蚀存在自催化作用，酸腐蚀是氢的去极化作用(2H++2e→H2)，腐蚀产物主要是可溶性盐，这些盐类的水解使介质的酸性进一步增强，加速了金属的腐
蚀。
水对金属表面的腐蚀主要为电化学腐蚀，在腐蚀电池中阴极反应主要是氧的还原，垢下封闭区金属为阳极，阳极反应则是铁的溶解。碳钢在水中发生的腐蚀反应为：
阳极反应：Fe = Fe2 ++ 2e
二价铁水解Fe2 +＋H2O ＝Fe（OH）2＋H＋
使垢下介质的pH值进一步降低，腐蚀加速。
阴极反应：O2 + 2H2O + 4e = 40H－
所以说，金属的垢下腐蚀是由于其本身电化学腐蚀存在自催化作用，加速了金属的腐蚀。
点蚀和缝隙腐蚀的电化学机理与此相似。
热交换设备传热面结生的水垢，其密度、厚度和化学组成通常不均匀状态，这种不均匀的污垢覆盖，造成了金属表面电化学不均匀性，很容易引发化学腐蚀反应，结垢还会使水中的某些腐蚀成分如H+，OH-、Cl-、Mg2+、S2-等在垢下金属表面富集并产生化学腐蚀反应，腐蚀的结果是局部金属被损伤减薄，腐蚀可以达到穿透设备钢板，使设备泄漏。
已有的研究结果表明，垢下腐蚀的形成需要一定的条件和孕育期，主要条件是介质中存在侵蚀性的阴离子以及氧化剂。阻塞电池形成的腐蚀区域很小，腐蚀区域体系内的电解质难以与外界的介质进行对流和扩散。在阻塞电池内部由于阳极反应的进行，金属离子的水解作用导致H＋活度增加，使腐蚀区内的介质进一步酸化，腐蚀反应动力增加。金属中的MnS等夹杂物、表面缺陷、轧制氧化皮和表面附着物（特别是疏松的硫化物）、静止的介质、介质中的Cl－及较高的温度将促进阻塞电池的形成和发展，氧的存在将使孔蚀的速度提高1～2个数量级。重力作用使容器底部的小孔发展速度远高于垂直面和向下表面的小孔，导致容器底部率先穿孔。介质中的硫化物与钢铁表面形成一定厚度的非致密硫化膜有利于维持阻塞区的水份，并妨碍阻塞区介质向外扩散，从而加速了阻塞电池的形成和孔蚀的发展，形成的阻塞电池一般在3～24个月内可导致3mm厚的钢板穿孔。而光滑、清洁的表面有利于阻止阻塞电池的形成，阻塞电池形成后，可以用清洁表面的方法减缓腐蚀的进程。
3、危害
在石化、热电的生产过程中，冷却器结垢是一种常见的故障，结垢可使设备传热效率下降，设备生产能力降低；增加介质流动的阻力，使输送设备能耗上升。垢层还可引起设备垢下腐蚀，缩短设备的使用寿命；严重时造成设备堵塞，影响装置的平稳生产，甚至导致停工停产。
目前，冷却器的结垢主要采用周期性的停工清洗（化学清洗或高压清洗）的办法进行处理。这是一种事后的处理办法，不能解决冷却器运行期间因结垢导致的效率低下与垢下腐蚀等问题。
携带的粘泥等杂质容易沉积形成泥垢，造成了垢下腐蚀，溶液中氧的质量浓度越大，在水、垢两相中质量浓度差就越大，则阴阳两极的电位差也越大，Fe 越易与氧反应产生腐蚀。垢层越厚，则越易在垢下产生腐蚀，并向纵深发展直至穿孔。
垢下腐蚀简介 1、定义 垢下腐蚀under-deposit corrosion：金属表面沉积物产生的腐蚀 2、腐蚀机理 一种特殊的局部腐蚀形态，其机理是由于受设备几何形状和腐蚀产物、沉积物的影响，使得介质在金属表面的流动和电介质的扩散受到限制，造成被阻塞的的空腔内介质化学成分与整体介质有很大差别，空腔内介质pH值发生较大变化，形成阻塞电池腐蚀（Occude cell corrosion），尖端的电极电位下降，造成电池腐蚀。按其腐蚀原理可分为酸性腐蚀和碱性腐蚀两种，通常循环冷却系统的垢下腐蚀为酸性腐蚀。 结垢是指在冷却水中所含成垢组分在水侧金属表面的结垢过程，污垢是包括水垢在内的固形物的集合体。常见的污垢物有：泥渣及粉尘砂粒，腐蚀产物，天然有机物群生物群体，一般有碎屑、氧化铝、磷酸铝、磷酸铁和污垢的沉积，冷却塔的污垢来自于以下几个方面：①来自补充水的污垢。②来自空气污垢。③来自系统本身的污垢。 微生物是一些细小多为肉眼看不见的生物，微生物的种类有细菌、藻类、真菌和原生动物，微生物在冷却水系统中大量繁殖，会使冷却水颜色变黑，发生恶臭。破坏环境，同时会形成大量粘泥使冷却塔的冷却效率降低，使效率迅速降低的水头损失增加，沉积在金属表面的菌类，会引起严重的垢下腐蚀所有这些总是导致冷却水系统不能长期安全运转影响生产，造成经济损失。因此，微生物危害与水垢腐蚀对冷却水的危害是一样的重要三者比较起来控制微生物的危害应是首要的。冷却水的微生物有以下种类：有真菌、硫酸菌、还原菌、自养菌、异样菌、硫细菌、铁细菌、硝化菌、藻类，藻类是低级的绿色植物，没有要茎叶的分化固然又叫原植体植物，藻类与菌类的主要区别在于具有色素体的色素，能进行光合作用。制造营养物质是光合自养型生物，在循环冷却水系统，常出现的有蓝绿藻、绿藻、硅藻三大类，在循环冷却水池，冷却塔受光照的部分生长繁殖枯死的藻类进入循环冷却系统成为沉积物的一种成份，金属的垢下腐蚀是由于其本身电化学腐蚀存在自催化作用，酸腐蚀是氢的去极化作用(2H++2e→H2)，腐蚀产物主要是可溶性盐，这些盐类的水解使介质的酸性进一步增强，加速了金属的腐
1.1 金属的腐蚀机理 1.1.1 金属腐蚀的定义 金属及其制品在生产和使用过程中，在周围环境因素的作用下，发生破坏变质，改变了原有的化学、物理、机械等特性，称为金属腐蚀。 根据金属腐蚀过程，可以把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。 1.1.2 化学腐蚀 化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。 特点：○1在腐蚀过程中没有电流产生，○2腐蚀产物直接产生并覆盖在发生腐蚀的地方。○3化学腐蚀往往在高湿的气体介质中发生。 钢铁在高温气体环境中很容易被腐蚀，如果同时有盐类或含硫物质存在，则会加速高温氧化，这称为热腐蚀。 1.1.3 电化学腐蚀 航空器上所发生的腐蚀大多数属于电化学腐蚀。 一、原电池 凡能将化学能转变为电能的装置称作原电池。 电化学腐蚀的最显著的特征是电化学腐蚀过程中有自由电子流动，产生电流。 二、电化学腐蚀与腐蚀电池 电化学腐蚀就是在金属上产生若干原电池（实际上是短路原电池，即称腐蚀电池），金属成为阳极，遭到溶解而发生腐蚀。 形成原电池的条件：1、两种金属（或两个区域）之间存在电位差；2、两种金属之间有导电通路；3、有腐蚀环境或腐蚀溶液。 铝合金的电化学腐蚀： 含有铜的铝合金构件处在潮湿的大气中，在其表面形成一层电解质溶液薄膜。这就构成了腐蚀电池。该腐蚀电池的阳极为电位较低的基体铝（-1.66V），阴极为电位较高的添加元素铜（+0.337V）。 电子由铝流向铜，铝遭到溶解。 根据组成腐蚀电池的大小，可以把腐蚀电池分为宏电池及微电池两类。 造成金属表面电位不同，形成微电池的原因很多，常见的有： （1）金属表面化学组成不均，夹杂有杂质。 （2）金属表面组织不均。 （3）金属表面生成氧化膜不均匀。 （4）金属表面物理状态不均匀。金属在机械加工过程中，受到拉、压、剪切作用，或由于热处理不均匀，造成不同部位表面的内应力和变形不同。通常，变形大，内应力高的地方为阳极，易受到腐蚀。 常见金属及其合金的电位： 一、Mg及其合金，铝合金5052、5056、5036、6061、6063、5356 二、Zn、Cd、除以上6种以外的铝合金 三、除不锈钢之外的碳钢、合金钢、Fe、Pb、Sn 四、Cu、Cr、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、钴、铑、不锈钢 同一组中，电位基本一致，基本不发生电化学腐蚀；不同组中，第一组电位最低，为阳极，被腐蚀。
水垢的形成机理 工业锅炉在使用过程中，由于给水水质不符合要求，以及操作管理不善等原因，在锅筒、管壁及汽包等部位会产生水垢，水垢形成的机理是比较复杂的。 2.1 给水水质 工业锅炉几乎都是以原水或软化水作为给水，给水使锅炉产生水垢的原因比较多。水垢的形成过程是难溶盐的沉积过程，当炉水温度升高时，炉水中的盐类发生浓缩，当其浓度超过该温度下的溶解度时就会产生沉积；有些盐类，如硫酸钙、硫酸镁、磷酸钙等则随温度升高溶解度下降并析出；在炉水中，当二氧化硅的浓度对碱度而言偏高时也会析出；而可溶性重碳酸盐，如碳酸二氢钙、碳酸二氢镁则受热分解，产生难溶性盐也会导致沉积。 如：O H CO CaCO CO H Ca 223232)(+↑+?→?? 水垢产生的严重程度与给水水质有着非常密切的关系，锅炉给水分原水与软化水。 原水：也称生水，是未经任何处理的天然水(如江河水、湖水、地下水等)，一般由自备水源(地面水或地下水)或城市供水网取得，这种水水质差别很大，城市或市郊取用经过过滤处理的自来水水质较稳定，直接采用地下水的水质硬度大。有些单位取用附近未经过滤处理的江河水，水质不稳定，水中含有悬浮物、胶体物质及各种溶解性杂质，尤其是下雨季节，水中混有泥砂，水是黄色浑浊的。我们曾遇见过某厂在雨天用这种水作给水，使用这种水的锅炉极易沉积泥砂垢或泥砂与水垢结成一体的混合垢。 软化水：常用钠离子交换水或炉内处理水，前者应用最多。经钠离子交换树脂处理的水，其硬度一般能满足工业锅炉的要求，司炉中只要定时排污，水垢不易沉积。但是有些单位，因为水处理设备容量小，处理的水量不足，有时则向炉内补充部分原水，从而加快了水垢的沉积。 采用炉内加药处理的水，往往由于加药量不足或加药不及时及排污不严格等
软化水腐蚀机理 金属材料通常含有大量的杂质及非金属夹杂物。金属上的表面膜往往是不均匀的，当金属表面层存在化学不均匀性或物理缺陷(缝隙、裂纹、小孔穴等)时，点蚀就容易在这些薄弱环节上发生。腐蚀刚开始时，金属整个表面都同含氧溶液接触，因此无论是在金属表面蚀孔内还是蚀孔外金属表面上，都进行着以氧还原作为阴极反应的腐蚀过程。蚀孔内溶液中的溶解氧只能靠扩散进入，由于蚀孔的几何形状及腐蚀产物的限制，使蚀孔外部本体溶液中的溶解氧很快就耗尽了，从而中止了蚀孔内的氧的还原的阴极反应，阻止了蚀孔内的微电池反应，而使蚀孔内金属表面(阳极区)同蚀孔外自由暴露表面(阴极区)之间组成闭塞腐蚀电池。在蚀孔内发生下面腐蚀反应： Fe— Fe +2e 随之发生水解，生成H ： Fe2 +2H20-*'FeOH +H 随着腐蚀的进行，蚀孔内的H 浓度增加，pH值降低，使蚀孔内呈酸性，加速了孔内铁的溶解。在蚀孔口，FeOH 和FeE 被溶解氧氧化： 4FeOH + 02+4H --．4r~OS2 +2H20 4re2 +O2+4H --．4re3 +2H20 反应产物随后发生水解： FeOH2 +H2O— Fe(0H) +H Fe3 +HEO-*'FeOH2 +H 04和铁锈的沉积： 2FeOH2 +Fe +H2O—}Fe3O4+6H Fe(OH)2++OH一— FeOOH+S20 在蚀孔外部，溶解氧还原： 02+2H20+4e--~40H一 铁锈的还原： 2FeOOH-*'F％o3+ H20 这一区域由于阴极产生的OH-导致pH值增大而钝化，并且部分地受到蚀孔内部阳极过程所释放的电子的阴极保护作用。这样就构成活化(孔内)一钝化(孔外)腐蚀电池，促使孔内金属不断溶解，蚀孔外表面发生氧的还原。由于点蚀的过程具有自催化特征，从而促进腐蚀破坏的迅速发展。 5 软化水腐蚀的影响因素 (1)溶解氧浓度的影响 软化水中的溶解氧对金属腐蚀起着重要的作用，它起着阴极去极化剂的作用，促进金属的腐蚀。即使在氧浓度很低的情况下，也能引起严重的腐蚀。随着氧含量的增加，腐蚀速度加快。 (2)Cl-的影响 氯离子的极化度高，半径小，因此具有很高的极性和穿透性，易优先吸附于金属表面，特别是在金属表面成膜有缺陷或薄弱处或者在有缝隙的地方及应力集中的小孔处密集。在孔蚀发展过程中，随着蚀孔内金属离子的不断增多，为保持电中性，孔外C1-优先向蚀孔内迁移，引起蚀孔内进一步酸化，使蚀孔内处于HCI腐蚀环境下，促使孔内金属的不断溶解，并伴随着H 的生成，反应如下： 2HCl+Fe-*'FeC12+H2 溶液中cl-的存在，加速了孔蚀的自催化腐蚀过程，Cl-浓度越高，孔蚀速度越快。(3)pH值的影响 碳钢在pH值为4~10的水中，腐蚀速率几乎不变，由溶解氧的浓度扩散控制整个腐蚀过程，
1 高温腐蚀是炉内高温烟气与金属壁面相互作用的一个复杂的物理化学过程，按其机理通常可分为三大类：硫化物(FeS2、H2S)型腐蚀、焦硫酸盐型腐蚀和氯化物型腐蚀。多年研究表明，水冷壁管发生高温腐蚀的区域是有规律的：通常多在燃烧高温区，即局部热负荷较高，管壁温度也较高的区域，如燃烧器区附近，其余区域的高温腐蚀明显减弱或根本不发生高温腐蚀；发生高温腐蚀的管子向火侧正面的腐蚀速度最快，管壁减薄量最大，背火侧则不发生高温腐蚀。 2 影响高温腐蚀的主要原因 2.1火焰冲墙和还原性气氛的存在是造成水冷壁高温腐蚀的主要原因 对切圆燃烧锅炉，当燃烧切圆直径过大、火焰中心未形成切圆或燃烧切圆偏移时，炉内空气动力场倾斜，燃烧器区域出现火焰冲墙和还原性气氛，从而发生高温腐蚀。 2.1.1高温火焰直接冲刷水冷壁 当含有较大煤粉浓度的高温火焰直接冲刷水冷壁管时，将大大加剧高温腐蚀的发生。其一，高温辐射热可加速硫酸盐的分解，加快腐蚀速度；其二，火焰中含有未燃尽的煤粉，在水冷壁附近缺氧燃烧，产生还原性气体；其三，未燃尽的煤粉颗粒随烟气冲刷水冷壁管时，磨损将加速水冷壁管上保护膜的破坏，加快金属管壁高温腐蚀的过程。 2.1.2存在还原性气体 由于着火延迟，未燃尽的煤粉在水冷壁附近进一步燃烧时，发生化学不完全燃烧，形成缺氧区，使炉膛壁面附近处于含有还原性气体(CO、H2)和腐蚀性气体(H2S)的烟气成分之中，没有完全燃烧的游离硫和硫化物与金属管壁发生反应，引起管壁高温腐蚀。 研究表明，烟气中CO浓度越大，高温腐蚀就越严重；H2S的浓度大于0.01%时，就会对钢材产生强烈的腐蚀作用；而当含氧量大于2%时，基本上不会发生高温腐蚀［1］。 2.2燃煤品质差是水冷壁高温腐蚀的必要条件 燃煤中硫、碱金属及其氧化物含量越大，腐蚀性介质浓度越大，出现高温腐蚀的可能性就越大。高硫煤产生的大量H2S、SO2、SO3、原子硫［S］不仅破坏管壁的Fe2O3保护膜，还侵蚀管子表面，致使金属管壁不断减薄，最终导致爆管事故。 燃用不易引燃的无烟煤和贫煤时，因着火点温度相对较高，燃烧困难，容易产生不完全燃烧，并使火焰脱长，在金属壁面附近形成还原性气氛，增加对管壁的腐蚀性。 煤粉的颗粒越大，也就越不易燃尽，比较容易形成还原性气氛，产生高温腐蚀。同时，颗粒越大，对壁面的磨损也越严重，破坏了水冷壁管外氧化保护膜，使烟气中腐蚀介质直接与管壁金属发生反应，使腐蚀加剧。 2.3过高的水冷壁管壁温度促进了水冷壁高温腐蚀的发生 研究表明，H2S等腐蚀性介质的腐蚀性在300℃以上逐步增强，即温度每升高50℃，腐蚀程度将增加一倍。对于亚临界大型电站锅炉，燃烧器区域的水冷壁管内汽水温度约在350℃左右，烟气侧水冷壁管温度多在420℃左右，正处于金属发生强烈高温腐蚀的温度范围之内。同时，管子局部壁面温度过高，易使具有腐蚀性的低熔点化合物粘附在金属表面，促进了管壁高温腐蚀的发生。 2.4运行因素的影响 当锅炉负荷发生变化时，若运行不当(如火嘴投停不当)，就容易引起燃烧不稳定，产生还原性气氛，或造成烟气冲墙，继而发生高温腐蚀。因此，运行不当也是引起高温腐蚀的一个主要因素。 3高温腐蚀的防护措施
材料腐蚀的分类 材料腐蚀类别与相应机理 金属和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏，称为金属腐蚀。腐蚀现象是十分普遍的。从热力学的观点出发，除了极少数贵金属Au、Pt 等外，一般材料发生腐蚀都是一个自发过程。金属很少是由于单纯机械因素（如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等）或其他物理因素（如热能、光能等）引起破坏的，绝大多数金属的破坏都与其周围环境的腐蚀因素有关。 1.1金属的高温氧化腐蚀 1.1.1高温氧化腐蚀概念 在大多数条件下，使用金属相对于其周围的气态都是热不稳定的。根据气体成分和反应条件不同，将反应生成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物等，或者生成这些反应产物的混合物。在室温或较低温干燥的空气中，这种不稳定性对许多金属来说没有太多的影响。因为反应速度很低。但是随着温度的上升，反应速度急剧增加。这种在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化，亦称高温腐蚀。 从广义上看，金属的氧化应包括硫化、卤化、氮化、碳化，液态金属腐蚀，混合气体氧化，水蒸气加速氧化，热腐蚀等高温氧化现象；从狭义上看，金属的高温氧化仅仅指金属（合金）与环境中的氧在高温条件下形成氧化物的过程。 1.1.2高温氧化腐蚀机理 研究金属高温氧化时，首先应讨论在给定条件下，金属与氧相互作用能否自发地进行或者能发生氧化反应的条件是什么，这些问题可通过热力学基本定律做出判断。 金属氧化时的化学反应可以表示成： Me (s)+O 2(g)→MeO 2(g) 对该式来说： 可知，只要知道温度T 时的标准自由能变化值，即可得到该温度下的金属氧化物分解压，然后将其与给定条件下的环境氧分压比较就可判断金属氧化反应式的反应方向。 在一个干净的金属表面上，金属氧化反应的最初步骤是气体在金属表面上吸附。随着反应的进行，氧溶解在金属中，进而在金属表面形成氧化物薄膜或独立的氧化物核。在这
锅炉形成水垢原因及其处理措施(1) 1 水垢的形成及性质 水垢的形成是一个复杂的物理化学过程,其原因有内因和外因两个方面。一是水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在,是水垢形成的根本原因也叫内因;二是固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上,是水垢形成的外因。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后,吸收高温烟气传给的热量,钙、镁盐类杂质便会发生化学反应,生成难溶物质析出。随着炉水的不断蒸发逐渐浓缩,当达到一定浓度时,析出物就会成为固体沉淀析出,附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上,形成一层“膜”,阻碍热量传递,这层“膜”称之为水垢。 水垢的组成或成分是比较复杂的,通常都不是一种单一化合物,而是以一种化学成分为主,并同时含有其它化学成分。按其水垢的化学成分,一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。 水垢是一种导热性能极差的物质,仅为锅炉钢材的十分之一到数百分之一(钢材的导热系数为46.5～58.2w/m.k),是“百害之源”。在各种水垢中,硅酸盐水垢最为坚硬,导热性能非常小,容易附着在锅炉受热面最强的蒸发面上,是危害最大的一种水垢。 2 水垢的预防 要保证锅炉不结垢或薄垢运行,就要加强锅炉给水处理,这是保证锅炉安全和经济运行的重要环节。预防水垢生成,通常采用下列方法来预防: 锅内水处理。此法主要是向炉水中加入化学药品,与炉水中形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣,然后用排污的方法将沉渣排出炉外,起到防止(或减少)锅炉结垢的作用。炉内加药水处理一般用于小型低压火管锅炉。锅内水处理常用的药品有:磷酸三钠、碳酸钠(纯碱)、氢氧化钠(火碱、也称烧碱)及有机胶体(栲胶)等。加药时,应首先将各种药品配制成溶液,然后再加入锅炉内。通常磷酸三钠的溶液浓度为5～8%,碳酸钠的溶液浓度不大于5%,氢氧化钠的浓度不大于 1～2%。加药方法有定期和连续加药两种。定期加药主要靠加药罐进行加药;连续加药则在给水设备前,将药连续加入给水中。对于蒸汽锅炉,最好采用连续加药法,这样可使炉内保持药液的均匀。凡采用锅内水处理的,应加强锅炉排污,使已形成的泥渣、泥垢等排出炉外,收到较好效果。
锅炉受热面高温腐蚀原因分析及防范措施 Cause Analysis and Protective Measues to High-temperature Corrosion On Heating Surface of Boiler 张翠青 （内蒙古达拉特发电厂，内蒙古达拉特 014000） [摘要]达拉特发电厂B&WB-1025/18.44-M型锅炉在九八及九九年#1、#2炉大修期间，检查发现两台炉A、B两侧水冷壁烟气侧、屏式过热器迎火侧、高温过热器迎火侧存在大面积腐蚀，根据腐蚀部位、形态和产物进行分析，锅炉受热面的腐蚀属于高温腐蚀，其原因主要与炉膛结构、煤、灰、烟气特性及运行调整有关，并提出了防范调整措施。 [关键词] 锅炉受热面；高温腐蚀；机理原因分析；防范措施
达拉特发电厂#1～#4炉是北京B&WB公司设计制造的B&WB-1025/18.4-M型亚临界自然循环固态排渣煤粉炉。锅炉采用前后墙对冲燃烧方式。设计煤种为东胜、神木地区长焰煤。在九八及九九年#1、#2炉大修期间，检查发现两台炉A、B两侧水冷壁烟气侧、屏式过热器迎火侧、高温过热器迎火侧存在大面积腐蚀，两台炉腐蚀的产物、形状及部位相似。腐蚀区域水冷壁在标高16～38米之间及屏式过热器、高温过热器沿管排高度，腐蚀深度在0.4～1.0mm之间，最深处达1.7mm，腐蚀面积达500平方米左右。腐蚀给机组安全运行带来严重隐患。 1.腐蚀机理原因 1.1锅炉炉膛结构 锅炉炉膛结构设计参数见下表： 高40%多，同时上排燃烧器至屏过下边缘高度值比推荐范围的下限还低1.8米，这就导致燃烧器布置过于集中、燃烧器区域局部热负荷偏大、该区域内燃烧温度过高，实测炉膛温度达1370～1430℃。燃烧温度偏高直接导致水冷壁管壁温度过高，理论计算该区域水冷壁表面温度为452℃。大量的试验研究表明当水冷壁管壁温度大于400℃以后，就会产生明显的高温腐蚀。 1.2 煤、灰、烟气因素 蒙达公司实际燃煤是东胜、神木煤田的长焰煤和不粘结煤的混煤。：燃煤中碱性氧化物含量较高，灰中钠、钾盐类含量高，平均值达3.85%，含硫量偏高。 1.3 运行调整不当 为了分析运行调整因素对腐蚀的影响，在A、B侧水冷壁标高20、25、28米处安装了三排烟气取样点，每排三个，共18个。分析烟气成分后发现，燃用含硫量高的煤种时，由于燃烧配风调整不合理，省煤器后氧量偏大（实侧值 气体，加剧了高温腐蚀的产生与发展。 4.35%），导致燃烧过程中生成大量的SO 2 2.腐蚀类型 所取垢样中，硫酸酐及三氧化二铁的含量最高，具有融盐型腐蚀的特征，属于融盐型高温腐蚀。从近表层腐蚀产物的分析结果看，S和Fe元素含量最高，具有硫化物型腐蚀特征，说明存在较严重的硫化物型腐蚀。因此，达拉特发电厂的锅炉高温腐蚀是以融盐型腐蚀为主并有硫化物腐蚀的复合型腐蚀。 3.防止受热面高温腐蚀的措施 2.1.采用低氧燃烧技术组 由于供给锅炉燃烧室空气量的减少，因此燃烧后烟气体积减小，排烟温度下 的百分数和过量空气百分数之间降，锅炉效率提高。燃油和煤中的硫转化为SO 3 的转化明显下降。的关系是，随着过量空气百分数的降低，燃料中的硫转化为SO 3
不锈钢腐蚀的机理 1 氯离子对不锈钢腐蚀的机理 在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高[1 ] 。 氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但大致可分为 2 穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合 ,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子,与金属形成氯化物,氯化物与 法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越稳定。因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。 2 应力腐蚀失效及防护措施 2. 1 应力腐蚀失效机理[2 ] 在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。应力腐蚀一般都是在特定条件下产生: ①只有在拉应力的作用下。②产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶液中才容易发生应力腐蚀。③一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。研究表明,应
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 余热锅炉积灰和腐蚀机理与防范措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-8664-36 余热锅炉积灰和腐蚀机理与防范措 施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 余热锅炉是余热回收的主要手段之一，其特点为热负荷不稳定、烟气中含尘量大、烟气有腐蚀性。下面，简述积灰和腐蚀形成的机理，以及积灰和腐蚀的防范。 1．积灰形成的机理 余热锅炉受热面上的积灰一般可分为松散性、粘附性和粘结性三种。 (1)松散性的积灰。由于分子引力和静电引力的作用而形成，主要发生在低温区的锅炉受热面上，一般是小于200mm的微小颗粒，大部分是10~50μm。它往
往在管子背部形成，只有在烟速很小或烟尘颗粒很细时才会在管子的正面形成。这种积灰会大大恶化传热效果，但很容易用机械清灰法除掉。 (2)粘附性的积灰。主要是在烟尘中含有较多低熔点金属元素的情况下形成，这些金属元素的氧化物或硫化物，在高温烟气中大都呈气态，烟温降低时即形成凝结物，变成粘附性较强的物质。它对管子表面附着力很强，易积成封闭性的灰环，如不施加外力一般不会自行脱落。但因质地较松软，即使积灰厚度增加也不会结成硬壳，通过振打吹扫即可清除。 (3)粘结性的积灰。产生在高温区和“过渡温区”。当烟气对管子横向冲刷时，主要在管子的正面形成，会引起烟气阻力迅速增加，直到烟道完全堵塞被迫停炉为止。粘结性积灰是烟尘颗粒呈熔融状态或呈粘性状态所引起的，也可能是活性固体颗粒与烟气中某些成分起化学反应，在积灰的沉积层上发生了二次物理
过热器高温腐蚀机理分析 赵梦瑾 摘要：介绍了锅炉过热器高温硫腐蚀和水蒸汽氧化腐蚀的过程机理，分析导致腐蚀不断进行的主要因素，并提出防治措施，促进锅炉安全经济运行。 1 前言 过热器用于回收烟气中的热量，提高锅炉效率。炉膛出口烟气温度比较高，为1000~1100℃，经过过热器后温度降至700~800℃。过热器在锅炉受压部件中承受的温度最高。高温硫腐蚀和水蒸汽氧化腐蚀是过热器管两种主要腐蚀形式，其中外壁高温硫腐蚀已受到较多关注。近年来由水蒸气氧化腐蚀而引发爆管以及剥落下来的坚硬氧化皮微粒造成的汽轮机固体颗粒侵蚀的事故日益突出，水蒸汽氧化腐蚀问题也越来越引起重视。 2 高温硫腐蚀 2.1 机理 高温积灰所生成的内灰层含有较多的碱金属，这些碱金属与飞灰中的铁铝等成分以及烟气中通过松散外灰层扩散进来的氧化硫进行较长时间的化学作用便生成碱金属的硫酸盐等复合物，复合硫酸盐附着在管壁上，对管子金属进行氧化腐蚀。在腐蚀发生过程中，从机理上讲主要会有如下几种反应发生[1]： （1）在燃烧过程中，FeS2及有机硫化物与氧发生反应； 4FeS2 +11O2→2Fe2O3+8SO2 RS（有机硫化物）+ O2→SO2 2SO2+ O2→2SO3 （2）在高温条件下，煤中钠和钾被氧化成Na2O和K2O； （3）Na2O和K2O与烟气中或沉积在管壁上的SO3发生反应生成碱性硫酸盐； Na2O+ SO3→Na2SO4 K2O+ SO3→K2SO4 （4）碱性硫酸盐、氧化铁与SO3反应形成复合硫酸盐； 3Na2SO4+Fe2O3+ 3SO3→2Na3Fe(SO4)3 3K2SO4+Fe2O3+ 3SO3→2K3Fe(SO4)3 （5）在高温条件下，处于熔融状态的复合硫酸盐与管子金属发生下列反应。 4Na3Fe(SO4)3 +12Fe→3FeS+ 3Fe3O4 +2Fe2O3 +6Na2SO4+ 3SO2 4K3Fe(SO4)3 +12Fe→3FeS+ 3Fe3O4 +2Fe2O3 +6K2SO4+ 3SO2 这些复合硫酸盐在550~750℃范围内以熔化状态贴附在管壁上，并随着烟气的流动而被带走，造成管壁表面粗糙，而后面新生成的硫酸盐就越易在这些粗糙表面优先附着，又会重复上述的腐蚀反应。这是一个恶性循环过程，周而复始，随着腐蚀的进行，管壁就会被逐渐蚕食。当被侵蚀的金
济南绿桥环保技术有限公司https://www.doczj.com/doc/318106974.html,热水锅炉腐蚀与防腐蚀 热水锅炉腐蚀与防腐蚀 济南绿桥环保王恒摘要：热水锅炉无论在工业生产还是人民生活中都发挥着重要作用。然而，热水锅炉矽统的运行腐蚀、停用腐蚀以及由此而引起的腐蚀产物结垢问题却是长期困扰人们的难题。目前在热水锅炉运行、停用期间主要是以传统的处理方法，但是，由于传统方法操作繁琐，往往不完全具备实施条件等原因，效果不理想。BF-3a解决对锅炉运行、停用期间腐蚀性两大难题。 关键词：热水锅炉，腐蚀，传统的处理，BF-30a防腐蚀性，锅炉腐蚀控制 1、问题的提出 据辽宁省辽阳市锅炉检验研究所统计，在在用的800台采暖锅炉中，发生了腐蚀的锅炉就有755台，占95%，其中严重腐蚀约占10%—15%腐蚀泄露约占5%—8%，与国外相比我国的锅炉寿命仅为设计寿命的1/2—1/3。 2、腐蚀产生的原因 锅炉材质钢中含有碳及一些杂质，由于钢中成分及组织的不均匀，存在着电极电位差，既有正负微电机的存在，锅炉水中的去极剂，如氧和二氧化碳能够不断从微电机负极吸收电子，而作为微电机正极的铁离子也能顺利的失去电子而进入水溶液。水及其中的氧、二氧化碳去极剂相当于接通电池的导线，使电子传递完而产生微电流。这种微电极的反应的最终结果是刚中的杂质或铁被溶出而形成缺陷，严重时形成深坑和穿孔，这就是电化学腐蚀。 由于溶解氧本身是阴极去极化剂，对金属的危害十分严重，而二氧化碳在水溶液呈酸性，直接破坏金属表面的保护膜，加速了氧对金属的电化学腐蚀。在天然水中，硬度主要有HCO3的盐类组成，这些重碳酸盐在锅炉中经过一系列的变化，在水中产生二氧化碳和碳酸，从而引起锅炉内表面腐蚀，特别是有些单位对原水不进行任何处理，直接送进锅炉，在锅炉被加热过程中，重盐酸被分解，产生沉淀物，粘附于锅炉及管道内加热表面，形成坚硬的水垢。 二氧化碳的产生处于直接进入锅炉的原水有关外，还与是否采用除氧有关。 3、锅炉腐蚀原因分析 3-1大量补入原水未经任何处理 当补给水质达不到标准的要求，补给水中重碳酸盐在锅炉内加热过程中产生二氧化碳，或在直接补入生水的过程中，既不进了溶解氧，对锅炉金属表面产生腐蚀。
不锈钢的点腐蚀机理 在金属表面局部地方出现向深处发展的腐蚀小孔，其余表面不腐蚀或腐蚀很轻微，这种形态成为小孔腐蚀，简称点蚀。金属腐蚀按机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。点腐蚀属于电化学腐蚀中的局部腐蚀。一种点蚀是由局部充气电池产生，类似于金属的缝隙腐蚀。另一种更常见的点蚀发生在有钝化表现或被高耐蚀性氧化物覆盖的金属上。 4.1 电化学腐蚀的基本原理 通过原电池原理可以更好地说明电化学腐蚀机理。当2种活泼性不同的金属（如铜和锌）浸入电解质溶液，2种金属间将产生电位差，用导线连接将会有电流通过，在此过程中活泼金属（锌）将被消耗掉，也就是被电化学腐蚀。不同于化学腐蚀（如金属在空气中的氧化，锌在酸溶液中的析氢），电化学腐蚀一定有电流产生，并且电流量的大小直接与腐蚀物的生 成量相关，即电流密度越大腐蚀速度越快。 各种金属在电解质溶液中的活泼程度可用其标准电极电位表示，即金属与含有单位活度（活度与浓度正相关，在浓度小于10-3mol/L时认为两者值相同）的金属离子，在温度298K （25℃），气体分压1.01MPa下的平衡电极电位。 标准电极电位越低，金属或合金越活泼，在与高电位金属组成电偶对时更易被腐蚀。由此可见，决定金属标准电极电位的因素除了金属的本质外还有：溶液金属离子活度（浓度）、温度、气体分压。另外一个重要影响因素是金属表面覆盖着的薄膜。除了金、铂等极少数贵金属外，绝大多数金属在空气中或水中可以形成具有一定保护作用的氧化膜，否则大部分金属在自然界就无法存在。金属表面膜的性质对其腐蚀发生及腐蚀速度都有着重要影响。 4.2 不锈钢的耐腐蚀原理 不锈钢的重要因素在于其保护性氧化膜是自愈性的（例如它不象选择性氧化而形成的那些保护性薄膜），致使这些材料能够进行加工而不失去抗氧化性。合金必须含有足够量的铬以形成基本上由Cr2O3组成的表皮，以便当薄膜弄破时有足够数目的铬(Cr3+)阳离子重新形成薄膜。如果铬的比例低于完全保护所需要的比例，铬就溶解在铁表面形成的氧化物中而无法形成有效保护膜。起完全保护作用所需的铬的比例取决于使用条件。在水溶液中，需要12%的铬产生自钝化作用形成包含大量Cr2O3的很薄的保护膜。在气态氧化条件下，低于1000℃时，12%的铬有很好的抗氧化性，在高于1000℃时，17%的铬也有很好的抗氧化性。当金属含铬量不够或某些原因造成不锈钢晶界出现贫铬区的时候，就不能形成有效的保护性膜。 4.3 氯离子对不锈钢钝化膜的破坏 处于钝态的金属仍有一定的反应能力，即钝化膜的溶解和修复（再钝化）处于动平衡状态。当介质中含有活性阴离子（常见的如氯离子）时，平衡便受到破坏，溶解占优势。其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上，把氧原子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔径多在20～30μm），这些小蚀坑称为孔蚀核，亦可理解为蚀孔生成的活性中心。氯离子的存在对不锈钢的钝态起到直接的破环作用。图1表征了金属钝化区随氯离子浓度增大而减小。 A-不存在氯离子；B-低浓度氯离子；C-高浓度氯离子 图1 对于呈现出钝化性的金属，氯离子对阳极极化曲线的作用[2] 图1是对含不同浓度氯离子溶液中的不锈钢试样采取恒电位法测量的电位与电流关系曲线，从中看出阳极电位达到一定值，电流密度突然变小，表示开始形成稳定的钝化膜，其电阻比较高，并在一定的电位区域（钝化区）内保持。图中显示，随着氯离子浓度的升高，其临界电流密度增加，初级钝化电位也升高，并缩小了钝化区范围。对这种特性的解释是在钝化电
锅炉煮炉工作的重要性 笔者通过近几年来锅炉检验发现，一些锅炉，特别是新安装锅炉或酸洗后的锅炉，普遍存在一种现象，即锅炉水垢很薄或基本无水垢，水处理效果亦不错，但在受压元件水侧金属壁上，有一定程度，分布广泛的锈泡。锈泡下存在着点状腐蚀，浓度在0.3～0.4mm 左右，个别锅炉达到0.6mm，呈明显的氧化腐蚀现象，所以，必须重视锅炉的煮炉工作。 一、腐蚀原因分析 经研究分析，点状氧化腐蚀基本上是均匀分布在锅炉受压元件水侧金属壁上，主要存在着以下二种锅炉中，发生率相当高：1、新投入使用1～2年的锅炉，其中以快装锅炉发生率为最高。2、酸洗后1～2年间的锅炉。 在上述这些锅炉的腐蚀原因是：1、新安装锅炉使用前的煮炉工作不认真，或根本未煮炉；2、酸洗工作完成后，运行前未进行煮炉工作；3、锅炉管理人员和司炉人员不了解锅炉新装或酸洗后煮炉的目的和重要性，煮炉后并未进行认真检否煮炉效果，既是查在受压元件金属表面上形成保护膜。 二、防止办法 1、新安装锅炉的煮炉工作对锅炉今后的运行非常重要。新炉的煮炉工作除了清除油污、锈迹和杂物外，更主要的是要在金属表面形成耐腐蚀钝化膜。实际证明，最初煮炉形成的钝化膜，对以后运行的抗腐蚀性有很大的影响。如果运行前煮炉未能形成较好的钝化膜，投入运行后腐蚀速度就比较快。 2、酸洗后的锅炉，开炉前必须进行煮炉工作，在活性金属表面形成一层钝化膜。 三、煮炉原理 碱煮除垢药剂由烧碱和磷酸三钠组成。烧碱的主要成分是氢氧化钠NaOH，它对油污以及硅酸盐垢都有一定的溶解作用，氢氧化钠NaOH与硅酸盐的反应如下： SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O 硅酸钠Na2SiO3又称水玻璃，它是易溶于水的物质。 磷酸三钠Na3PO4的作用是使坚硬、致密的硫酸钙水垢和碳酸钙水垢转型变成松软的磷酸钙水垢，起反应如下： 3CaSO4+2Na3PO4→Ca3(PO4)2↓+3Na2SO4 3CaSO3+2Na3PO4→Ca3(PO4)2↓+3Na2SO3 磷酸钙Ca3(PO4)2水垢能被盐酸溶解： Ca3(PO4)2+6HCL→3CaCL2+2H3PO4 故，硫酸盐水垢或碳酸盐水垢经碱煮转型后生成的磷酸钙水垢Ca3(PO4)2，可以用盐酸清洗剂除去。 四、碱煮药剂用量
第15章锅炉水处理与蒸汽净化 1.试解释锅炉水汽系统的各种用水？ 答：锅炉水汽系统分为两个部分：给水系统和蒸汽系统。根据水汽系统中的水质及功用，常将锅炉用水区分为：⑴原水，未经任何处理的天然水，是锅炉补水的原料；⑵补水，原水经过各种方法净化处理后，用以补充锅炉损失的水；⑶回水，蒸汽经用汽设备的作功或热交换； ⑷给水，送进锅炉的水，通常包括回水和补水两部分；⑸炉水，在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水；⑹排污水，锅炉炉水的含盐量或碱度在不断蒸发和浓缩作用下，其水质指标超过标准要求时排放掉的炉水。 2.天然水中包含哪些杂质？未经处理直接进入锅炉会造成怎样的危害？ 答：天然水中杂质按颗粒大小可分为三类：悬浮物、胶体和溶解物质。其危害主要有以下方面：⑴结垢；⑵腐蚀；⑶蒸汽污染。 3.何谓硬度、暂时硬度、永久硬度和碱度？给水的允许硬度和碱度为多少？ 答：硬度是指水中溶解的钙盐、镁盐的总含量，单位为mmol/L；暂时硬度是指水的硬度是由可以用热力法去除的碳酸氢盐类物质构成，包括碳酸氢钙和碳酸氢镁；永久硬度是指水的硬度是由水中溶解的氯化物、硫酸盐及其它钙镁盐构成，这些盐类长时间煮沸后仍不能沉淀。碱度是指水中氢氧根离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子及其他一些弱酸盐类的含量之和，单位为mmol/L。 4.水垢是如何形成的？其主要成分是什么？ 答：当水中某种盐分在炉水中的浓度超过其相应的溶解度，即会从炉水中析出并形成沉淀物，形成水垢。引发这些物理化学变化过程的原因有：蒸发浓缩，高温沉淀和分解，结晶核心。 水垢成分复杂，一般是多种化合物的混合体，按其化学成分可分为钙镁水垢、硅酸盐水垢、铁垢和铜垢。钙镁水垢的主要成分是钙镁盐；硅酸盐水垢中二氧化硅的质量分数为40％－50％，铁和铝的氧化物的质量分数为25％－30％，氧化钠为5%－10％，钙镁盐含量极少；铁垢可分为氧化铁垢和磷酸盐铁垢；铜垢是铜部件的腐蚀产物进入炉水且含量过高时形成的，它是由管壁表面存在的自由电子吸收炉水中铜离子后所形成的沉淀物。
在油田的开采过程中，套管的腐蚀是必然的。套管腐蚀是指原油中含有硫、CO:及地层水中和注入水中含有的各种腐蚀性物质与套管中Fe或FeZ+发生应而腐蚀管体，或在高温、高压、高速旋转等多相环境下的腐蚀问题，造成井管柱的严重腐蚀破坏，导致油套管的穿孔和断裂。 1.4.1CO2的腐蚀 (1)CO2腐蚀机理 由于地层中的地质化学过程、采出水中的HOC:，一减压升温分解、或为提高采率而注入C0:气体等原因，而导致油田采出水中含有COZ。溶解在水中的COZ与反应生成碳酸，碳酸可进一步电离出+H: CO2+H2O一H，CO:、 H:CO;一H++HCO。- (1一1) (1一2) 第一章前言 HCO3-一H++CO32一(l一3) 而产生氢去极化腐蚀，其腐蚀反应为: 阳极:Fe一FeZ++Ze(1一4) 阴极:H‘+e一H(1一5) ZH一H:(1一6) 总反应为:Fe+HZCO:，一FeCO:，+HZ(1一7) 由于碳酸的二级电离非常微弱，甚至可忽略不计，所以可以认为溶液中的碳 酸是以+H和HC仇一形式存在的，因此反应产物中大多数物质不是FCeO。而是 e(HCO:，)2。 Fe(HCO办2在高温下不稳定，发生分解: Fe(HCO3)2一FeCO:，+H:O+COZ 腐蚀产生的碳酸盐在钢铁表面不同区域之间形成了自催化作用很强的腐蚀 偶，加快金属的腐蚀。 CO:的腐蚀程度取决于温度、压力、C0:含量、水的pH值、水的组分、沉淀 类型和流动条件，其主要影响因素是C02在水中的含量【‘6’。低硫油井或凝析气 中，局部腐蚀要比均匀腐蚀严重得多，特别是C02分压升高到0.IMPa时，碳钢 坑蚀更严重，局部腐蚀出大小不同形状各异的腐蚀疤和沟槽;腐蚀穿透率也很 ， 一般可达到10mm/a。COZ腐蚀产物为FeCO:，，含量高时呈灰白色，而且比较硬， 酸起泡。 (2)CO:腐蚀的特征 在产生COZ腐蚀时，金属破坏的基本特征是局部腐蚀，但均匀腐蚀现象也很常 见。均匀腐蚀的腐蚀速率主要由CO:的分压、温度、腐蚀产物的保护性、电解质 液的成分和材料决定，而在局部腐蚀时，除上述因素外，流速、某些化学组分(如 O:和H多)的存在、残余应力等都对其有影响。由此可以看出，COZ腐蚀的影响因 很多，其中COZ分压、流速、pH值、温度和保护膜、溶液成分、材料成分等都 影响腐蚀的非常重要的因素。国内外很多学者“了，进行了大量的研究，其目的在 通过综合考虑各个方面的因素，制订出腐蚀速率预测模型，找到最切合实际的 防止COZ腐蚀的方法。 (3)COZ腐蚀的危害
混凝土盐渍土腐蚀机理及影响因素 [摘要]通过对盐渍土地区混凝土腐蚀的机理分析, 指出了西部盐渍区富含的硫酸盐是造成混凝土物耐久性差的主要原因; 并详细阐述了国内外关于混凝土硫酸盐侵蚀影响因素的现状研究。 [关键词]盐渍土耐久性硫酸盐侵蚀 盐渍土就是指含盐分较高的土壤, 一般超过3% 的盐含量就可归结到盐渍 土的范围。我国西部地区盐渍土分布广泛, 新疆、青海、西藏、甘肃、宁夏以及内蒙古等地均有大面积的盐渍区。我国正在实施西部大开发战略, 因此大量基础设施就要建于盐渍土之上。以往的资料和调查表明, 一些道路、桥梁、建筑物、地下管道乃至电线杆等, 仅使用几年就遭受严重的腐蚀破坏, 不得不进行工程修复, 造成巨大经济损失。因此, 研究抗腐蚀混凝土在盐渍地区的耐久性问题, 具有非常重要的现实意义和深远的社会影响。 1、盐渍土对混凝土结构的腐蚀机理 盐渍土含盐量及含盐种类有很大差别, 其腐蚀性也有差异。氯盐主要腐蚀混凝土中的钢筋从而引起结构破坏; 硫酸盐主要是通过物理、化学作用破坏水泥水化产物, 使混凝土分化、脱落和丧失强度。1. 1 硫酸盐的化学腐蚀机理实际上硫酸盐侵蚀是一个比较复杂的过程。硫酸盐侵蚀引起的危害性包括混凝土的整体开裂和膨胀以及水泥浆体的软化和分解。不同的Ca、N a、K、M g 和Fe 的阳离子会产生不同的侵蚀机理和破坏原因, 如硫酸钠和硫酸镁的侵蚀机理就截然不同。1) 硫酸钠侵蚀首先是N a2SO 4 和水泥水化产物Ca (OH) 2 的反应, 生成的石膏(CaSO4·2H2O ) , 再与单硫型硫铝酸钙和含铝的胶体反应生成次生的钙矾石, 由于钙矾石具有膨胀性, 所以钙矾石膨胀破坏的特点是混凝土试件表面出现少数较粗大的裂缝。当侵蚀溶液中SO 2-4 浓度大于1000mg?L 时, 水泥石的毛细孔若为饱和石灰溶液所填充, 不仅有钙矾石生成, 而且在水泥石内部还会有二水石膏结晶析出。从氢氧化钙转变为石膏, 体积增大为原来的两倍, 使混凝土因内应力过大而导致膨胀破坏。石膏膨胀破坏的特点是试件没有粗大裂纹但遍体溃散。B iczok 认为: 侵蚀溶液浓度改变, 反应机理也发生变化。以N a2SO 4 侵蚀为例, 低SO 2-4 浓度(< 1000mg?L SO 2-4 ) , 反应产物主要是钙矾石; 而在高浓度下(> 8000mg?L SO 2-4 ) , 主要产物是石膏; 在中等程度浓度下(1000mg? L～8000mg?L SO 2-4 ) , 钙矾石和石膏同时生成。在M gSO4 侵蚀情况下, 在低SO 2-4 浓度(< 4000mg?L SO 2-4 ) , 反应产物主要是钙矾石; 在中等程度浓度下(4000mg? L～7500mg?L SO 2-4 ) , 钙矾石和石膏同时生成; 而在高浓度下(> 7500mg?L SO 2-4 ) , 镁离子腐蚀占主导地位。2) 硫酸镁与水化水泥产物的反应方程式如下:Ca (OH) 2+ M gSO4+ 2H2O→CaSO4·2H2O + M g (OH) 2 (3)硫酸镁侵蚀首先发生上式的反应, 然而上式生成的M g(OH) 2 与N aOH 不同, 它的溶解度很低(0. 01g?L , 而Ca (OH ) 2是1. 37g?L ) , 饱和溶液的PH 值是10. 5 (Ca (OH) 2 是12. 4,N aOH是13. 5) , 在此PH 值下钙矾石和C- S- H 均不稳定, 低的PH 值环境将产生以下结果: (1) 次生钙矾石不能生
一、磁防垢机理（简介） 1、磁场对水的作用 计算机分子动力学模拟实验证实，磁场作用于水可以改变水的内能，随着磁场强度的增加，内能虽起伏式多极值变化，即某种磁场强度下内能改变量大，再增加磁场强度又会减小，继续增大磁场强度达到某种值内能改变又会增大等等。 水内能的改变导致水的表面张力变化、热传导性能变化、离子在水中的迁移速率变化等等一系列物理参数改变。 2、磁场引起的磁化能量改变溶液结晶形态及结晶速度 溶液达到过饱和时，其中的离子（例如Ca++，CO3—等）具有结合成分子的趋势，但必须越过一个势垒才能结合成分子，由液态转化为固态。一般来说管壁存在的固态颗粒可以帮助离子克服势垒，故通常固化过程是在管壁形成结垢物的晶核，晶粒形成后，离子更易向晶核聚集使晶核生长，这就是结垢容易在管壁形成的原理。 磁化改变了水的内能后，磁化造成水分子及离子的具有磁矩（它们都变成了具备S、N极的小磁体），磁矩间的相互作用会帮助正负离子在过饱和状态下克服势垒迅速在液体内部形成数目巨大的晶核（成为固态分子聚集成晶核），且晶核生长速度较普遍水的速度快。综合效果是形成的固
态颗粒多而小，并快速地使液体退出过饱和区。长成的小晶粒小到纳米至微米数量级，与水溶液形成胶体，以稳定的液态流动。从而使形成的固态物质较少地沉积在管壁上这样可以起到防垢作用。 3、磁防垢的长效原理 磁防垢机理基于使离子结成极细小的固态物与溶液形成胶体一起流动只要溶液遇不到破坏胶体的条件析出物就不再向管壁沉积再度结垢，因此是长效的。 4、磁防垢是环保性措施 磁处理是物理方法，不投入污染环境的化学品。且结垢长效，无后期再行结垢而污染水处理系统及回注地层的问题，因此是一项环保性措施。 5、磁防垢需要优化参数 磁防垢效果与磁参数密切相关，参数恰当则效果好，否则效果不好，甚至会产生负效果。而磁优化参数又与具体的被处理水的化学结构及温度、流速等物理参数有关。要取得优化参数必须经过较复杂的实验研究。 二、在胜利油田东辛采油厂井筒除防垢技术对水井优化参数强磁防垢的研究情况 为解决油套管的结垢问题，采取了防、治相结合的措施。 1、为防治管柱结垢，配套应用了强磁防垢器。 1〉磁防垢机理