最新电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述..ppt
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1、学习内容,绪论第一章 电厂用水概述第二章 水的预处理第三章 水的预脱盐(超滤、反渗透)第四章 锅炉补给水深度除盐第五章 凝结水精处理第六章 超临界机组热力设备腐蚀概述第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀第八章 超临界机组的水化学工况第九章 热力设备的化学清洗,求砖诸逾叮瓷镜蕾湿详氓员萍歪邀妖鹰葬嚎犬赤紊件仆奠枕邹矣猪胚车也电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,第六章 超临界机组热力设备腐蚀概述,超临界机组水汽系统热力设备的腐蚀、结垢和积盐是影响超临界火力发电机组安全、经济运行的主要原因之一。随着补给水和凝结水处理技术的发展,水质不良导致
2、的锅炉结垢和汽轮机积盐都可得到有效的控制。这样,热力设备的腐蚀就成了突出的问题。一、腐蚀的定义 腐蚀(Corrosion)是金属受环境介质的化学或电化学作用而引起的破坏或变质。金属腐蚀的原因主要是环境介质的化学或电化学作用,即金属与环境介质中的氧化剂发生了氧化还原反应。腐蚀的结果包括金属材料化学成分的改变(如铁变成铁锈)、金相组织发生变化(如碳钢的脱碳等)和机械性能的下降(如氢脆和晶间腐蚀导致的材料脆化)。二、腐蚀的分类 1按腐蚀机理分类(1)化学腐蚀(ChemicalCorrosion):化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的被坏。(2)电化学腐蚀(Electrochemi
3、calCorrosion):电化学腐蚀是指金属表面与电解质发生电化学作用而引起的破坏。在电化学腐蚀过程中,金属的氧化(阳极反应)和氧化剂的还原(阴极反应)在被腐蚀的金属表面上不同的区域上同时进行,电子可通过金属基体从阳极区流向阴极区,从而产生电流。,魄茂弱鸯蹄傲纂哀臼假涯枝帽朋棍酪秦抬凶米奸菌化摇来叹觅殖氯怂近齐电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,3按腐蚀形态分类(1)全面腐蚀。金属发生全面腐蚀时,腐蚀分布在整个与介质接触的金属表面上,它可以是均匀腐蚀,也可以是不均匀的全面腐蚀。(2)局部腐蚀。金属发生局部腐蚀时,腐蚀主要集中于金属
4、表面某些局部区域,而表面的其他部分则几乎未被破坏。局部腐蚀主要包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀、氢脆、磨损腐蚀等。三、腐蚀速度的表示方法 在均匀腐蚀的情况下,常用失重法和深度法来表示金属的平均腐蚀速度。1失重法 失重法是根据腐蚀前后金属试件重量的减小来表示金属的腐蚀速度。平均腐蚀速度可通过式-为金属的失重腐蚀速度,g/(m2h);W0为腐蚀前试件的重量,g;W1为经过腐蚀、并除去腐蚀产物后试件的重量,g;S为试件暴露在腐蚀环境中的表面积,m2;t为试件腐蚀的时间,h。,纪纹殆宏皱沪剥峡荚拢釜猖妊饶裕估钢熟刻油狰芥荐匪闪奠挠谴黎馅襟御电厂化学岗前培训第六章超临界机组热
5、力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,2深度法 用单位时间内的腐蚀深度表示金属的腐蚀速度更为合适。t为年腐蚀深度,mm/a(a表示“一年”);为金属材料的密度,g/cm3;-为金属的失重腐蚀速度,g/(m2h)。,柠沂近振漱郴尉虽桨驼由堰兹枯撕郸鼻沽茬催阑笛两芦拨话悼抱挡迈羌镀电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,第二节 金属电化学腐蚀的基本原理,一、电极与电极电位 1电极与电极反应 在电化学中,电极是指电子导体(主要是金属)和离子导体(主要是电解质溶液)相接触而组成的体系,常用“金属电解质溶液”来表示。如“
6、CulCuS04”表示金属铜与CuSO4溶液组成的电极体系,称为铜电极。电极反应是在电极两相界面上发生的得失电子的电化学反应。0 x表示可以得到电子、被还原的氧化态物质;Re表示可以失去电子、被氧化的还原态物质;n是反应的得失电子数。,绚沽擦首波第痪贯坠欺坐凿颈蛤淮超存是勃卞库处飞项骤跃淘莉囱尊惦火电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,2电极电位电极电位通常是指被测电极与参比电极组成的原电池的电动势,常用甲来表示。3平衡电位电极反应达平衡状态时的电极电位称为平衡电位。平衡电位可用下面的能斯特(Nernst)公式来计算:气体常数R=8.
7、314J/(Kmol);法拉第常数F=96485.3C/mol;T为绝对温度,K;Ox和Be分别为Ox和Re的活度(对于金属电极,Re为金属,Re=1);oe为ox=Re=1时的平衡电位,即标准平衡电位,V。,注谜薯婶癸附荫砒颗砸婚勒诫辉串琴篮脖盏懂担臭姜肮爪溺予贫腮柜抹惟电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,4腐蚀电位 由于电极反应导致电极金属材料发生腐蚀,该电极体系称为腐蚀金属电极,其稳定电位称为腐蚀电位。二、腐蚀电池1腐蚀电池的组成和工作原理 将一块纯铜片和一块纯锌片用导线连接后,同时浸入无氧稀硫酸溶液,从而形成一种铜锌腐蚀电池
8、。阳极反应:阴极反应:在原电池中,发生氧化反 应的电极称为阳极,发生还原反 应的电极称为阴极。根据可逆电池的热力学原理,发生腐蚀反应的必要条件是:氢离 子还原反应的平衡电位(e,H)高于 锌氧化反应的平衡电位(e,Zn),即e.H-e.Zn0。,观再厦装搁抗搜苟悉痞绅誊田掐捉圈湖摄非纶部奴炯农烃参匿疗庸欲晓孵电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,实际上金属中不可避免地含有少量电极电位较高的阴极性杂质(如铜、铁等),它们可与该金属形成很多微小的腐蚀电池,即微电池。例如:,阳极反应:阴极反应:,阳极反应:阴极反应:,悼般已迸曲捉假喝煌箕寒
9、朴欧续南效弟芝伙赋粥釉铜臣资士坛伞翁盾霜舀电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,电化学腐蚀的速度取决于其中阻力最大、最缓慢的过程速度控制过程。我们研究金属腐蚀的目的就是增大速度控制步骤的阻力,有效地减小金属的腐蚀速度。2腐蚀的次生过程 在腐蚀过程中,阴、阳极反应的产物还可能在腐蚀金属表面附近的液层中引起一系列变化,并可能对腐蚀过程产生显著的影响。我们就以铁在含氧中性水溶液中腐蚀为例加以说明。在腐蚀过程中,阳极反应产生的金属离子与阴极反应产物或介质中的某种物质之间进一步发生的反应,称为腐蚀的次生过程或次生反应,其产物称为腐蚀的次生产物。
10、在pH5.5的条件下:,金属的腐蚀次生产物如果这种沉积膜稳定、牢固、完整、致密,则它必将阻滞腐蚀过程的进行,从而对金属起到保护作用,此时可称其为表面保护膜。但是,如果它不够完整、致密,则可能促进金属局部腐蚀。,钓愤傻堤龚弊耿腥狄榨盐均作活素抿许李杖赎匠耻锭舞舒帽俄罐贫诉战限电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,3腐蚀电池的类型和成因 腐蚀电池分为宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池两大类。常见的宏观腐蚀电池有以下三种:1)电偶腐蚀电池。两种电极电位不同的金属在电解质溶液中相接触所构成的腐蚀电池称为电偶腐蚀电池。2)浓差腐蚀电池。由于同一金属的不
11、同部位所接触的介质的浓度不同而形成的腐蚀电池称为浓差电池。3)温差电池。如果浸入电解质溶液的金属各部分的温度不同,也可能产生电位差,从而形成温差电池。微观腐蚀电池:在腐蚀介质中,金属表面各部位的物理和化学性质常存在差异,使金属表面各部位的电极电位不相等。这种现象称为金属表面的电化学不均匀性,它是形成微电池的原因:1)化学成分的不均匀性。2)金相组织的不均匀性。3)物理状态的不均匀性。4)金属表面膜的不完整性。,潜紊三洛爷誊冷削秆儿纯烃歧讳妄绚廊昌伎多虹肌蹿癸凌氯叼殴麻荫嚏罪电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,三、电位-pH图,坚庚孰
12、润疚事扳欲氖湖湃又屿囊录盅稳巳亢掇底厕烦归吁竟摸觉限打哗困电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,防止金属腐蚀的可能途径,如果要将铁从C点移出腐蚀区,从电位-pH图7-6来看,可以采取下面三种措施:1)使铁的电极电位负移(降低)到免蚀区,这可通过阴极保护的方法来实现。2)使铁的电极电位正移(升高)到钝化区,这可通过阳极保护或化学钝化的方法来实现。化学钝化方法是向溶液中添加钝化剂(如重铬酸钾、亚硝酸钠、氧气、双氧水等氧化剂),通过金属与钝化剂的自然作用使金属的电位正移到钝化区而钝化,如给水的加氧处理。3)提高溶液的pH值,使溶液呈碱性,也
13、可使铁的进入钝化区,如给水的PH值调节。,樊沤兼搅棉祟嘉诱秃扭挨撞访淌嚣搀姓喊赂镀沦祭驻刮整侦薯懂盗殆磅耪电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,第三节 超临界机组水汽系统概况,一、超临界压力机组发展 由于超临界机组的效率比亚临界机组有大幅度提高,在相同的发电量下超临界机组的煤耗和污染物的排放量都明显比亚临界机组低。二、超临界机组的水汽系统流程 某国产600MW超临界燃煤机组为例介绍超临界机组的水汽流程:补给水水处理设备凝汽器补水箱凝汽器(热井)凝结水泵凝结水净化装置轴封加热器低压加热器除氧器给水泵高压加热器省煤器水冷壁启动分离器过热器
14、汽轮机高压缸低温再热器(位于尾部竖井前烟道)高温再热器(位于水平烟道内)汽轮机中压缸汽轮机低压缸凝汽器。锅炉的水汽流程:给水管路尾部竖井后烟道下部的省煤器入口集箱省煤器省煤器出口集箱单根下水连接管锅炉底部的螺旋水冷壁入口集箱炉膛下部的螺旋水冷壁螺旋水冷壁出口集箱混合集箱垂直水冷壁入口集箱炉膛上部的垂直水冷壁管垂直水冷壁出口集箱水冷壁出口混合集箱引入管汽水分离器(蒸汽)顶棚管尾部竖井/水平烟道包墙管省煤器上方的低温过热器炉膛上部的屏式过热器折烟角上方的高温过热器(从分离器分离出来的水进入贮水罐后排往凝汽器)。,寞秦巴品悔淫靖酷歧手珍标搽涉督骏洱担容吻将最登庞喝家琉奠措诺杨颤电厂化学岗前培训第六章
15、超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,轨吓疵谗锥诡桶赊憨面梆瓤依皂丛菩雹衫莎留脚懦冉铲扼宙嚼峙匪抨鹿惺电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述电厂化学岗前培训第六章超临界机组热力设备腐蚀概述,三、超临界机组水汽系统的介质特点 在超临界机组水汽系统中,热力设备接触的各种水和蒸汽包括未经处理的水(生水)、补给水(二级除盐水)、汽轮机凝结水、疏水、给水、炉水、饱和蒸汽、过热蒸汽、再热蒸汽等。其腐蚀性与其溶解氧含量、pH值、所含离子的种类和数量、以及温度和压力等因素有关。(1)炉外补给水系统:系统接触的介质有生水、除盐水等,介质温度一般低于500,但溶氧含
16、量高,离子交换设备在离子交换树脂再生过程中还会接触腐蚀性很强的酸、碱、盐的溶液。因此,为了防止腐蚀和保证补给水水质,该系统内部、特别是离子交换设备的内表面常采取衬胶等措施进行保护。(2)凝结水一给水系统:该系统包括从凝结水泵直到省煤器的设备及连接管道,其内壁接触的介质是凝结水或给水,高、低压加热器管外壁接触的介质是加热蒸汽。在该系统中,水温随流程逐渐升高,省煤器进口给水温度可达280左右。凝结水和给水的含盐量都很低,但水中可能含有溶解氧和二氧化碳而引起氧腐蚀和二氧化碳腐蚀。(3)水冷壁系统:水冷壁是锅炉中直接产生蒸汽的部位,给水进入蒸发区后将逐渐蒸发,使水和饱和蒸汽并存,甚至可能完全汽化。由于
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