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二、腐蝕現(xiàn)狀及成分分析
在管道四壁存在蜂窩狀腐蝕產(chǎn)物,有的位置堆積高度達6-7mm,
表面呈磚紅色,內(nèi)為棕黑色多層狀結(jié)構(gòu),較硬易脆,比重較小,內(nèi)部疏松,敲碎后為黑色粉末,去掉腐蝕產(chǎn)物緊貼金屬表面呈現(xiàn)黑色,除去黑色物質(zhì),可以看到斑點狀的蝕坑。鍋筒存在明顯汽水分界面,在分界面上呈密集的斑點狀腐蝕,放盡鍋筒水,幾小時后出現(xiàn)多處紅褐色的掛珠,鍋筒底部與水冷壁對流管脹接處掛珠明顯。在加熱器管道內(nèi)表面同樣存在內(nèi)似的情況,回水管道疏水器前也同樣存在分界面,穿孔砂眼80%出現(xiàn)在分界面附近。
供汽與設(shè)備部門與2003年10月份對管道腐蝕產(chǎn)物到北京理化分析中心進行主要化學成分化驗,綜合情況為:
成分FeO+Fe2O3+Fe3O4MgOCaCO3SiO2氯化物其他
%53.55—96.260.82-2.413.85-23.224.3-19.761.3-12.410.31-0.95
化驗結(jié)果顯示管道腐蝕情況基本由氧腐蝕造成,反映鍋爐給水存在除氧能力不足,工藝使用存在問題。
一、情況介紹:
我廠使用兩臺SHL10-1.27-AⅡ型散裝鍋爐,鍋爐用于工業(yè)供汽,由于用汽設(shè)備基本屬于加熱型,設(shè)備上馬時對凝結(jié)水進行回收,回收量與供汽比例為60%,回收凝結(jié)水為了便于控制直接進入容量比較大的軟化水箱,由于回收背壓微高于常壓所以軟化水箱溫度達80℃以上,認為基本不需要進行熱力除氧,直接供鍋爐使用。2000年投產(chǎn)設(shè)備連續(xù)運行4年來,2002年6月由于鍋爐房水泵連接管道經(jīng)常出現(xiàn)穿孔砂眼,當時以為是管道質(zhì)量問題,全部更換管道閥門,同時更換兩臺多級泵,直接經(jīng)濟損失為7萬多元;同時生產(chǎn)車間加熱器多次泄漏及回收管道特別是疏水器前出現(xiàn)多處穿孔泄漏,2003年更換加熱器及管道直接經(jīng)濟損失為18萬元,由于壓力管路出現(xiàn)多次同樣同樣的故障,引起供汽與設(shè)備部門的高度重視。由于近年技改更換的管道加熱器嚴格進行質(zhì)量檢驗,符合國家生產(chǎn)標準,仍然出現(xiàn)故障,應該原因出在供汽質(zhì)量與工藝上,立即組織技術(shù)人員對供汽設(shè)備與供汽回收工藝進行分析研究。
三、原因分析
1、除氧器使用不當。根據(jù)亨利定律,可用數(shù)學式表示:C=Kp
式中,c為氣體在液體中溶解度,一般是指1kg水中溶解氣體的質(zhì)量(克);p為液面上氣體的平衡分壓;K為常數(shù),是該氣-液體系的特征常數(shù)。
在恒溫與平衡狀態(tài)下,任何氣體在水中的溶解度與該氣體在水平面上的分壓力成正比,也就是說水的溫度越高溶解度越小,平衡溶解氧能力熱力除氧器為分壓+2000Pa左右,水溫正常應該在105℃,而在80℃不進行除氧,造成給水含氧。特別是蒸汽回收凝結(jié)水除氧不當,凝結(jié)水使用常壓罐回收,壓力較高的蒸汽在轉(zhuǎn)化為凝結(jié)水過程中,雖然溫度變化不大,但瞬間分壓力下降相對可視為零,水的氣體溶解度下降,造成溶解氧溢出,形成游離態(tài)
FeFe+2e
O2+2H2O+4e4OH
的氧,形成電化學腐蝕,鐵與氧形成兩個電極,組成腐蝕電池。
2、管道停用時間與頻次高。每周一次的停機與鍋爐交替使用,
在鍋爐及管道停用期間由于氧腐蝕一般為高價鐵離子,
O2+4Fe(OH)2+2H2O4Fe(OH)3
Fe(OH)2+2Fe(OH)3Fe3O4+2H2O
在鍋爐運行時是腐蝕電池的陰極去極化劑,鐵在此基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)生腐蝕,高價鐵發(fā)生還原反應,生成低價鐵,
Fe(OH)3+eFe(OH)2+OH
Fe2O3+H2O+2eFeO+2OH
鍋爐與管道特別是管道在停用時,又氧化反應形成高價鐵,并且在鐵銹下面由于充氧濃度不足,產(chǎn)生強烈的濃差腐蝕反應,使氧化鐵大量增加,隨著鍋爐與管道啟停的交替使用,腐蝕過程也隨著發(fā)生惡性循環(huán)。
3、鍋爐取樣分析的取樣位置不當。鍋爐爐水取樣口在連續(xù)排管
道上開口,造成取樣爐水氯根經(jīng)常超標,水處理人員以氯根指標作為標準,排污量增加爐水PH值普遍偏低,造成H離子濃度相對較大。由于H離子同樣是一種去極化劑,稱為氫的去極化腐蝕。當鍋爐水質(zhì)PH值高于13或低于9,鍋爐金屬的保護膜就會遭到破壞,使金屬腐蝕加劇。
4、鍋爐發(fā)生較重腐蝕未煮爐,形成垢下腐蝕。鍋爐發(fā)生腐蝕的
部位一般為水渣、泥沙、銹塊沉積的部位,由于回收凝結(jié)水雜質(zhì)含量大,加上給水缺少過濾器造成各類懸浮物進入爐內(nèi)。沉積物下供氧困難,形成低電位即陰極造成電池效應。初期腐蝕產(chǎn)物各層顏色也不同,表層為黃褐或磚紅色的三氧化二鐵,次層主要為四氧化三鐵。隨著垢下腐蝕的不斷進行,這些腐蝕產(chǎn)物都逐步被還原為二價鐵,結(jié)構(gòu)疏松,不具備任何保護性,爐水因短期停爐大量換水降壓后,水中含氧量增加又形成氧化腐蝕成高價鐵,這樣逐步擴展,腐蝕也越來越重。
四、處理措施
1、在更換管道與對鍋筒進行處理后,要正常進行煮爐,并嚴格
檢查效果,必要時要請專業(yè)單位進行清理。
2、擴大回收罐的容積,對回收水進行必要的凈化沉積排污,把
回收凝結(jié)水作為主要給水直接送入除氧設(shè)備,減少蒸汽耗量,同時進行除氧。
3、對加熱器疏水閥進行更換,保證疏水效果,沒有特殊原因不
得開啟旁路直接排汽,造成疏水閥前長期積水,無法排走,造成部分腐蝕加劇。
4、改動鍋爐爐水監(jiān)測取樣口的位置,變動后位置在水位表的低
位水聯(lián)管處,保證取樣具備代表性,從而有效控制爐內(nèi)水的品質(zhì),不至于形成鍋爐水質(zhì)PH超標或者懸浮物超標。
我廠根據(jù)以上措施,與2003年底重新修訂相關(guān)崗位的操作規(guī)程,并認真進行管道工藝改造,對鍋爐進行煮爐。目前在實際運行一年的時間內(nèi)未出現(xiàn)一起因腐蝕產(chǎn)生的管道泄漏事故,有效控制水與蒸汽的品質(zhì),保障設(shè)備的良好狀態(tài)。