氯離子(Cl-):其中氯離子的危害是最嚴(yán)重的。因?yàn)槁入x子很容易取代金屬表面保護(hù)膜中的氧離子,四氧化三鐵變成可溶性的氯化鐵。氧化膜破壞后,金屬就會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。SNCR 尿素的溶解使用的雖然是鍋爐疏水,但是由于尿素本身存在含有氯離子的雜質(zhì),再加上煙氣及飛灰中氯化物的溶解,使滴落在水冷壁上的尿素溶液中氯離子含量升高,引起鋼材發(fā)生腐蝕。
硫酸根和亞硫酸根離子(SO4 2+、SO3 2+):雖然尿素溶液本身不含有硫酸根和亞硫酸根離子,但尿素液滴在爐膛內(nèi)還是會(huì)吸收煙氣中的SO2、SO3 形成離子,造成硫酸根腐蝕,破壞水冷壁鋼材上的保護(hù)膜進(jìn)一步加劇電化學(xué)腐蝕。
3.2.2 材料承受的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限
以后,在局部超過(guò)屈服極限的部位,容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。水冷壁彎管部位在彎管制作過(guò)程中產(chǎn)生形變,多少總會(huì)引起一定的應(yīng)力集中,容易造成電位差。鋼材變形程度大、內(nèi)應(yīng)力大的部位,其電極電位低于變形小、內(nèi)應(yīng)力小的部位,成為陽(yáng)極, 發(fā)生腐蝕。在停爐檢查中發(fā)現(xiàn),水冷壁泄露部位主要也是發(fā)生在彎管處,腐蝕現(xiàn)象也與應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象接近:經(jīng)常出現(xiàn)不規(guī)則的腐蝕坑,有的呈貝殼狀、有的呈三角形、有的呈橢圓形等??梢?jiàn),由于彎管處殘存應(yīng)力的存在,使尿素溶液的腐蝕找到了突破口,加速了水冷壁腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。可以判斷殘余應(yīng)力腐蝕是我廠SNCR 水冷壁腐蝕的主要原因之一。(見(jiàn)圖1)
3.2.3 游離二氧化碳腐蝕:尿素溶液高溫時(shí)
分解產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w,當(dāng)水中有游離CO2 存在時(shí),會(huì)使水呈酸性反應(yīng):
CO2+H2O→H++HCO3-
這樣,由于水中H+的數(shù)量增多,就會(huì)產(chǎn)生氫的去極化腐蝕:2H++2e→H2↑若給水中同時(shí)存在 O2 和CO2,則腐蝕作用就會(huì)加劇。腐蝕的初步產(chǎn)物氫氧化亞鐵先與二氧化碳作用, 生成溶解于水的重碳酸亞鐵:
Fe(OH)2+2CO2→Fe(HCO3)2
當(dāng)有氧存在時(shí),再氧化成氫氧化鐵:
4Fe(HCO3)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓+8CO2↑
這種腐蝕特征往往是金屬表面沒(méi)有腐蝕產(chǎn)物,而是呈或大或小的潰瘍狀態(tài)。(見(jiàn)圖2)游離出來(lái)的CO2 可再循環(huán)投入腐蝕反應(yīng),直到氧完全消耗完為止。而我廠的SNCR 噴口在微負(fù)壓條件下,空氣中的氧將源源不斷地補(bǔ)充到液滴周?chē)?,引起腐蝕的持續(xù)進(jìn)行。除此,鍋爐煙氣中富集的 CO2 也會(huì)溶解于液滴中形成源源不斷的游離 CO2。在CO2 和O2 充足的條件下,腐蝕持續(xù)加劇進(jìn)行。
3.2.4 溫度和熱負(fù)荷: SNCR 噴槍位置主要位
于爐膛內(nèi)煙氣溫度約為1100~1150℃處, 此處水冷壁鋼材表面溫度高, 使鐵離子在水溶液中的擴(kuò)散速度加快,電解質(zhì)水溶液的電阻降低,因而加速電化學(xué)腐蝕。在高熱負(fù)荷下,由于熱應(yīng)力的影響, 以及滴落在水冷壁金屬表面蒸汽泡對(duì)保護(hù)膜的機(jī)械作用,使保護(hù)膜容易遭到破壞。
3.3 與尿素CO(NH2)2 溶液本身有關(guān)的腐蝕
在噴槍噴入尿素溶液時(shí),由于霧化的不完全性,將有液滴在噴槍上逐漸形成,通過(guò)澆注料進(jìn)而滴落在水冷壁管上,滴落在水冷壁管上的尿素液滴,在高溫下與煙氣一起形成復(fù)雜的物理化學(xué)腐蝕過(guò)程。
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