专题资料:
中国腐蚀与防护学会
专题制作:
国家材料环境腐蚀平台

联系我们

电话: 010-82387968
邮箱: shujushenqing@126.com
地址: 北京市海淀区学院路30号
邮编: 100083

首页 > 2013-2014年全国造纸行业腐蚀调查 > 腐蚀问题

蒸汽烘干系统设备的腐蚀问题
  除了调查中发现的腐蚀问题,造纸设备其他部位潜在的腐蚀问题也应该加以重视,如蒸汽烘干系统的设备也会发生严重腐蚀,烘缸示意图如下图1.
 
16.jpg
  图1 烘缸示意图
 
  文献描述了该部位发生腐蚀的状况:
 
  a.烘缸虹吸管导流座入口处腐蚀严重,有明显的冲刷痕迹;
 
  b.烘缸与导流座对称的虹吸管固定座、固定管腐蚀严重;
 
  c.翅片换热器的换热管管壁不均匀减薄,管内壁沉积大量腐蚀产物、气液交界面处腐蚀穿孔;
 
  d.蒸汽冷凝液管的弯管段比直管段腐蚀严重,有明显的冲刷痕迹;
 
  e.烘缸内表面发生局部腐蚀;
 
  f.锅炉下锅筒有一堆腐蚀产物。
 
  文章还具体分析了腐蚀原因:蒸汽系统为直排系统,系统没有除氧设备,水中的溶解氧来自大气并维持稳定的浓度范围;经水质分析,锅炉的给水氧含量高达3mg/L以上,为低压锅炉水质标准规定值的30倍以上,氧含量大大超标;对锅炉内、换热管内腐蚀产物取样的物相分析结果表明,腐蚀产物是氧化铁,可以证明该系统发生的腐蚀类型主要是耗氧腐蚀。从水质分析结果可知,除了炉水以外,原水、给水、冷凝水的pH值都小于7,溶液偏酸性,说明溶液中溶有部分游离二氧化碳。给水中的游离二氧化碳主要是原水带入的;其次是原水中的重碳酸根在锅炉中分解产生的二氧化碳随蒸汽进入冷凝液系统。在含氧、二氧化碳的水中,由于钢铁表面的电化学不均一性,发生的是电化学腐蚀,前者以氧作去极剂,后者以氢离子作去极剂。由于水偏酸性,金属因溶解氧腐蚀而形成疏松的二次产物,没有保护性,一旦金属局部表面形成了腐蚀点,就不能阻止其继续腐蚀。当溶液中同时存在氧和二氧化碳时,溶液的pH值又小于7,金属表面不能形成致密保护膜以阻止进一步腐蚀,所以腐蚀比单一氧或单一二氧化碳存在时严重。另外,、的存在也不利于保护性氧化膜的生成。蒸汽系统设备的腐蚀总体来说属于耗氧腐蚀,同时伴有碳酸的析氢腐蚀,但设备各部位发生的腐蚀却有不同的特征。为此,对蒸汽烘干系统主要设备的腐蚀特征及原因做进一步分析,以采取正确的防护措施。
 
  1)排液导液口及弯管段的腐蚀
 
  烘缸冷凝液排液导流口,由于液道截面的突然缩小,可能产生湍流,因而在凝液中的氧和二氧化碳等腐蚀介质共同作用下导致此处发生湍流腐蚀,这是磨损腐蚀的一种类型。湍流腐蚀过程由于高速流体击穿了紧贴金属表面几乎静止的边界膜,一方面加速了去极剂氧、二氧化碳的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移;另一方面高速湍流对金属表面产生了附加的剪应力,这种剪应力有可能不断剥离金属表面的腐蚀产物,使金属不断以金属离子形式溶入溶液,从而使导流座的导流口迅速被磨蚀。冷凝液管也有类似的磨损腐蚀现象,其弯管段遭受磨损腐蚀较直管段突出,特别是当液流速度很高时,弯管内壁由于高速腐蚀流体的冲刷,管壁迅速减薄,甚至穿孔。曲率半径越小,磨损腐蚀越严重。
 
  2)翅片换热管的腐蚀
 
  饱和蒸汽在立式翅片换热器管内通过翅片管壁将管外冷空气预热之后,自身被冷却而成为凝液。由于汽水分离器安装位置较高,导致凝液在立式管内不能排尽,使用一段时问后,发现气液交界面处管壁穿孔。显然,这是典型的氧浓差腐蚀,也称水线腐蚀。翅片管内壁氧浓差腐蚀示意如图2所示。
 
17.png
  图2 翅片管内壁氧浓差腐蚀示意
 
  由图可知,在气液交界面处凝液与管壁有一浸润面,液膜较薄,蒸汽中的氧容易进入,成为富氧区。处于溶液浸润面(富氧区)部分的管壁电位较高,为腐蚀电池阴极;处于贫氧区溶液的部分管壁电位较低,为腐蚀电池阳极发生腐蚀。又因为阳极区腐蚀电流分布不均匀,离浸润面愈远腐蚀电流愈小,超过一定距离腐蚀电流几乎为零,所以浸润面附近成为强阳极,腐蚀严重,生成腐蚀产物疏松多孔无保护性,腐蚀不断向纵深发展导致换管管壁减薄以致穿孔。工艺参数波动造成液面波动,腐蚀部位扩大。
 
  3)烘缸内表面腐蚀
 
  生产厂制作烘缸时,已用涂料对烘缸内表面进行防腐处理。但使用一年后烘缸内表面沿轴向产生一定宽度的腐蚀带,腐蚀带内麻点均布,估计这是涂层施工时质量控制不严,涂层出现针孔等缺陷,由此引起小孔腐蚀。烘缸内固定管、虹吸管的支座周围出现的不规则蚀坑,很大可能是安装内部零件时,造成涂层局部机械损伤而引起的局部腐蚀。
 
  4)锅炉内的腐蚀
 

  锅炉内也是经常发生腐蚀的部位。在锅炉水中,会造成锅炉起泡和下降管内壁腐蚀,而在锅炉的上升管(沸腾管)内,通常不会发生氧腐蚀,因为在这里,氧集中在气泡中,不易达到金属表面。锅炉安装和停用期间,如果没有采取适当保护措施,锅炉与大气接触,锅炉内的积水处和潮湿的内壁处会发生氧腐蚀。因本工况下温度不太高(<200℃),其腐蚀产物主要以形式存在。与基体未结合牢固的、颗粒较大的腐蚀产物氧化铁随炉水下降到下锅筒,逐渐堆积成铁锈堆。