锅炉水汽腐蚀.doc

.
准备：
炉外水处理的目的是除去水中的悬浮物、钙、镁化合物以及溶于水中的其他杂质，使其达到锅炉补给水的水质标准。
以抑制给水对金属材料的腐蚀；减少随给水带入锅炉的腐蚀产物和其他杂质；防止因减温水引起混合式过热器、再热器和汽轮机积盐。
方式主要有：软化、化学除盐、热力除盐、电渗析和反渗透四种方式。
炉内水处理的目的主要是消除锅外处理后的残余硬度，防止水垢产生；保持锅水一定的碱度和PH值，防止锅炉的腐蚀和锅炉汽包内壁保护膜的破坏，指导锅炉的排污，防止二次水垢的产生与热能的损失。
汽包锅炉水汽系统。
汽包锅炉如果水质不良，就会引起水汽系统结垢、积盐、金属腐蚀等故障，还会导致锅炉过热蒸汽品质劣化，影响到汽轮机的正常运行。
给水经省煤器进入汽包—经集中下降管---分配至各下联箱---经上升管(水冷壁)吸收炉膛热量---汽水混合物回到汽包并分离出饱和蒸汽---饱和蒸汽经蒸汽引出管至顶棚过热器---再到烟道包墙过热器－－低温过热器－－高温过热器－－经主蒸汽管至汽轮机高压缸－－再热器－－汽轮机低压缸－－凝汽器－－凝结水泵－－低压加热器－－除氧器－－高压加热器－－给水泵－－省煤器。
二、水汽系统的腐蚀及其防止
锅炉运行时，由于温度和压力都很高，炉管管壁温度很高，设备各部分的应力很大，且由于水中杂质在锅炉内浓缩析出形成沉积物，这些因素都会促进金属发生腐蚀。水汽系统发生较严重的腐蚀或结垢会导致锅炉爆管。水汽系统常见腐蚀有以下几种：
1、氧腐蚀：在正常运行情况下，一般不会有大气侵入锅内，所以锅内一般不会发生氧腐蚀，但在下列情况下，有可能会发生氧腐蚀。
（1）除氧器运行不正常。如：送入除氧器的蒸汽量调节不及时；除氧器负荷变动过大；间断性向除氧器中补加大量补给水；对溶解氧测定不准确等等。腐蚀首先发生在省煤器进口端，并可能发展到省煤器中部和尾部，直至锅炉下降管。在锅炉上升管内一般不会发生氧腐蚀，这里的氧集中在汽泡中，不会到达金属表面。
（2）基建炉和停用期间无防护锅炉。在锅炉基建和停用期间，如果没有采取保护措施，大气中的氧和水汽侵入锅炉，就会导致锅炉腐蚀。在基建中发生的腐蚀，可通过启动前的化学清洗进行清除，但如果形成腐蚀坑，会在运行中形成腐蚀电池，继续发生电化学腐蚀，所以在基建中好应做好防腐蚀工作。
停炉时的氧腐蚀通常发生在整个水汽系统中，往往比运行时发生的氧腐蚀严重得多，由于腐蚀造成金属的表面的损伤，在锅炉投入运行后会继续产生不良影响，所以停用腐蚀危害非常大，对停用锅炉要做好防腐蚀措施。
为了防止基建期间锅炉的腐蚀，可采取：
a.出厂时，对炉管、联箱等采取必要的防腐性措施 ，使金属表面形成合适的保护膜 ；对所有开口部位加罩和封闭，防止泥沙、在进入；
b.各容器及各管件在存放保管时，应保证内部和外界空气隔绝，防止水分侵入；
c.锅炉在组装前，各部件都要进行清理；
d.水压试验合格后，应继续让压试验用水充满锅炉。
为了减少锅炉在水压试验中和其后停放过程中的腐蚀，水压试验要采用加氨和联氨（200~500mg/L）的除盐水，将PH值调节至10，并每月检查一次水质
2、沉积物下腐蚀：当锅炉金属表面附着有水垢或水渣时，在其下面会发生严重的腐蚀，称为沉积物下腐蚀，这高压锅炉常见的一种腐蚀形式。
（1）原理：在正常运行条件下，锅内金属表面常覆盖的一层Fe3O4这是金属在高温炉水中形成的：
3Fe十4H2O→Fe3O4十4H2↑
这样的保护膜是致密的，且具体良好的保护性能，锅炉不会遭到腐蚀，如果遭到破坏，金属暴露在高温炉水中，很容易受到腐蚀，促使四氧化三铁保护膜被破坏的一个重要原因就是炉水的PH值不合适。
在PH＜8的情况下，氢离子起了去极化作用，此时的反应产物都是可溶解的，不易形成保护膜。
Fe3O4+8HCl = FeCl2+2FeCl3+4H2O
在PH＞13的情况下，金属表面的四氧化三铁保护膜被破坏：
Fe3O4十4NaOH→2FeNaO2十Na2FeO2十2H2O
Fe十2NaOH→Na2FeO2十H2↑
亚铁酸钠是可溶的，随着PH的不断升高，腐蚀速度迅速增大。在一般条件下，由于锅水PH常控制在9-11，锅炉金属表面的保护膜是稳定的，不会发生腐蚀，但当金属表面有沉积物时，由于沉积物的传热性差，沉积物下金属管壁温度升高，渗透到沉积物下的炉水发生急剧蒸发浓缩，且由于沉积物的阻碍不易与炉水混合均匀，使沉积物下的浓溶液对锅炉造成侵蚀。
（2）给水带有结垢物质（主要是铁的腐蚀产物），是引起锅内发生沉积下腐蚀的一个重要因素。在运行中，由于这些结垢物质容易沉积在管壁的向火侧，所以向火侧是腐蚀的多发部位。
当炉水中有游离氢氧化钠时，由于参透到沉积物下的炉水高度浓缩，PH值升得很高，PH大于13时，对金属造成腐蚀。
当凝汽器泄漏时，炉水中存在MgCL2和CaCL2时，处于沉积物下蒸发浓缩的MgCL2和CaCL2，发生如下反应：
MgCL2+2H2O→Mg(OH)2+2HCL
CaCL2+2H2O→Ca(OH)2+2HCL
反应生成物Mg(OH)2和Ca(OH)2
会生成沉淀物，而浓缩的炉水变成了强酸（HCl）溶液，以致在沉积物下发生酸对金属的腐蚀。
（3）沉积物下腐蚀分类
分为：酸性腐蚀：炉管沉积物下沉积一层沉积物，且炉水中含有氯化镁及氯化钙，在沉积物下锅炉水中MgCL2和CaCL2等物质水解产生去极化剂氢离子，导致金属发生酸性腐蚀。
阳极：Fe→Fe2++2e
阴极:2H++2e→2H→H2
反应生成的氢气受到沉积物的阻碍不能很快扩散汽水混合物区域中，因此在管壁与沉积物之间积累了大量氢气，这些氢一部分可能扩散到金属内部，和碳钢中的碳化铁（渗碳体）发生反应：
因而造成碳钢脱碳，金相组织受到破坏，并且反应产物甲烷会在金属内部产生压力，使金属组织中产生裂纹。
碱性腐蚀：如果炉水中有游离氢氧化钠，那么在沉积物下会浓缩有很高浓度的氢氧根，发生碱性腐蚀。此时处于沉积物外部的炉水和沉积物相关，前者的氢氧根离子浓度小，氢离子浓度大，因此阴极反应不是发生在沉积物下面，而是发生在没有沉积物的背火侧的管壁上，这时生成的氢气没有阻碍，可进入汽水系统中，最终随蒸汽流向汽轮机，所以不会发生钢的脱碳现象，只是在沉积物下形成一个个腐蚀坑。
蒸汽中的H2是反映金属腐蚀的一个特征信息。
锅炉水中的游离NaOH是从哪里来的？
a.进入锅内的给水中含有少量的碳酸盐，如：单纯“钠离子交换法”制的软化水为补给水时，给水中有碳酸氢钠，以“石灰处理-钠离子交换法”作补给水时，给水中含有碳酸钠；以除盐水作补给水时，因凝汽器的渗漏，冷却水中的碳酸盐进入给水中，因而有少量的碳酸盐。这些碳酸盐进入锅内后，由于锅内水温高，发生下列反应而产生NaOH,：
2HCO3- →CO2+H2O+CO32-
CO32- +H2O→CO2+2OH-
HCO3- →CO2+OH-
上述碳酸盐的分解是锅内游离NaOH的主要来源。
b. 当离子交换器的进碱门关闭不严时，再生剂NaOH可能随补给水进入锅炉水中。
（2）腐蚀类型：在沉积物下可能发生碱性或酸性两种不同类型的腐蚀，根据其损伤情况的不同，分别称为延性腐蚀和脆性腐蚀。
A.延性腐蚀：发生在多孔沉积物的下面，是由于沉积物下的碱性增大而引起的，腐蚀的特征是腐蚀坑高低不平，坑上覆盖有腐蚀产物，坑下金属的金相组织和机械性能都没有变化，金属仍保持延性。当腐蚀坑达到一定深度后，管壁变薄，会因过热而鼓包或爆管。
B.脆性腐蚀：发生在比较致密的沉积物下面，是由于沉积物下酸性增大而引起的，腐蚀的特征是腐蚀部位的金相组织发生了变化，有明显的脱碳现象，生成了细小的裂纹，使金属变脆。这种腐蚀是由于腐蚀反应中产生的氢渗入了金属内部而引起的，也称为氢脆。
（3）引起沉积物下腐蚀的运行条件
发生沉积物下腐蚀的必须条件是锅炉管壁上有沉积物且炉水有侵蚀性。造成这些条件的工况有：结垢物质带入锅炉（形成沉积物）；凝汽器泄漏（带入氯化镁、氯化钙）；补给水水质不良（碱酸盐碱度较大时，它在锅内会转化为氢氧化钠）
（4）沉积物下腐蚀的防止
要防止沉积物下腐蚀，除主要从防止炉管上形成沉积物着手外，还应消除锅炉水的侵蚀性。采取以下措施：
（1）新装锅炉要进行化学清洗，运行锅炉定期进行清洗，以除去沉积在金属管壁上的腐蚀产物；
（2）提高给水水质，防止给水系统腐蚀而使给水的铜、铁含量增大；
（3）防止凝汽器的泄漏；
（4）调节锅炉水质，消除炉水的侵蚀性，如对炉水进行协调PH－磷酸盐处理，消除游离的氢氧化钠；
（5）做好锅炉停用保护工作，防止沉积物的产生。
三、水蒸汽腐蚀
当过热蒸汽温度高达450℃时，蒸汽会与碳钢发生反应。
在450～570℃之间时，产物为Fe3O4
3Fe十4H2O→Fe3O4十4H2↑
温度高于570℃时，反应生成物为Fe2O3
2Fe十3H2O→Fe2O3十3H2↑
这两种反应所引起的腐蚀都属于化学腐蚀，当产生这种腐蚀时，管壁均匀变薄，腐蚀产物呈粉末状或鳞片状，多半是Fe3O4
2、在锅炉中，发生汽水腐蚀的部位，一般在以下两处：
(1)汽水停滞部位。当锅炉内有水平的或倾斜较小的管段，以致水循环不畅，运行中发生汽塞或汽水分层时，就可能在这些地方因蒸汽严重过热而产生汽水腐蚀。
(2) 蒸汽过热器。锅炉过热蒸汽的温度，一般在450℃~570℃范围内。在正常情况下，如运行良好，在过热器的管壁上会形成一层黑色的Fe3O4保护膜，从而防止了腐蚀。如果在运行中过热器的热负荷和温度波动较大，使保护膜遭到破坏，那么过热器管壁就会遭受严重的汽水腐蚀。
3、防止方法：消除锅炉中倾斜度小的管段，保证汽水正常循环；对于过热器，如温度过高，应采用特种钢材制造。这是因为超高压和亚临界压力锅炉的过热蒸汽温度已达550℃以上，不论是在机械性能方面（高温下发生蠕变）或耐蚀性能方面普通的碳钢都不能承受，必须用其他材料，如耐热奥氏体不锈钢。
四、当金属除了受某些腐蚀性介质和机械应力的联合作用下发生的裂纹损坏，这是一种特殊的腐蚀现象，称为应力腐蚀。
应力腐蚀有以下几种类型：
（2）应力腐蚀破裂：是奥氏体钢在应力和侵蚀性介质作用下发生的腐蚀损坏。它是一种极为隐蔽的危险的局部腐蚀形式，往往在没有明显预兆时，就造成灾难性事故。热力设备中与水和湿蒸汽汽接触的金属都有发生应力腐蚀破裂的可能。
特征：
应力腐蚀裂纹起源于腐蚀介质相接触的表面。裂纹通常是表面保护膜的局部破口处，常常发生点蚀的部位。
应力腐蚀破裂宏观断口为脆性断口中，没有明显的塑性变形、断口与拉伸应力方向垂直，断口表面无金属光泽，为褐色或暗色，说明已发生腐蚀或氧化。
通常碳钢及低合金钢的应力腐蚀断口大部分是沿晶开裂，裂纹沿大致垂直于所施应力的晶界延伸。断口为沿晶断口，断口表面可清晰地看到腐蚀痕迹。在含氯离子的介质中，奥氏体不锈钢常为穿晶断裂，而铬不锈钢则是呈现沿晶断裂。
环境因素的影响
只有在特定的体系中才会发生应力腐蚀破裂。
应力腐蚀破裂引起的锅炉失效：
氯化物、氢氧化钠、硫化物等物质都对奥氏体钢有很强的侵蚀性。
在锅炉制造、安装或者检修过程中，过热器和再热器的管子经焊接或弯管工艺后，管材内部可能有些残余应力。水压试验或锅炉清洗时，含有氯化物、硫物化、氢氧化物的水溶液进入或残留在过热器或再热器中，当锅炉启动时，由于这种残存水很快蒸发掉，水中杂质会被浓缩到很高的浓度，于是在这种侵蚀性浓溶液和内应力的双重作用下，奥氏体钢材就会产生腐蚀裂纹。所以应力腐蚀开裂是发生在高参数锅炉的过热器和再热器等奥氏体钢部件上的一种特殊的应力腐蚀故障。
在应力作用下，金属材料的腐蚀过程被强化，既加速了腐蚀进程，也增强了金属的损坏过程，在腐蚀和应力的共同作用下，炉管的损坏提前发生，常以爆破的形式出现，其危害极大。
由酸腐蚀引起 的应力腐蚀破裂时有发生，这种故障发展快，锅炉损坏范围大，有时可引起全炉大部分炉管损坏失效。
防止措施：为了防止应力腐蚀破裂，在制造、安装、检修时应尽可能消除钢材的内应力。在锅炉化学清洗或部件水压试验时，要小心避免含有氯化物、硫化物、氢氧化物的水溶液进入或残留在过热器、再热器管子中，对于管件的U形弯头处更应特别留意。
由于氯离子和氢氧根离子等侵蚀性离子易引起奥氏体钢发生应力腐蚀破裂，故应对其加强保管，在运输中防止二氧化硫、二氧化碳气氛中的大气腐蚀；还应加强运行中的水质管理，如严格控制水汽中的氯离子含量。尤其是用海水作循环冷却水时，应严防凝汽器泄漏时还入的氯离子对奥氏体钢过热器和再热器的腐蚀。
2.2 腐蚀疲劳：
金属在交变应力作用下发生的一种应力腐蚀。它所产生的裂纹有穿晶的，也有晶间的，也有两种都有的。这是由于锅炉金属材料在受到不同方向、大小不一的应力的作用时，与水相接触的金属表面上的保护膜被这种交变应力破坏，因而发生电化学不均一性，导致的局部腐蚀。
典型的腐蚀疲劳裂纹是穿晶的，常带有分枝。腐蚀疲劳中点蚀可以发生在金属表面裂纹起始的根部，但点蚀并非是失效的必要条件。
发生部位：
锅炉的集汽联箱（即联箱的排水孔处）是易发生腐蚀疲劳的部位。主要是由于管板连接不合理，蒸汽中的冷凝水和热金属周期接产生交变应力。必于交变应力与腐蚀介质共共同作用引起的失效。锅炉汽包和管道连接处也会产生腐蚀疲劳，主要是由于给水、磷酸盐溶液和排污水的温度交变引起的腐蚀疲劳失效。如给水管接头、加药管接头、定排管接头与下联箱的连接处。因金属局部受到交变冷热应力的作用会发生腐蚀疲劳。因为当管道中水流的温度低于锅内水的沸点时，结合处发生冷却现象，随后水流停止时，又被炉水加热，这些过程都会使金属受到很大的应力。
此外，汽轮机叶片也会产生腐蚀疲劳，其腐蚀部位们于湿蒸汽区的叶片，特别是蒸汽开始凝结的地方。原因是由于湿蒸汽的叶片表面有湿分，若蒸汽中Cl、S2-等腐蚀物质，便形成腐蚀环境。汽轮机叶片在运行中由于振动等原因受到交变应力作用，在腐蚀环境和交变应力作用下引起腐蚀疲劳。
在钢表面有时干、有时湿，管道中汽水混合的流速有时快，有时慢以及其他会产生交变能力的情况下，也会很快发生腐蚀裂纹。
防止措施：主要应从减小锅炉设备及汽轮机的交变应力和减小介质的腐蚀性两方面考虑。如机炉启停次数不要太频繁，锅炉负荷波动不要太大，尽量保证炉水、蒸汽质量，做好停用保护等。可以从消除应力方面着手，例如在汽包的给水管接头处加以特殊的保护套管，使汽包壁上管孔处的金属不与给水管直接接触，而在其间隔一层蒸汽或炉水，以消除温度的剧变。
2.3 苛性脆化：
是碳钢在NaOH水溶液发生的应力腐蚀破裂，又称为碱性脆化。这是锅炉金属的一种特殊的腐蚀形式，引起这种腐蚀的主要因素是应力和水中的NaOH，其结果是金属发生脆化爆炸。在锅炉运行过程中，如果在水冷壁和联箱的局部位置出现游离NaOH,在拉促应力作用下，就会出现苛性脆化。是一种很危险的腐蚀形式。
原理：
苛性脆化可看作是一种特殊的电化学腐蚀，是由于晶粒和晶粒的边缘在高应力下发生电位差，形成腐蚀微电池而引起的。此时，晶粒边缘的电位比晶粒本身的低得多，因而此边缘为阳极，遭到腐蚀。当侵蚀性的溶液和应力下的金属相作用时，可以将处于晶粒边缘的原子除去，因而使腐蚀沿着晶粒间发展。
苛性脆化除有上述电化学过程外，阴级部分放出的氢对于腐蚀的发展也起很大的作用。因为氢容易扩散到金属中间和钢材中的碳、碳化物和其他杂质反应生成各种气体产物中，而这些气体物质在金属中不易扩散，因而产生附加应力，使金属结构松疏，促使裂缝发展。
腐蚀特性：
在断裂处，工件无塑性变形，为脆性断残影有，碱脆裂纹大多数是沿晶型的，也有少量穿晶莫塔呈穿晶沿晶混合型的。断口呈脆性断口特征，断口颜色发暗，断口有黑色腐蚀产物Fe3O4,断口附近常见积有盐垢。
苛性脆化常发生在锅炉汽包的铆钉口和胀管口处，此时在铆钉头部发生脆化裂纹；有时，铆钉头甚至基本断裂，用榔头稍微敲打就会脱落下来。在锅炉的钢板上或铆接用的覆板上发生苛性脆化时，裂纹在铆钉孔周围呈放射状，有时的由一个铆钉孔连到另一个铆钉孔。这种裂纹不只是在金属的表面，而且会深入到金属内部，以至穿过金属壁。
苛性脆化初期不易发现，不会形成溃疡点，也不会使金属变薄，但一时有这种腐蚀时，金属遭到破坏的会加速进行，当察觉有裂纹时，金属的损伤可能已达到严重的程度。锅炉金属苛性脆化的结果，轻者使锅炉不能应用，重者会发生锅炉爆炸，造成严重事故。
发生苛性脆化的三个同时存在的必备因素：
（1）炉水含有一定量的游离氢氧化钠且具有侵蚀性；
如果锅炉补给水的碳酸盐大度过高，炉水处理不当，炉水中就会产生较高浓度的游离NaOH，使炉水有侵蚀性。通常用相对碱度表示炉水的侵蚀性。
[相对碱度]1=游离NaOH/总含盐量
表示炉水中的OH-碱度与总含盐量的比值。相对大度越高，炉水的侵蚀性就越大。当[相对碱度]1≤0.02时，炉水没有侵蚀性，即
[相对碱度]2=炉水中Na2SO4含量/游离NaOH
一示炉水中NaSO4含量与游离NaOH的比值越小，炉水侵蚀性越大，当[相对碱度]2≥5.0时，炉水没有侵蚀性。
（2）炉水发生局部浓缩。
（3）金属中存在有很大的应力（接近其屈服点）。
只有锅炉同时具备上述三个方面的条件，才有可能发生苛性脆化。
锅炉苛性脆化的机理 ：
（1）碳钢在有合适氧化剂存在的碱性溶液中，会出现不完整的钝化。
(2) 钝化膜在拉伸应力作用下破裂。
（3）在浓NaOH溶液中，裸露的金属晶粒和晶界在高应力下产生电位差，形成微腐蚀电池，电极反应为
阳极：Fe+3OH-→HFeO2十3H2O+2e
HFeO2十H+→Fe3O4十2H2O+2e
阴极：2 H++2e→H2
(4)在拉利应力的不断作用下，使碳钢腐蚀沿着晶界发展，最终导致腐蚀破裂。另外，阴极反应产生的原子态H过晶格和晶界向钢铁内部扩散，并和其中的碳发生反应，即
Fe2C+4H→3Fe十CH4
C+4H→CH4
甲烷在钢中的扩散能力很低，随着CH4的增多，形成局部高压使金属的结构疏松，促使裂纹发展。 实验证明，产生苛性脆化的电位范围是-800~-600mV,为阳极极化曲线上开始钝化至完全钝化的过渡区，在该电位范围内碳钢表面尚未形成完整的钝化膜。
防止：
现在的电厂锅炉都焊接的，所以还没有发现苛性脆化的事故。但对于那些用铆接或胀接的锅炉，为了防止这种腐蚀，应消除锅炉水的侵蚀性。消除炉水侵蚀性有以下几种方法：
（1）消除应力
（1）维持一定的相对碱度；相对碱度就是锅炉水中游离NaOH的量和总含盐量的比值，即游离NaOH量/总含盐量。低压和中压锅炉长期运行经验证明：控制炉水相对碱度小于0.2，不会发生苛性脆化。这个数值是一个经验数据，无严格的理论根据。相对碱度保持小一点，对于防止苛性脆化更有保证，特别是对于铆接或胀接的锅炉，一般，在选择水处理方案时，应按给水的相对碱度不超过20%考虑。
（2）炉水实施协调PH－磷酸盐处理。这种方法可以消除锅炉水中的游离NaOh，因而能防止苛性脆化的发生。这种方法适用于高压或超高压锅炉。
对电厂锅炉由于不存在铆接或胀接结构，所以一般不会发生荷性脆化。
（五）锅炉的介质浓缩腐蚀
介质浓缩腐蚀是锅炉在运行时介质局部浓缩产生的腐蚀，属于局部腐蚀。介质浓缩腐蚀主要发生在水冷壁上。
特征：
主要发生在水冷壁有局部浓缩的区域，如附着物下面、缝隙内部和有汽水分层的部位，一般在热负荷较高的位置。
锅炉遭介质浓缩腐蚀时，呈现两种不同的损坏形态。一种是延性损坏，其特别具有碱腐蚀的特征；另一种是脆性损坏，其特点是具有酸腐蚀的特征。
锅炉介质浓缩腐蚀是造成锅炉损坏的主要形式，其腐蚀速度较大，可达1.5~5.0mm/a,严重时甚至会使炉管爆破。
锅炉介质浓缩腐蚀的机理
炉水局部浓缩产生浓碱或酸，Fe3O4保护膜被浓碱或酸破坏，炉管表面被浓碱或酸腐蚀。
当锅炉正常运行时，钢铁表面与无氧炉水发生如下反应：
炉水发生局部浓缩的原因：
主要是受热面蒸发浓缩形成的浓炉水与稀炉水之间的对流受到阻碍，不能均匀混合，使受热面的炉水越来越浓，玴成浓缩膜。
四、锅炉介质浓缩腐蚀的影响因素；
1、给水水质
2、锅炉水处理方式
3、蒸发受热管表面状态
4、锅炉的负荷变化
三、水垢与水渣
锅炉运行一段时间后，由于水质不良，会在受热面与水接触的管壁上生成一层固态附着物，这一现象称为结垢，附着物叫水垢。
在炉水中析出的固体物质，有时会悬浮在炉水中，有时会沉积在汽包和联箱的底部等水循环缓慢的地方，形成水渣。
1、水垢的分类、性质及危害
（1）水垢中有多种成分，往往以一种成分为主决定水垢种类。按主要化学成分常常将水垢分为：钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢和铜垢等。
（2）性质：水垢的物理性质指标通常有坚硬度、孔隙率、导热性等，导热性差是水垢的重要特性。
（3）水垢的危害：
结垢后导热性差，造成管壁温度升高、过热，引起鼓包、爆管事故。
水垢导热性能差，造成燃料浪费，降低了热效率，增加了电力生产成本；
结垢以后，影响了锅炉正常的水循环，严重时会造成爆管事故；
会造成沉积物下腐蚀；
会增加化学清洗次数，延长了停机时间，造成一定的经济损失；
缩短锅炉有效使用寿命。
2、水渣的组成、分类及危害
（1）水渣的化学成分较复杂，主要有以下几种：碳酸钙、氢氧化镁、碱式碳酸镁、磷酸镁、碱式磷酸钙、蛇纹石、金属的腐蚀产生等等。
（2）分类：一种是不会粘在受热面上的水渣，这类水渣较松软，常悬浮在锅炉水中，容易随排污从锅内排出，如碱式磷酸钙、蛇纹石等；另一种是容易粘在受热面上的水渣，这类水渣会转变成二次水垢，如磷酸镁和氢氧化镁等。
（3）危害：水渣太多，会影响锅炉蒸汽品质，还会堵塞炉管，威胁锅炉安全运行。应尽可能防止磷酸镁和氢氧化镁水渣，以免生成二次水垢。
3、水垢的成因及防止
（1）钙镁水垢：
成因：随水温的升高某些钙镁盐类（如硫酸钙）的溶解度反而下降；水不断浓缩，某些盐类从水中析出；水中的某些盐类发生化学反应生成不溶物等。碳酸盐水垢容易在省煤器、加热器、给水管道等处生成；硫酸钙、硅酸钙水垢主要在热负荷高的受热面上形成，如炉管、蒸发器及蒸汽发生器。
防止：彻底去除水中硬度；保证凝汽器不泄漏；控制生产返回水水质。
（2）硅酸盐水垢：
成因：给水中铝、铁和硅的化合物含量高，是在热负荷高的炉管内形成硅酸盐水垢的主要原因。
防止：应尽可能降低给水中的硅化合物、铝和其它金属氧化物的含量。一方面要能补给水硅含量进行严格 控制；另一方面要防止凝汽器泄漏。
（3）氧化铁垢：
成因：水中铁的化合物沉积在管壁上形成氧化铁垢。水中氧化铁带一定的正电荷而高温下的炉管带一定的负电荷，造成水中的氧化铁逐步吸附到管壁上。另一个原因是炉管金属腐蚀的产物转化为氧化铁垢。
防止：一是减少炉水中的含铁量；另一个是防止锅炉金属腐蚀。
（4）铜垢：
成因：热力系统中铜合金设备腐蚀后，铜的腐蚀产物随给水进入锅炉，铜离子在锅炉热负荷大、保护膜破损的地方（与其它地方产生电位差，带有负电量）不断析出金属铜。铜垢的形成速度与热负荷有关，热负荷最大的管段形成的铜垢量最多。
防止：一是防止炉管局部热负荷过高；另一方面，要尽量减少给水的含铜量，防止给水及凝结水系统中铜设备的腐蚀。
四、易溶盐的隐藏现象
就是当锅炉负荷增高时，锅炉水中的某些易溶盐类便从锅炉水中析出，沉积在金属管壁上，使它们在炉水中的浓度降低。而当锅炉负荷降低时，这些盐又重新溶解下来，使它们在炉水中的浓度升高的现象。炉水中的易溶盐通常有：氢氧化钠、氯化钠、硫酸钠、硅酸钠、磷酸三钠等。
产生这一现象的原因，一方面与锅炉水中易溶盐类的溶解特性有关；另一方面，与锅炉的负荷和运行工况有关。
氢氧化钠和氯化钠的溶解度随水温升高而增大，而且饱和溶液的沸点比纯水的沸点大得多，所以这两种盐不会发生暂时消失现象。而硫酸钠、硅酸钠、磷酸三钠在水中的溶解度，先是随温度升高而增大，当温度升高到200度以上时，溶解度明显下降，而且这几种钠盐的饱和溶液的沸点都比较低，所以当锅炉管壁有局部过热现象时，这些盐类
的水溶液就会很快被蒸干，并以固态附着物的形态在管壁上析出，引起暂时消失现象。
当锅炉负荷增大时，如果控制不好，就会在水冷壁上升管中产生膜状沸腾、汽水分层、自由水面等不正常工况，这些不正常工况都会使靠近管壁的水溶液很快被蒸干，而水溶液中的盐类在管壁上析出。当锅炉负荷降低时，这些不正常工况就会消失，管壁上附着的这些盐类又重新被水溶解和冲刷下来。
危害性：一是能与炉管上的其它沉积物。如金属腐蚀产物、硅化合物等发生反应，变成难溶水垢；二是因炉管上形成易溶盐附着物造成传热不良，在某些情况下也可能直接导致炉管金属严重超温，甚至烧坏；三是可能引起沉积物下的腐蚀；四是造成炉水化验数据不能反应某些盐类的真实含量情况。
五、炉水的磷酸盐处理
1、原理：就是在炉水中加入磷酸盐溶液，使炉水中维持一定的磷酸
根含量。由于炉水的碱性较强（PH9－11），炉水中的钙离子与磷酸根发生反应：
生成的碱式磷酸钙是一种松软水渣，可随锅炉排污排除，且不会粘在受热面形成水垢。磷酸盐可在金属表面上形成磷酸盐保护膜，防止金属腐蚀。
一般采用磷酸三钠，有时为了消除一部分游离氢氧化钠而加入磷酸氢二钠。
炉水中的磷酸根应控制在一定有范围内，不应太多，否则会有不良影
响：一是增加炉水的含盐量，影响蒸汽品质；二是有生成更难溶的、可能粘在管壁上生成二次水垢的磷酸镁的可能性；三是容易在高压和超高压锅炉中发生磷酸三钠的隐藏现象。
一般将磷酸三钠配成1－5%的溶液直接加在汽包内的炉水中。
加药量估算：
锅炉启动时：
锅炉运行时：
注意事项：一是给水残余硬度应小于5μmol/L，以免水渣太；二是应控制磷酸根在规定范围内，以免增加炉水含盐量，影响蒸汽品质；三是对已经结垢的锅炉要先除垢再进行磷酸盐处理；四是要及时排出水渣，以免水渣堆积；五是保证药剂纯度不小于95%。
六、协调PH－磷酸盐处理
协调PH－磷酸盐处理就是除向汽包内添加磷酸三钠外，还添加其它适当的药品，使锅炉水既有足够的PH值和维持一定的磷酸根含量，又不含有游离的氢氧化钠。
常用 (钠与磷酸根的摩尔比，如果单独是磷酸三钠，则R为3)描述水溶液中不同组分的磷酸盐。
研究表明，当磷酸盐溶液的R值小于2.85大于2.13时，即使发生磷酸盐暂时消失现象，析出磷酸氢盐固相附着物时，炉管管壁边界层中也
不会产生游离的氢氧化钠。在协调PH－磷酸盐处理时，一般要求控制R值在2.30－2.80之间，大于2.80时应相应加入磷酸氢二钠；小于2.30时应改变加药组分，必要时要往炉内加入适量的氢氧化钠以提高R值。实施炉水协调PH－磷酸盐处理时，应保证超高压锅炉炉水PH(25℃)≥9.20，高压锅炉≥9.10。
协调PH－磷酸盐处理的适用范围：一是此锅炉的给水以除盐水或蒸馏水作补给水；二是与此锅炉配套的汽轮机的凝汽器不会经常性泄漏。否则炉水变动大，不易进行处理。
药剂配方：当R大于3时，炉水中有游离氢氧化钠，应采用磷酸三钠+磷酸氢二钠处理的配方；当磷酸根已达到10mg/L，而炉水PH值仍低于9时应采用磷酸三钠+氢氧化钠处理的配方。具体加药配方比例见教材P511页。
10 / 10