谈热能动力设备金属的腐蚀问题及预防措施.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:朱晓强(1971),汉族,浙江丽水人,在职本科学历,中国能源建设集团浙江火电建设有限公司、公司副总经理,谈热能动力设备金属的腐蚀问题及预防措施 朱晓强 中国能源建设集团浙江火电建设有限公司,浙江 杭州 310000 摘要:摘要:热能动力设备在工业生产中扮演着至关重要的角色,然而,这些设备在运行过程中常常会面临金属腐蚀的问题。这不仅缩短了设备的使用寿命,还可能对工业生产造成严重影响。因此,了解金属腐蚀的原因,以及采取有效的预防措施,对于保证设备的正常运行,提高工业生产的效率具有重要意义。本文将探讨热能动力设备金属
2、腐蚀的问题,并针对这些问题提出相应的预防措施。关键词:关键词:热能动力设备;金属腐蚀;预防措施 中图分类号:中图分类号:TK05 0 引言 在热能动力设备的操作中,多种因素可能会引发一系列与金属腐蚀相关的问题。其中较为常见的有应力腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀等。这类腐蚀问题不只是带有隐患,如果不进行及时的检测和处理,还可能导致持续的累积效应,从而对热能动力设备的稳定运行造成重大威胁。一旦发生腐蚀故障,就会造成能源浪费或损坏,从而对企业经济利益产生不利影响。轻微的情况可能导致设备寿命缩短和维护成本增加,而在严重的情况下,甚至可能触发设备的安全事故。若不能有效处理好金属腐蚀问题,则会直接对热能动力
3、企业造成巨大经济损失。因此,必须对热能动力设备中的金属腐蚀状况和存在的问题进行准确的评估,并采取有针对性的解决方案,以确保达到安全生产和经济效益的双重目标1。1 金属腐蚀的类型与机理 1.1 电化学腐蚀 电化学腐蚀是一种常见的金属腐蚀类型,发生在热能动力设备中的金属表面。它是由于电解液与金属表面的作用,导致金属离子化和电化学反应而发生的。电解液可以是水,也可以是含有溶解氧、氯化物、硫酸等化学物质的介质。在电化学腐蚀过程中,金属表面发生氧化和还原反应。这些反应涉及到酸碱、氧化还原等多种化学反应。一般来说,金属通过氧化反应释放出电子,并形成离子化的物质。这些离子被电解液中的阴、阳极所吸引,形成电流
4、,使金属腐蚀加剧。电化学腐蚀会导致金属表面的结构破坏和物理性能下降。例如,金属表面可能会出现腐蚀坑、蚀孔,导致金属强度降低,甚至引起设备的泄漏和失效。此外,电化学腐蚀还会改变金属表面的电阻性质,增加设备的能耗和效率下降。1.2 化学腐蚀 化学腐蚀是热能动力设备金属腐蚀的一种常见类型,它是由酸、碱等化学介质对金属材料的直接腐蚀所引起的。在热能动力设备中,特别是在化工、石油、电力等行业,金属腐蚀经常发生且对设备的可靠性和安全性产生直接的影响。近年来,化学腐蚀引起的设备事故频率在上升,这在一定程度上与化学品的使用和生产规模的扩大有关。根据统计数据,中国石油、化工和电力行业每年因腐蚀引起的经济损失巨大
5、。据中国化工产品检验协会发布的数据,仅 2019 年,化工行业因腐蚀事故而造成的直接经济损失就超过20亿元。化学腐蚀的机理复杂,它涉及酸、碱、盐等物质与金属表面的反应。在酸性环境中,金属表面的电化学反应通常是氧化还原反应;而在碱性环境中,则通常是金属表面的溶解反应。其中,一些酸性介质如硫酸、盐酸和硝酸具有较强的腐蚀性,能迅速侵蚀金属表面。另外,一些含氧化物的碱性介质,如氢氧化钠和氢氧化钾,也能导致金属腐蚀。这些腐蚀过程可能引起金属表面的物质质量损失,形成腐蚀产物,并最终导致金属的破坏。2 热能动力设备金属腐蚀的原因分析 2.1 金属材料本身的防腐能力 不同种类的金属材料,其防腐能力存在差异,例
6、97中国科技期刊数据库 工业 A 如,不锈钢在氧化性介质中的耐腐蚀性较好,而铸铁和碳钢在酸性介质中的耐腐蚀性较强。此外,金属材料的密度也会影响其防腐能力,一般来说,密度越高的金属材料越不容易被腐蚀。以碳钢为例,其自身的防腐能力与以下因素有关:首先,碳钢中的含碳量越高,其耐腐蚀性越差。当含碳量超过 0.2%时,碳钢的耐腐蚀性明显下降。这是因为含碳量增加会导致钢材表面的缺陷和杂质增多,从而为腐蚀介质提供了更多的附着点。其次,碳钢中的磷、硫等杂质含量也会影响其耐腐蚀性。如果这些杂质含量过高,会降低钢材的耐腐蚀性。例如,当磷含量超过 0.1%时,碳钢的耐腐蚀性会明显下降。此外,碳钢的表面处理也是提高其
7、防腐能力的重要手段。例如,通过喷丸、喷砂、渗碳等方法进行表面处理,可以显著提高碳钢的耐腐蚀性。综上所述,金属材料本身的防腐能力与其成分、密度、表面处理等因素有关。为了提高热能动力设备的耐腐蚀性,应选择具有良好防腐能力的金属材料,并进行合理的表面处理和设备结构设计。2.2 运行过程中腐蚀性介质的接触 在热能动力设备的运行过程中,腐蚀性介质的接触是导致设备腐蚀的重要原因,这些腐蚀性介质可能包括酸性或碱性液体和气体,氧化物等。例如,在燃煤电厂中,锅炉中的水垢和烟气中的二氧化硫、三氧化硫等酸性气体都会对锅炉和管道产生腐蚀。而在石油化工行业中,原料和产品中的腐蚀性介质也会对设备和管道产生严重的腐蚀。为了
8、防止这种腐蚀,需要对设备进行合理的材料选择和结构设计。例如,对于酸性介质,可以选择具有较好耐酸性的不锈钢或高合金钢材料。同时,还可以采取一些缓蚀剂、中和剂等辅助措施来减轻腐蚀。对于氧化性介质,则可以选择具有较好抗氧化性的材料,如不锈钢和高铬合金等。2.3 设备内部残留杂质的腐蚀作用 设备内部残留杂质可能包括设备制造过程中留下的杂质,如铁屑、砂粒、焊渣等;也可能是运行过程中产生的杂质,如腐蚀产物、沉积物等。这些杂质在设备内部会形成局部的腐蚀电池,促进设备的电化学腐蚀。例如,在碳钢设备中,如果存在铁屑等杂质,就会形成局部的铁-碳电池,产生电化学腐蚀。同时,这些杂质还会促进微生物腐蚀,如硫酸盐还原菌
9、(SRB)等,这些微生物会在设备内部产生腐蚀性物质,加速设备的腐蚀。为了减轻这种腐蚀,需要在设备制造和运行过程中进行严格的清洁和质量控制。例如,在设备制造过程中,需要对原材料进行严格的检查和清洗,去除其中的杂质;在设备运行过程中,需要定期进行清洗和维护,去除产生的杂质和沉积物。3 热能动力设备金属腐蚀的预防措施 3.1 表面涂层技术 表面涂层技术是一种有效的防腐措施,通过在金属表面形成一层涂层来隔离金属与腐蚀介质的直接接触,在热能动力设备中,这种技术的应用可以显著提高设备的耐腐蚀性能2。常见的表面涂层技术是将金属件浸入熔融的锌中,在这个过程中,金属件表面会形成一层锌的保护层,锌是一种具有良好抗
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