浅谈电站锅炉受热面管高温腐蚀机理及措施
摘要：在电站锅炉检验中，锅炉受热面的高温腐蚀是一个复杂的物理化学过程，严重影响着锅炉的安全、稳定运行。本文基于有效工作实际，总结了锅炉受热面高温腐蚀机理及预防措施，希望分析能够提高认识，从而为锅炉防治高温腐蚀提供有效参考。
关键词：电站锅炉；受热面管；高温腐蚀
近些年，随着大容量、高参数的60MW及100MW超超临界火电机组相继投产，电站锅炉事故日趋增多。在锅炉事故中，受热面管（水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管.又称“四管”）的爆漏拉裂事故最为常见，约占锅炉事故的
71.7%。我国大型火电站锅炉四管爆漏引起的停炉占机组非计划停用时间约40%，占锅炉设备非计划停用时间约70%。受热面管的爆漏拉裂事故造成机组的非计划停运，对电厂的安全、可靠、经济运行威胁极大。 1锅炉受热面高温腐蚀机理 1.1硫酸盐型高温腐蚀
当锅炉燃烧含硫量高和含有碱性物质的燃煤时，会在锅炉高温受热面部位产生硫酸盐型的高温腐蚀。根据发生在锅炉水冷壁的高温腐蚀产物的研究分析，发现部分高温腐蚀积灰中含有大量的硫与碱金属元素，且以硫酸盐、焦硫酸盐、三硫酸铁钠等复合硫酸盐形式存在，其腐蚀过程包括两种方式：
（1）在炉内高温环境下形成的带有粘性的碱金属硫酸盐，吸收氧化的二氧化硫后与金属氧化物发生化学反应生成熔点较低的钠、钾复合硫酸盐，当钠、钾复合硫酸盐中的钾与钠之比在1～4之间时，其熔点会降低到约550℃，管壁表面的Fe2O3氧化膜被复合硫酸盐熔解破坏掉，导致管壁持续腐蚀。
（2）炉内碱金属的熔盐腐焦硫酸盐蚀。焦硫酸盐的存在温度大致在400～590℃，并且受烟气中SO3含量的影响，当SO3的浓度低于其存在温度所要求的浓度时，焦硫酸盐不会存在。当温度在400～480℃时，烟气侧的腐蚀以焦硫酸盐为主，焦硫酸盐与金属表面的氧化膜发生反应生成硫酸盐，而在此温度下，硫酸盐不稳定，会分解成没有保护性的氧化膜，外露的金属会逐步被氧化。 1.2硫化物型高温腐蚀
硫化物型高温腐蚀主要发生在火焰冲刷壁管的情况下，煤粉中含有的黄铁矿受热分解出游离态的硫，在炉膛壁面附近的还原性气体和腐蚀性气体氛围中，游离态的硫和高温下的水冷壁管壁金属发生化学反应，生成铁的氧化物和硫化物，腐蚀水冷壁管壁，当温度高于350℃时腐蚀过程进行的很快。 1.3氯化物型高温腐蚀
煤中含有一定量的NaCl，其熔点为801℃，蒸发点为1465℃，远低于炉膛火焰温度，当进入炉膛后，便迅速汽化，以气态的形式存在着，并且容易与水、
SO2和SO3发生化学反应生成Na2SO4和HCl，因此沉积层中的HCl要比烟气中多，而HCl又会与水冷壁氧化膜发生化学反应，腐蚀水冷壁。一般情况下，HCl高温腐蚀要具备两方面的条件：要有足够浓度的HCl存在；管壁周围必须是还原性气氛。通常情况下，氯化物高温腐蚀如果没有HCl的存在影响不会太大，但是当有HCl存在时，会加速破坏管壁腐蚀，若管壁周围是氧化性气氛，则会减轻氯化物腐蚀。
1.4还原性气体引起的高温腐蚀
煤粉进入炉膛后，一定区域内的煤粉（包括挥发分）还没有完全燃烧，存在
一定的还原性气体，当炉膛含氧量超过2%时，CO含量低于3%～5%，当炉膛含氧量不足时，CO含量波动较大。由于CO会与水冷壁金属氧化铁保护膜发生化学反应，将致密的氧化铁保护膜还原成稀疏多孔的氧化亚铁，从而造成水冷壁腐蚀。为此，许多研究者将监测CO含量作为水冷壁高温腐蚀的一个关键参数，防止因还原性气体造成管壁腐蚀。 2高温腐蚀的防治措施
对受热面管表面喷涂具有耐高温腐蚀性能的涂层，能够有效减轻高温烟气对管表面的损伤；对于奥氏体不锈钢（含Cr量18%以上）管内壁进行喷丸处理，也已确认可明显减缓高温水蒸气氧化速率。李辛庚等人的研究证明喷丸在中低合金钢方面具有一定效果。傅敏等人将外壁喷涂与内壁喷丸的技术结合起来，采用直接在锅炉高温受热面上实际运行的试验方法，验证了该技术能够显著提高受热面管内外壁抗高温腐蚀性能。
2.1 定期进行“四管”精细化检查
建立健全锅炉防磨防爆制度，根据国家和行业内一系列标准、规范、制度和管理办法，认真落实到设备管理的实处。在每次机组大小修时，由专业人员认真开展“四管”的深度精细化检查，使爆漏故障切实的得到减少。 2.2有效预防水冷壁管发生氢损坏
水冷壁管若发生腐蚀或电化学损害便会引起凝汽器铜管泄漏和停炉保养效果不佳，从而导致水冷壁管鼓包和腐蚀穿孔，并且会导致给水硬度严重超标，从而加快水冷壁管腐蚀的速率。锅炉受热面内壁结垢，易导致炉水pH值降低，在水冷壁管垢下凝结水系统的酸性盐类会发生浓缩，并且其中的氢原子会在金属组织内与碳化铁发生化学反应，产生甲烷，从而降低钢材晶间强度。当水冷壁管发生氢损坏，不会使管壁变薄，但易造成管身破裂，因此管身发生氢损害部位一般难以用探伤技术探测出来，因此加大了管道故障处理的难度，若管壁界沟流、腐蚀程度较重时，还会引发锅炉爆管事故，为此需采取宏观、金相和割管检查，才能判别水冷壁管是否发生氢损坏。为减少和防止壁管发生损坏需严格控制锅炉给水质量和水的酸碱性质，降低管内壁结垢程度；当发现内壁出现腐蚀时需及时清洗管壁和清除结垢；密切监测饱和蒸汽中的氢分子含量。 2.3预防高温造成的腐蚀问题
水冷壁向火侧温度较高且受氨氯化物和硫酸盐的作用，会加速管壁的腐蚀，从而导致管壁变薄，并且高温环境还能使管外表的氢化铁保护层熔化掉，使得管壁的金属钢材也会被腐蚀，一旦金属钢材被腐蚀，再加之压力锅炉自身的布置特点，管壁四周方向极易发生裂缝和沟槽，因此还会影响到燃烧器区域附近管件的安全，从而导致锅炉受热面发生大面积的管道损坏。水冷壁向火侧防腐措施主要有：为提高水冷壁管的抗腐蚀能力可采用渗铝管代替金属钢材或在金属钢材表面采用火焰喷涂；为避免还原性气体和未燃煤粉冲刷水冷壁，需合理控制喷燃器的烟气氧量和喷射角度；为降低喷燃器的烟气氧量可采用低氧燃烧方式，也可以采用二次燃烧法。
2.4预防低温造成的腐蚀问题
低温腐蚀指的是锅炉受热面上经烟气中的亚硫酸、硫酸在低露点发生凝结，从而造成受热面腐蚀。导致锅炉受热面发生低温腐蚀的主要原因是壁面温度低以及油煤中含硫量高，且低温腐蚀一般发生在受热面的空气预热器中。虽然低温腐蚀一般不会造成锅炉安全事故，但是其对机组设备的运行具有一定的阻碍作用，会导致锅炉设备运行速率下降，并降低锅炉燃烧的稳定性和自动控制的质量。为
防止预热器发生低温腐蚀可采用炉内脱硫和低硫煤材料代替原有的油煤材料，也可更改传热元件型线或加装暖风器等措施，将能有效降低低温腐蚀的发生率。 结束语：
总之，锅炉的受热面管高温腐蚀主要为炉管内部的高温水蒸汽氧化腐蚀氧腐蚀以及烟气侧的氯腐蚀和硫腐蚀。且腐蚀的过程也是多种类型腐蚀的共同作用。针对腐蚀机理，本文结合具体实际总结了相关内容。为保证提高效率，必须根据受热面管高温腐蚀的原因，采取有针对性的防范措施，使预防工作规范化、制度化，最终使受热面管爆漏的预防工作取得满意的成效。 参考文献：
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