氯離子(Cl-):其中氯離子的危害是最嚴重的。因為氯離子很容易取代金屬表面保護膜中的氧離子,四氧化三鐵變成可溶性的氯化鐵。氧化膜破壞后,金屬就會進一步產生電化學腐蝕。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,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還是會吸收煙氣中的SO2、SO3 形成離子,造成硫酸根腐蝕,破壞水冷壁鋼材上的保護膜進一步加劇電化學腐蝕。
3.2.2 材料承受的應力超過材料的屈服極限
以后,在局部超過屈服極限的部位,容易產生電化學腐蝕。水冷壁彎管部位在彎管制作過程中產生形變,多少總會引起一定的應力集中,容易造成電位差。鋼材變形程度大、內應力大的部位,其電極電位低于變形小、內應力小的部位,成為陽極, 發生腐蝕。在停爐檢查中發現,水冷壁泄露部位主要也是發生在彎管處,腐蝕現象也與應力腐蝕現象接近:經常出現不規則的腐蝕坑,有的呈貝殼狀、有的呈三角形、有的呈橢圓形等。可見,由于彎管處殘存應力的存在,使尿素溶液的腐蝕找到了突破口,加速了水冷壁腐蝕現象的發生。可以判斷殘余應力腐蝕是我廠SNCR 水冷壁腐蝕的主要原因之一。(見圖1)
3.2.3 游離二氧化碳腐蝕:尿素溶液高溫時
分解產生二氧化碳氣體,當水中有游離CO2 存在時,會使水呈酸性反應:
CO2+H2O→H++HCO3-
這樣,由于水中H+的數量增多,就會產生氫的去極化腐蝕:2H++2e→H2↑若給水中同時存在 O2 和CO2,則腐蝕作用就會加劇。腐蝕的初步產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
當有氧存在時,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有腐蝕產物,而是呈或大或小的潰瘍狀態。(見圖2)游離出來的CO2 可再循環投入腐蝕反應,直到氧完全消耗完為止。而我廠的SNCR 噴口在微負壓條件下,空氣中的氧將源源不斷地補充到液滴周圍,引起腐蝕的持續進行。除此,鍋爐煙氣中富集的 CO2 也會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,腐蝕持續加劇進行。
3.2.4 溫度和熱負荷: SNCR 噴槍位置主要位
于爐膛內煙氣溫度約為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散速度加快,電解質水溶液的電阻降低,因而加速電化學腐蝕。在高熱負荷下,由于熱應力的影響, 以及滴落在水冷壁金屬表面蒸汽泡對保護膜的機械作用,使保護膜容易遭到破壞。
3.3 與尿素CO(NH2)2 溶液本身有關的腐蝕
在噴槍噴入尿素溶液時,由于霧化的不完全性,將有液滴在噴槍上逐漸形成,通過澆注料進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雜的物理化學腐蝕過程。
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