注汽锅炉炉 管腐蚀原因分析及预防

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院擎Pi)JournalofOilandGasTechnologyJ。∞曼F年eb．。2月008卷30墨No产(J．·Vol··373。注汽锅炉炉管腐蚀原因分析与预防李洪林(河南石油管理局机械动力设备处，河南南阳473132)聂惟国(河南油田分公司第二采油厂，河南唐河4734oo)余江南，王海平，余金彪，刘坚城(河南石油管理局机械动力设备处，河南南阳473132)[摘要]注汽锅炉是油田稠

2、油开采的主要设备，在稠油开采中发挥了举足轻重的作用。一旦注汽锅炉炉管出现腐蚀穿孔或爆管将被迫停炉，直接影响原油生产。从腐蚀理论和影响因素分析表明，炉管腐蚀来自于氢腐蚀、氧腐蚀、汽水腐蚀、气蚀等腐蚀。通过分析，了解注汽锅炉炉管腐蚀的原因，并制定相应的预防措施，对注汽锅炉的正确使用，延长锅炉使用寿命起到一定的指导作用。[关键词]注汽锅炉；腐蚀；分析；预防[中图分类号]TE983[文献标识码]A[文章编号]!ooo一9752(2008)O1一O373一O31腐蚀原理分析1·一1氢腐蚀锅水碱度及pH值偏

3、低会造成氢离子浓度较高，氢离子在阴极上吸收电子起到阴极的去极化作用，其化学反应式如下：阴极2H+2e-*'H2十；阳极Fe—Fe。+2e[1]。1)氢鼓泡当氢原子扩散到钢中，在其缝隙中结合成氢分子，氢分子不能扩散时，就会困积累形成内压，引起表面鼓泡，即氢鼓泡。泡破裂，在表面形成疏松结构，以及针、条状颗粒。2)氢脆氢原子扩散到金属内部后，使晶格产生更大应变，降低金属韧性，引起脆化和裂纹，局部还出现脱碳现象。氢脆在断口处呈灰色，基体显白色的亮区，其裂纹方式很少分支，单方向裂纹扩展。3)氢蚀高温高压下

4、，侵入金属内部的氢会与金属的一种组分或元素产生化学反应，造成金属破坏。如温度在230℃以上时，氢气与钢中碳化物发生反应(Fe。C+2H23Fe+CH)，生成的甲烷(CH)聚集在晶界，造成局部高压，当局部压力达到一定日寸，款会弓}发沿晶裂纹。在沉积物部位下易发生氢蚀，它通常是均匀减薄。上述3种类型的氢腐蚀都可能在炉管径向截面和。。。炉管表面引起裂纹。。1．2碱腐蚀。。碳钢在NaOH．水溶液中产生应力腐蚀，在浓碱和拉应力联合作用下产生，产生裂纹，本身不变形但发生脆性断裂，即苛性脆化。当锅炉给水的碳酸

5、盐碱度过高，水处理不当，使锅水产生较高的游离NaOH，锅水侵蚀性加强，加上锅炉受拉应力作用，就会使锅炉遭受应力腐蚀破裂。沉积物下锅水极度浓缩，形成很高浓度的OH一，使pH值增加而产生下列腐蚀反应：Fe+2NaOH=Na2FeOz+H2。该腐蚀大都发生在锅炉受热面，外形成皿装腐蚀坑，小的有5ramX(10~20)mm2，大的有(20-'--40)mmX(40~100)n-lrn2，坑内腐蚀产物主要是磁性氧化铁，呈黑色，表面有一层氧化铁。该类腐蚀往往只发生于少数几根炉管，而且有明显的凹坑，坑内有腐蚀

6、产物，并突起呈丘状。1．．3溶解氧腐蚀给水溶氧时，铁和氧形成2个电极，组成腐蚀电池，铁的电极电位总是比氧的电极电位低，铁形成[收稿日期]2007—1z一11[作者简介]李洪林(1976一)，男，1997年大学毕业工程师，现主要从事机械动力设备管理工作。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2008年2月阳极，遭到腐蚀；氧作为去极化剂发生还原反应，反应式如下：．Fe一2e—Fe。(氧化反应)；02T2H20十4e---

7、~4OH一(还原反应)。、铁受到溶解氧腐蚀后产生Fe抖，在水中进行二次反应为：Fe计2OH一--~Fe(OH)2(还原反应)；4Fe(OH)2+O2+H2O---~4Fe(OH)。、}；Fe(OH)2+．2Fe(OH)。一Fe。O4+4H2O。因生成的Fe(OH)。不稳定，易发生进一步反应，最终产物是Fe。O。该Fe3O不同于Fe与水在>3O0℃下生成的致密氧化膜，而常常在金属表面形成许多小型鼓包，其直径自lmm至20～30mm不等，形成溃疡腐蚀。．当给水溶氧超标时，氧浓度增加，在腐蚀坑内外氧浓

8、度差异较大，浓差电池腐蚀明显。在腐蚀坑底部，腐蚀产物阻挡了给水中氧与金属表面的接触，同时腐蚀产物低价铁对坑内氧的消耗，使坑底金属表面氧浓度低于坑外金属表面的氧浓度。缺氧的腐蚀坑内成为阳极区，富氧的坑外钢铁表面形成阴极区。腐蚀坑内氢氧根消耗，水的pH：值降低，形成局部的酸性微区，该处氢离子浓度不同于整体溶液的pH：值，也会产生局部地区的酸腐蚀。14汽水腐蚀对于高压的注汽锅炉，蒸汽出口温度较低，汽水腐蚀不是一种重要的腐蚀形式。金属中铁元素和水蒸汽接触，在45．0℃～57O℃时发生如下反应：3Fe+4