水冷壁管氫腐蝕的原因

造成水冷壁管氫腐蝕的原因是多方面的，歸納起來主要有以下幾個方面：

一、蒸汽腐蝕

鍋爐運行時，火焰中心調整不當，使水冷壁管某些部位的熱負荷過高。爆管均發生在爐膛熱負荷較高區域水冷壁管子的向火側，說明熱負荷對腐蝕有影響。爐內火焰偏斜、熱負荷分布不均，局部熱負荷變化幅度較大，造成局部管壁金屬溫度波動和超溫，破壞了水冷壁管內表面鈍化膜的連續性，而鈍化膜遭到破壞地方，具有很高的腐蝕活性。所以在水冷壁的向火側，高負荷區容易發生氫腐蝕。由于局部受熱面熱負荷偏高，當受熱面管子管壁金屬溫度大于400℃，管內產生汽水分層或蒸汽停滯時，就可能發生蒸汽腐蝕，反應式為：3Fe+4 H2O→Fe3O4+8[H]

正常情況下，管子的內表面覆蓋一層致密的保護膜，反應生成的氫被循環的爐水帶走，不會滲入鋼中。而當運行工況出現異常時，情況就會發生變化。如果產生的氫原子不能很快被蒸汽帶走，就會在較高的溫度作用下通過晶格和晶界向水冷壁向火側鋼內擴散，并與鋼中的滲碳體、游離碳發生反應，造成氫腐蝕。發生的化學反應如下：

氫分子與鋼中滲碳體發生反應：2H2+Fe3C→3Fe+CH4氫分子與鋼中游離碳發生反應：2H2+C→CH4氫原子與鋼中游離碳發生反應：4[H]+C→CH4

上述所有反應均生成甲烷CH4，致使沿晶界生成晶間裂紋，進而產生微裂紋，使應力集中明顯增加;如果有積垢的存在使導熱性變差，引起管壁局部溫度劇增，又加速了腐蝕的進程。如此反復進行，形成惡性循環，微裂紋逐漸連成網狀，鋼的強度、韌性急劇下降，無法承受運行的工作應力，終將導致水冷壁管沿晶開裂。

二、堿性腐蝕

腐蝕過程如下：首先，pH值過高的爐水中產生游離的氫氧化鈉，在受熱面的附著垢物下發生濃縮，可達很高的濃度，使爐管表面的保護膜溶解，這部分鋼與爐水中的游離氫氧化鈉反應生成氫和亞鐵酸鈉，后者水解為四氧化三鐵和氫。

當腐蝕產物達到一定厚度時，氫向水中擴散的能力減弱，便開始向金屬內部滲透，進而產生氫腐蝕。

化學反應為：3Fe+6NaOH→3Na2FeO2+6[H] 3Na2FeO2+4 H2O→Fe3O4+6 NaOH+2[H]

反應初期的腐蝕產物并不是很多，但一旦形成腐蝕產物，因其熱阻較大，必將導致腐蝕產物下局部金屬基體的溫度升高和鹽類濃縮，兩者互相促進，使腐蝕加劇，溫度更高。在腐蝕過程中形成的氫起初會被水流帶走，當腐蝕產物達到一定厚度時，氫向水中擴散的能力減弱，便開始向金屬內部滲透，進而產生氫腐蝕。

由于堿性腐蝕生成的四氧化三鐵為水解產物，故與金屬基體結合不好，具體表現為分層，且有氣孔;而通過蒸汽腐蝕生成的四氧化三鐵與基體結合較為致密。

三、酸性腐蝕

水質不良，或化學控制系統局部失靈等，使酸性鹽類進入水系統;另外，停爐化學清洗時帶進雜質、清洗不當，也會導致腐蝕發生。

當pH值過低時，會產生酸性腐蝕，破壞管內壁的保護膜。具有腐蝕性的爐水可以直接與金屬基體發生如下的反應：Fe+2H+→Fe2++2H