冷腐蚀和防止它的系统方法

经过Shivananda Prabhu.|最后更新:2018年4月8日

关键的外卖

系统预防性维护和监测程序可以缓解由于IC发动机的冷腐蚀以及锅炉厂而造成的设备损坏。

资料来源：Paul Victor Marian / Dreamstime.com

冷腐蚀是一种电化学反应，其发生在与较低温度下的金属表面上露点它暴露的腐蚀性气体混合物的腐蚀性气体混合物。设备如航空发动机，车辆发动机，船舶中使用的发动机，空气预热器和锅炉经济型器特别容易受到冷腐蚀的影响。锅炉厂中使用的诱导吹风机风扇偶尔面临这个问题。

在组件零件表面上的冷腐蚀产品沉积可能导致恶化设备生产力。例如，冷腐蚀可以降低锅炉生产率和效率，降低发动机功率，并对传热系统能力产生不利影响。在大多数情况下，冷腐蚀是一个严重的问题，并且需要一种用于早期检测和预防性护理的系统方法。本文研究了内燃机（IC）发动机和锅炉厂空气预热器的冷腐蚀问题。

冷腐蚀内燃机

在内燃机的情况下，冷腐蚀在非常轻的职业运行期间以及在冬季开始的闲置或关闭条件和寒冷开始时影响发动机部件。冷腐蚀的患病率取决于：

发动机部件的年龄
气候条件
地理位置
使用频率和占空比
负载和温度的波动

在飞机发动机中，闲置30天且更长时间易受严重的冷腐蚀的人。定期使用的发动机不易受到影响。（有关此主题的更多信息，请参阅防腐蚀的航空涂层)。

冷腐蚀的经济学

通过引用实际情况可以理解冷腐蚀的经济学。如果发动机大修以每小时60,000美元的运营经营，则每小时30,000美元。遗憾的是，如果由于冷腐蚀损坏每500小时需要大修，那么每小时的成本将是每小时40美元的4倍。更多的过度突出也以更多的停机和降低的可靠性以及更高的保险费来创造额外的成本。

全新的引擎

如果在六个月内没有委托全新的发动机，则可以应用抗腐蚀性防腐剂。（相关阅读：储存，运输和处理期间的暂时腐蚀保护)。在运行过程中，矿物油而不是合成油分散液应用于更好的腐蚀保护。必须更频繁地运营新发动机以消除组件上的水分凝结。由于发动机部件最初具有粗糙表面，因此由于不频繁使用引起的冷腐蚀会导致金属盐沉积，导致随机高斑点的严重磨损，最终发生过早。沿海地区和潮湿的地区更多腐蚀性干旱地区。当发动机处于低温时，活塞环、气缸、气门导管、气门、凸轮轴和轴承更容易受到腐蚀，因为硫和水蒸气会在部件表面发生反应。

新一代发动机

新一代发动机，用于符合最新的氮的氧化物法规和能效设计指标指南似乎容易产生更高的腐蚀速率，因为它们会在气缸套上产生更多的湿气冷凝。钢瓶的新设计加强了更高的压力和更低的操作温度，导致(低于露点温度)有利于水蒸气和硫酸滴的快速凝结。

防止发动机冷腐蚀：状态监测

计划状态监测使用用于磨损碎片分析的刮削油的程序可以提前预警腐蚀损坏。大舰队业主使用传染和光谱油分析，以监测金属表面上的发动机磨损和初期故障模式。润滑油供应商通常通过测试提供腐蚀和磨损监控服务总基数(TBN)以及金属磨损粒度分布在发动机润滑油中。当刮下来的油样显示铁盐等腐蚀产物显著增加时，证实了冷腐蚀的开始。一些石油公司提供专利油和添加剂尽量减少冷腐蚀损伤的影响。此外，还提供了监测异常磨损颗粒数和油况的工具。

发动机设计者还建议，为了减少冷腐蚀，每个航空发动机必须至少每周运行一次。否则，为了防止腐蚀，可能会遵循制造商推荐的发动机存储程序。大多数航空发动机的保修条件规定，发动机每月必须至少使用20小时。

为了排出油中的冷凝水分，在操作期间应保持180°F（82°C）的发动机油。一些发动机石油专家还推荐了基于TBN（碱性添加剂剩余的剩余剩余的剩余碱性添加剂），乳化油，水分含量和氧化产品的润滑油。乳液氧化油加速活塞环和气缸的腐蚀。作为一条黄金法则，应该每六个月更换一次机油，或者在发动机运转50小时后更换一次机油。明智的做法是及时更换机油，而不是让发动机损坏。

防止发动机冷腐蚀：燃料稀释

润滑油的燃料稀释导致发动机腐蚀，磨损和磨损突然减少粘度润滑油。（了解有关文章中粘度的更多信息6种测量流体粘度的方法。）为了减少这种形式的损坏，必须定期检查燃料喷射器，并且控制系统必须进行微调。过度突然的发动机加速度通常会导致未燃烧的燃料油保留在燃烧区中，这将迁移到润滑油油槽，从而导致油薄。较薄的油可以非常积极地增加磨损率和腐蚀速率。

锅炉厂的冷端腐蚀

在锅炉厂，冷端腐蚀与空气预热管和冷凝器有关。负责高的因素腐蚀速率是燃料硫含量，高露点的酸性成分烟气、用于燃烧的燃料和空气的含水率。

烟囱中酸性微粒的排放，冷凝在锅炉空气预热器较冷的金属表面，是反复出现的冷端问题的主要来源。排放物中较大的微粒(100目或更大)会附着在靠近烟囱的金属表面上。因为这些粒子本质上是酸性的，它们可以引发腐蚀性电化学反应在固体表面上。使用含硫燃料的发动机和锅炉通常面临这个问题。

硫与氧反应，首先转化为二氧化硫(SO)₂)，进而导致三氧化二硫(SO_3.）在下一阶段。这氧化反应如下：

（所以₂) + O₂= 2（所以_3.）

因为三氧化硫气体具有高反应性，所以它可以在其露点以下的温度下与水结合在一起并形成硫酸。

影响酸形成的参数

三氧化硫形成的速率由因素确定：

温度范围
催化剂可在冷端表面上使用
空气燃料燃烧比
浓度为此₂
冷端表面附近的烟气内容持续时间

表面的氧化铁或钒化合物起到催化剂的作用，加速硫酸的生成。表面催化作用取决于催化剂覆盖的面积。通过提高锅炉的清洁度，就有可能使可用性降到最低催化剂腐蚀。冷端表面温度，以及烟气所以_3.浓度，也持续监测。烟道气中的较高的水分百分比增加了酸性气体颗粒的露点，酸颗粒冷凝迅速增加。

与诸如硫磺含量的炼油厂或天然气等炼油厂或天然气等气体相比，锅炉燃料油的腐蚀潜力较低。石油气体的氢含量随着氧气易于产生热量和水分。结果，露点自动增加。当烟道气温度小于140°F（60°C）时，腐蚀的概率急剧增加。

在使用煤的锅炉中，腐蚀反应是非常罕见的，因为碱性煤灰中和硫酸颗粒。由于烟道气中的酸性较低的百分比较低，气体混合物的露点较低，其也载有碱性灰分颗粒。

锅炉空气预热器的污垢问题

由于冷的积累，锅炉房屋中的空气预热器可能会失效腐蚀产品在热空气管内。预热剂管金属由于其与硫酸反应而产生铁的硫酸盐，这降低了供热效率以及空气供应的流速。高腐蚀速率导致频繁的系统中断，严重影响植物可用性和服务需求。

最近设计的再生预热器，确保传热表面温度仍然在酸性颗粒的露点之上，具有内置的优点耐腐蚀性能。它们可以取代现有的恢复式预热器类型，加入整体植物经济。较新的设计提供多个空气预热器，每个空气预热器都促进了内置烟灰吹水和水洗系统，便于管清洁。可以断开预热器中的一个以进行维修，而锅炉继续从剩余的加热器中获得热空气供应，以便不间断蒸汽产生。

空气预热器冷端平均温度和空间限制决定了预热器的尺寸和设计以及结构选用的金属材料。除了保持和监测冷端温度，选择耐腐蚀的金属和金属涂层还可以有助于最小化空气预热管的冷腐蚀。（制品中讨论了金属涂层金属涂层如何保护金属免受腐蚀)。

减少锅炉植物的冷腐蚀：蒸汽卷加热器

在一些锅炉厂中，在强制风扇出口和空气预热器入口之间设置额外的空气加热器线圈，以补偿进入环境空气温度中发生的季节变化。这些温度补偿器设计为蒸汽线圈空气加热器。它们有助于冷冻端的温度稳定性空气预热器，在酸粒露点上监测和保持良好。蒸汽线圈还有助于我们保持稳定的燃烧空气温度，而不管环境温度是否由于变化的天气状况而波动。

每当锅炉被修饰（从气体燃料或煤）到石油燃烧时，与原始设定相比，所需的冷端温度较高。因此，需要额外的蒸汽线圈加热器。这些额外的蒸汽线圈加热器也通过打击空气中继器的冷腐蚀来有助于更高的蒸汽生产。

减少锅炉植物中的冷腐蚀：空气进入控制

当锅炉经过约5％的空气短缺操作时，三氧化硫含量显着降低。另一方面，任何额外的空气渗透到锅炉火焰区加速了三氧化硫的产生和随之而来的腐蚀攻击。为了最大限度地减少火焰区中的空气渗透，定期预防性检查和维护实践可能有所帮助。

减少锅炉植物的冷腐蚀：防潮

锅炉烟气酸粒子的露点是由硫酸粒子存在的程度和水分决定的。烟道气中的水分百分比是燃料中的水分百分比和供应到火焰区域的空气中的水分百分比的总和，以及由于燃烧而产生的水蒸气百分比。

煤炭供应的水分百分比可以通过在源头和适当的处理预防措施以及储存保存系统之后进行控制。即使在石油 - 燃料油和气体的情况下，储存和处理系统也必须确保水分控制很好。

负责烟道气中较高水分含量的因素是：

锅炉管或蒸汽线圈预热器中的泄漏和破损
吹灰过多造成的损坏
水洗系统泄漏和喷嘴泄漏

每当锅炉通过多于一个燃料同时烧制时，露点受到所用燃料量的比率的影响。因此，需要非常精确地控制该比率。如果其中一个燃料具有较高的氢百分比，则烟道气中的水分含量可能会上升。

减少锅炉植物的冷腐蚀：添加剂处理

一些化学添加剂已成功用于防止冷腐蚀以及沉着在冷端。其中一些部署为冷端表面涂料添加剂，而其他部分被添加为燃烧过程中燃料中的添加剂。冷端的表面添加剂被注入锅炉的背面，通过热蒸汽产生部分，使得它们仅在冷端管表面上形成涂层。

减少锅炉厂冷腐蚀:燃料用化学添加剂

基于碱性物质的化学添加剂如镁或铝 - 镁中和含硫化合物如烟道气中存在的硫化合物，从而降低硫酸的形成。这些添加剂降低了钒的催化作用和铁。在表面上形成的沉积物将具有较高的pH值，因此不会发生腐蚀。这些通常用于用于锅炉的石油基燃料油。这些注入锅炉的过热火焰区。由于镁的反应，硫酸镁将沉积在空气预热管中，可以通过使用装有预热器的水冲洗喷嘴清洁。该反应产物是非腐蚀性的，因此污垢预热器空气显着减少。注射的镁化合物的量取决于燃料的硫含量。