金属的腐蚀现象由多种机制导致,其中电化学腐蚀是最为普遍的一种。当金属暴露于水溶液环境或潮湿的大气条件下,其表面会自然形成一种微型的电池系统,即腐蚀电池(在此系统中,电极通常被称为阴极和阳极,而非正极和负极)。在阳极部位,金属会发生氧化反应,导致阳极金属的溶解;而在阴极部位,则主要发生还原反应,通常仅作为电子传递的媒介。
腐蚀电池的形成,根源在于金属表面吸附了空气中的水分,进而形成一层薄薄的水膜。这层水膜会溶解空气中的某些成分(如氧气、二氧化碳等),从而转化为电解质溶液。同时,浸泡在这层溶液中的金属往往并非纯净物,例如工业用钢铁,实质上是一种合金,除了铁元素外,还含有石墨、渗碳体以及其他金属和非金属杂质,这些杂质大多没有铁活泼。
在这种情形下,铁作为较为活泼的金属,会充当腐蚀电池的阳极;而那些相对不活泼的杂质,则成为阴极。由于铁与这些杂质紧密相邻,它们之间便构成了腐蚀电池的基本结构,使得腐蚀过程得以持续进行。
金属表面与铁垢间存在的电位差异,会诱发金属的局部腐蚀,这种腐蚀多以坑蚀的形式出现,并主要集中在水冷壁管沉积物下方及热负荷较高的区域,如喷燃器周边、炉管的向火侧等,进而可能迅速导致金属穿孔或超温爆管的问题。尽管铜铁的高价氧化物对钢铁具有一定的腐蚀性,但其影响相对有限。然而,一旦有氧气的补充,这种腐蚀便会加剧并持续进行,其危害性不容忽视。
一方面,这种腐蚀会在短时间内对停用设备的金属表面造成大面积损害。另一方面,停用腐蚀还会在金属表面形成沉积物,并导致表面粗糙,当机组启动和运行时,给水中的铁含量会因此增加。这不仅加速了炉管内铁垢的形成,同时也加剧了热力设备在运行过程中的腐蚀程度。