淺談DZL型鍋爐的氧腐蝕及其防止措施

吳曉春

摘 要：鍋爐給水中的溶解氧，是造成鍋爐腐蝕損壞的主要因素之一。根據(jù)自己多年來的低壓DZL型鍋爐檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，鍋爐的防腐工作是使用單位的薄弱環(huán)節(jié)，氧腐蝕會(huì)造成DZL型鍋爐煙管腐蝕、穿孔，水冷壁管穿孔泄露、爆管，鍋筒、集箱、管板壁厚減薄等，嚴(yán)重威脅鍋爐安全運(yùn)行。本文就氧腐蝕的機(jī)理、特征、影響因素及發(fā)生過程加以闡述，結(jié)合自己多年來DZL型鍋爐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的氧腐蝕案例，談?wù)劮乐寡醺g的措施。

關(guān)鍵詞：DZL型鍋爐；氧腐蝕；防止措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.004

1 DZL型鍋爐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的氧腐蝕情況

張家港全市擁有300多臺DZL型鍋爐，從每年的定期檢驗(yàn)情況看，鍋爐水垢已不再是最主要的問題，反而氧腐蝕的情況倒比較嚴(yán)重。由于使用單位不配套除氧設(shè)備或者除氧方式選擇不當(dāng)，DZL型鍋爐的氧腐蝕情況比較突出。由于氧腐蝕的存在，減少了鍋爐的使用年限，更為嚴(yán)重的是受壓元件需要修理或者更換。

常見損壞部位：鍋筒水位線附近；鍋殼式鍋爐的鍋筒底、爐膽上方熱負(fù)荷高的部位，后管板等；脹口、角撐板下端部焊角處等殘余應(yīng)力的部位；非受熱面水垢，泥渣沉積物下部，如DZL型快裝鍋爐左右聯(lián)箱的前后端部水流停滯部位的沉積物下部；停用鍋爐的氧腐蝕可以發(fā)生在鍋爐的任何部位，如鍋爐上部的汽空間；鍋爐的進(jìn)水管道和省煤器。進(jìn)水部分氧腐蝕較出口嚴(yán)重。

舉幾個(gè)例子：張家港市妙橋某服裝企業(yè)一臺DZL1-1.0-AII型鍋爐，停爐檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)大量煙管嚴(yán)重氧腐蝕，腐蝕坑深達(dá)煙管壁厚的1/2～2/3，后對煙管進(jìn)行整體更換。張家港市港區(qū)某油脂廠一臺DZL4-1.3-AII鍋爐進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鍋爐右側(cè)集箱距手孔約10cm～50cm處，多處氧腐蝕，腐蝕坑大小￠3～20mm不等，深2～4mm。張家港市某輸水管廠一臺DZL2-1.0-AII鍋爐在停爐檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，鍋筒底部距前管板30cm～120cm處，約20多個(gè)直徑5mm～30mm潰瘍狀腐蝕，腐蝕深度達(dá)3mm左右，有些腐蝕坑連成一片。張家港地區(qū)僅2007年一年，因腐蝕導(dǎo)致煙管或者水冷壁管滲漏的事故就達(dá)6例之多。

2 氧腐蝕的原理及特征

溶解氧腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕。金屬是陽極，遭到腐蝕。溶解氧起到陰極去極化作用。其原理是：鍋爐金屬內(nèi)壁的氧化鐵保護(hù)膜因熱力及水質(zhì)變差等原因部分被破壞，在被破壞的金屬鐵表面和氧化鐵保護(hù)膜表面間形成了局部電池：鐵從陽極析出，所產(chǎn)生的鐵離子會(huì)通過疏松的腐蝕產(chǎn)物層慢慢向外擴(kuò)散，在溶解氧及氫氧根離子存在的情況下，進(jìn)一步氧化成氫氧化鐵。新的腐蝕產(chǎn)物及原有的腐蝕產(chǎn)物堆積在陽極上，則在腐蝕產(chǎn)物內(nèi)的氧濃度和覆蓋在陰極表面上的氧濃度之間會(huì)形成濃度差，產(chǎn)生氧濃差電池。作為陽極的鐵被逐步溶解，加劇了鋼板及鋼管表面的腐蝕，降低了鍋爐的使用壽命。

在溶解氧腐蝕時(shí)，氧化物常常在表面形成許多貝殼狀小鼓包，其直徑從1mm至30mm不等。顏色由黃褐色到磚紅色。刮破鼓包，次層是黑色粉末，屬腐蝕產(chǎn)物。當(dāng)將它清除后便會(huì)出現(xiàn)陷坑，又稱潰瘍腐蝕。

3 氧腐蝕的判別方法

（1）鍋爐在運(yùn)行中沖洗水位計(jì)后水表內(nèi)顏色為紅棕色時(shí)，表明該鍋爐內(nèi)部已發(fā)生全面的氧腐蝕。（2）在進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)深紅色或褐色水垢，說明有腐蝕。在強(qiáng)烈的局部腐蝕處，水垢被染成褐色，很松的附在被腐蝕處，輕輕一敲就會(huì)掉下來。（3）了解鍋爐水處理方式和記錄，爐水分析等，如給水沒有除氧，爐水堿度及PH值偏低，在鍋爐內(nèi)部即有可能產(chǎn)生氧腐蝕。（4）氧腐蝕是點(diǎn)狀腐蝕穿孔或局部腐蝕穿孔，但大面積潰瘍腐蝕時(shí)，將影響受壓元件的強(qiáng)度，發(fā)生塑性爆破，一般作外部觀察即能判斷。

4 影響氧腐蝕的主要因素

4.1 PH值

爐水中H+濃度用PH值來表示。當(dāng)PH值小于4時(shí)，為酸性溶液，接觸水側(cè)鍋爐元件上的氧化膜被溶解，相當(dāng)于酸性溶液直接與元件接觸，腐蝕變快；當(dāng)PH值大于13時(shí)，為堿性溶液，鍋爐受壓元件上的氧化膜又被堿溶液溶解，變成可溶的NaFeO2，金屬表面腐蝕也變快。當(dāng)PH值為10～12時(shí)，最能夠防止腐蝕，在缺氧的時(shí)機(jī)下，腐蝕差不多是停止的。PH值大于11時(shí)，即便有氧，腐蝕速度也大為變低。所以這時(shí)氧化膜比較穩(wěn)定，可阻止氧的侵入。

4.2 水中溶解氧的濃度

水中含氧越多，相對腐蝕會(huì)越厲害。經(jīng)驗(yàn)及研究顯示，當(dāng)含氧量控制在0.1mg/L時(shí)，氧腐蝕速度大約為0.03mm/年，這樣可以減緩腐蝕，延長鍋爐使用年限；當(dāng)含氧量達(dá)到8mg/L時(shí)，氧腐蝕速度大約為1.2mm/年，腐蝕加劇，鍋爐的使用年限大為縮短。

4.3 水中離子的影響

受壓元件在鍋爐內(nèi)的腐蝕速率與鍋水中的含鹽量有關(guān)系，在含鹽量比較低的范圍內(nèi)，腐蝕速率隨鍋水中含鹽量的增高而增高。因?yàn)殄佀暮}量越高，水的電阻就越小，導(dǎo)電度增高，腐蝕也變快了。當(dāng)水中含有氯離子和硫酸根離子等陰離子時(shí)，會(huì)破壞受壓元件上的氧化膜，氧化膜中的氧離子被其他陰離子取代，氧化膜被溶解。氧化膜被破壞后，金屬會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。

4.4 水溫

當(dāng)鍋水溫度升高時(shí)，受壓元件金屬表面溫度也升高，部分氧氣被除去。腐蝕速度與水的加熱溫度出現(xiàn)先上升，到一定程度后再下降的關(guān)系。

4.5 水流速度

氧擴(kuò)散到受壓元件表面的量隨鍋水流速增加而增加。

5 防止鍋爐氧腐蝕的方法

目前鍋爐給水除氧的方法主要有熱力除氧、真空除氧、化學(xué)除氧三大類。

5.1 熱力除氧

氣體在水中的溶解度與水的溫度有關(guān)。在一定的壓力下，隨著水溫升高，氣體的溶解度相應(yīng)降低。熱力除氧就是利用這個(gè)原理，將水加熱到沸點(diǎn)，使水中的氣體溶解度為零，

5.2 真空除氧

真空除氧是利用水的沸點(diǎn)跟隨著壓力的下降而降低的原理，讓真空除氧器內(nèi)保持0.1MPa左右的真空，水溫到達(dá)40℃就可以沸騰了，從而水中的氣體就被排除來了，達(dá)到了除氧的目的。

5.3 化學(xué)除氧

化學(xué)除氧法是通過一定的化學(xué)反應(yīng)來給給水除氧的。常用的有藥劑除氧和鋼屑除氧兩種：

（1）藥劑除氧：往鍋爐給水中添加化學(xué)除氧劑來除氧。除氧劑可用連二亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、二氧化硫、聯(lián)氨，等。將其加入給水后與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成無腐蝕性的物質(zhì)。

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（2）鋼屑除氧：當(dāng)給水流經(jīng)鋼屑除氧器時(shí)，水中的氧在與鋼屑接觸過程中即可使鋼屑氧化同時(shí)除去水中的氧。 上述幾種化學(xué)除氧方法，可以結(jié)合起來使用或者分別應(yīng)用。

6 停爐保養(yǎng)

由于保養(yǎng)不當(dāng)，停爐狀態(tài)下的鍋爐腐蝕一般比使用的鍋爐厲害。當(dāng)鍋爐長期或較長期停止使用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行停爐保養(yǎng)。停爐保養(yǎng)通常分兩種：干法保養(yǎng)和濕法保養(yǎng)。

干法保養(yǎng)是指在鍋內(nèi)及爐膛內(nèi)放置干燥劑進(jìn)行防護(hù)的方法。采用干法保養(yǎng)時(shí)，停爐后，把鍋水放凈，關(guān)閉蒸汽管道、給水管道上的閥門和排污閥，打開人孔，清理受熱面的水垢和灰污，并點(diǎn)小火使受熱面干燥，然后把有干燥劑的托盤放入鍋筒內(nèi)和爐排上，最后關(guān)閉人孔和手孔等，把鍋爐系統(tǒng)上的閥門緊密關(guān)閉，以防外面濕空氣漏進(jìn)鍋爐產(chǎn)生腐蝕。常用的干燥劑有氧化鈣，無水氯化鈣等。

濕法保養(yǎng)是指汽水系統(tǒng)灌注堿性溶液進(jìn)行保養(yǎng)的方法。將鍋爐內(nèi)充入堿性溶液，具有適當(dāng)堿度的水溶液能與金屬表面形成一層氧化膜，防止腐蝕的繼續(xù)進(jìn)行。具體做法：清理鍋內(nèi)水渣、水垢，將鍋爐內(nèi)灌滿水，每噸鍋水中加入2-5公斤氫氧化鈉，或10公斤磷酸三鈉，并加熱到100℃，排除水中的氣體。濕法保養(yǎng)期間，應(yīng)使堿性生水保持充滿狀態(tài)，防止空氣漏入。濕法保養(yǎng)適用于停爐不超過1個(gè)月的鍋爐。

綜上所述，只要做好相應(yīng)的防腐工作，DZL型鍋爐的氧腐蝕問題一定能減輕或者克服，這也是被實(shí)踐所證實(shí)的。

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