蒸汽锅炉氧腐蚀的原因及措施
摘要：在日常的蒸汽锅炉检查和检验中，我们发现大多数蒸汽锅炉在内受热面各个系统中均不同程度存在大小不等腐蚀或均匀的小麻点，对锅炉的安全构成了威胁，而且会大幅度降低蒸汽锅炉的使用寿命。本文就工业蒸汽锅炉中普遍存在的较为严重的氧腐蚀，从理论上对其机理、特征及影响因素和发生过程加以阐述论证,并结合自己近年来进行锅炉检验的实际体会,提出防止对策，以期对锅炉的防腐有所帮助。
关键词：氧腐蚀、影响因素、对策
一、锅炉的氧腐蚀现状
近年来，随着经济的发展，伴随着蒸汽锅炉数量也快速增加，从定期的检查和检验情况来看，由于不按GB1576—85的要求进行除氧，不能有效地控制给水和锅水指标，锅炉运行方式不合理，自身结构的缺陷，锅炉保养跟不上等等，导致锅炉内受热面的受力部件的氧腐蚀现象很严重。据统计，不同程度的氧腐蚀锅炉台数约占总数的10%左右。在这10%的锅炉中，轻者使受力部件的壁厚减薄，降低了锅炉的使用寿命，重者使元件无法满足强度要求，需要修理或提前报废，更严重者达到了临界爆炸的状态，直接威胁着人们的生命和财产安全。来说几个典型例子：(1)某单位的KZL2—7蒸汽锅炉右集箱(φ159×6mm)中底部，在停炉检验时发现有—处120mm的溃疡腐蚀，经铲除腐蚀物，发现剩余壁厚仅0.5mm。(2)某厂生产用锅炉KZL4—13，刚运行3个采暖期，定期检验时发现，烟管(φ57×3.5mm)溃疡腐蚀深度已达2.5mm～3.0mm，因氧腐蚀问题，锅炉只能降压运行，无法满足要求而报废。(3)某单位SZL9—5型蒸汽锅炉改热水锅炉，锅筒内壁大面积溃疡腐蚀，深度达3.0mm，锅内胀接管端溃疡腐蚀，管头厚度仅剩0.5mm。
二、氧腐蚀的机理和特征
按照机理来说，可把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。一般化学腐蚀无电流产生，而电化学腐蚀则伴有电流的产生。对锅炉受热面受力元件来说，水则以电化学腐蚀为主，火则(或烟气侧)以化学腐蚀为主。氧腐蚀实际上是一种电化学腐蚀，其机理为：由于锅炉水是一种有极性的电解质，在水的极性分子的吸引下，钢材表面的一部分铁原子，开始移入炉水而成为带正电的铁离子，而钢材上保留多余的电子带负电荷。若铁离子不断进入锅水，则使钢板(管)上逐渐出现坑洞，产生了腐蚀。锅水中的溶解氧具有去极化作用，会使这一过程加剧。而去极化作用的强弱与含氧量多少有关，也就是说溶解氧的含量决定着腐蚀的强弱，而两者成线性正比关系。
三、影响氧腐蚀的主要因素
1、水中溶解氧的浓度
锅炉给水不经过除氧的话，在水体中就含有溶解氧，这样给水在锅炉内会引起以电化学方位进行的氧腐蚀现象，铁和氧形成两个电极，氧的电极总比铁的电极电位高。大量补入的原水未采用钠离子交换软化和未采用任何除氧方式。锅炉由于用气量大，需要大量均衡连续的给水，当补给水水质达不到标准要求，补给水中的重碳酸盐在炉内加热的过程中产生二氧化碳；或在直接补入生水的过程中，即补进了溶解氧，对锅炉金属壁面产生腐蚀。
2、锅水的PH值
在标准中碱度规定是6-26mmol／L现控制在18—24mmol／L。标准中PH值规定为1O～l2，现控制在1l～l2(最低1O．5)。因为PH值是引起金属腐蚀的重要因素之一。PH值越低越容易产生腐蚀，PH值越高腐蚀越低，当PH值为9．5～10时，无氧的情况下腐蚀过程可基本停止，当PH值为12时，铁的腐蚀速度受氧的浓度影响不大，几乎趋近于零。3、水的温度
锅水的温度高，钢材表面温度也高，按照化学动力学规律，则Fe2+在水溶液中的扩散速度加快，电解质水溶液的电阻降低，因而腐蚀速度加快。对低压锅炉来说，其汽水系统的加热属于开式系统，所以温度升高时，部分氧气被除去，这样腐蚀速度与水的加热温度就必然出现一种先上升，到一定程度后再下降的关系，实验数据表明，t=65~70℃时均匀氧腐蚀最严重。对于局部腐蚀(溃疡腐蚀)，研究结果表明随着水温的升高，局部腐蚀的程度和速度明显提高，且腐蚀的最大值发生于T=90—100℃之间。这对于低温(95℃)采暖热水锅炉极为不利，这也是造成常见热水锅炉氧腐蚀问题很严重的原因。
4、水流速度
当流速增加时，氧气扩散到金属表面的量也增加，使腐蚀过程加快，同时，过大的流速会造成金属破坏，产生冲击腐蚀。
四、防止氧腐蚀的对策
1、除去水中的溶解氧
根据前面的论述，我们发现，水中的溶解氧是发生氧腐蚀的元凶，而且随着含氧量的升高，腐蚀速度和程度加剧，因此，必须采取措施除氧，对低压锅炉来讲，简单易行的方法为热力除氧和化学除氧或两者结合。
2、保证锅水的PH值在合理的范围
按GB1576-2001规定，锅水PH=10—12，但其前提是在给水进行了充分除氧时，才能保证腐蚀程度较弱。目前，从运行锅炉的实际情况来看，大多数锅炉未配除氧设备，即使配有除氧器的，运行效果也不理想，在这种情况下，就不能死套水质标准，而要根据实际情况调整PH值的范围，因此，笔者认为宜将锅水的PH值控制在7—10范围内，因为只有这样腐蚀程度才最弱。
3、控制水的温度
由前面论述可知,在开式系统中，当水温T=65~70℃时，均匀腐蚀最强烈，T=90~100℃时，局部腐蚀最剧烈。因此对热水锅炉和蒸汽锅炉的省煤器而言，在设计中或选用时应考虑到这一因素，对热水锅炉应尽量采用高温热水采暖，从而避开90~100℃时的腐蚀区域，对蒸汽锅炉的省煤器来讲，出水温度应尽量低(T﹤65℃)，或尽量高(T﹥100℃)，一避免氧腐蚀，实际上我国标准中规定的省煤器出水温度已经满足了这一点，需要指出的是，从防止氧腐蚀的角度出发，标准中应取消95°/70°参数的热水锅炉。
4、水流速度
在锅炉设计时应考虑到水流速度对氧腐蚀的影响，从而给定一个最佳值。
5、运行方面应做到
①充分保证除氧器的运行效果，减少水中溶解氧。
②对于热水锅炉应尽量减少系统泄漏量，从而减少系统的补水量，最好使补水量控制在系统循环水量的0.5%以内。
③在热水锅炉的循环系统中设置合适有效的放气装置。
④加强水质处理和化验的监督，定时按要求排污。
6、停炉保养
在蒸汽锅炉的使用过程中，如果频繁停炉，而且停炉期间不采取保护措施的话，就会致使含氧的潮湿空气进入国内，造成炉胆及烟管金属发生氧腐蚀。因此，做好停炉保养工作是防止氧腐蚀的有效途径之一，通常短期停炉采用湿保养法，长期停炉采用干保养法。
综上所述，只要充分作好以上六点，氧腐蚀问题一定能得到抑制或克服，这也被实践所证实。
