幾種常見鍋爐腐蝕的機理分析及防范

劉　輝

[摘要]文章通過幾個典型鍋爐腐蝕事例對鍋爐腐蝕機理進行分析，探討預防鍋爐腐蝕的措施。

[關鍵詞]鍋爐；腐蝕；機理；預防

[作者簡介]劉輝，肇慶市特種設備檢驗所工程師，廣東肇慶，526060

[中圖分類號]TK224

[文獻標識碼]A

[文章編號]1007-7723(2009)09-0054-0002

一、前言

鍋爐受壓元件的腐蝕是鍋爐最常見的一種損壞，對鍋爐的危害極大。鍋爐受壓元件的水側，由于水垢、高鹽度鍋水、高溫蒸氣、溶解氧、游離二氧化碳、氯離子的作用，使金屬發(fā)生腐蝕；鍋爐受壓元件的火側，由于爐灰、煙氣、空氣以及水蒸汽、滲漏的水滴等作用，也使金屬發(fā)生腐蝕。找出鍋爐受壓元件的腐蝕部位，分析其產(chǎn)生的原因，提出消除和預防腐蝕的措施，是我們對鍋爐進行定期檢驗的目的之一。

在對鍋爐進行定期檢驗時，會遇到各種各樣的鍋爐腐蝕，常見的有垢下腐蝕、煙氣腐蝕、應力腐蝕等。下面通過對幾個典型鍋爐腐蝕事例進行分析，探討腐蝕產(chǎn)生的機理，以便找出預防腐蝕的有效措施。

二、垢下腐蝕

當鍋爐受熱面有沉淀物堆積時，不但會使金屬壁過熱而造成損壞，而且會造成腐蝕，這就是我們常說的垢下腐蝕。我們在對廣東西江食品廠的一臺SHW6—13—L(產(chǎn)品編號2618，廣西梧州鍋爐廠制造)進行定期檢驗中發(fā)現(xiàn)距上鍋筒底部無孔封頭端第一節(jié)環(huán)焊縫80mm和200ram處分別有一個φ8mm、深5.0mm和一個φ15mm、深5.0～6.0mm的腐蝕坑；下鍋筒底部無孔封頭直邊段有一個100mm×40mm、深5.0～6.0mm的腐蝕坑，有孔封頭直邊段有一個φ50mm、深4.5～5.0mm的腐蝕坑(見圖1)。在對懷集縣人民醫(yī)院的一臺SHW2－1.25－LIl2(產(chǎn)品編號4878，廣西梧州鍋爐廠制造)進行定期檢驗中發(fā)現(xiàn)距下鍋筒底部無孔封頭端第一節(jié)環(huán)焊縫兩側有一個180mm×50～70mm、深4.0～5.0mm的腐蝕坑(見圖2)。

這兩臺鍋爐有一個共同特點：均為備用爐，停爐時采用未經(jīng)除氧的軟水保養(yǎng)。停爐保養(yǎng)時，鍋筒水側長時間被水浸泡。當鍋筒金屬表面含有雜質或有雜物堆積鍋筒表面時，有雜質或有雜物堆積部位與周邊部位電極電位不同，形成陽極區(qū)和陰極區(qū)。而鍋水是一種電解質并具有極性，于是形成局部電池，產(chǎn)生電化學腐蝕。在水的極性分子吸引下，鋼材表面的一部分鐵原子開始移入鍋水而形成帶正電荷的鐵離子，而鋼材上保留多余的電子并帶有負電荷，在局部電池作用下，鐵離子不斷進入鍋水，在鍋筒表面形成麻點腐蝕。當水中有溶解氧時，由于氧是一種去極化劑，使腐蝕加劇，便有可能形成腐蝕坑。這些腐蝕產(chǎn)物在鍋爐運行時起陰極作用，促使金屬繼續(xù)腐蝕。

另一方面，鍋筒底部是鍋爐水循環(huán)的“死角”，當有局部有雜物堆積時，水循環(huán)進一步不暢，如水處理效果不理想便在此積生水垢、泥渣。

鍋筒底部直接受輻射熱，泥渣沉淀部位熱循環(huán)受阻，金屬壁溫升高，蒸發(fā)率加大，沉淀物與金屬表面之間的鍋水濃縮。又由于這些鍋水不易與沉淀物外部的鍋水混勻，當鍋水中含有氯離子或硫酸根離子等陰性離子，它們會破壞金屬表面的保護膜，產(chǎn)生電化學腐蝕；當鍋水中含有游離NaOH，沉淀物下的鍋水PH值升高到大于13時，金屬壁的氧化保護膜也會被NaOH溶解，使電化學腐蝕加劇。結果在金屬壁表面產(chǎn)生凹凸不平的腐蝕坑。

要防止垢下腐蝕，關鍵在于避免鍋爐金屬表面產(chǎn)生沉淀物，避免產(chǎn)生鐵的腐蝕產(chǎn)物，要有合格的水質處理和進行合理的排污；新鍋爐投入運行前，必須清掃鍋內雜物并進行化學煮爐；鍋爐運行后要定期清洗，清除金屬表面上的腐蝕產(chǎn)物；鍋爐停爐維修時，嚴禁在受壓元件上碰焊引弧，鍋內雜物應及時清理干凈；鍋爐停止使用時，應采取合適的保養(yǎng)措施。

三、煙氣腐蝕

由于燃料中含有一定量的硫化物，燃燒后煙氣中便產(chǎn)生二氧化硫和三氧化硫，與煙氣中的水蒸汽結合成硫酸蒸汽，在一定條件下會凝結在受熱面金屬上，造成腐蝕。我們在對四會金寶利橡膠鞋廠的幾臺HB-306A、HB-308A型臺灣燃油蒸汽鍋爐進行定期檢驗時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)后煙室管板下部腐蝕，由于腐蝕常發(fā)生在管板弧位及弧位以下部位，修磨補焊很不方便。這幾臺鍋爐均為臺新鐵工廠股份有限公司制造，安裝時煙囪均未加防雨傘，燃燒重油。

臺新鐵工廠股份有限公司制造的HB-306A、HB-308A型臺灣燃油蒸汽鍋爐在制造上有一個缺陷，就是煙囪垂直設在后煙室正上方。作為燃料使用的重油中通常含有2％～3％的硫化物，由于燃燒而產(chǎn)生二氧化硫。大約有1％～2％的二氧化硫受煙灰和金屬氧化物等的催化作用生成三氧化硫。二氧化硫、三氧化硫、水蒸汽及燃燒不完全而產(chǎn)生的廢氣在煙囪上升過程中遭遇雨水或富含水分的潮濕空氣時，凝結成含硫酸成分的焦油混合物，順著煙囪回落在后煙室，堆積在后管板上造成腐蝕。

這種煙氣腐蝕又稱硫腐蝕、低溫腐蝕。因此要防止煙氣腐蝕，首先要降低燃料中硫化物的含量；其次要降低煙氣的酸露點，通過提高爐膛溫度，降低空氣過剩系數(shù)，限制三氧化硫的形成；再次要提高排煙溫度，在煙囪上設防雨保護，降低煙囪內的濕氣，減少硫酸蒸汽形成的機會；最后要減少腐蝕的影響區(qū)，改善煙囪位置，使含硫酸成分的焦油混合物不落在鍋爐受壓元件上造成腐蝕。

四、應力腐蝕

鍋爐受壓元件在腐蝕介質和應力的共同作用下所引起的破裂損壞，稱為應力腐蝕。其表現(xiàn)的形式為腐蝕和裂紋共同出現(xiàn)。

我們對四會金寶利橡膠鞋廠的幾臺HB-306A、HB-308A型臺灣燃油蒸汽鍋爐進行定期檢驗時，幾次發(fā)現(xiàn)爐膽前端有開裂現(xiàn)象。2003年底在對一臺編號為1195的HB－308A鍋爐進行定期檢驗時發(fā)現(xiàn)爐膽前端右上部火側有五條長為6～20mm的裂紋，爐膽右下部火側前端50mm、弧長450mm范圍內布滿表面微裂紋。這臺鍋爐因另有后管板煙氣腐蝕嚴重、爐膽鼓包和其他難以修復的缺陷而報廢。

臺新鐵工廠股份有限公司早期制造的HB-306A、HB-308A型臺灣燃油蒸汽鍋爐在制造上的另一個缺陷，就是爐膽與前管板采用角接，而火嘴四周未設擋火墻或設置欠合理、破損，噴出的火焰直接輻射爐膽前端。爐膽伸長部位因燃燒情況變化而頻繁產(chǎn)生伸縮在交變應力作用下，金屬晶格間產(chǎn)生位移，破壞了金屬表面的保護膜。由于電化學腐蝕，在滑移處產(chǎn)生微觀裂紋腐蝕。微觀裂紋腐蝕在交變應力作用下發(fā)展成裂紋。裂紋在交變應力作用和裂紋尖端的陽極溶解過程的共同作用下不斷地發(fā)展，形成腐蝕開裂。

對于臺新鐵工廠股份有限公司早期制造的HB-306A、HB-308A型臺灣燃油蒸汽鍋爐，許多使用單位為避免鍋爐損壞造成不必要的損失，對爐門作技術改進，比如在爐膽伸長部位處設擋火墻防止煙氣短路，避免火焰直接輻射爐膽前端。

在對臺新鐵工廠股份有限公司早期制造的HB-306A、HB-308A型臺灣燃油蒸汽鍋爐進行定期檢驗時，爐膽伸長部位是應特別注意的地方，檢驗時一定要清洗干凈上面的油污，必要時作表面探傷。

五、結語

由于鍋爐的工作環(huán)境比較惡劣，而各使用單位鍋爐管理水平參差不齊，鍋爐的運行狀況又千差萬別，停爐保養(yǎng)方式也不一樣，所以鍋爐發(fā)生腐蝕的幾率、程度和類型也有所不同。在分析鍋爐腐蝕時一定要根據(jù)鍋爐的結構、運行條件綜合考慮，具體情況具體分析，這樣才能有效地預防腐蝕的發(fā)生。

[參考文獻]

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