某工業(yè)鍋爐大面積腐蝕的成因分析

摘#8195;要 某工業(yè)鍋爐投用僅3個(gè)月就出現(xiàn)鍋爐大面積腐蝕穿孔泄漏事故，本文對(duì)這一情況進(jìn)行缺陷成因分析，初步判斷是加藥不當(dāng)，造成鍋爐水堿度或pH偏高，造成堿腐蝕，并提出缺陷預(yù)防措施及意見。

關(guān)鍵詞 堿腐蝕；加藥不當(dāng)；缺陷成因分析

中圖分類號(hào) TK 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)031-0166-01

福建某食品企業(yè)的一臺(tái)DZG3-1.25-WⅡ型工業(yè)鍋爐，工作壓力為1.25 Mpa，額定蒸發(fā)量為3 t/h，固定爐排，燃料為Ⅱ類無煙煤。該鍋爐補(bǔ)給水是使用水庫水，該鍋爐水處理型式采用鍋內(nèi)加藥，藥劑為燒堿，加藥時(shí)司爐工一次性把整袋燒堿投入給水池；該鍋爐投用時(shí)尚未配備水處理化驗(yàn)人員，所以鍋爐運(yùn)行時(shí)未監(jiān)測鍋爐給水、鍋水水質(zhì)；該鍋爐因生產(chǎn)緊張常超負(fù)荷運(yùn)行，并僅偶爾在低負(fù)荷時(shí)排污。投入運(yùn)行三個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)煙管穿孔泄漏事故，導(dǎo)致緊急停爐、企業(yè)停產(chǎn)。

1 宏觀檢查

打開鍋爐所有人手孔，對(duì)鍋爐內(nèi)部進(jìn)行了全面檢查，鍋爐內(nèi)部幾乎未發(fā)現(xiàn)水垢，金屬表面幾乎沒有完整的保護(hù)膜，鍋筒下側(cè)、后管板中下側(cè)發(fā)現(xiàn)大面積潰瘍型腐蝕坑，深約2 mm-5 mm；煙管、壁管均發(fā)現(xiàn)大面積潰瘍型腐蝕坑 ，深1 mm-3 mm，部分已穿孔泄漏；腐蝕部位有堅(jiān)硬的黑褐色腐蝕產(chǎn)物。前管板、下降管、液位以上區(qū)域未發(fā)現(xiàn)腐蝕坑。整體腐蝕情況明顯是向火側(cè)、溫度高的高熱負(fù)荷區(qū)域腐蝕較明顯：因爐膛中部有擋火墻，鍋筒底部中央幾乎未發(fā)現(xiàn)腐蝕，底部中央兩側(cè)受幅射加熱區(qū)腐蝕明顯；水冷壁管明顯是向火側(cè)腐蝕更嚴(yán)重；高溫區(qū)進(jìn)口段煙管腐蝕明顯比低溫區(qū)更深；未受熱的下降管、集箱未發(fā)現(xiàn)腐蝕，前管板腐蝕也不明顯，經(jīng)壁厚檢測，未發(fā)現(xiàn)明顯減薄。

2 檢測項(xiàng)目結(jié)果

1）將該爐給水取樣檢測，檢測結(jié)果：pH值7.7；給水硬度為1.2 mmol/L；濁度1.5；符合GB/T1576-2008標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)要求。鍋水已排空，無法檢測。

2）對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行分析：腐蝕產(chǎn)物主要是鐵氧化物。

3）查鍋爐出廠資料，各部位材質(zhì)如下：鍋筒、管板：Q345R；下降管、集箱、壁管、煙管：20，GB3087-2008。

管樣化學(xué)成分分析：爐管管樣主要成分均正常，符合20，GB3087-2008的標(biāo)準(zhǔn)。

4）對(duì)割取的腐蝕部位爐管管樣進(jìn)行了顯微分析，從組織和夾雜物分布認(rèn)為是正常的。

3 缺陷成因分析

該鍋爐呈現(xiàn)的幾乎所有受熱承壓部位都出現(xiàn)腐蝕情況較少見，應(yīng)是水質(zhì)異常才會(huì)出現(xiàn)這種情況；但由于使用單位管理不善，未配備水處理人員，未作水質(zhì)化驗(yàn)及記錄，發(fā)生事故后鍋水已排空，無法監(jiān)測鍋水水質(zhì)，補(bǔ)給水經(jīng)化驗(yàn)符合GB/T1576-2008標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)要求。一度給該缺陷成因分析造成困擾。后經(jīng)調(diào)查，該鍋爐水處理型式采用鍋內(nèi)加藥，藥劑為燒堿，加藥量未經(jīng)計(jì)算，加藥時(shí)司爐工一次性把整袋燒堿投入給水池，再由水泵抽進(jìn)鍋爐，這種加藥方式極易造成鍋水PH值超標(biāo)，堿度過大（至少是短時(shí)超標(biāo)），再加上該鍋爐常處于超負(fù)荷狀態(tài)，使游離的氫氧化鈉濃縮到危險(xiǎn)的濃度（特別是受熱溫度較高的高熱負(fù)荷部位），造成鍋內(nèi)堿腐蝕，直至穿孔泄漏。

根據(jù)調(diào)查獲得鍋爐加藥方式、鍋爐內(nèi)表面的腐蝕狀況和腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果，初步判斷是加藥不當(dāng)，導(dǎo)致鍋水PH值超標(biāo)，堿度過大，造成鍋內(nèi)堿腐蝕，直至穿孔泄漏。

4 腐蝕破壞機(jī)理分析

堿腐蝕是指游離的氫氧化鈉對(duì)金屬的腐蝕。鍋爐水堿度或PH偏高時(shí)，在高熱負(fù)荷部位由于水流不暢或發(fā)生核態(tài)沸騰造成堿濃度過高發(fā)生堿腐蝕。濃縮堿的存在將損壞四氧化三鐵保護(hù)膜，造成金屬以光滑起伏刨槽形式的腐蝕，它的深度是濃度和金屬與堿接觸時(shí)間的函數(shù)。

在常溫下，只有當(dāng)氫氧化鈉濃度高于30%時(shí)，才會(huì)因?yàn)殇撹F表面氧化膜的溶解而引起腐蝕。但在鍋爐的高溫高壓力條件下，鍋水中含有5%～10%的氫氧化鈉，也能使鋼鐵發(fā)生較強(qiáng)烈堿腐蝕。鍋爐在運(yùn)行正常的情況下，是不會(huì)造成堿腐蝕的，即使pH=13，鍋水中相當(dāng)于NaOH含量也不過0.5%左右，碳鋼在這樣濃度的堿濃液是非常穩(wěn)定的。發(fā)生堿腐蝕原因是由于爐管的局部發(fā)生了堿的濃縮，使氫氧化鈉達(dá)到危險(xiǎn)的濃度，這時(shí)鋼鐵表面的保護(hù)膜四氧化三鐵首先和濃NaOH反應(yīng)，隨后其下的基體金屬鐵也和NaOH反應(yīng)，產(chǎn)生鐵酸鈉和亞鐵酸鈉。而這兩種物質(zhì)又可與滲入的鍋水發(fā)生水解反應(yīng)，生成氧化鐵和氧化亞鐵腐蝕產(chǎn)物和NaOH，后者又繼續(xù)腐蝕金屬，整個(gè)反應(yīng)過程并不消耗NaOH，使腐蝕一直繼續(xù)下去。堿性腐蝕一般具有局部性的特性，呈現(xiàn)小溝槽或不規(guī)則的潰瘍型。堿腐蝕的作用，主要是溶解鋼鐵表面的氧化膜，使其表面失去作用，從而創(chuàng)造了腐蝕過程連續(xù)發(fā)生的可能性。

5 缺陷預(yù)防或監(jiān)控措施及意見

根據(jù)GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：額定蒸發(fā)量小于或等于4 t/h，且額定蒸汽壓力小于或等于1.3 Mpa的自然循環(huán)蒸汽鍋爐、對(duì)水汽質(zhì)量無特殊要求的汽水兩用鍋爐、額定功率小于或等于4.2 MW非管架工承壓的熱水鍋爐，均可采用單純鍋內(nèi)加藥水處理。該使用單位鍋爐符合要求，允許采用鍋內(nèi)加藥水處理，但鍋內(nèi)加藥量是需要科學(xué)計(jì)算，加藥方式要符合要求。鍋內(nèi)加藥處理藥劑用量的確定通常分兩種，一是根據(jù)原水的硬度、堿度和鍋水需維持的堿度、鍋爐排污率等參數(shù)，并按化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算確定，二是按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)用量進(jìn)行

計(jì)算。

根據(jù)TSG G5001-2010《鍋爐水（介）質(zhì)處理監(jiān)督管理規(guī)則》規(guī)定：鍋爐使用單位應(yīng)當(dāng)結(jié)合本單位珠實(shí)際情況，明確崗位職責(zé)，建立健全水（介）質(zhì)處理管理制度并且嚴(yán)格執(zhí)行，確保水（介）質(zhì)的質(zhì)量符合要求。鍋爐使用單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)鍋爐的數(shù)量、參數(shù)、水源情況和水處理方式等配備相應(yīng)的鍋爐水處理作業(yè)人員。鍋爐使用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)水汽質(zhì)量定期進(jìn)行常規(guī)化驗(yàn)分析。該使用單位長期對(duì)水處理工作不重視，未配備水質(zhì)化驗(yàn)人員，未作水質(zhì)分析及記錄，長期任由司爐工隨意加藥。此次爐因加藥不當(dāng)出現(xiàn)鍋爐腐蝕損壞，損失較大，須引起企業(yè)對(duì)水處理作業(yè)重視，培訓(xùn)水質(zhì)化驗(yàn)人員，作好水質(zhì)化驗(yàn)工作，合理加藥，科學(xué)排污，避免同類事故的發(fā)生。

對(duì)該使用單位建議將蒸汽冷凝水回收利用，可大大減少補(bǔ)給水量，顯著降低燃料消耗，而且回水純凈，雜質(zhì)少，可提高水質(zhì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]姚繼賢.工業(yè)鍋爐水處理及水質(zhì)分析[M].勞動(dòng)人事出版社，1987.

[2]李茂東，林錫輝.鍋爐腐蝕原因分析及預(yù)防[J].暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版，2003，24(01).