一起DZG鍋爐鍋筒底部嚴(yán)重腐蝕的原因分析

廖安

（福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院福州一部福建農(nóng)林大學(xué)　福建　福州　350007）

一起DZG鍋爐鍋筒底部嚴(yán)重腐蝕的原因分析

廖安

（福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院福州一部福建農(nóng)林大學(xué)福建福州350007）

通過分析一起DZG鍋爐鍋筒底部嚴(yán)重腐蝕，針對鍋爐一年之內(nèi)腐蝕嚴(yán)重，根據(jù)現(xiàn)場腐蝕面積、部位、腐蝕產(chǎn)物等分析腐蝕原因，并對今后鍋爐運(yùn)行提出參考依據(jù)。

蒸汽鍋爐；鍋筒底部嚴(yán)重腐蝕；垢下腐蝕；水質(zhì)

我市某包裝彩印有限公司于2009年11月安裝投用的一臺DZL4-1.25-WⅡ型蒸汽鍋爐在2014年12月進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋筒下半部筒體大面積垢下腐蝕，腐蝕深度約1.0～10mm，經(jīng)壁厚檢測最小厚度6.0mm。本文就這一事故的原因及有關(guān)情況作一全面介紹。

1　鍋筒底部的腐蝕現(xiàn)象

1.1腐蝕發(fā)生的范圍

該鍋爐每年都有進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)，2012年11月與2013年11月檢驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)鍋筒底部垢下腐蝕，水垢2.0～4.0mm，腐蝕深度約1.0～2.0mm。僅僅經(jīng)過一個(gè)檢驗(yàn)周期，2014年12月檢驗(yàn)時(shí)，鍋筒下半部筒體大面積垢下腐蝕，底部鍋筒經(jīng)腐蝕后的下鍋筒如同丘陵?duì)?，圖1腐蝕面積幾乎為100%下半部鍋筒。

圖1　

1.2腐蝕的特征

鍋筒底部大量水垢，鍋爐底部經(jīng)檢驗(yàn)錘敲打后，水垢及鍋筒腐蝕處金屬成塊狀脫落，顏色為黑色或黑褐色物質(zhì)（圖2），底部鍋筒經(jīng)腐蝕后的下鍋筒如同丘陵?duì)?，腐蝕深度約1.0～10mm，其中底部直接受熱面處經(jīng)壁厚檢測最小厚度6.0mm。

圖2　

1.3鍋爐的原始信息和現(xiàn)場設(shè)備情況

經(jīng)查閱質(zhì)量證明書，鍋筒內(nèi)徑為1800mm，壁厚16mm，材質(zhì)為Q345R?，F(xiàn)場給水為地下水，燃料為無煙煤，水處理設(shè)備僅半年前加裝，現(xiàn)場司爐工一名，無持證水處理人員。

2　歷次水樣化驗(yàn)情況

一個(gè)檢驗(yàn)周期，鍋爐腐蝕情況嚴(yán)重加劇，因此筆者查閱了該公司鍋爐的歷年水質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告，結(jié)果歷次水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果均不合格，水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告分析水質(zhì)存在給水硬度偏高的情況，具體表現(xiàn)為：鍋水酚酞堿度偏低；全堿度偏低；pH（25℃）偏低；磷酸根（mg/ L）偏低等。

3　腐蝕原因分析

3.1水質(zhì)

歷次水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果均不合格，水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告分析水質(zhì)存在給水硬度偏高的情況，鍋爐給水硬度偏高，說明鍋爐進(jìn)水未進(jìn)行處理或處理不合格，大多未進(jìn)行水質(zhì)處理的給水都會出現(xiàn)硬度偏高的現(xiàn)象，如果鍋爐給水硬度偏高，就會造成鍋爐堿度的偏低，造成鍋爐結(jié)垢和腐蝕的現(xiàn)象；pH（25℃）偏低，說明鍋爐的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)處于一種不合理的pH值范圍，不滿足鍋爐運(yùn)行要求的pH值；磷酸根（mg/L）偏低或者極低，說明鍋爐在運(yùn)行期間從未對鍋爐添加除垢劑或其他鍋爐藥劑（如含有磷酸三鈉、Na2CO3等水質(zhì)處理鍋內(nèi)藥劑成分。

3.2氧腐蝕

如圖2所示，氧腐蝕產(chǎn)物大致可分為三層，最內(nèi)層為價(jià)鐵水合氧化物FeO.nH2O。它可看成FeOH脫水的產(chǎn)物，呈黑色；最外層為三價(jià)鐵的水合氧化物Fe2O3.H2O它可以看成是FeOH3脫水的產(chǎn)物；鐵氧化物中間往往有一層黑褐色的中間層其分子式可用Fe3O4nH2O表示Fe2O3，通常有兩種異構(gòu)物，一種是Fe2O3呈棕色，另一種是Fe2O3呈磚紅色。

在水中氧含量一定的情況下，傳熱壁面溫度越高，溶解氧的性質(zhì)越活潑，越容易發(fā)生氧腐蝕，雖然水中氧的溶解度是隨著沮度的降低而增加，但是水的溫度在150℃以上，氧腐蝕的速度將大大加快[1]。這就解釋了為何在鍋筒直接受熱面腐蝕最嚴(yán)重。

3.3氧腐蝕后產(chǎn)物進(jìn)一步的電化學(xué)腐蝕

鍋爐水垢水垢2.0～4.0mm，垢下氧腐蝕后，垢內(nèi)的氧化物與金屬壁之間還產(chǎn)生了電化學(xué)腐蝕。氧化物電位高，成為陰極，而金屬壁電位低，為陽極。陽極的鐵離子不斷溶入爐水，與氧化鐵及氧化銅生成新的高位氧化鐵，其化學(xué)反應(yīng)如下：

4Fe4O3+Fe_÷3Fe3O4

4CuO+3F—Fe3O4+4Cu

同時(shí)密閉鍋筒內(nèi)，鍋水中的金屬在沒有保護(hù)膜和堿性物質(zhì)條件下，鍋水的溫度越高，腐蝕速度越快，水溫度高的區(qū)域，金屬表面的溫度也高，鐵離子在水溶液中的擴(kuò)散速度加快，電解質(zhì)水溶液的電阻降低，這些都會加劇腐蝕電池陰、陽兩極的電極過程，使金屬表面腐蝕加劇。這就解釋了為何在鍋筒直接受熱面腐蝕最嚴(yán)重。

3.4鍋爐排污

根據(jù)現(xiàn)場與司爐工交流溝通，鍋爐出現(xiàn)腐蝕事故之前對排污重視不夠，只是一周甚至幾周月才排排污，鍋筒下部由于結(jié)垢問題本身就是水循環(huán)較為薄弱的環(huán)節(jié)，再假設(shè)鍋爐排污不好，在鍋筒底部沉積了大量的水垢水渣和懸浮物。

4　結(jié)語

鍋爐日常的水質(zhì)處理工作的尤為重要，水質(zhì)不好引起水垢和腐蝕等一連串的后果，鍋爐在初期發(fā)現(xiàn)水質(zhì)和鍋爐水垢，應(yīng)采取除垢措施并加強(qiáng)日常水質(zhì)處理工作，防止問題進(jìn)一步加劇，確保鍋爐安全、節(jié)能、高效運(yùn)行。鍋爐內(nèi)檢過程中，發(fā)生，在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)過程中，應(yīng)檢查水處理設(shè)備使用情況和水質(zhì)報(bào)告中各參數(shù)值，如果在檢查過程中，現(xiàn)場既無水處理設(shè)備，且水質(zhì)報(bào)告又不合格，則應(yīng)懷疑該鍋爐存在垢下腐蝕的可能，尤其是鍋筒底部前半部受熱面的垢下腐蝕。

[1]楊衛(wèi)國.（溶）氧腐蝕——一種容易被忽視的腐蝕形式廣州化工.2005，33（3）.

[2]朱小文，姚麗英.小容量熱水鍋爐的氧腐蝕及防治.大同職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001.

[3]張輝.工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)[M].氣象出版社，2000.

TK224

A

1673-0038（2015）23-0114-02

2015-5-22

廖安（1991-），男，助理工程師，主要從事鍋爐、壓力容器、壓力管道制造、安裝過程監(jiān)督檢驗(yàn)與定期檢驗(yàn)工作。