蒸汽鍋爐氧腐蝕的原因及其預(yù)防措施探討

刁呈振+沈國(guó)香

摘要：對(duì)于蒸汽鍋爐而言，容易在使用過(guò)程中出現(xiàn)程度不同、大小不等的氧腐蝕情況，既對(duì)其安全運(yùn)行構(gòu)成了較大威脅，也會(huì)縮短其服役期限，文章對(duì)蒸汽鍋爐氧腐蝕作了概述，并就其原因和預(yù)防措施作了探討。

關(guān)鍵詞：蒸汽鍋爐；氧腐蝕；預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TK228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）07-0076-02

伴隨著工業(yè)發(fā)展進(jìn)程的加快，蒸汽鍋爐的數(shù)量與日俱增，使用頻率也隨之上升，從而為工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了巨大的效益。但與此同時(shí)，蒸汽鍋爐受自身缺陷、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜、日常運(yùn)維不善等諸多因素影響，氧腐蝕現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，從而對(duì)蒸汽鍋爐運(yùn)行效率和質(zhì)量構(gòu)成了威脅，這就要求我們基于對(duì)蒸汽鍋爐氧腐蝕原因的分析，探討合理可行的預(yù)防措施。

1 蒸汽鍋爐氧腐蝕概述

通常，20#鍋爐鋼和16MnR鋼多用于制作蒸汽鍋爐，若其在投運(yùn)后的一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有進(jìn)行必要的除氧處理，蒸汽鍋爐便會(huì)在氧腐蝕的作用下出現(xiàn)局部凹坑或加重水垢形成，如其中的對(duì)流管會(huì)由于管壁較薄出現(xiàn)腐蝕穿孔，加之此時(shí)鍋爐處于運(yùn)行狀態(tài)，則可能因?qū)α鞴鼙堰M(jìn)而引發(fā)鍋爐事故。雖然我國(guó)當(dāng)下已在蒸汽鍋爐防腐工作中取得了較大進(jìn)展，促使其氧腐蝕問(wèn)題得到了一定的緩解，但尚未得到根治，畢竟造成該問(wèn)題的成因復(fù)雜，難以控制。故鑒于氧腐蝕為蒸汽鍋爐的可靠運(yùn)行、功能效益和使用壽命構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，積極探討預(yù)防措施勢(shì)在必行。

2 蒸汽鍋爐氧腐蝕的原因

若以機(jī)理特征為劃分標(biāo)準(zhǔn)，蒸汽鍋爐氧腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，其中蒸汽鍋爐受熱面的火側(cè)多為化學(xué)腐蝕，水側(cè)多為電化學(xué)腐蝕，而氧腐蝕的實(shí)質(zhì)屬于電化學(xué)腐蝕，主要與下述因素有關(guān)：

2.1 鍋爐水溫

對(duì)于蒸汽鍋爐而言，其汽水加熱系統(tǒng)具有開(kāi)式特征，且當(dāng)其供回水溫度保持額定溫度時(shí)效率最高，但無(wú)論水溫過(guò)高還是過(guò)低，均易生成可直接腐蝕鍋爐的冷凝水。如當(dāng)爐內(nèi)水溫上升時(shí)，鋼材表面溫度隨之升高，會(huì)因降低電解質(zhì)水溶液電阻而加快氧腐蝕，且t分別處于65℃～70℃和90℃～100℃時(shí)均勻和局部氧腐蝕最為嚴(yán)重；若爐內(nèi)水溫較低，則易生成SO2進(jìn)而腐蝕蒸汽鍋爐。

2.2 爐水PH值

爐水PH值經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致蒸汽鍋爐內(nèi)側(cè)金屬出現(xiàn)氧腐蝕，而且隨著該值的降低，其腐蝕作用逐漸增強(qiáng)，但當(dāng)其值升高時(shí)腐蝕作用反而會(huì)減弱。一般情況下，若爐水PH值小于4，金屬均勻腐蝕加重；若其處于4～7.0之間，均勻腐蝕較弱；若其處于7～10范圍且為無(wú)氧狀態(tài)時(shí)，氧腐蝕作用基本停止；當(dāng)其大于10時(shí)，鋼材會(huì)出現(xiàn)局部氧腐蝕；因此當(dāng)PH處于9.5～10范圍內(nèi)時(shí)，金屬氧腐蝕最慢。

2.3 水中溶解氧

之所以強(qiáng)調(diào)在為蒸汽鍋爐注水時(shí)進(jìn)行除氧操作，主要是因?yàn)樗腥芙庋醯拇嬖谌菀资瑰仩t發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而處出現(xiàn)氧腐蝕，而且蒸汽鍋爐的正常運(yùn)行本就需要連續(xù)而均衡的注入大量的水，但無(wú)論是直接注入，還是實(shí)際操作沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，均會(huì)補(bǔ)進(jìn)溶解氧直接腐蝕鍋爐內(nèi)壁。此外實(shí)踐表明，若爐水含氧濃度低于0.1mg/L，鍋爐約有30余年的使用壽命，若該值高于8mg/L，其腐蝕速度會(huì)明顯加快。

此外，若以較高的速度注入水流，既會(huì)增加金屬表面氧的擴(kuò)散量，加快腐蝕速度，也會(huì)因沖擊力較大出現(xiàn)金屬?zèng)_擊腐蝕。

3 蒸汽鍋爐氧腐蝕的預(yù)防措施

由上可知，蒸汽鍋爐氧腐蝕的原因較多，控制難度較大，其中最有效的治理辦法便是預(yù)防為主，這就要求我們以氧腐蝕影響因素為切入點(diǎn)，制定針對(duì)性的預(yù)防措施，同時(shí)配以完善的日常管理和維護(hù)，進(jìn)而最大程度的降低蒸汽鍋爐的氧腐蝕。具體可參考下述幾點(diǎn)措施：

3.1 嚴(yán)格控制爐內(nèi)水溫

由于水溫偏低或偏高均會(huì)增大蒸汽鍋爐氧腐蝕的幾率，從而為其正常運(yùn)行和壽命埋下隱患，因此加強(qiáng)爐內(nèi)水溫控制，盡量使其遠(yuǎn)離氧腐蝕最為嚴(yán)重所對(duì)應(yīng)的溫度，是消除水溫影響這一隱患的關(guān)鍵。如針對(duì)蒸汽鍋爐中的省煤器，應(yīng)在設(shè)計(jì)之初或選用過(guò)程中充分考慮水溫因素，并著力將其出水溫度控制在65℃以下或100℃以上，具體應(yīng)視情況而定，如此一來(lái)，便可以有效避開(kāi)均勻氧腐蝕和局部氧腐蝕最嚴(yán)重的溫度范圍，從而避免或降低水溫對(duì)鍋爐的氧腐蝕作用。

3.2 有效調(diào)節(jié)爐水PH值

試驗(yàn)表明，有效調(diào)節(jié)爐水PH值也有助于緩解蒸汽鍋爐氧腐蝕現(xiàn)象，而且據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)蒸汽鍋爐水的PH值符合10

效果。

3.3 及時(shí)進(jìn)行水溶解氧處理

與上述蒸汽鍋爐氧腐蝕預(yù)防措施相比，及時(shí)處理水溶解氧操作的難度較大，不確定性也較多，畢竟鍋爐注水本身便會(huì)引入一定的氧，因此經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐，總結(jié)了下述幾種除氧方法：化學(xué)除氧，即將合適的除氧藥劑投放于蒸汽鍋爐中，使其通過(guò)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)用于降低水的含氧濃度，雖然其較為常用，但不能徹底除氧；真空除氧，即使需要注入蒸汽鍋爐的水流經(jīng)真空環(huán)境，以期使其發(fā)生沸騰進(jìn)而實(shí)現(xiàn)除氧，雖然看似合理，但操作難度較大，故在具體實(shí)踐中很少涉及；熱力除氧效果也較為理想，即對(duì)蒸汽鍋爐中的水進(jìn)行加熱直至其達(dá)到沸騰溫度，此時(shí)水溶解氧便會(huì)自動(dòng)析出，以此起到除氧的效用，但美中不足的是該除氧操作成本較高；而相比之下的解析除氧不僅經(jīng)濟(jì)有效，而且可操作性較強(qiáng)，故是蒸汽鍋爐水除氧的重要手段，簡(jiǎn)而言之，通過(guò)完全混合鍋爐水和無(wú)氧氣體或固體，促使水溶解氧大量轉(zhuǎn)移至無(wú)氧氣體或固體中，以此降低水中的含氧濃度，顯然符合除氧要求。

此外，在蒸汽鍋爐氧腐蝕預(yù)防措施中，還應(yīng)經(jīng)全面分析確定循環(huán)水的最佳流速，以期使其在保持合理速度的同時(shí)最大限度的帶走析出的氧氣，進(jìn)而防止腐蝕鍋爐的受熱面。

3.4 做好鍋爐運(yùn)行日常管理工作

除了采用上述針對(duì)性的預(yù)防措施外，更應(yīng)加強(qiáng)對(duì)蒸汽鍋爐的日常管理和維護(hù)，畢竟鍋爐運(yùn)行環(huán)境較為惡劣。因此在蒸汽鍋爐運(yùn)行過(guò)程期間，應(yīng)強(qiáng)化水質(zhì)化驗(yàn)和處理，并按要求定期進(jìn)行排污操作；若鍋爐配有除氧器，則必須對(duì)其運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行檢查，以免因運(yùn)行不暢增大爐水含氧濃度；而針對(duì)熱水鍋爐，既要增設(shè)必要的防氣裝置，也要使其補(bǔ)水量低于0.5%的循環(huán)水量；當(dāng)蒸汽鍋爐處于停爐狀態(tài)時(shí)，還應(yīng)做好保養(yǎng)工作，以防因進(jìn)入潮濕空氣造成煙管或爐膽金屬發(fā)生氧腐蝕，所以建議選用干法保養(yǎng)或濕法保養(yǎng)，其中前者適用于長(zhǎng)期停爐，并要求在徹底清除爐內(nèi)銹渣后放置合適的干燥劑，后者則適用于短期停爐，并要求在對(duì)鍋爐注滿水后將其加熱至沸騰狀態(tài)，以此提高保養(yǎng)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，氧腐蝕在蒸汽鍋爐運(yùn)行中較為常見(jiàn)，若不加以科學(xué)預(yù)防和及時(shí)處理，輕者影響鍋爐的正常運(yùn)行，縮短其使用壽命，重者可能因元件失效引發(fā)爆炸事故。因此我們有必要認(rèn)真分析蒸汽鍋爐氧腐蝕的原因，并制定完善的預(yù)防措施和辦法，以盡量將氧腐蝕的發(fā)生幾率和影響損失降到最低，進(jìn)而提高蒸汽鍋爐的運(yùn)行水平和

效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 張國(guó)棟.蒸汽鍋爐氧腐蝕的原因及措施[J].中小

企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011，（8）：12-13.

[2] 陳思源.鍋爐局部腐蝕分析和防治措施[J].節(jié)

能，2010，（2）：7-8.

[3] 李兆旺，張軍利.蒸汽鍋爐腐蝕原因及采取的措施

[J].煤化工，2010，（4）：21-22.

[4] 白利平，陳斌.淺談熱水鍋爐的氧腐蝕及防范措

施[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010，

（3）：16-18.