工业锅炉局部腐蚀分析和预防腐蚀关键技术

工业锅炉局部腐蚀分析和预防腐蚀关键技术
摘要：在多年的锅炉检验过程中,发现快装锅炉的腐蚀部位有一定的规律性：即发生在锅炉的特定区域内、其腐蚀形态多以凹坑、斑点状出现；其腐蚀原因除了与锅炉水质状况有关外,还与锅炉的运行方式、锅炉结构和维护保养等因素有关。

关键词：工业锅炉局部腐蚀预防
1、腐蚀的机理
腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类，化学腐蚀一般无电流产生，而电化学腐蚀则伴有电流产生。

对锅炉受压元件来说，水侧以电化学腐蚀为主，火侧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，其主要原因是铁和氧形成两个电极,组成腐蚀电池。

因为铁的电极电位比氧的电极电位低,所以在铁氧腐蚀电池中,铁是阳极遭到腐蚀, 铁在这里失去电子(氧化)以铁离子的形式转入水中,其反应如下:Fe→Fe2++2e氧在阴极,进行还原反应如下:O2+2H2O+4e→4OH-在这里,溶解氧起阴极去极化作用,而去极化作用的强弱与含氧量有关。

所以,要减轻锅炉的氧腐蚀，必须尽可能地降低给水中溶解氧的含量。

2、锅筒水位线附近的腐蚀
2.1 腐蚀特点
锅筒水位线附近的腐蚀,是指在锅筒内水位线上下约100mm内,沿锅筒的内表面纵向分布的斑点状腐蚀。

这种点蚀形状似水滴,腐蚀深度不大,但所占面积大,分布较为密集。

其腐蚀程度虽然对锅筒强度影响不大,但是在锅炉水位波动范围内存在着温度交变应力,会促使腐蚀加剧,如果任其发展下去将导致锅筒强度降低,危及安全运行。

该区域之所以容易发生腐蚀,原因可能有三：第一，与给水未除氧有关。

第二，可能是运行方式和操作不当造成的。

经验证明,产生这种腐蚀的锅炉差不多都是间断运行的锅炉。

这些锅炉运行方式和操作的特点是:在临时停炉或夜间压火时,保持较高的水位，随着停炉冷却,锅内压力迅速下降并很快降到零,甚至产生负压,使空气侵入锅内。

当锅炉开始运行时,又不注意或无法赶走侵入锅内的空气,随着压力的上升,空气中的氧溶入锅水中,促进了氧腐蚀的发生。

第三，可能是煮炉方法不当。

煮炉的主要目的是通过煮炉在金属表面形成一层耐腐蚀的保护膜。

煮炉用的药剂一般采用氢氧化钠（NaOH）和磷酸三钠（Na3PO4·12H2O）或碳酸钠（Na2CO3）。

在煮炉过程中，金属表面形成保护膜主要是靠磷酸三钠；氢氧化钠在煮炉中的作用是与油脂起皂化作用，生成的泡沫性物质可以除去锅内油污，中和金属表面酸性以利形成保护膜。

同时利用水的沸腾和自然循环以及降压排污的冲刷作用，使浮锈及部分氧化皮与金属本体脱离。

如果在煮炉时只用了氢氧化钠，未用磷酸三钠，那么在金属壁面形成保护膜的效果差，而且如果煮炉时各个环节控制不好，锅筒内壁铁锈、氧化皮是不容易煮掉的，这就为锅炉腐蚀创造了有利的条件。

2.2 预防措施
对于这种腐蚀的预防,在给水未除氧的情况下可采取以下几种措施:
(1)改进操作方式。

临时停炉时,在维持较高水位的同时尽量维持一定的压力,防止外界空气侵入锅内；锅炉运行时要开启空气阀,待空气阀冒汽,锅炉压力达到
0.05～0.10MPa时关闭,排除侵入锅内的空气。

(2)对已产生轻微斑点腐蚀的锅炉,可将腐蚀处清理干净,内涂高温锅筒防腐漆或其他高温隔离材料，使金属与水相互隔离，阻止金属继续腐蚀。

(3)修理后采取合适的工艺进行彻底煮炉，以清除锅内腐蚀产物和修理时残留的杂质，并在金属壁面上形成一层钝化保护膜。

煮炉后应打开人孔、手孔进行检查，检查保护膜形成情况，并将煮掉的腐蚀产物以及修理时残留的杂质彻底清除。

3、锅筒底部的腐蚀
3.1 腐蚀特点
(1)锅筒前端底部的腐蚀：锅炉锅筒前部的腐蚀与锅炉安装不当有很大关系。

锅炉安装时,虽然有前高后低的要求, 但有为数不少的锅炉在安装时并没有达到这一要求。

因此，在锅筒前端底部由于无法得到有效彻底的排污，而形成一个滞流区，容易造成水渣、泥沙、锈块等浓缩聚积。

由于聚积物滞流区电极电位低而成为阴极，阳极的金属就会不断地受到腐蚀，尤其在保护膜未形成或损坏的情况下，腐蚀情况会更加严重。

(2)锅筒后端底部：首先要讲明是，如果锅炉不及时有效的进行排污，而在后部造成水渣、泥沙、锈块的聚积，也会造成和前端相似的腐蚀。

但锅筒后端的腐蚀有它自身的特点。

比如锅筒后端水测的腹部和后管板是容易发生腐蚀的一个重点区域，且该区域的腐蚀情况较为严重。

腐蚀表面会形成小型鼓包,其直径从1mm到20mm不等，表面颜色一般是黄褐色或砖红色,次层是黑色粉末状腐蚀产物，将这些腐蚀产物清除后便会出现因腐蚀而造成的凹坑。

当腐蚀严重时,腐蚀坑连成一片,形成大面积溃疡状腐蚀面,造成锅筒强度下降,迫使锅炉降压运行甚至报废,对锅炉安全危害性极大。

造成这种腐蚀的原因与使用单位的锅炉运行方式有关。

有些使用单位并非整天用汽，这样使锅炉大部分时间都处在压火状态；而有些使用单位只是间断性用汽，锅炉负荷变化、燃烧不稳定。

在正常燃烧供汽的情况下,给水中的溶解氧会随着水温的提高不断从水中分离,随蒸汽一起送出。

而当炉膛压火或负荷变化、燃烧不稳定时,补入的水由于温度低而沉在锅炉底部且不循环,水中的溶解氧就极易附着在锅筒底部与钢铁表面的铁离子组成腐蚀电池而腐蚀钢板。

溶解氧含量越高,腐蚀点就越多,溶解氧存在的时间越长,腐蚀的程度就越严重，这是锅炉筒底部腐蚀的首要原因。

3.2 预防措施
可采用以下措施预防这种腐蚀:
(1)提高锅炉安装质量，使其符合设计要求。

适当抬高锅筒前端, 形成一个后倾角度, 以利于前端滞流区域的水从后段排污管排出；对于已经投入使用的锅炉可以考虑加强排污装置的疏导引流,使锅炉能均匀排污。

(2)合理操作。

给水要做到均、勤、少,减少混合和接触的不均匀性;排污也要做到均、勤、少,以提高排污效果,减少沉积在该区域的水渣堆积。

(3)当锅水碱度过低，金属表面形不成保护膜，容易产生电化学反应，造成腐蚀。

而当锅水pH 值低于8或大于13时，锅炉金属表面的保护膜又会因溶解而遭到破坏，促使金属的腐蚀加剧。

实践证明，将锅水碱度控制在8～26mmol/L(可以钝化金属)，pH值为10～12时能有效防止锅炉腐蚀。

4、两侧集箱后端腐蚀
4.1 腐蚀特点
锅炉两侧集箱后端的腐蚀部位分布在集箱后端盖100～150mm 范围内,腐蚀形式一般呈凹坑状,严重时形成穿孔。

这种腐蚀一个特征是在腐蚀部位或多或少都会堆积着一些疏松的沉积物。

通过分析，该部位的腐蚀主要是由维护保养和锅炉结构这两个要素所引起的。

(1)经验证明，两侧集箱后端遭受腐蚀的锅炉,多发生在使用单位的备用锅炉上。

因为多数情况下，腐蚀现象是在停炉期间发生，在运行期间又继续发展造成的。

可见它与停炉保养有关,如果停炉期间不重视保养(沉淀物有吸收空气中水分的能力),或该部位有积水排不净,其氧腐蚀程度就会比锅炉运行时严重的多。

(2)由于腐蚀部位距下降管远,是滞流区,而在安装时后端又低于前端,沉积物容易流入低处；且离排污点较远,运行中无法清理,这就为腐蚀创造了有利的条件。

附着的沉积物阻碍了氧的扩散会产生溶液浓度差，使得金属遭到腐蚀。

随着金属被越腐蚀越深，便会形成了凹坑直到穿孔。

4.2 预防措施
预防这种腐蚀可采用下列措施:
(1)合理选择保养方法。

应根据停炉时间长短来选择保养方法，长期停炉的方法有干燥剂法，短期停炉方法有烘干法、充氮法、亚硫酸钠保护法、保压法等。

个人认为：1)停炉三个月以上应采用干燥剂法。

锅炉停用后，当炉水温度降至100～120℃时，将炉水全部放掉，利用炉内余热，将金属表面烘干，并清除沉积在锅炉水系统内的水垢和水渣。

然后在锅炉内放入干燥剂，最常用的是生石灰，且干燥剂应定期检查更换。

2)停炉不超过3个月可采用亚硫酸钠保护法，如果同时加入适量的缓蚀剂效果会更好，保养期间要定期检查、化验，必要时应适当补充亚硫酸钠及缓蚀剂。

3)间断运行的锅炉可采用保压法，使炉内压力高于外界大气压力，防止空气进了锅筒内部。

(2)利用停炉机会及时地清理该区域内杂物,将腐蚀控制在最小限度之内；条件允许的情况下,可在集箱后端最低处增设一排污口,定期排污冲去该区域的沉渣。