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锅炉氧腐蚀的原因及措施
浏览: 发布日期:2019-12-05

一、锅炉的氧腐蚀现状

   近年来,随着经济的发展,伴随着锅炉数量也快速增加,从定期的检查和检验情况来看,由于不按GB1576—85的要求进行除氧,不能有效地控制给水和锅水指标,锅炉运行方式不合理,自身结构的缺陷,锅炉保养跟不上等等,导致锅炉内受热面的受力部件的氧腐蚀现象很严重。据统计,不同程度的氧腐蚀锅炉台数约占总数的10%左右。在这10%的锅炉中,轻者使受力部件的壁厚减薄,降低了锅炉的使用寿命,重者使元件无法满足强度要求,需要修理或提前报废,更严重者达到了临界爆炸的状态,直接威胁着人们的生命和财产安全。来说几个典型例子:(1)某单位的KZL2—7蒸汽锅炉右集箱(φ159×6mm)中底部,在停炉检验时发现有—处120mm的溃疡腐蚀,经铲除腐蚀物,发现剩余壁厚仅0.5mm。(2)某厂生产用锅炉KZL4—13,刚运行3个采暖期,定期检验时发现,烟管(φ57×3.5mm)溃疡腐蚀深度已达2.5mm~3.0mm,因氧腐蚀问题,锅炉只能降压运行,无法满足要求而报废。(3)某单位SZL9—5型蒸汽锅炉改热水锅炉,锅筒内壁大面积溃疡腐蚀,深度达3.0mm,锅内胀接管端溃疡腐蚀,管头厚度仅剩0.5mm。

   二、氧腐蚀的机理和特征

   按照机理来说,可把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。一般化学腐蚀无电流产生,而电化学腐蚀则伴有电流的产生。对锅炉受热面受力元件来说,水则以电化学腐蚀为主,火则(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,其机理为:由于锅炉水是一种有极性的电解质,在水的极性分子的吸引下,钢材表面的一部分铁原子,开始移入炉水而成为带正电的铁离子,而钢材上保留多余的电子带负电荷。若铁离子不断进入锅水,则使钢板(管)上逐渐出现坑洞,产生了腐蚀。锅水中的溶解氧具有去极化作用,会使这一过程加剧。而去极化作用的强弱与含氧量多少有关,也就是说溶解氧的含量决定着腐蚀的强弱,而两者成线性正比关系。

   三、影响氧腐蚀的主要因素

   1、水中溶解氧的浓度

   锅炉给水不经过除氧的话,在水体中就含有溶解氧,这样给水在锅炉内会引起以电化学方位进行的氧腐蚀现象,铁和氧形成两个电极,氧的电极总比铁的电极电位高。大量补入的原水未采用钠离子交换软化和未采用任何除氧方式。锅炉由于用气量大,需要大量均衡连续的给水,当补给水水质达不到标准要求,补给水中的重碳酸盐在炉内加热的过程中产生二氧化碳;或在直接补入生水的过程中,即补进了溶解氧,对锅炉金属壁面产生腐蚀。

   2、锅水的PH值

   在标准中碱度规定是6-26mmol/L现控制在18—24mmol/L。标准中PH值规定为1O~l2,现控制在1l~l2(最低1O.5)。因为PH值是引起金属腐蚀的重要因素之一。PH值越低越容易产生腐蚀,PH值越高腐蚀越低,当PH值为9.5~10时,无氧的情况下腐蚀过程可基本停止,当PH值为12时,铁的腐蚀速度受氧的浓度影响不大,几乎趋近于零。3、水的温度

   锅水的温度高,钢材表面温度也高,按照化学动力学规律,则Fe2+在水溶液中的扩散速度加快,电解质水溶液的电阻降低,因而腐蚀速度加快。对低压锅炉来说,其汽水系统的加热属于开式系统,所以温度升高时,部分氧气被除去,这样腐蚀速度与水的加热温度就必然出现一种先上升,到一定程度后再下降的关系,实验数据表明,t=65~70℃时均匀氧腐蚀最严重。对于局部腐蚀(溃疡腐蚀),研究结果表明随着水温的升高,局部腐蚀的程度和速度明显提高,且腐蚀的最大值发生于T=90—100℃之间。这对于低温(95℃)采暖热水锅炉极为不利,这也是造成常见热水锅炉氧腐蚀问题很严重的原因。

   4、水流速度

   当流速增加时,氧气扩散到金属表面的量也增加,使腐蚀过程加快,同时,过大的流速会造成金属破坏,产生冲击腐蚀。

   四、防止氧腐蚀的对策

   1、除去水中的溶解氧

   根据前面的论述,我们发现,水中的溶解氧是发生氧腐蚀的元凶,而且随着含氧量的升高,腐蚀速度和程度加剧,因此,必须采取措施除氧,对低压锅炉来讲,简单易行的方法为热力除氧和化学除氧或两者结合。

   2、保证锅水的PH值在合理的范围

   按GB1576-2001规定,锅水PH=10—12,但其前提是在给水进行了充分除氧时,才能保证腐蚀程度较弱。目前,从运行锅炉的实际情况来看,大多数锅炉未配除氧设备,即使配有除氧器的,运行效果也不理想,在这种情况下,就不能死套水质标准,而要根据实际情况调整PH值的范围,因此,笔者认为宜将锅水的PH值控制在7—10范围内,因为只有这样腐蚀程度才最弱。

   3、控制水的温度

   由前面论述可知,在开式系统中,当水温T=65~70℃时,均匀腐蚀最强烈,T=90~100℃时,局部腐蚀最剧烈。因此对热水锅炉和蒸汽锅炉的省煤器而言,在设计中或选用时应考虑到这一因素,对热水锅炉应尽量采用高温热水采暖,从而避开90~100℃时的腐蚀区域,对蒸汽锅炉的省煤器来讲,出水温度应尽量低(T﹤65℃),或尽量高(T﹥100℃),一避免氧腐蚀,实际上我国标准中规定的省煤器出水温度已经满足了这一点,需要指出的是,从防止氧腐蚀的角度出发,标准中应取消95°/70°参数的热水锅炉。

   4、水流速度

   在锅炉设计时应考虑到水流速度对氧腐蚀的影响,从而给定一个最佳值。

   5、运行方面应做到

   ①充分保证除氧器的运行效果,减少水中溶解氧。

   ②对于热水锅炉应尽量减少系统泄漏量,从而减少系统的补水量,最好使补水量控制在系统循环水量的0.5%以内。

   ③在热水锅炉的循环系统中设置合适有效的放气装置。

   ④加强水质处理和化验的监督,定时按要求排污。

   6、停炉保养

   在锅炉的使用过程中,如果频繁停炉,而且停炉期间不采取保护措施的话,就会致使含氧的潮湿空气进入国内,造成炉胆及烟管金属发生氧腐蚀。因此,做好停炉保养工作是防止氧腐蚀的有效途径之一,通常短期停炉采用湿保养法,长期停炉采用干保养法。

   综上所述,只要充分作好以上六点,氧腐蚀问题一定能得到抑制或克服,这也被实践所证实。

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