鍋爐省煤器內(nèi)壁氧腐蝕原因分析

蔣國新

摘 要：本文通過介紹鍋爐氧腐蝕的機(jī)理與主要影響因素，并對某單位一臺鍋爐省煤器內(nèi)壁存在氧腐蝕情況進(jìn)行原因分析，同時提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐；省煤器；氧腐蝕

1 概述

氧腐蝕又稱溶解氧腐蝕，是指鍋爐給水中的溶解氧對金屬管壁的腐蝕。氧腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，一般發(fā)生在鍋爐給水管道與省煤器系統(tǒng)中。本文通過分析氧腐蝕的產(chǎn)生機(jī)理與影響因素，針對某單位一臺在用鍋爐的省煤器進(jìn)口集箱與省煤器管內(nèi)壁氧腐蝕情況進(jìn)行原因分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

2 氧腐蝕

2.1 氧腐蝕機(jī)理

金屬鐵和氧在一定條件下，會形成兩個電位不同的電極，形成腐蝕電池。腐蝕電池陽極與陰極的反應(yīng)如下所示。

陽極：Fe-2e=Fe2+

陰極：O2+2H2O+4e=40H-

將上述兩個式子相合并，組成一個原電池的反應(yīng)方程式：

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2

Fe（OH）2在水中不穩(wěn)定，容易與水中的氧進(jìn)一步反應(yīng)：

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

水中生成的Fe（OH）2和Fe（OH）3互相碰撞，會繼續(xù)反應(yīng)：

Fe（OH）2+Fe（OH）3=Fe3O4+4H2O

以上反應(yīng)生成的鐵氧化物，大多數(shù)沉積在金屬表面上，阻礙氧擴(kuò)散到金屬表面，這樣導(dǎo)致腐蝕點(diǎn)與周圍金屬表面間形成氧的濃差電位，形成腐蝕微電池，腐蝕繼續(xù)向陽極方向發(fā)展。腐蝕產(chǎn)物下部產(chǎn)生的Fe2+向外擴(kuò)散，并與OH-、O2反應(yīng)，形成新的二次產(chǎn)物，加速金屬的腐蝕。

2.2 氧腐蝕的影響因素

（1）氧濃度[1]。溶解氧是引起金屬氧腐蝕的主要原因，一般情況下，溶解氧的濃度越高，氧腐蝕速度就越快。溶解氧對金屬的作用有兩個方面，一方面氧會加速金屬的腐蝕。另一方面當(dāng)氧對金屬腐蝕過程產(chǎn)生的微電流達(dá)到極化電流時，腐蝕速度反而會下降，這時氧起到促進(jìn)金屬表面保護(hù)膜形成的作用。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，當(dāng)溶解氧濃度達(dá)到860mg/L時，對金屬的腐蝕主要起抑制作用；當(dāng)溶解氧濃度達(dá)到10～100mg/L時，對金屬的腐蝕主要起加速作用；當(dāng)溶解氧濃度小于0.1mg/L時，金屬腐蝕不明顯。

（2）PH值[2]。一般來講PH值越低，金屬的腐蝕越嚴(yán)重，當(dāng)腐蝕介質(zhì)中有氧存在時，PH值的改變對腐蝕的影響更大。由圖1可知，當(dāng)PH小于4.5時，腐蝕速度隨著PH值的降低而迅速增加；當(dāng)PH值大于4.5且小于10時，影響腐蝕速度的主要因素是氧含量；當(dāng)PH值大于10時，腐蝕速度迅速降低，而且當(dāng)PH值接近12時，幾乎不產(chǎn)生腐蝕。

（3）溫度。在水中含氧量一定的情況下，金屬壁面溫度越高，溶解氧的性質(zhì)就越活躍，越容易發(fā)生氧腐蝕。溫度對氧腐蝕的影響與鍋爐結(jié)構(gòu)、參數(shù)、運(yùn)行情況等因素密切相關(guān)。條件不同腐蝕產(chǎn)物也不同。一般來講，常溫下腐蝕產(chǎn)物疏松多孔，腐蝕坑凹面積較大；高溫下腐蝕產(chǎn)物致密。堅硬。腐蝕坑也較深。

（4）水中懸浮物[3]。當(dāng)水中懸浮物或溶解的固形物較多時，容易在金屬壁上形成水垢。如果垢層與金屬壁間存在0.1～0.3mm的間隙，則垢下金屬會加速腐蝕，形成垢下腐蝕。

（5）陰離子。爐水中的陰離子主要由硫酸根與氯離子組成，這兩種離子對金屬都有一定的浸蝕作用，可加速金屬的腐蝕。因此，爐水中即使溶解氧含量較低，但只要含有足夠的硫酸根與氯離子，此時爐水的電導(dǎo)率較大，同樣會加速金屬的腐蝕速度。

3 實(shí)例

3.1 原因分析

對某單位一臺鍋爐進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)該鍋爐省煤器進(jìn)口集箱與省煤器管存在不同程度的氧腐蝕情況，見圖2。通過查閱該鍋爐化水記錄與運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn)鍋爐給水PH值偏低（≤8.0），同時給水溶解氧含量在15μg/L左右，且該鍋爐冷備用6個月左右時間，在冷備用期間未采取相應(yīng)的防腐措施。

省煤器進(jìn)口集箱與省煤器管內(nèi)壁產(chǎn)生氧腐蝕的主要原因是鍋爐在停爐期間不注意保養(yǎng)，使氧氣進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)部，與金屬內(nèi)表面的水薄膜形成腐蝕電池；運(yùn)行期間，水質(zhì)控制不符合規(guī)范要求，給水PH值偏低，加速了低氧環(huán)境下對省煤器進(jìn)口集箱和省煤器管的氧腐蝕。

3.2 預(yù)防措施

（1）加強(qiáng)除氧器的除氧效果，提高除氧器內(nèi)除鹽水的溫度，使其達(dá)到除氧器額定運(yùn)行壓力下的飽和溫度，利于氧氣和其它不凝結(jié)氣體的排出，降低溶解氧含量。

（2）在熱力除氧外，還可以增加化學(xué)除氧作為輔助手段，在鍋爐給水中添加聯(lián)氨，從而進(jìn)一步降低溶解氧的含量。

（3）通過加藥使給水PH值維持在正常范圍內(nèi)（8.8～10），避免PH值過低加速氧腐蝕。

（4）加強(qiáng)鍋爐管理，特別是在停爐期間鍋爐的保養(yǎng)工作。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉元修，穆樹人.化工腐蝕與防護(hù)[Z].化工部防腐蝕技術(shù)咨詢服務(wù)中心，1983（08）.endprint