一起DZG鍋爐鍋筒底部嚴重腐蝕的原因分析

廖安

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

一起DZG鍋爐鍋筒底部嚴重腐蝕的原因分析

廖安

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院福州一部福建農林大學福建福州350007）

通過分析一起DZG鍋爐鍋筒底部嚴重腐蝕，針對鍋爐一年之內腐蝕嚴重，根據現場腐蝕面積、部位、腐蝕產物等分析腐蝕原因，并對今后鍋爐運行提出參考依據。

蒸汽鍋爐；鍋筒底部嚴重腐蝕；垢下腐蝕；水質

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月進行內部檢驗時發現鍋筒下半部筒體大面積垢下腐蝕，腐蝕深度約1.0～10mm，經壁厚檢測最小厚度6.0mm。本文就這一事故的原因及有關情況作一全面介紹。

1　鍋筒底部的腐蝕現象

1.1腐蝕發生的范圍

該鍋爐每年都有進行內部檢驗，2012年11月與2013年11月檢驗均發現鍋筒底部垢下腐蝕，水垢2.0～4.0mm，腐蝕深度約1.0～2.0mm。僅僅經過一個檢驗周期，2014年12月檢驗時，鍋筒下半部筒體大面積垢下腐蝕，底部鍋筒經腐蝕后的下鍋筒如同丘陵狀，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，鍋爐底部經檢驗錘敲打后，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（圖2），底部鍋筒經腐蝕后的下鍋筒如同丘陵狀，腐蝕深度約1.0～10mm，其中底部直接受熱面處經壁厚檢測最小厚度6.0mm。

圖2　

1.3鍋爐的原始信息和現場設備情況

經查閱質量證明書，鍋筒內徑為1800mm，壁厚16mm，材質為Q345R。現場給水為地下水，燃料為無煙煤，水處理設備僅半年前加裝，現場司爐工一名，無持證水處理人員。

2　歷次水樣化驗情況

一個檢驗周期，鍋爐腐蝕情況嚴重加劇，因此筆者查閱了該公司鍋爐的歷年水質檢驗報告，結果歷次水質化驗結果均不合格，水質化驗報告分析水質存在給水硬度偏高的情況，具體表現為：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

歷次水質化驗結果均不合格，水質化驗報告分析水質存在給水硬度偏高的情況，鍋爐給水硬度偏高，說明鍋爐進水未進行處理或處理不合格，大多未進行水質處理的給水都會出現硬度偏高的現象，如果鍋爐給水硬度偏高，就會造成鍋爐堿度的偏低，造成鍋爐結垢和腐蝕的現象；pH（25℃）偏低，說明鍋爐的整個運行狀態處于一種不合理的pH值范圍，不滿足鍋爐運行要求的pH值；磷酸根（mg/L）偏低或者極低，說明鍋爐在運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等水質處理鍋內藥劑成分。

3.2氧腐蝕

如圖2所示，氧腐蝕產物大致可分為三層，最內層為價鐵水合氧化物FeO.nH2O。它可看成FeOH脫水的產物，呈黑色；最外層為三價鐵的水合氧化物Fe2O3.H2O它可以看成是FeOH3脫水的產物；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，溶解氧的性質越活潑，越容易發生氧腐蝕，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重。

3.3氧腐蝕后產物進一步的電化學腐蝕

鍋爐水垢水垢2.0～4.0mm，垢下氧腐蝕后，垢內的氧化物與金屬壁之間還產生了電化學腐蝕。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，其化學反應如下：

4Fe4O3+Fe_÷3Fe3O4

4CuO+3F—Fe3O4+4Cu

同時密閉鍋筒內，鍋水中的金屬在沒有保護膜和堿性物質條件下，鍋水的溫度越高，腐蝕速度越快，水溫度高的區域，金屬表面的溫度也高，鐵離子在水溶液中的擴散速度加快，電解質水溶液的電阻降低，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重。

3.4鍋爐排污

根據現場與司爐工交流溝通，鍋爐出現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，鍋筒下部由于結垢問題本身就是水循環較為薄弱的環節，再假設鍋爐排污不好，在鍋筒底部沉積了大量的水垢水渣和懸浮物。

4　結語

鍋爐日常的水質處理工作的尤為重要，水質不好引起水垢和腐蝕等一連串的后果，鍋爐在初期發現水質和鍋爐水垢，應采取除垢措施并加強日常水質處理工作，防止問題進一步加劇，確保鍋爐安全、節能、高效運行。鍋爐內檢過程中，發生，在鍋爐內部檢驗過程中，應檢查水處理設備使用情況和水質報告中各參數值，如果在檢查過程中，現場既無水處理設備，且水質報告又不合格，則應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.大同職業技術學院學報，2001.

[3]張輝.工業鍋爐水處理技術[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、安裝過程監督檢驗與定期檢驗工作。