淺談DZL型鍋爐的氧腐蝕及其防止措施

吳曉春

摘 要：鍋爐給水中的溶解氧，是造成鍋爐腐蝕損壞的主要因素之一。根據自己多年來的低壓DZL型鍋爐檢驗經驗，鍋爐的防腐工作是使用單位的薄弱環節，氧腐蝕會造成DZL型鍋爐煙管腐蝕、穿孔，水冷壁管穿孔泄露、爆管，鍋筒、集箱、管板壁厚減薄等，嚴重威脅鍋爐安全運行。本文就氧腐蝕的機理、特征、影響因素及發生過程加以闡述，結合自己多年來DZL型鍋爐檢驗發現的氧腐蝕案例，談談防止氧腐蝕的措施。

關鍵詞：DZL型鍋爐；氧腐蝕；防止措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.004

1 DZL型鍋爐檢驗發現的氧腐蝕情況

張家港全市擁有300多臺DZL型鍋爐，從每年的定期檢驗情況看，鍋爐水垢已不再是最主要的問題，反而氧腐蝕的情況倒比較嚴重。由于使用單位不配套除氧設備或者除氧方式選擇不當，DZL型鍋爐的氧腐蝕情況比較突出。由于氧腐蝕的存在，減少了鍋爐的使用年限，更為嚴重的是受壓元件需要修理或者更換。

常見損壞部位：鍋筒水位線附近；鍋殼式鍋爐的鍋筒底、爐膽上方熱負荷高的部位，后管板等；脹口、角撐板下端部焊角處等殘余應力的部位；非受熱面水垢，泥渣沉積物下部，如DZL型快裝鍋爐左右聯箱的前后端部水流停滯部位的沉積物下部；停用鍋爐的氧腐蝕可以發生在鍋爐的任何部位，如鍋爐上部的汽空間；鍋爐的進水管道和省煤器。進水部分氧腐蝕較出口嚴重。

舉幾個例子：張家港市妙橋某服裝企業一臺DZL1-1.0-AII型鍋爐，停爐檢驗時發現大量煙管嚴重氧腐蝕，腐蝕坑深達煙管壁厚的1/2～2/3，后對煙管進行整體更換。張家港市港區某油脂廠一臺DZL4-1.3-AII鍋爐進行定期檢驗時，發現鍋爐右側集箱距手孔約10cm～50cm處，多處氧腐蝕，腐蝕坑大小￠3～20mm不等，深2～4mm。張家港市某輸水管廠一臺DZL2-1.0-AII鍋爐在停爐檢驗時發現，鍋筒底部距前管板30cm～120cm處，約20多個直徑5mm～30mm潰瘍狀腐蝕，腐蝕深度達3mm左右，有些腐蝕坑連成一片。張家港地區僅2007年一年，因腐蝕導致煙管或者水冷壁管滲漏的事故就達6例之多。

2 氧腐蝕的原理及特征

溶解氧腐蝕是一種電化學腐蝕。金屬是陽極，遭到腐蝕。溶解氧起到陰極去極化作用。其原理是：鍋爐金屬內壁的氧化鐵保護膜因熱力及水質變差等原因部分被破壞，在被破壞的金屬鐵表面和氧化鐵保護膜表面間形成了局部電池：鐵從陽極析出，所產生的鐵離子會通過疏松的腐蝕產物層慢慢向外擴散，在溶解氧及氫氧根離子存在的情況下，進一步氧化成氫氧化鐵。新的腐蝕產物及原有的腐蝕產物堆積在陽極上，則在腐蝕產物內的氧濃度和覆蓋在陰極表面上的氧濃度之間會形成濃度差，產生氧濃差電池。作為陽極的鐵被逐步溶解，加劇了鋼板及鋼管表面的腐蝕，降低了鍋爐的使用壽命。

在溶解氧腐蝕時，氧化物常常在表面形成許多貝殼狀小鼓包，其直徑從1mm至30mm不等。顏色由黃褐色到磚紅色。刮破鼓包，次層是黑色粉末，屬腐蝕產物。當將它清除后便會出現陷坑，又稱潰瘍腐蝕。

3 氧腐蝕的判別方法

（1）鍋爐在運行中沖洗水位計后水表內顏色為紅棕色時，表明該鍋爐內部已發生全面的氧腐蝕。（2）在進行內部檢驗時，發現深紅色或褐色水垢，說明有腐蝕。在強烈的局部腐蝕處，水垢被染成褐色，很松的附在被腐蝕處，輕輕一敲就會掉下來。（3）了解鍋爐水處理方式和記錄，爐水分析等，如給水沒有除氧，爐水堿度及PH值偏低，在鍋爐內部即有可能產生氧腐蝕。（4）氧腐蝕是點狀腐蝕穿孔或局部腐蝕穿孔，但大面積潰瘍腐蝕時，將影響受壓元件的強度，發生塑性爆破，一般作外部觀察即能判斷。

4 影響氧腐蝕的主要因素

4.1 PH值

爐水中H+濃度用PH值來表示。當PH值小于4時，為酸性溶液，接觸水側鍋爐元件上的氧化膜被溶解，相當于酸性溶液直接與元件接觸，腐蝕變快；當PH值大于13時，為堿性溶液，鍋爐受壓元件上的氧化膜又被堿溶液溶解，變成可溶的NaFeO2，金屬表面腐蝕也變快。當PH值為10～12時，最能夠防止腐蝕，在缺氧的時機下，腐蝕差不多是停止的。PH值大于11時，即便有氧，腐蝕速度也大為變低。所以這時氧化膜比較穩定，可阻止氧的侵入。

4.2 水中溶解氧的濃度

水中含氧越多，相對腐蝕會越厲害。經驗及研究顯示，當含氧量控制在0.1mg/L時，氧腐蝕速度大約為0.03mm/年，這樣可以減緩腐蝕，延長鍋爐使用年限；當含氧量達到8mg/L時，氧腐蝕速度大約為1.2mm/年，腐蝕加劇，鍋爐的使用年限大為縮短。

4.3 水中離子的影響

受壓元件在鍋爐內的腐蝕速率與鍋水中的含鹽量有關系，在含鹽量比較低的范圍內，腐蝕速率隨鍋水中含鹽量的增高而增高。因為鍋水的含鹽量越高，水的電阻就越小，導電度增高，腐蝕也變快了。當水中含有氯離子和硫酸根離子等陰離子時，會破壞受壓元件上的氧化膜，氧化膜中的氧離子被其他陰離子取代，氧化膜被溶解。氧化膜被破壞后，金屬會進一步產生電化學腐蝕。

4.4 水溫

當鍋水溫度升高時，受壓元件金屬表面溫度也升高，部分氧氣被除去。腐蝕速度與水的加熱溫度出現先上升，到一定程度后再下降的關系。

4.5 水流速度

氧擴散到受壓元件表面的量隨鍋水流速增加而增加。

5 防止鍋爐氧腐蝕的方法

目前鍋爐給水除氧的方法主要有熱力除氧、真空除氧、化學除氧三大類。

5.1 熱力除氧

氣體在水中的溶解度與水的溫度有關。在一定的壓力下，隨著水溫升高，氣體的溶解度相應降低。熱力除氧就是利用這個原理，將水加熱到沸點，使水中的氣體溶解度為零，

5.2 真空除氧

真空除氧是利用水的沸點跟隨著壓力的下降而降低的原理，讓真空除氧器內保持0.1MPa左右的真空，水溫到達40℃就可以沸騰了，從而水中的氣體就被排除來了，達到了除氧的目的。

5.3 化學除氧

化學除氧法是通過一定的化學反應來給給水除氧的。常用的有藥劑除氧和鋼屑除氧兩種：

（1）藥劑除氧：往鍋爐給水中添加化學除氧劑來除氧。除氧劑可用連二亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、二氧化硫、聯氨，等。將其加入給水后與氧氣發生化學反應，生成無腐蝕性的物質。

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（2）鋼屑除氧：當給水流經鋼屑除氧器時，水中的氧在與鋼屑接觸過程中即可使鋼屑氧化同時除去水中的氧。 上述幾種化學除氧方法，可以結合起來使用或者分別應用。

6 停爐保養

由于保養不當，停爐狀態下的鍋爐腐蝕一般比使用的鍋爐厲害。當鍋爐長期或較長期停止使用時，應進行停爐保養。停爐保養通常分兩種：干法保養和濕法保養。

干法保養是指在鍋內及爐膛內放置干燥劑進行防護的方法。采用干法保養時，停爐后，把鍋水放凈，關閉蒸汽管道、給水管道上的閥門和排污閥，打開人孔，清理受熱面的水垢和灰污，并點小火使受熱面干燥，然后把有干燥劑的托盤放入鍋筒內和爐排上，最后關閉人孔和手孔等，把鍋爐系統上的閥門緊密關閉，以防外面濕空氣漏進鍋爐產生腐蝕。常用的干燥劑有氧化鈣，無水氯化鈣等。

濕法保養是指汽水系統灌注堿性溶液進行保養的方法。將鍋爐內充入堿性溶液，具有適當堿度的水溶液能與金屬表面形成一層氧化膜，防止腐蝕的繼續進行。具體做法：清理鍋內水渣、水垢，將鍋爐內灌滿水，每噸鍋水中加入2-5公斤氫氧化鈉，或10公斤磷酸三鈉，并加熱到100℃，排除水中的氣體。濕法保養期間，應使堿性生水保持充滿狀態，防止空氣漏入。濕法保養適用于停爐不超過1個月的鍋爐。

綜上所述，只要做好相應的防腐工作，DZL型鍋爐的氧腐蝕問題一定能減輕或者克服，這也是被實踐所證實的。

參考資料：

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[5]鄒永輝，王萍.鍋爐氧腐蝕問題及除氧方法[J].甘肅科技，2004（06）.