熱能動(dòng)力設(shè)備金屬的腐蝕問題及預(yù)防措施

鄒 超

（湛江電力有限公司，廣東湛江 524099）

0 引言

在熱能動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行過程中，難免由于各種原因而導(dǎo)致一系列的金屬腐蝕問題。這些腐蝕問題不僅具有潛在的危害性，如不及時(shí)檢查和解決，還容易引發(fā)累積效應(yīng)，給熱能動(dòng)力設(shè)備的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。輕則縮短設(shè)備使用壽命和增加維護(hù)保養(yǎng)成本，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)引發(fā)設(shè)備安全事故。因此，必須準(zhǔn)確判斷熱能動(dòng)力設(shè)備的金屬腐蝕情況和問題，并予以針對(duì)性的解決措施，確保實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)。

1 金屬腐蝕原因

在熱能動(dòng)力設(shè)備的日常運(yùn)行過程中，引起熱能動(dòng)力設(shè)備金屬材料腐蝕的因素相對(duì)較多[1]，具體來看，主要分為以下4 個(gè)方面。

（1）熱能動(dòng)力設(shè)備常用的金屬材料的防腐能力有著明顯的差異，一般來說，這些金屬材料的防腐能力和材料密度近似成正比，材料密度大，防腐能力則相應(yīng)增強(qiáng)。但設(shè)備中一些材料的密度較小，因此其防腐能力較差，對(duì)整體的熱能動(dòng)力設(shè)備的防腐能力造成一定影響。

（2）在熱能動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行過程中，難免存在一些具有一定腐蝕性的介質(zhì)，如酸性或堿性的液體和氣體，以及一些氧化物等，熱能動(dòng)力設(shè)備的金屬材料不可避免地會(huì)與這些腐蝕性的介質(zhì)進(jìn)行接觸，在長期接觸下，會(huì)對(duì)金屬材料造成很強(qiáng)的腐蝕。

（3）如熱能動(dòng)力設(shè)備內(nèi)部殘留了一些雜質(zhì)，未能將其及時(shí)清理干凈，也會(huì)造成熱能動(dòng)力設(shè)備金屬材料遭到嚴(yán)重的腐蝕作用，即使是材料已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)防措施，腐蝕作用也在所難免[2]。

（4）如熱能動(dòng)力設(shè)備的操作人員未能對(duì)熱能動(dòng)力設(shè)備的金屬材料進(jìn)行合理維護(hù)，就容易忽略部分金屬材料的腐蝕問題，導(dǎo)致金屬的腐蝕情況愈發(fā)嚴(yán)重，最終導(dǎo)致安全事故發(fā)生概率大幅上升。

2 預(yù)防措施

2.1 應(yīng)用熱能動(dòng)力給水系統(tǒng)除氧技術(shù)

2.1.1 熱能動(dòng)力給水系統(tǒng)除氧技術(shù)的重要性

為了確保熱能動(dòng)力設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)熱能動(dòng)力給水系統(tǒng)進(jìn)行除氧是必不可少的一個(gè)步驟。給水系統(tǒng)中存在的水中溶解氧，會(huì)造成設(shè)備零部件金屬材料發(fā)生大面積的氧化和腐蝕，是導(dǎo)致熱能動(dòng)力設(shè)備金屬腐蝕問題的重要原因之一。在腐蝕問題發(fā)生后，腐蝕作用的產(chǎn)物氧化鐵還會(huì)通過物理作用進(jìn)一步進(jìn)入到熱能動(dòng)力設(shè)備內(nèi)部，在管壁位置大量沉積。由于氧化鐵和金屬材料的導(dǎo)熱性能差異明顯，會(huì)使得管道受熱不均勻。且難溶的氧化鐵還會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)壁出現(xiàn)點(diǎn)坑，阻力系數(shù)也隨之增大。這種腐蝕現(xiàn)象如不及時(shí)處理，極易引發(fā)管道的起火甚至爆炸等安全事故[3]。

2.1.2 常用除氧技術(shù)及分析

（1）真空除氧法。與其他的除氧技術(shù)相比而言，這種技術(shù)相對(duì)較為溫和，僅通過改善加熱條件來實(shí)現(xiàn)除氧的目的。通過改善加熱條件，熱能動(dòng)力設(shè)備的自耗氣量會(huì)顯著減少，以達(dá)到除氧的目的。在這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用過程中，對(duì)設(shè)備有著相對(duì)更高的要求，通常采用高位布置，并運(yùn)用噴射泵來運(yùn)行，同時(shí)還需要使用加壓泵等設(shè)備。即使是采用低位布置方法，也需要利用高度差來實(shí)現(xiàn)。除此之外，換熱設(shè)備和循環(huán)水箱也是真空除氧技術(shù)中需要應(yīng)用的設(shè)備，通過這兩種設(shè)備的應(yīng)用，能夠利用系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱，并使用射流加熱器對(duì)軟化水進(jìn)行加熱，也能夠進(jìn)行分級(jí)安裝。整體而言，真空除氧技術(shù)有著運(yùn)行簡便和效果可靠的優(yōu)點(diǎn)，目前在熱能動(dòng)力設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用也相對(duì)較廣。

（2）化學(xué)除氧法。化學(xué)除氧法主要分為鋼屑除氧和亞硫酸鈉除氧兩種方法。鋼屑除氧法的主要原理是利用水中的溶解氧來氧化鋼屑，以達(dá)到除氧的目的。對(duì)于鋼屑除氧法，又可分為獨(dú)立式和附設(shè)式兩種。在運(yùn)用鋼屑除氧法的過程中，對(duì)于水溫有著一定的要求，原則上不應(yīng)低于70 ℃，當(dāng)水溫在80～90 ℃時(shí)，除氧效果最好，而溫度在20～30 ℃時(shí)，除氧效果則最差。同時(shí)，在使用鋼屑除氧法時(shí)，還需要進(jìn)行壓緊處理，如水中溶解氧含量較高時(shí)，則要適當(dāng)降低水流速度，確保水中的溶解氧能夠充分去除。整體而言，由于鋼屑除氧技術(shù)近年來并未得到顯著改進(jìn)，且除氧效果極易受到各種因素干擾，因此通常作為輔助技術(shù)在鍋爐房等地進(jìn)行應(yīng)用，而不作為單獨(dú)應(yīng)用的技術(shù)。除此之外，亞硫酸鈉除氧法也是一種常見的熱能動(dòng)力設(shè)備化學(xué)除氧方式，其原理是利用水中的溶解氧將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，以達(dá)到除氧的目的。在這種方法的應(yīng)用過程中，通常所投放的藥量都略高于計(jì)算理論值，在反應(yīng)溫度升高后，除氧效果也越為顯著。相關(guān)實(shí)踐表明，當(dāng)水環(huán)境的pH=6 時(shí)，除氧效果最好，在此基礎(chǔ)上，隨著pH值的增加，除氧效果開始下降。

（3）解析除氧法。解析除氧法是近年來新興的一種熱能動(dòng)力設(shè)備除氧方式，其主要工作壓力是，將不含氧的氣體與熱能動(dòng)力設(shè)備中的水進(jìn)行充分接觸，使水中的溶解氧解析到氣體當(dāng)中，通過循環(huán)進(jìn)行接觸過程，最終除去水中溶解氧。與以往的除氧技術(shù)相比，解析除氧法具有3 個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①不需要對(duì)水進(jìn)行預(yù)熱處理，鍋爐房自耗氣亦不會(huì)增加，顯著降低能耗；②解析除氧法的設(shè)備較小，占地面積和消耗資源均較低，不需要過高的基建投資；③除氧效果相對(duì)較好，在正常條件下，通過解析除氧法處理后，水中溶解氧的含量將降至每升0.05 mg 以下。當(dāng)然，目前的解析除氧法也存在著裝置調(diào)整復(fù)雜的缺點(diǎn)，同時(shí)還需要對(duì)管道系統(tǒng)和除氧水箱進(jìn)行密封，因此，解析除氧法這項(xiàng)新技術(shù)仍有很大的改進(jìn)空間，相關(guān)改進(jìn)工作也仍在研究之中[4]。

2.2 保持良好環(huán)境，提高防腐能力

無論熱能動(dòng)力設(shè)備的工作環(huán)境是室內(nèi)還是室外，都難免會(huì)因各種環(huán)境因素影響而產(chǎn)生腐蝕問題，這其中影響較為顯著的環(huán)境因素則是水分的存在。因此，將空氣中的水分含量控制在一定指標(biāo)以下則是防止熱能動(dòng)力設(shè)備金屬腐蝕的關(guān)鍵。除了上文提到的應(yīng)用熱能動(dòng)力給水系統(tǒng)除氧技術(shù)之外，機(jī)械脫氣法也是較為有效的方法，其能夠防止水中溶解氧造成的碳鋼腐蝕。

與此同時(shí)，在熱能動(dòng)力設(shè)備的應(yīng)用過程中，添加防腐劑和其他添加劑的方法也能夠顯著改善設(shè)備的工作環(huán)境，從而降低熱能動(dòng)力設(shè)備金屬腐蝕問題發(fā)生的幾率。添加這些防腐劑和添加劑等化學(xué)藥品的原理通常是在金屬表面形成較為致密的保護(hù)膜，來抑制外界環(huán)境因素對(duì)金屬材料的腐蝕作用，起到防腐蝕的目的。

具體來看，鉻酸鹽、鉬酸鹽和亞硝酸鹽能夠通過在金屬材料表面形成致密氧化膜的方式來防腐蝕；聚合磷酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽、硫基苯并噻唑和苯并三唑等物質(zhì)能夠在金屬表面形成沉淀保護(hù)膜以阻止腐蝕作用；在非氧化性酸中添加少量的鉻酸、硝酸和鐵離子等氧化劑，能夠使得金屬材料表面發(fā)生一定程度的鈍化，以提高金屬材料的抗腐蝕性能。

除此之外，調(diào)節(jié)pH 值的方法也是避免腐蝕問題的一種有效途徑，如熱能動(dòng)力設(shè)備的腐蝕問題為酸性腐蝕，則需要適當(dāng)添加氫氧化鈉、碳酸鈉和氨等物質(zhì)來加以避免。整體而言，防止熱能動(dòng)力設(shè)備發(fā)生腐蝕的化學(xué)藥劑種類繁多，在應(yīng)用時(shí)，需要事先對(duì)外界環(huán)境和內(nèi)部工作環(huán)境中可能引發(fā)設(shè)備金屬腐蝕的因素進(jìn)行準(zhǔn)確分析，從而對(duì)化學(xué)藥劑的種類進(jìn)行針對(duì)性選取應(yīng)用。

2.3 對(duì)金屬表面做好防腐蝕措施

在金屬的內(nèi)表面和外表面噴涂耐腐蝕的物質(zhì)材料也是提高熱能動(dòng)力設(shè)備金屬抗腐蝕作用的一個(gè)重要途徑。在具體方法選擇上，有關(guān)企業(yè)要根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)狀況加以合理選擇。具體而言，最常見和最簡單的防腐蝕方法是在熱能動(dòng)力設(shè)備表面金屬上進(jìn)行涂漆處理。在涂漆處理過程中，油料涂漆是常見的漆料，如鄰苯二甲酸樹脂、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂等。在進(jìn)行噴涂作業(yè)之前，需要事先了解所選用油漆的特性，確保油漆符合設(shè)備金屬材料的實(shí)際要求。同時(shí)，為了進(jìn)一步增強(qiáng)熱能動(dòng)力設(shè)備的抗腐蝕性能，對(duì)于金屬構(gòu)件的焊接點(diǎn)等強(qiáng)度較為薄弱的部位，還需要進(jìn)行一定程度的覆蓋處理。

除此之外，在應(yīng)用表面防腐蝕處理方法時(shí)，為了進(jìn)一步提升金屬材料的抗腐蝕能力，還可采用添加襯里的方式進(jìn)行。添加襯里的材料多為有機(jī)高分子材料，如聚氯乙烯樹脂（PVC）、聚四氟乙烯、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂等。由于這些材料的耐腐蝕性能特點(diǎn)各不相同，因此在選用過程中，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇，確保在提高耐腐蝕能力的基礎(chǔ)上，又具有一定的經(jīng)濟(jì)適用性。

2.4 對(duì)熱能動(dòng)力設(shè)備的操作進(jìn)行規(guī)范化管理

由于熱能動(dòng)力設(shè)備的工作環(huán)境相對(duì)較為惡劣，且工作強(qiáng)度較高，因此，為了避免熱能動(dòng)力設(shè)備在長期運(yùn)轉(zhuǎn)之后發(fā)生金屬腐蝕現(xiàn)象，就必須加強(qiáng)對(duì)熱能動(dòng)力設(shè)備的日常管理維護(hù)。在日常管理維護(hù)中必要的步驟是定期進(jìn)行維護(hù)修理。應(yīng)用熱能動(dòng)力設(shè)備的企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立健全熱能動(dòng)力設(shè)備的防腐蝕情況的資料檔案，在檔案中應(yīng)當(dāng)收錄關(guān)于熱能動(dòng)力設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造和施工安裝等各階段的原始資料，并對(duì)熱能動(dòng)力設(shè)備的防腐蝕檢查工作和維護(hù)修理工作的詳細(xì)信息進(jìn)行收集和記錄。通過這些措施，企業(yè)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱能動(dòng)力設(shè)備的有效管理及運(yùn)用，使得熱能動(dòng)力設(shè)備金屬的耐腐蝕性能得到顯著提高。

2.5 對(duì)材料進(jìn)行合理選擇

在金屬材料的選擇過程中，要對(duì)熱能動(dòng)力設(shè)備的使用年限進(jìn)行分析計(jì)算，并結(jié)合具體的工作環(huán)境加以選擇。在選擇金屬材料的過程中，首先需要考慮的是材料的經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值[5]。為了符合環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的理念，還需要確保材料的使用壽命盡可能長，從而進(jìn)行針對(duì)性的選擇。

3 結(jié)束語

在熱能動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行過程中，引發(fā)金屬腐蝕的問題較為復(fù)雜，其預(yù)防措施也相對(duì)較多且較為復(fù)雜，并非一蹴而就。因此，企業(yè)對(duì)于金屬腐蝕問題不可掉以輕心，必須結(jié)合熱能動(dòng)力設(shè)備的實(shí)際情況，從多方面入手進(jìn)行綜合考慮，選用有針對(duì)性的預(yù)防措施。同時(shí)還要關(guān)注新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷提升技術(shù)水平。