几种常见锅炉腐蚀的机理分析及防范

刘　辉

[摘要]文章通过几个典型锅炉腐蚀事例对锅炉腐蚀机理进行分析，探讨预防锅炉腐蚀的措施。

[关键词]锅炉；腐蚀；机理；预防

[作者简介]刘辉，肇庆市特种设备检验所工程师，广东肇庆，526060

[中图分类号]TK224

[文献标识码]A

[文章编号]1007-7723(2009)09-0054-0002

一、前言

锅炉受压元件的腐蚀是锅炉最常见的一种损坏，对锅炉的危害极大。锅炉受压元件的水侧，由于水垢、高盐度锅水、高温蒸气、溶解氧、游离二氧化碳、氯离子的作用，使金属发生腐蚀；锅炉受压元件的火侧，由于炉灰、烟气、空气以及水蒸汽、渗漏的水滴等作用，也使金属发生腐蚀。找出锅炉受压元件的腐蚀部位，分析其产生的原因，提出消除和预防腐蚀的措施，是我们对锅炉进行定期检验的目的之一。

在对锅炉进行定期检验时，会遇到各种各样的锅炉腐蚀，常见的有垢下腐蚀、烟气腐蚀、应力腐蚀等。下面通过对几个典型锅炉腐蚀事例进行分析，探讨腐蚀产生的机理，以便找出预防腐蚀的有效措施。

二、垢下腐蚀

当锅炉受热面有沉淀物堆积时，不但会使金属壁过热而造成损坏，而且会造成腐蚀，这就是我们常说的垢下腐蚀。我们在对广东西江食品厂的一台SHW6—13—L(产品编号2618，广西梧州锅炉厂制造)进行定期检验中发现距上锅筒底部无孔封头端第一节环焊缝80mm和200ram处分别有一个φ8mm、深5.0mm和一个φ15mm、深5.0～6.0mm的腐蚀坑；下锅筒底部无孔封头直边段有一个100mm×40mm、深5.0～6.0mm的腐蚀坑，有孔封头直边段有一个φ50mm、深4.5～5.0mm的腐蚀坑(见图1)。在对怀集县人民医院的一台SHW2－1.25－LIl2(产品编号4878，广西梧州锅炉厂制造)进行定期检验中发现距下锅筒底部无孔封头端第一节环焊缝两侧有一个180mm×50～70mm、深4.0～5.0mm的腐蚀坑(见图2)。

这两台锅炉有一个共同特点：均为备用炉，停炉时采用未经除氧的软水保养。停炉保养时，锅筒水侧长时间被水浸泡。当锅筒金属表面含有杂质或有杂物堆积锅筒表面时，有杂质或有杂物堆积部位与周边部位电极电位不同，形成阳极区和阴极区。而锅水是一种电解质并具有极性，于是形成局部电池，产生电化学腐蚀。在水的极性分子吸引下，钢材表面的一部分铁原子开始移入锅水而形成带正电荷的铁离子，而钢材上保留多余的电子并带有负电荷，在局部电池作用下，铁离子不断进入锅水，在锅筒表面形成麻点腐蚀。当水中有溶解氧时，由于氧是一种去极化剂，使腐蚀加剧，便有可能形成腐蚀坑。这些腐蚀产物在锅炉运行时起阴极作用，促使金属继续腐蚀。

另一方面，锅筒底部是锅炉水循环的“死角”，当有局部有杂物堆积时，水循环进一步不畅，如水处理效果不理想便在此积生水垢、泥渣。

锅筒底部直接受辐射热，泥渣沉淀部位热循环受阻，金属壁温升高，蒸发率加大，沉淀物与金属表面之间的锅水浓缩。又由于这些锅水不易与沉淀物外部的锅水混匀，当锅水中含有氯离子或硫酸根离子等阴性离子，它们会破坏金属表面的保护膜，产生电化学腐蚀；当锅水中含有游离NaOH，沉淀物下的锅水PH值升高到大于13时，金属壁的氧化保护膜也会被NaOH溶解，使电化学腐蚀加剧。结果在金属壁表面产生凹凸不平的腐蚀坑。

要防止垢下腐蚀，关键在于避免锅炉金属表面产生沉淀物，避免产生铁的腐蚀产物，要有合格的水质处理和进行合理的排污；新锅炉投入运行前，必须清扫锅内杂物并进行化学煮炉；锅炉运行后要定期清洗，清除金属表面上的腐蚀产物；锅炉停炉维修时，严禁在受压元件上碰焊引弧，锅内杂物应及时清理干净；锅炉停止使用时，应采取合适的保养措施。

三、烟气腐蚀

由于燃料中含有一定量的硫化物，燃烧后烟气中便产生二氧化硫和三氧化硫，与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽，在一定条件下会凝结在受热面金属上，造成腐蚀。我们在对四会金宝利橡胶鞋厂的几台HB-306A、HB-308A型台湾燃油蒸汽锅炉进行定期检验时，经常发现后烟室管板下部腐蚀，由于腐蚀常发生在管板弧位及弧位以下部位，修磨补焊很不方便。这几台锅炉均为台新铁工厂股份有限公司制造，安装时烟囱均未加防雨伞，燃烧重油。

台新铁工厂股份有限公司制造的HB-306A、HB-308A型台湾燃油蒸汽锅炉在制造上有一个缺陷，就是烟囱垂直设在后烟室正上方。作为燃料使用的重油中通常含有2％～3％的硫化物，由于燃烧而产生二氧化硫。大约有1％～2％的二氧化硫受烟灰和金属氧化物等的催化作用生成三氧化硫。二氧化硫、三氧化硫、水蒸汽及燃烧不完全而产生的废气在烟囱上升过程中遭遇雨水或富含水分的潮湿空气时，凝结成含硫酸成分的焦油混合物，顺着烟囱回落在后烟室，堆积在后管板上造成腐蚀。

这种烟气腐蚀又称硫腐蚀、低温腐蚀。因此要防止烟气腐蚀，首先要降低燃料中硫化物的含量；其次要降低烟气的酸露点，通过提高炉膛温度，降低空气过剩系数，限制三氧化硫的形成；再次要提高排烟温度，在烟囱上设防雨保护，降低烟囱内的湿气，减少硫酸蒸汽形成的机会；最后要减少腐蚀的影响区，改善烟囱位置，使含硫酸成分的焦油混合物不落在锅炉受压元件上造成腐蚀。

四、应力腐蚀

锅炉受压元件在腐蚀介质和应力的共同作用下所引起的破裂损坏，称为应力腐蚀。其表现的形式为腐蚀和裂纹共同出现。

我们对四会金宝利橡胶鞋厂的几台HB-306A、HB-308A型台湾燃油蒸汽锅炉进行定期检验时，几次发现炉胆前端有开裂现象。2003年底在对一台编号为1195的HB－308A锅炉进行定期检验时发现炉胆前端右上部火侧有五条长为6～20mm的裂纹，炉胆右下部火侧前端50mm、弧长450mm范围内布满表面微裂纹。这台锅炉因另有后管板烟气腐蚀严重、炉胆鼓包和其他难以修复的缺陷而报废。

台新铁工厂股份有限公司早期制造的HB-306A、HB-308A型台湾燃油蒸汽锅炉在制造上的另一个缺陷，就是炉胆与前管板采用角接，而火嘴四周未设挡火墙或设置欠合理、破损，喷出的火焰直接辐射炉胆前端。炉胆伸长部位因燃烧情况变化而频繁产生伸缩在交变应力作用下，金属晶格间产生位移，破坏了金属表面的保护膜。由于电化学腐蚀，在滑移处产生微观裂纹腐蚀。微观裂纹腐蚀在交变应力作用下发展成裂纹。裂纹在交变应力作用和裂纹尖端的阳极溶解过程的共同作用下不断地发展，形成腐蚀开裂。

对于台新铁工厂股份有限公司早期制造的HB-306A、HB-308A型台湾燃油蒸汽锅炉，许多使用单位为避免锅炉损坏造成不必要的损失，对炉门作技术改进，比如在炉胆伸长部位处设挡火墙防止烟气短路，避免火焰直接辐射炉胆前端。

在对台新铁工厂股份有限公司早期制造的HB-306A、HB-308A型台湾燃油蒸汽锅炉进行定期检验时，炉胆伸长部位是应特别注意的地方，检验时一定要清洗干净上面的油污，必要时作表面探伤。

五、结语

由于锅炉的工作环境比较恶劣，而各使用单位锅炉管理水平参差不齐，锅炉的运行状况又千差万别，停炉保养方式也不一样，所以锅炉发生腐蚀的几率、程度和类型也有所不同。在分析锅炉腐蚀时一定要根据锅炉的结构、运行条件综合考虑，具体情况具体分析，这样才能有效地预防腐蚀的发生。

[参考文献]

[1]中国锅炉压力容器检验协会．工业锅炉检验[M]．北京：工业科学出版社，2009

[2]陆绪常．工业锅炉损坏和维修[J]．中国锅炉压力容器安全，1992，(6)

[3]中国锅炉压力容器检验协会压力容器检验[z]