浅谈工业锅炉常见腐蚀及其防范措施

潘跃忠 刘贺玲

第一作者第二作者 摘要:本文通过对工业锅炉的设计制造,材料选用,运行条件,操作管理等几个不同的角度,运用失效系统工程方法,对工业锅炉常见的腐蚀的致因及方法进行了初步研究。

关键词:工业锅炉;腐蚀;措施

中图分类号： U261 文献标识码： A 文章编号：

工业锅炉失效的原因由很多方面的原因导致而成,但不管是从腐蚀的定义来探讨, 还是从其机理方面来考虑，所有的失效都和锅炉材料的腐蚀有关。从锅炉的检验及锅炉的事故的分析中,我们可以发现锅炉的管道、管板、锅筒、集箱、等受压元件和除氧器、离子交换器、泵机、集水箱等辅机的腐蚀,这一系列的腐蚀不管是电化学腐蚀,还是化学腐蚀,都会导致锅炉失效,或者我们可以说失效总是发生在这一些,材料劣化，腐蚀减簿或存在的一些局部腐蚀的部位,系统的从腐蚀的角度来研究锅炉失效问题,能够进一步加深理解锅炉有关法规,技术标准内容,也能够工业锅炉事故的分析和防范措施。

1工业锅炉常见腐蚀的远因分析

1. 1不当的选材或者材料缺陷

(1)材料的热力学稳定性。可以近似地用金属的标准平衡电极电位值来评定金属的热力学稳定性, 材料具有较好的耐蚀性一般电极电位相对较正的。局部电极电位的不一致常常是由于材料的标记错误或错误代用,用材不当,以及修理用材料与原使用材料明显的不同,这样就会导致腐蚀原电池,促进腐蚀的发展。

(2)合金元素和杂质的影响。合金元素的锅炉用钢一般耐高温性能都比较好，但是含有有害杂质,则又会导致锅炉材料的冷脆性和热脆性。例如我国早期制造的锅炉, ,就常因材料的杂质、气孔等引起腐蚀破坏。

(3)冶炼或热处理缺陷。由于冶炼或热处理不当,造成材料的组织疏松,成份偏析,晶粒粗大,杂质多,以及出现魏氏体等不良组织等,均能造成锅炉腐蚀。

(4)轧制及保管加工不善所致缺陷。如轧制裂纹,重皮,折叠凹坑,氧化皮,腐蚀产物,表面划伤,刻痕等,在锅炉运行中,均能成为腐蚀起始部位。在检验中,就曾发现过因材料制造缺陷形成的腐蚀穿孔。

1. 2设计制造缺陷

(1)设计与结构不合理。如水循环形式,受热面布置,管孔方位,烟气流程,连结形式,燃烧方式的不合理,都会造成受热不均匀或局部过热,都有能导致腐蚀的产生和发展。某化肥厂修理更换锅炉过热器,就因管束弯度,椭圆度及布置不当,使水循环受阻,局部受热不匀,仅投运七天就发生爆管的情况。

(2)组装,焊接,热处理不当。如焊接,强力组装形成的局部应力,胀接的缝隙,错边,死角等不良几何形状,焊接的气孔,夹渣,未溶合,咬边,裂纹,表面不平整,热处理温度,保温时间,冷却速度选择不当,加热不均匀引起组织上不良变化和内应力未消除,也会导致锅炉腐蚀。

1. 3运行工况对锅炉腐蚀的影响。

(1)烟气侧燃烧状况

①局部高温。②受热面管子上灰垢的影响。③燃料中所含硫化物的影响。④烟气流速,灰份,过氧量等的影响。

(2)水汽侧工艺参数及水质

①温度压力的影响。②溶解氧的影响。③pH值对腐蚀的影响。④游离CO2对腐蚀的影响。⑤水流速度对腐蚀的影响。⑥水中离子的性质和浓度的影响。⑦腐蚀产物等其他因素的影响。

1. 4操作管理不善

(1)锅炉的启、停对腐蚀的影响。新炉启用,如煮炉不彻底,会因残存的油污和氧化皮等,使锅炉水位线附近局部过热或腐蚀。启停引起温差变化,使腐蚀产物,垢渣脱落,保护膜局部破坏,或使管道堵塞,引起局部过热,使腐蚀加速。启、停过频,交变应力与腐蚀介质的共同作用会引起应力腐蚀和腐蚀疲劳等。某化肥厂10吨/时锅炉的集箱,就因不能自由膨胀,多年运行后两端翘起,并在检查时发现应力腐蚀裂纹。

(2)操作不当对腐蚀的影响。锅炉未及时排污或排污量不够,水处理方法不当或未进行水处理,会使炉水水质差,有害离子浓度增大,引起腐蚀和结垢。燃烧状况不正常,会使热量分布不均匀,水循环受阻,甚至局部过热,过烧。某些部件长期处于高温、应力作用下,会导致蠕变破裂。缺水、爆管等事故,会使胀接管渗漏,炉水浓缩,导致应力腐蚀破坏。

(3)停炉保养不当。停用锅炉,如不采取相应的保护措施,则水汽系统的金属表面,会被溶解氧腐蚀。这种溃疡性腐蚀,比锅炉在运行过程中发生的氧腐蚀要严重的多,腐蚀产物大多是疏松状的,在金属表面上的附着能力较小,极易被水流带走。所以在锅炉投运后,会使炉水中含铁量大大增加,加剧受热面上沉积物的形成,同时由韩晓权等:锅炉腐蚀的致因及对策浅析17于高价氧化铁的阴极去极化作用,使金属表面不断腐蚀,本身被还原成亚铁化合物。如此反复作用,使腐蚀加剧。

(4)除垢措施不当。锅炉严重结垢会影响其安全经济运行,采用机械除垢易使金属表面受机械损伤,使各处电极电位不同,促进腐蚀。在采用碱法除垢时,对胀接缝隙未加处理,则运行中因碱浓缩而导致碱腐蚀和应力腐蚀。在酸洗除垢时,如缓蚀措施不当,或中和,清洗环节失误,或酸洗温度未掌握好,都会使锅炉遭受酸腐蚀,因酸洗除垢而造成锅炉穿孔的事故,时有发生。

2锅炉腐蚀的防护措施

(1)应选用符合有关国家、专业或部标准规定的材料,代用要符合规定,做好材料保管、发放、标记、移植、回用等管理工作。加强运行管理,上一些必要的除氧设备,杜绝运行中的氧腐蚀;加强水质处理工作,确保加入锅内软水达标;加强定期排污工作,可有效地防止沉积物的产生;使用热水锅炉取暖的单位, 必须严格执行“热规”的有关规定。加强供热系统管理, 最大限度的减少泄漏量,使之严格控制在 10% 以下。热水锅炉的设计应尽量选择合适的炉内各循环回路的水流速度;为防止碱性腐蚀,在锅炉设计上应尽量避免采用水平管段或倾斜度较小的管段。锅炉安装应保证焊口质量; 防止氧化铁垢通常要防止给水系统的氧腐蚀和酸腐蚀;对进入锅炉的腐蚀产物,采取适当的锅内水处理措施;及时彻底地清除已经形成的氧化铁垢;锅炉停运期间要加强锅炉的保养, 采用有效措施, 防止发生腐蚀。

(2)设计与结构应符合有关条例、规程规定,设计要有关部门审批,锅炉结构要便于检验、检修和清洗,各部分受热面要得到可靠冷却。受压元件结构,开孔和焊缝布置,应尽量避免或减小复合应力和应力集中,各构件应按设预定自动膨胀,严禁强力组装,严格执行有关焊接热处理工艺,必要时进行焊后热处理,建立严格的制造质量体系,由持证焊工施焊。

(3)按有关条例、规程、规则加强运行管理,发现受压元件泄漏、炉膛结焦、尾部烟道严重堵灰、受热面金属超温又无法恢复正常时,停止锅炉运行,调节与控制风量、风速及适当的排烟温度,提高司炉人员素质和操作水平;选用合适的含有害物质少的燃料;正确操作,防止超负荷运行;合理布置受热面,及时清洗管内垢渣,防止水循环受阻和管内水汽分层,进口管分布器等;采取有效的水处理措施,加强炉水监督,使给水、炉水符合国家标准,采用合适的除氧措施,保证除氧器正常进行;及时安排检验,经常清除腐蚀产物和垢渣,防止垢渣堆积和堵塞管道,采用酸洗或机械方式,除去锅筒、管板或管内硬垢,加强排污采取有效水处理措施,防止结垢腐蚀。

(4)严格按照操作规程正确操作,加强对司炉工和处理人员培训。尽量保持稳定运行,实行定期计划检修。采用有效的保养措施和正确的酸洗及除垢措施,在修理上严格执行规程的有关规定。失效系统工程方法,既可以用于对锅炉腐蚀的预防,指导使用、管理和设计制造,也可以用于对锅炉腐蚀的事后分析及指导锅炉检验,查明锅炉腐蚀的主次原因,确定正确的防护措施,减缓和防止腐蚀,减少和避免锅炉的失效事故。

综上可得，只有采用正确的防腐、除垢以及严格按照操作规程正确操作都十分重要，才能做好这些工作对确保锅炉的安全运行、延长锅炉的使用寿命意义重大。

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。