锅炉省煤器内壁氧腐蚀原因分析

2015-10-09蒋国新

山东工业技术 2015年19期

蒋国新

摘要：本文通过介绍锅炉氧腐蚀的机理与主要影响因素，并对某单位一台锅炉省煤器内壁存在氧腐蚀情况进行原因分析，同时提出相应的预防措施。

关键词：锅炉；省煤器；氧腐蚀

1 概述

氧腐蚀又称溶解氧腐蚀，是指锅炉给水中的溶解氧对金属管壁的腐蚀。氧腐蚀是一种电化学腐蚀，一般发生在锅炉给水管道与省煤器系统中。本文通过分析氧腐蚀的产生机理与影响因素，针对某单位一台在用锅炉的省煤器进口集箱与省煤器管内壁氧腐蚀情况进行原因分析，并提出相应的预防措施。

2 氧腐蚀

2.1 氧腐蚀机理

金属铁和氧在一定条件下，会形成两个电位不同的电极，形成腐蚀电池。腐蚀电池阳极与阴极的反应如下所示。

阳极：Fe-2e=Fe2+

阴极：O2+2H2O+4e=40H-

将上述两个式子相合并，组成一个原电池的反应方程式：

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2

Fe（OH）2在水中不稳定，容易与水中的氧进一步反应：

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

水中生成的Fe（OH）2和Fe（OH）3互相碰撞，会继续反应：

Fe（OH）2+Fe（OH）3=Fe3O4+4H2O

以上反应生成的铁氧化物，大多数沉积在金属表面上，阻碍氧扩散到金属表面，这样导致腐蚀点与周围金属表面间形成氧的浓差电位，形成腐蚀微电池，腐蚀继续向阳极方向发展。腐蚀产物下部产生的Fe2+向外扩散，并与OH-、O2反应，形成新的二次产物，加速金属的腐蚀。

2.2 氧腐蚀的影响因素

（1）氧浓度[1]。溶解氧是引起金属氧腐蚀的主要原因，一般情况下，溶解氧的浓度越高，氧腐蚀速度就越快。溶解氧对金属的作用有两个方面，一方面氧会加速金属的腐蚀。另一方面当氧对金属腐蚀过程产生的微电流达到极化电流时，腐蚀速度反而会下降，这时氧起到促进金属表面保护膜形成的作用。根据相关文献，当溶解氧浓度达到860mg/L时，对金属的腐蚀主要起抑制作用；当溶解氧浓度达到10～100mg/L时，对金属的腐蚀主要起加速作用；当溶解氧浓度小于0.1mg/L时，金属腐蚀不明显。

（2）PH值[2]。一般来讲PH值越低，金属的腐蚀越严重，当腐蚀介质中有氧存在时，PH值的改变对腐蚀的影响更大。由图1可知，当PH小于4.5时，腐蚀速度随着PH值的降低而迅速增加；当PH值大于4.5且小于10时，影响腐蚀速度的主要因素是氧含量；当PH值大于10时，腐蚀速度迅速降低，而且当PH值接近12时，几乎不产生腐蚀。

（3）温度。在水中含氧量一定的情况下，金属壁面温度越高，溶解氧的性质就越活跃，越容易发生氧腐蚀。温度对氧腐蚀的影响与锅炉结构、参数、运行情况等因素密切相关。条件不同腐蚀产物也不同。一般来讲，常温下腐蚀产物疏松多孔，腐蚀坑凹面积较大；高温下腐蚀产物致密。坚硬。腐蚀坑也较深。

（4）水中悬浮物[3]。当水中悬浮物或溶解的固形物较多时，容易在金属壁上形成水垢。如果垢层与金属壁间存在0.1～0.3mm的间隙，则垢下金属会加速腐蚀，形成垢下腐蚀。

（5）阴离子。炉水中的阴离子主要由硫酸根与氯离子组成，这两种离子对金属都有一定的浸蚀作用，可加速金属的腐蚀。因此，炉水中即使溶解氧含量较低，但只要含有足够的硫酸根与氯离子，此时炉水的电导率较大，同样会加速金属的腐蚀速度。

3 实例

3.1 原因分析

对某单位一台锅炉进行内部检验时，发现该锅炉省煤器进口集箱与省煤器管存在不同程度的氧腐蚀情况，见图2。通过查阅该锅炉化水记录与运行记录，发现锅炉给水PH值偏低（≤8.0），同时给水溶解氧含量在15μg/L左右，且该锅炉冷备用6个月左右时间，在冷备用期间未采取相应的防腐措施。

省煤器进口集箱与省煤器管内壁产生氧腐蚀的主要原因是锅炉在停炉期间不注意保养，使氧气进入到系统内部，与金属内表面的水薄膜形成腐蚀电池；运行期间，水质控制不符合规范要求，给水PH值偏低，加速了低氧环境下对省煤器进口集箱和省煤器管的氧腐蚀。

3.2 预防措施

（1）加强除氧器的除氧效果，提高除氧器内除盐水的温度，使其达到除氧器额定运行压力下的饱和温度，利于氧气和其它不凝结气体的排出，降低溶解氧含量。

（2）在热力除氧外，还可以增加化学除氧作为辅助手段，在锅炉给水中添加联氨，从而进一步降低溶解氧的含量。

（3）通过加药使给水PH值维持在正常范围内（8.8～10），避免PH值过低加速氧腐蚀。

（4）加强锅炉管理，特别是在停炉期间锅炉的保养工作。