浅谈DZL型锅炉的氧腐蚀及其防止措施

吴晓春

摘 要：锅炉给水中的溶解氧，是造成锅炉腐蚀损坏的主要因素之一。根据自己多年来的低压DZL型锅炉检验经验，锅炉的防腐工作是使用单位的薄弱环节，氧腐蚀会造成DZL型锅炉烟管腐蚀、穿孔，水冷壁管穿孔泄露、爆管，锅筒、集箱、管板壁厚减薄等，严重威胁锅炉安全运行。本文就氧腐蚀的机理、特征、影响因素及发生过程加以阐述，结合自己多年来DZL型锅炉检验发现的氧腐蚀案例，谈谈防止氧腐蚀的措施。

关键词：DZL型锅炉；氧腐蚀；防止措施

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

1 DZL型锅炉检验发现的氧腐蚀情况

张家港全市拥有300多台DZL型锅炉，从每年的定期检验情况看，锅炉水垢已不再是最主要的问题，反而氧腐蚀的情况倒比较严重。由于使用单位不配套除氧设备或者除氧方式选择不当，DZL型锅炉的氧腐蚀情况比较突出。由于氧腐蚀的存在，减少了锅炉的使用年限，更为严重的是受压元件需要修理或者更换。

常见损坏部位：锅筒水位线附近；锅壳式锅炉的锅筒底、炉胆上方热负荷高的部位，后管板等；胀口、角撑板下端部焊角处等残余应力的部位；非受热面水垢，泥渣沉积物下部，如DZL型快装锅炉左右联箱的前后端部水流停滞部位的沉积物下部；停用锅炉的氧腐蚀可以发生在锅炉的任何部位，如锅炉上部的汽空间；锅炉的进水管道和省煤器。进水部分氧腐蚀较出口严重。

举几个例子：张家港市妙桥某服装企业一台DZL1-1.0-AII型锅炉，停炉检验时发现大量烟管严重氧腐蚀，腐蚀坑深达烟管壁厚的1/2～2/3，后对烟管进行整体更换。张家港市港区某油脂厂一台DZL4-1.3-AII锅炉进行定期检验时，发现锅炉右侧集箱距手孔约10cm～50cm处，多处氧腐蚀，腐蚀坑大小￠3～20mm不等，深2～4mm。张家港市某输水管厂一台DZL2-1.0-AII锅炉在停炉检验时发现，锅筒底部距前管板30cm～120cm处，约20多个直径5mm～30mm溃疡状腐蚀，腐蚀深度达3mm左右，有些腐蚀坑连成一片。张家港地区仅2007年一年，因腐蚀导致烟管或者水冷壁管渗漏的事故就达6例之多。

2 氧腐蚀的原理及特征

溶解氧腐蚀是一种电化学腐蚀。金属是阳极，遭到腐蚀。溶解氧起到阴极去极化作用。其原理是：锅炉金属内壁的氧化铁保护膜因热力及水质变差等原因部分被破坏，在被破坏的金属铁表面和氧化铁保护膜表面间形成了局部电池：铁从阳极析出，所产生的铁离子会通过疏松的腐蚀产物层慢慢向外扩散，在溶解氧及氢氧根离子存在的情况下，进一步氧化成氢氧化铁。新的腐蚀产物及原有的腐蚀产物堆积在阳极上，则在腐蚀产物内的氧浓度和覆盖在阴极表面上的氧浓度之间会形成浓度差，产生氧浓差电池。作为阳极的铁被逐步溶解，加剧了钢板及钢管表面的腐蚀，降低了锅炉的使用寿命。

在溶解氧腐蚀时，氧化物常常在表面形成许多贝壳状小鼓包，其直径从1mm至30mm不等。颜色由黄褐色到砖红色。刮破鼓包，次层是黑色粉末，属腐蚀产物。当将它清除后便会出现陷坑，又称溃疡腐蚀。

3 氧腐蚀的判别方法

（1）锅炉在运行中冲洗水位计后水表内颜色为红棕色时，表明该锅炉内部已发生全面的氧腐蚀。（2）在进行内部检验时，发现深红色或褐色水垢，说明有腐蚀。在强烈的局部腐蚀处，水垢被染成褐色，很松的附在被腐蚀处，轻轻一敲就会掉下来。（3）了解锅炉水处理方式和记录，炉水分析等，如给水没有除氧，炉水碱度及PH值偏低，在锅炉内部即有可能产生氧腐蚀。（4）氧腐蚀是点状腐蚀穿孔或局部腐蚀穿孔，但大面积溃疡腐蚀时，将影响受压元件的强度，发生塑性爆破，一般作外部观察即能判断。

4 影响氧腐蚀的主要因素

4.1 PH值

炉水中H+浓度用PH值来表示。当PH值小于4时，为酸性溶液，接触水侧锅炉元件上的氧化膜被溶解，相当于酸性溶液直接与元件接触，腐蚀变快；当PH值大于13时，为碱性溶液，锅炉受压元件上的氧化膜又被碱溶液溶解，变成可溶的NaFeO2，金属表面腐蚀也变快。当PH值为10～12时，最能够防止腐蚀，在缺氧的时机下，腐蚀差不多是停止的。PH值大于11时，即便有氧，腐蚀速度也大为变低。所以这时氧化膜比较稳定，可阻止氧的侵入。

4.2 水中溶解氧的浓度

水中含氧越多，相对腐蚀会越厉害。经验及研究显示，当含氧量控制在0.1mg/L时，氧腐蚀速度大约为0.03mm/年，这样可以减缓腐蚀，延长锅炉使用年限；当含氧量达到8mg/L时，氧腐蚀速度大约为1.2mm/年，腐蚀加剧，锅炉的使用年限大为缩短。

4.3 水中离子的影响

受压元件在锅炉内的腐蚀速率与锅水中的含盐量有关系，在含盐量比较低的范围内，腐蚀速率随锅水中含盐量的增高而增高。因为锅水的含盐量越高，水的电阻就越小，导电度增高，腐蚀也变快了。当水中含有氯离子和硫酸根离子等阴离子时，会破坏受压元件上的氧化膜，氧化膜中的氧离子被其他阴离子取代，氧化膜被溶解。氧化膜被破坏后，金属会进一步产生电化学腐蚀。

4.4 水温

当锅水温度升高时，受压元件金属表面温度也升高，部分氧气被除去。腐蚀速度与水的加热温度出现先上升，到一定程度后再下降的关系。

4.5 水流速度

氧扩散到受压元件表面的量随锅水流速增加而增加。

5 防止锅炉氧腐蚀的方法

目前锅炉给水除氧的方法主要有热力除氧、真空除氧、化学除氧三大类。

5.1 热力除氧

气体在水中的溶解度与水的温度有关。在一定的压力下，随着水温升高，气体的溶解度相应降低。热力除氧就是利用这个原理，将水加热到沸点，使水中的气体溶解度为零，

5.2 真空除氧

真空除氧是利用水的沸点跟随着压力的下降而降低的原理，让真空除氧器内保持0.1MPa左右的真空，水温到达40℃就可以沸腾了，从而水中的气体就被排除来了，达到了除氧的目的。

5.3 化学除氧

化学除氧法是通过一定的化学反应来给给水除氧的。常用的有药剂除氧和钢屑除氧两种：

（1）药剂除氧：往锅炉给水中添加化学除氧剂来除氧。除氧剂可用连二亚硫酸钠、亚硫酸钠、二氧化硫、联氨，等。将其加入给水后与氧气发生化学反应，生成无腐蚀性的物质。

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（2）钢屑除氧：当给水流经钢屑除氧器时，水中的氧在与钢屑接触过程中即可使钢屑氧化同时除去水中的氧。 上述几种化学除氧方法，可以结合起来使用或者分别应用。

6 停炉保养

由于保养不当，停炉状态下的锅炉腐蚀一般比使用的锅炉厉害。当锅炉长期或较长期停止使用时，应进行停炉保养。停炉保养通常分两种：干法保养和湿法保养。

干法保养是指在锅内及炉膛内放置干燥剂进行防护的方法。采用干法保养时，停炉后，把锅水放净，关闭蒸汽管道、给水管道上的阀门和排污阀，打开人孔，清理受热面的水垢和灰污，并点小火使受热面干燥，然后把有干燥剂的托盘放入锅筒内和炉排上，最后关闭人孔和手孔等，把锅炉系统上的阀门紧密关闭，以防外面湿空气漏进锅炉产生腐蚀。常用的干燥剂有氧化钙，无水氯化钙等。

湿法保养是指汽水系统灌注碱性溶液进行保养的方法。将锅炉内充入碱性溶液，具有适当碱度的水溶液能与金属表面形成一层氧化膜，防止腐蚀的继续进行。具体做法：清理锅内水渣、水垢，将锅炉内灌满水，每吨锅水中加入2-5公斤氢氧化钠，或10公斤磷酸三钠，并加热到100℃，排除水中的气体。湿法保养期间，应使碱性生水保持充满状态，防止空气漏入。湿法保养适用于停炉不超过1个月的锅炉。

综上所述，只要做好相应的防腐工作，DZL型锅炉的氧腐蚀问题一定能减轻或者克服，这也是被实践所证实的。

参考资料：

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