卧式快装锅炉金属腐蚀与预防措施.doc

襄 樊 学 院
学 年 论 文

卧式快装锅炉金属腐蚀与预防措施

院 系： 化 科 院
专 业： 08化学
姓 名： 陈东方
学 号： 08114032
指导老师： 彭荣

2011年5月28 日
襄樊学院

【摘要】 通过一台DZL4—1.27 型锅炉烟管腐蚀穿孔现象，对管辖地区2008 年卧式快装锅炉定检报告进行了统计分析，分析了腐蚀发生的机理和影响腐蚀的因素，并提出处理建议。

【关键词】 快装锅炉；金属腐蚀；预防措施

引言

海拉尔铁路某房产分段2006 年9 月安装一台江苏靖江某锅炉厂生产DZL4—1.27 型卧式快装锅炉，2008 年7 月2日、8 月28 日连续两次发现烟管中部渗水，对泄漏的烟管进行了拆换修理处理。对拆下的烟管进行检查，发现烟管外壁有多处腐蚀、凹痕，个别处所导致穿孔。停炉检验，发现锅壳内壁、烟管、拉撑元钢、水冷壁管、集箱，前后管板等都存在不同程度的溃疡性腐蚀，腐蚀缺陷呈不规则的圆状凹坑，直径在5~29 mm 之间，深度约在1.0~4.0 mm 范围不等，形状呈圆形或椭圆形斑状，面型分布，分布程度及方向合乎锅炉内部水循环流向，且下部强于上部，后部强于前部。这些局部溃疡性点坑可能是由氧腐蚀，也可能是由垢下腐蚀（即碱性腐蚀） 所造成的。通过综合分析发现：统计数据中锅炉腐蚀的台数接近检验锅炉总台数的1/3，各类锅炉腐蚀数量由多到少的排列顺序是：卧式快装锅炉、立式弯水管锅炉和水管锅炉。由此可见，卧式快装锅炉由于未采取除氧措施或水处理措施不当，腐蚀现象十分严重，超过了水管锅炉。

一 、快装锅炉金属工作的条件
（1） 快装锅炉工质温度低。给水温度通常为20~30 ℃，很少超过60 ℃，经省煤器出口水温温升约40 ℃，锅筒内汽水饱和温度在200 ℃以下。
（2） 由于锅炉给水未做除氧处理，通过给水管道进入省煤器和锅筒内的水都含有一定量的氧。当水沿着系统和金属表面流动时，进入锅筒给水中的含氧量有相当大的部分即被饱和蒸汽所带走，而另一部分却附着在锅炉金属的表面。
（3） 快装锅炉锅筒与水管锅炉汽包不同，锅筒本身就是蒸发受热面，锅筒腹部受高温火焰辐射和冲刷；锅筒内又有众多的烟管，高温烟气流过进行对流换热。因此快装锅炉锅筒内的水始终处于强烈的沸腾状态，大部分的蒸汽从受热金属换热面处产生。
（4） 由于锅水的持续蒸发和浓缩，炉水与给水的不同点在于锅炉内部的锅水受热并持续蒸发，锅水中的溶解盐不断浓缩，从而使锅水碱度值增大，且含盐量的浓度也相应的增大。

二 、锅炉金属发生电化学腐蚀机理
锅炉金属与锅水接触（锅水是一种电解质并具有极性），在水的极性分子的吸引下，锅炉金属表面的一部分铁原子，开始移入锅水而成带正电荷的铁离子，此时锅炉金属表面保留多余的电子，并带有负电荷。如果铁离子不断地流入锅水中，钢板就会逐渐出现坑洞，造成腐蚀破坏。由于锅水中有一些物质不断地从阴极吸引电子，从而使阳极不断有电子向阴极移动，而阳极上的铁离子也就不断移入锅水，腐蚀不断加剧，这种破坏极化的现象称为去极化。凡是吸收阴极表面的电子，产生去极化现象，加剧金属腐蚀的物质称为去极化剂。锅水中含的氢离子和溶解氧（O2 ）都是去极化剂。电化反应式如下：
2H++2e→2H→H2O2+2H2O+4e→4OHFe+++2OH-→Fe （OH）2

三 、影响快装锅炉金属腐蚀的因素
（1） 溶解氧由于锅炉的给水未作除氧处理而直接送入锅炉内，进入锅炉内的给水中含有一定量的氧。但在正常运由于蒸汽锅炉锅筒本身具有除气效能。这是因为快装锅炉的锅筒内外受热，且加热强烈，锅筒内炉水始终处于沸腾状态，锅筒内水面上充满着饱和蒸汽，而炉水中所含氧气的分压力趋近零；其次给水从水面上部附近引入，一部分经下降管到集箱，从集箱经水冷壁管迅速加热；另一部分受到锅筒的传导加热，烟管的对流加热等，既有烟气辐射和对流的热量，又有蒸汽凝结的潜热，使给水能很快地被加热到锅筒内压力下的饱和温度，这时与给水一同进入锅炉内的溶解氧，在未与金属受热面相接触时受锅炉内部高温高热环境的影响，给水中所含的溶解氧中的一部分随锅水的受热、蒸发，并随着源源不断蒸发的蒸汽被一起带出锅外并清除除去；而另一部分未遂蒸汽带出的溶解氧，随着锅水的流动附着在锅炉金属的表面，不断积聚和浓缩，随着环境的变化，对锅炉金属产生氧腐蚀。然而，对热水锅炉，则不具有蒸汽锅炉蒸发除氧的能力，未经除氧的补给水送入锅炉后，补给水中的溶解氧不断积聚浓缩并附着在锅炉金属的表面，金属表面造成氧腐蚀（氧腐蚀是电化学腐蚀的一种）。氧腐蚀反应方程式：
2Fe+O2+2H2O→2Fe（OH）22Fe（OH）2+2H2O+O2→4Fe（OH）3
Fe（OH）2+2Fe（OH）3→Fe3O4+4H2O
（2） 溶解盐锅炉金属的腐蚀速度和锅水含盐的浓度有关，腐蚀速度随着锅水含盐浓度的增高而增高。因为锅水的含盐量越高，水的电阻就越小，导电度增高，腐蚀加快。
（3） PH 值PH 值表示锅水中含氢离子浓度的大小，同时也表示锅水是酸性还是碱性。PH 值在1~14 之间，当PH值小于7 时，为酸性，含氢离子量大，PH 值越小，含氢离子量越大，酸度也越大；当PH 值大于7 时，为碱性，这时含氢离子数量大为下降，但含氢氧根离子（OH-） 则大为增加。当PH 值小于4 时，金属表面氧化物保护膜全部溶解，金属直接与酸性介质接触，从而使腐蚀速度加剧；当PH 值大于13 时，金属表面的保护膜又被碱直接溶解生成可溶性NaFeO2 及其结合物，因而也使金属表面腐蚀速度大大增加。当PH 值为10~12 时，对于防止腐蚀最有利，在没有氧的情况下，腐蚀过程实际上是停止的。当PH 值大于11 时，即使有氧存在，氧腐蚀速度也大大降低。
（4） 金属材料当金属材料承受的应力超过材料的屈服极限以后，在局部超过屈服极限的部位容易产生电化学腐蚀。另外，金属材料在加工制造过程中，被打击、弯曲、冷却、硬化造成材质的不均匀，也容易产生电位差。材料变形程度大、内应力大的部位，也容易形成腐蚀。如快装锅炉的封头和管板的板边圆弧处、涨管和焊管处，腐蚀都较为严重。
（5） 水垢在检验时经常会看到快装锅炉的锅筒、管板或烟管上结有不同程度、不同厚度、致密的水垢。这些水无疑在许多场合下，对锅炉金属表面起到了一定的保护作用，某种程度上起到了阻碍氧腐蚀的作用。然而，锅炉在正常条件下运行时，为了使锅炉能够安全、经济运行，根据锅炉的结构特点，锅炉所在地区的水质指标情况，对锅炉给水通常采取炉外树脂软化水质处理或采用锅内加药的软化水质处理措施，从而减少了锅炉的水垢生成。
（6） 温度和热负荷锅水的温度高，促使锅炉金属表面温度升高，使铁离子在水溶液中的扩散速度加快，电解质水溶液的电阻降低，因而加速电化学腐蚀。热负荷高的部位电化学腐蚀严重。
（7） 采用铸铁式省煤器提高了锅炉的给水温度，从而降低了锅炉给水的含氧量。通过上述分析可知，由于快装锅炉工作温度低，锅筒具有除气功能，炉内加药调整锅水的PH 值，炉水碱度高，部分锅炉金属表面因结有水垢以及采用铸铁式省煤器等原因，锅炉给水虽然未采取除氧措施，但腐蚀仅发生在一部分锅炉
上，数量接近1/3。

四 、采取的预防措施
（1） 建议在采取水处理措施的同时，对蒸发量（或发热量） D≥2t/h （或1.4MW） 的锅炉加装除氧装置对锅炉给水进行除氧。
（2） 加强锅炉水处理工作的管理，确保锅炉的给水和炉水水质符合《低压锅炉水质标准》的要求，确保炉水的PH值严格控制在10~12 之内。
（3） 加强锅炉运行的管理，司炉工严格执行标准化作业操作，按操作规程调整好锅炉的负荷及燃烧工况，严格遵守排污制度，做到班班排污。
（4） 使用中，加强对锅炉水处理设备和锅炉用水水质标准的管理，并根据《锅炉水处理监督管理规则》和《锅炉水处理检验规则》的要求，定期对锅炉水处理设备和锅炉水质进行监督检验。
（5） 加强锅炉停炉的管理，锅炉停炉期间应做好除垢清洗和停炉保养工作，避免锅炉金属暴露在潮湿的环境中引起氧腐蚀。

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