锅炉本体的腐蚀机理与防护措施

锅炉本体的腐蚀机理与防护措施

刘永群

（满洲里达赉湖热电有限公司内蒙古满洲里021406）

摘要：锅炉与工业生产和实际生活都有着紧密的联系，锅炉的使用涉及到社会生活的方方面面。因此，锅炉的安全使用问题越来越受到使用方的重视，一旦发生事故后果不容想象。锅炉的本体腐蚀会使得锅炉的壁厚减小，从而导致较大的安全隐患。本文主要介绍了锅炉腐蚀的几个常见机理并在此基础上给出了一些常用的锅炉腐蚀的防护措施。

关键词：锅炉腐蚀锅炉本体防护

一、锅锅炉本体的腐蚀类型及机理

锅炉的腐蚀类型有外腐蚀和内腐蚀两种：

（1）外腐蚀主要由燃料燃烧后形成的烟气介质所引起，内腐蚀主要由汽、水系统的介质所致。外腐蚀又因产生的部位和条件不同又分为低温腐蚀和高温腐蚀。在燃烧高水分、高硫燃料时，尾部受热面低温部分会受到腐蚀，称之为低温腐蚀。在燃烧煤或重油时，由于燃料中的硫、钒或钠、钾盐的作用，过热器或再热器的高温管壁会受到腐蚀，称之为高温腐蚀。

（2）内腐蚀是指因锅炉给水中的杂质在锅炉内发生浓缩析出，引起汽水系统结垢、积盐和金属腐蚀的现象，锅炉发生爆管常见的原因有氧腐蚀、水蒸汽腐蚀和垢下腐蚀。当锅炉受热面上结有水垢或有沉积水渣时，在水垢或水渣下形成的腐蚀称为垢下腐蚀。垢下腐蚀可能是碱性腐蚀，也可能是酸性腐蚀，主要取决于锅水中所含物质以及锅水的pH值。在锅炉事故中，由腐蚀造成的受热面爆破损坏事故最为严重且危害也大。

二、锅炉本体的外腐蚀

2.1高温腐蚀

高温腐蚀是锅炉外腐蚀中的一大因素，它是锅炉内高温烟气与锅炉材料金属表面相互作用的一个较繁琐复杂的反应过程，根据它的反应机理主要可以归纳成3个大类：硫化物(FeS2、H2S)型腐蚀、硫酸盐型腐蚀和氯化物型腐蚀。根据目前的研究调查发现，通常在局部热负荷比较高的区域，也就是管壁温度较高的区域，就比如说燃烧器区域附近相比于其他区域而言更容易发生高温腐蚀。其他区域的高温腐蚀明显减弱或者基本不发生高温腐蚀。

2.1.1硫酸盐型高温腐蚀

国内外的学者通过调查对部分腐蚀锅炉的积灰进行分析，发现积灰中含有大量的硫元素和金属元素，通过元素分析之后发现，它们大多以复合硫酸盐的形式存在，例如硫酸盐、焦硫酸盐和三硫酸铁钠等。对此种现象大家普遍的说法便是，锅炉中燃烧的物质所产生的金属氧化物会与三氧化硫发生反应并且反应生成的是气态的碱金属硫酸盐，由此锅炉内部的温度分布并不均匀，会产生一定的温度差和温度梯度，那么在这种温度梯度的作用下，气态的碱金属硫酸盐会朝着较冷的区域进行扩散，最终会沉积在水冷壁管。最终的结果是使得金属表面的灰中含有较多的硫酸盐。

2.1.2氯化物型高温腐蚀

煤炭中都会含有一定量的氯化钠，由于氯化钠的熔点和蒸发点都远低于锅炉中的火焰温度，所含有的氯化钠进入锅炉之中将会迅速汽化，这汽化之后的氯化钠气体非常容易和水、二氧化硫、三氧化硫等物质发生反应而生成氯化氢，从而加速了锅炉的高温腐蚀。

2.1.3硫化物型高温腐蚀

硫化物型的高温腐蚀，是在氧化性和还原性两种气氛下发生的，主要在硫化氢和单质硫的作用下，使得金属材料与其发生氧化还原反应，从而发生了腐蚀。

2.2低温腐蚀

低温腐蚀，在一定程度上也可称之为烟气腐蚀，因为在低温状态下造成的腐蚀，基本上都是锅炉尾道内的烟气所造成的。这主要是由于煤炭中含有一定量的硫，燃烧之后便有个SO2气体的存在，在催化作用下会再次氧化而生成SO3，SO3又极易与水蒸气结合生成硫酸蒸汽，在会使得锅炉内的整个烟气的露点明显有所提升，而锅炉尾部的温度并不高，一般情况下壁温会低于这个升高后的新的露点。那么硫酸蒸汽便会凝结成为硫酸小液滴，凝结附着管壁之上，这便就造成了硫酸对锅炉金属材料的酸性腐蚀。

三、锅炉本体内部的腐蚀

锅炉正常运行时不会有空气进入汽水系统，另外给水中即使溶有少量氧气，在给水系统（包括省煤器）中也多被消耗。因此，锅炉本体（蒸发受热面）内一般不会发生氧腐蚀。但是锅炉运行时，锅内水、汽温度和压力比较高或很高，有时局部地方还受到很大内应力，而且给水中的杂质在锅炉内发生浓缩并从水中析出，使锅炉内常积有水垢或泥渣，这些都会促进锅内腐蚀，并使腐蚀问题复杂化。

（1）沉积物下腐蚀。当锅炉金属表面积有水垢或泥渣时，在沉积物下会发生严重的腐蚀，叫做沉积物下腐蚀。这是高压锅炉在高热负荷区受热面上常会发生的一种腐蚀。正常运行情况下，锅炉内金属表面上常覆盖有一层Fe3O4膜，结构致密，具有良好的保护性能。但是如果Fe3O4膜遭到破坏，很容易遭到腐蚀。促使Fe3O4膜破坏的主要因素之一是炉水的pH值。正常的炉水Fe3O4膜稳定，不会脱落，因而锅炉金属腐蚀轻微。但当锅炉内的金属表面上有沉积物时，沉积物下炉水的各种杂质浓度都很高。视炉水的杂质情况，可能会发生碱性腐蚀或酸性腐蚀。碱性腐蚀常发生在多孔沉积物的下面，腐蚀坑达到一定深度后，管壁变薄，炉管会在内压作用下而鼓包甚至爆管。酸性腐蚀会使腐蚀部位的金相组织发生变化，会使金属组织中逐渐形成裂纹，性质变脆，严重时，管壁并未减薄就会爆管。

（2）晶间腐蚀（苟性脆化）。晶间腐蚀是一种特殊的电化学腐蚀，是由于晶粒与晶粒边缘在高应力下产生了电位差，形成腐蚀电池的结果。由于引起腐蚀的主要原因之一是水中有苟性纳（NaOH）和腐蚀破坏形式为金属脆化（无任何变形的破坏），因此晶间腐蚀又叫苟性脆化。苟性脆化的危害很大，轻者使锅筒报废，重者会造成锅炉爆炸，其危险性还在于这种腐蚀裂纹在刚刚发生和发展阶段是难于发现的。

四、防止锅炉腐蚀的措施

1.搞好给水处理。给水中的溶解氧、铁离子和过低的pH值都会促使锅炉金属腐蚀，因此给水应尽量除氧，给水pH值应＞7。对于用回收蒸汽冷凝水作给水的，应注意控制铁离子含量，有时用汽系统刚启动一段时间，凝结水中往往含有黄色铁锈水，这时应适当排放至含铁量合格后才能作为锅炉给水。

2.保持锅水水质达到合格。一般来说，锅水中含盐量和氯根含量过高，pH值和碱度过低或过高都会增加腐蚀。因此，在锅炉运行中应做到合理排污，维持锅炉水在一定的pH值、碱度及磷酸根含量，使锅水水质保持合格，不但可防止结垢，也有利于防腐。

3.防止垢下腐蚀。一是要避免金属表面形成沉积物，二是进行水质处理和合理排污。三是锅炉运行后要定期清洗，加强管理。

4.使金属表面形成保护膜。在运行条件下，当锅炉水保持合适的pH值(一般为10～12)和一定量的磷酸根时，也有助于金属表面形成致密的保护膜，减缓腐蚀。

5.做好停炉保养。不少锅炉的腐蚀常常是因为停炉保养不当所造成的，因此停炉时必须按规定要求做好保养工作。

五、结语

锅炉与人们的实际生活息息相关，研究好锅炉本体的腐蚀机理可以更有效地帮助人们去采取相对应的措施进行腐蚀的防护。锅炉的腐蚀十分常见，但是更需要人们的关注来减少锅炉的腐蚀伤害，以此来杜绝锅炉事故的发生。总而言之，锅炉本体的防护势在必行，是安全生产生活的重要条件，任何人都不能有丝毫的疏忽。

参考文献：

[1]李爱芝.加油机检定需要注意的几个问题分析[J].军民两用技术与产品,2016(6):166-167.

[2]尹兴智,赵家鹏.关于燃油加油机检定的问题讨论[J].计量与测试技术,2016(11):26-27,29.

[3]陆梅.关于加油机计量检定方面的问题探究[J].科技创新与应用,2015(5):195.

[4]章承宏,丁平元.《燃油加油机》计量检定规程中关于准确度规定等问题的探讨[J].中国计量,2006(5):37-38.

[5]李静雯.燃油加油机计量检定现场应注意的问题[J].计量与测试技术,2013(8):31-32.

[6]罗阳凤.谈加油机计量超差的产生和解决措施[J].建材与装饰,2016(12):185-186.