鍋爐防腐問題研究

孟慶軍

（黑龍江省寧安市檢驗檢測中心，黑龍江 寧安 157400）

1 鍋爐腐蝕特征與現狀

1.1 鍋爐腐蝕的原因

腐蝕一詞是指材料在周圍環境介質的化學或電化學作用下發生的破壞。從腐蝕的觀點來看，鍋爐僅僅是一層鋼支承著的磁性氧化鐵薄膜。鍋爐腐蝕控制主要取決于這層薄的、均勻的、附著牢固的保護膜的生成和維持。水中溶解過多的氧及氫離子、氫氧根離子均能部分或全部破壞已生成的保護膜使金屬發生嚴重腐蝕。

1.2 鍋爐腐蝕的危害性

腐蝕會嚴重影響鍋爐運行的安全性和使用壽命，其主要危害為：

第一、產生腐蝕后，鍋爐的省煤器、水冷壁、對流管束、鍋筒等金屬構件遭到破壞而變薄，或局部點狀腐蝕而凹陷甚至穿孔。嚴重的腐蝕會使金屬內部結構破壞而強度顯著降低發生爆管。這都會縮短鍋爐的使用年限，或需停爐停產進行修復。

第二、若鍋筒發生苛性脆化，會引起鍋爐爆炸。

第三、金屬腐蝕產物轉入水中，使水中雜質增多，又加劇受熱面上的結垢過程。含有高價鐵的水垢，容易引起垢下金屬鐵的腐蝕，而鐵的腐蝕又容易重新結成水垢。這種惡性循環會迅速導致爆管事故。

1.3 鍋爐防腐技術現狀

統計數據顯示，2007年全國在用鍋爐總臺數54.41萬臺。因此，控制鍋爐腐蝕提高設備安全性的任務格外艱巨。通過對鍋爐腐蝕的研究，特別是氧氣對腐蝕影響的研究，為人們提供了一系列解決鍋爐腐蝕的方式方法。通常可以分為除氧器法，除氧劑法和緩蝕劑法。

2 除氧器法和除氧劑法防腐技術

2.1 除氧器是一類能夠從水中除去氧氣的設備，種類繁多，大致可分為以氣體融解定律為基礎的熱力除氧器、真空除氧器、解析除氧器，類似于離子交換的氧化還原除氧器，利用氧和鐵發生腐蝕反應的鋼屑除氧器等。

2.2 除氧劑是一類能夠從水中除去溶解氧的物質。作為有代表性的腐蝕控制方法之一，除氧劑廣泛用于鍋爐水處理、油田水處理、污水處理以及許多化工過程的工藝用水處理中，以防止水中溶解氧對金屬的腐蝕。

最常用的除氧劑是亞硫酸鹽。亞硫酸鈉不但可作為運行鍋爐除氧劑，而且還可作為停用鍋爐保護劑。

工業上廣泛使用的另一種化學除氧劑是水合聯氨。水合聯氨能與溶解氧反應生成氮氣和水，除氧效果優于亞硫酸鈉，廣泛用于高壓鍋爐給水除氧，作為機械除氧的輔助措施。

3 緩蝕劑法防腐技術

3.1 緩蝕劑的定義

緩蝕劑是用于腐蝕環境中抑制金屬腐蝕的添加劑，又稱腐蝕抑制劑或阻蝕劑。目前緩蝕劑尚無統一的定義，美國實驗與材料協會《關于腐蝕和腐蝕術語的標準定義》(ASTM-G15：76)對緩蝕劑的定義為“：緩蝕劑是一種當它以適當的濃度和形式存在于環境(介質)時，可以防止或減緩腐蝕的化學物質或復合物。”

3.2 緩蝕劑的特點：

第一、基本上不改變腐蝕環境，就可獲得良好的防腐蝕效果。

第二、可基本不增加設備投資，操作簡便，見效快。

第三、對于腐蝕環境的變化，可以通過相應改變緩蝕劑的種類或濃度來保證防腐蝕效果。

第四、同一配方的緩蝕組分有時可以同時防止多種金屬在不同腐蝕環境中的腐蝕破壞。

第五、緩蝕劑可以作為一種化學品單獨使用也可以作為添加劑使用。

3.3 緩蝕劑在鍋爐貯運過程中的應用

在鍋爐貯運過程中，經常會受到大氣中水分、氧氣和腐蝕性氣體的作用而遭受大氣腐蝕。金屬結構、機械、工具、儀器等都會遭受大氣腐蝕。緩蝕劑法是最重要的防止金屬大氣腐蝕的方法。防止鐵基合金的腐蝕又稱防銹，鐵基合金的緩蝕劑又稱防銹劑。根據保護對象的不同，緩蝕劑既可直接使用，又可以其他材料為載體，制成防銹紙、防銹油、防銹脂、防銹漆等使用。

3.4 緩蝕劑在鍋爐運行期間的應用

3.4.1 氧腐蝕緩蝕劑

高壓鍋爐一般使用聯氨類物質。聯氨的優點在于熱分解產物和除氧反應產物都是揮發性的，既不會增加水中固態物含量，也不會在蒸汽冷凝時造成腐蝕。聯氨在水中和氧的反應非常緩慢，一部分聯氨和氧共存，可以采用加入催化劑的方法加速聯氨和氧的反應。

重鉻酸鹽和亞硝酸鈉也曾被采用來防止運行鍋爐的氧腐蝕。它們的作用是使金屬表面鈍化，能在不除氧的情況下防止鍋爐的腐蝕。但是，由于它們在高溫下能引起金屬嚴重局部腐蝕以及加量不足時可能引起孔蝕而沒有繼續采用。

3.4.2 堿腐蝕緩蝕劑

堿腐蝕曾是鍋爐的一大危害，特別是脹接和鉚接鍋爐，破壞事例很多。隨著水處理方法和鍋爐設計的改進，由堿引起的應力腐蝕破裂事故已大大減少。但由于堿在垢下、水線等處濃縮所引起的腐蝕仍然存在。一種獲得廣泛應用的防止堿腐蝕的方法是調和磷酸鹽法。該法是根據磷酸三鈉的水解反應：Na3PO4+H2O→Na2HPO4+NaOH調整鍋水的化學成分，消除游離氫氧化鈉而防止堿腐蝕。

3.4.3 蒸汽凝結水系統緩蝕劑

常見的蒸汽凝結水系統中鋼和銅的腐蝕是由二氧化碳和氧引起的，可用環己胺、嗎琳等揮發性緩蝕劑。將環己胺或嗎琳投入鍋爐給水中，它們就會和蒸汽一道揮發，溶解于凝結水中。當凝結水中含有緩蝕劑1～2mg/L時，鋼和銅的腐蝕會大大減輕。在大多數情況下,兩種緩蝕劑的濃度保持較低不會加速銅的腐蝕，其中尤以嗎琳為好。兩種胺都是鋼的陽極性緩蝕劑，能夠中和二氧化碳、提高凝結水的 pH值，因而習慣上稱它們為“中和胺”。

更有效的凝結水系統緩蝕劑是一些分子量大的直鏈烷基胺，最常用的是十八烷胺。將其加入蒸汽管線中，使之在凝結水中的含量為 1mg/L，即可有效地保護鋼和銅免遭腐蝕。這類胺是吸附型緩蝕劑，能夠在金屬表面形成疏水性的吸附膜，將金屬與腐蝕介質隔開。因此．這類胺習慣上稱為“膜胺”。

3.5 緩蝕劑在鍋爐停用備用期間的應用

普遍認為，鍋爐設備在停用和備用期間的腐蝕甚至比運行時的腐蝕更嚴重。傳統的停用備用保護方法是干法和濕法。前者是從系統中除去水，后者是從系統中除去氧。但是，由于實施過程比較復雜難以達到技術條件，實行了保護而仍然發生腐蝕的事例很多。中國近年來用TH901法對停用備用鍋爐進行防腐。TH901是一種專用緩蝕劑，只要按一定工藝將其放入設備，它就能揮發到整個金屬表面使干凈金屬和垢下金屬都得到有效保護。

3.6 緩蝕劑在鍋爐清洗過程中的應用

鍋爐使用前和在運行一段時間之后往往需要清洗，緩蝕劑是保證化學清洗安全的關鍵。中性清洗劑由具有濕潤、分散、乳化和增溶作用的表面活性劑、緩蝕劑及水等組成。堿性清洗劑由氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、磷酸三鈉等堿性化合物及表面活性劑、緩蝕劑和水等組成。酸性清洗藥劑由鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、氯氟酸、氨基磺酸、草酸、檸檬酸、羥基乙酸等無機酸或有機酸及緩蝕劑和水等組成。鰲合清洗劑由 EDTA等鰲合劑、緩蝕劑和水組成，溶液多為中性或堿性。有機溶劑包括全氯乙烯、三氯乙烯、二甲苯、汽油、煤油、柴油、松節油、丙酮、二氯甲烷、二氯乙烷等等，向其中加人緩蝕劑即可制成清洗劑。

結束語

隨著科技的發展，鍋爐防腐技術必將日益完善，緩蝕劑依托其較強的經濟性和適應性將會得到更廣泛的使用，在鍋爐安全、經濟運行中發揮更重要的作用。

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