鍋爐省煤器內壁氧腐蝕原因分析

蔣國新

摘 要：本文通過介紹鍋爐氧腐蝕的機理與主要影響因素，并對某單位一臺鍋爐省煤器內壁存在氧腐蝕情況進行原因分析，同時提出相應的預防措施。

關鍵詞：鍋爐；省煤器；氧腐蝕

1 概述

氧腐蝕又稱溶解氧腐蝕，是指鍋爐給水中的溶解氧對金屬管壁的腐蝕。氧腐蝕是一種電化學腐蝕，一般發生在鍋爐給水管道與省煤器系統中。本文通過分析氧腐蝕的產生機理與影響因素，針對某單位一臺在用鍋爐的省煤器進口集箱與省煤器管內壁氧腐蝕情況進行原因分析，并提出相應的預防措施。

2 氧腐蝕

2.1 氧腐蝕機理

金屬鐵和氧在一定條件下，會形成兩個電位不同的電極，形成腐蝕電池。腐蝕電池陽極與陰極的反應如下所示。

陽極：Fe-2e=Fe2+

陰極：O2+2H2O+4e=40H-

將上述兩個式子相合并，組成一個原電池的反應方程式：

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2

Fe（OH）2在水中不穩定，容易與水中的氧進一步反應：

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

水中生成的Fe（OH）2和Fe（OH）3互相碰撞，會繼續反應：

Fe（OH）2+Fe（OH）3=Fe3O4+4H2O

以上反應生成的鐵氧化物，大多數沉積在金屬表面上，阻礙氧擴散到金屬表面，這樣導致腐蝕點與周圍金屬表面間形成氧的濃差電位，形成腐蝕微電池，腐蝕繼續向陽極方向發展。腐蝕產物下部產生的Fe2+向外擴散，并與OH-、O2反應，形成新的二次產物，加速金屬的腐蝕。

2.2 氧腐蝕的影響因素

（1）氧濃度[1]。溶解氧是引起金屬氧腐蝕的主要原因，一般情況下，溶解氧的濃度越高，氧腐蝕速度就越快。溶解氧對金屬的作用有兩個方面，一方面氧會加速金屬的腐蝕。另一方面當氧對金屬腐蝕過程產生的微電流達到極化電流時，腐蝕速度反而會下降，這時氧起到促進金屬表面保護膜形成的作用。根據相關文獻，當溶解氧濃度達到860mg/L時，對金屬的腐蝕主要起抑制作用；當溶解氧濃度達到10～100mg/L時，對金屬的腐蝕主要起加速作用；當溶解氧濃度小于0.1mg/L時，金屬腐蝕不明顯。

（2）PH值[2]。一般來講PH值越低，金屬的腐蝕越嚴重，當腐蝕介質中有氧存在時，PH值的改變對腐蝕的影響更大。由圖1可知，當PH小于4.5時，腐蝕速度隨著PH值的降低而迅速增加；當PH值大于4.5且小于10時，影響腐蝕速度的主要因素是氧含量；當PH值大于10時，腐蝕速度迅速降低，而且當PH值接近12時，幾乎不產生腐蝕。

（3）溫度。在水中含氧量一定的情況下，金屬壁面溫度越高，溶解氧的性質就越活躍，越容易發生氧腐蝕。溫度對氧腐蝕的影響與鍋爐結構、參數、運行情況等因素密切相關。條件不同腐蝕產物也不同。一般來講，常溫下腐蝕產物疏松多孔，腐蝕坑凹面積較大；高溫下腐蝕產物致密。堅硬。腐蝕坑也較深。

（4）水中懸浮物[3]。當水中懸浮物或溶解的固形物較多時，容易在金屬壁上形成水垢。如果垢層與金屬壁間存在0.1～0.3mm的間隙，則垢下金屬會加速腐蝕，形成垢下腐蝕。

（5）陰離子。爐水中的陰離子主要由硫酸根與氯離子組成，這兩種離子對金屬都有一定的浸蝕作用，可加速金屬的腐蝕。因此，爐水中即使溶解氧含量較低，但只要含有足夠的硫酸根與氯離子，此時爐水的電導率較大，同樣會加速金屬的腐蝕速度。

3 實例

3.1 原因分析

對某單位一臺鍋爐進行內部檢驗時，發現該鍋爐省煤器進口集箱與省煤器管存在不同程度的氧腐蝕情況，見圖2。通過查閱該鍋爐化水記錄與運行記錄，發現鍋爐給水PH值偏低（≤8.0），同時給水溶解氧含量在15μg/L左右，且該鍋爐冷備用6個月左右時間，在冷備用期間未采取相應的防腐措施。

省煤器進口集箱與省煤器管內壁產生氧腐蝕的主要原因是鍋爐在停爐期間不注意保養，使氧氣進入到系統內部，與金屬內表面的水薄膜形成腐蝕電池；運行期間，水質控制不符合規范要求，給水PH值偏低，加速了低氧環境下對省煤器進口集箱和省煤器管的氧腐蝕。

3.2 預防措施

（1）加強除氧器的除氧效果，提高除氧器內除鹽水的溫度，使其達到除氧器額定運行壓力下的飽和溫度，利于氧氣和其它不凝結氣體的排出，降低溶解氧含量。

（2）在熱力除氧外，還可以增加化學除氧作為輔助手段，在鍋爐給水中添加聯氨，從而進一步降低溶解氧的含量。

（3）通過加藥使給水PH值維持在正常范圍內（8.8～10），避免PH值過低加速氧腐蝕。

（4）加強鍋爐管理，特別是在停爐期間鍋爐的保養工作。

參考文獻：

[1]周偉忠.20t/h鍋爐熱力除氧系統運行參數的動態平衡及設計研究[D].上海：上海交通大學，2001.

[2]楊衛國，徐君銘.（溶）氧腐蝕——一種容易被忽視的腐蝕形式[J].廣州化工，2005，33（04）：74-75.

[3]劉元修，穆樹人.化工腐蝕與防護[Z].化工部防腐蝕技術咨詢服務中心，1983（08）.endprint