熱能動力設備金屬的腐蝕問題及預防措施

鄒 超

（湛江電力有限公司，廣東湛江 524099）

0 引言

在熱能動力設備的運行過程中，難免由于各種原因而導致一系列的金屬腐蝕問題。這些腐蝕問題不僅具有潛在的危害性，如不及時檢查和解決，還容易引發累積效應，給熱能動力設備的正常運行帶來嚴重影響。輕則縮短設備使用壽命和增加維護保養成本，嚴重時甚至還會引發設備安全事故。因此，必須準確判斷熱能動力設備的金屬腐蝕情況和問題，并予以針對性的解決措施，確保實現安全生產和經濟效益目標。

1 金屬腐蝕原因

在熱能動力設備的日常運行過程中，引起熱能動力設備金屬材料腐蝕的因素相對較多[1]，具體來看，主要分為以下4 個方面。

（1）熱能動力設備常用的金屬材料的防腐能力有著明顯的差異，一般來說，這些金屬材料的防腐能力和材料密度近似成正比，材料密度大，防腐能力則相應增強。但設備中一些材料的密度較小，因此其防腐能力較差，對整體的熱能動力設備的防腐能力造成一定影響。

（2）在熱能動力設備的運行過程中，難免存在一些具有一定腐蝕性的介質，如酸性或堿性的液體和氣體，以及一些氧化物等，熱能動力設備的金屬材料不可避免地會與這些腐蝕性的介質進行接觸，在長期接觸下，會對金屬材料造成很強的腐蝕。

（3）如熱能動力設備內部殘留了一些雜質，未能將其及時清理干凈，也會造成熱能動力設備金屬材料遭到嚴重的腐蝕作用，即使是材料已經進行了預防措施，腐蝕作用也在所難免[2]。

（4）如熱能動力設備的操作人員未能對熱能動力設備的金屬材料進行合理維護，就容易忽略部分金屬材料的腐蝕問題，導致金屬的腐蝕情況愈發嚴重，最終導致安全事故發生概率大幅上升。

2 預防措施

2.1 應用熱能動力給水系統除氧技術

2.1.1 熱能動力給水系統除氧技術的重要性

為了確保熱能動力設備穩定運行，對熱能動力給水系統進行除氧是必不可少的一個步驟。給水系統中存在的水中溶解氧，會造成設備零部件金屬材料發生大面積的氧化和腐蝕，是導致熱能動力設備金屬腐蝕問題的重要原因之一。在腐蝕問題發生后，腐蝕作用的產物氧化鐵還會通過物理作用進一步進入到熱能動力設備內部，在管壁位置大量沉積。由于氧化鐵和金屬材料的導熱性能差異明顯，會使得管道受熱不均勻。且難溶的氧化鐵還會導致管道內壁出現點坑，阻力系數也隨之增大。這種腐蝕現象如不及時處理，極易引發管道的起火甚至爆炸等安全事故[3]。

2.1.2 常用除氧技術及分析

（1）真空除氧法。與其他的除氧技術相比而言，這種技術相對較為溫和，僅通過改善加熱條件來實現除氧的目的。通過改善加熱條件，熱能動力設備的自耗氣量會顯著減少，以達到除氧的目的。在這項技術應用過程中，對設備有著相對更高的要求，通常采用高位布置，并運用噴射泵來運行，同時還需要使用加壓泵等設備。即使是采用低位布置方法，也需要利用高度差來實現。除此之外，換熱設備和循環水箱也是真空除氧技術中需要應用的設備，通過這兩種設備的應用，能夠利用系統產生的余熱，并使用射流加熱器對軟化水進行加熱，也能夠進行分級安裝。整體而言，真空除氧技術有著運行簡便和效果可靠的優點，目前在熱能動力設備領域中的應用也相對較廣。

（2）化學除氧法。化學除氧法主要分為鋼屑除氧和亞硫酸鈉除氧兩種方法。鋼屑除氧法的主要原理是利用水中的溶解氧來氧化鋼屑，以達到除氧的目的。對于鋼屑除氧法，又可分為獨立式和附設式兩種。在運用鋼屑除氧法的過程中，對于水溫有著一定的要求，原則上不應低于70 ℃，當水溫在80～90 ℃時，除氧效果最好，而溫度在20～30 ℃時，除氧效果則最差。同時，在使用鋼屑除氧法時，還需要進行壓緊處理，如水中溶解氧含量較高時，則要適當降低水流速度，確保水中的溶解氧能夠充分去除。整體而言，由于鋼屑除氧技術近年來并未得到顯著改進，且除氧效果極易受到各種因素干擾，因此通常作為輔助技術在鍋爐房等地進行應用，而不作為單獨應用的技術。除此之外，亞硫酸鈉除氧法也是一種常見的熱能動力設備化學除氧方式，其原理是利用水中的溶解氧將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，以達到除氧的目的。在這種方法的應用過程中，通常所投放的藥量都略高于計算理論值，在反應溫度升高后，除氧效果也越為顯著。相關實踐表明，當水環境的pH=6 時，除氧效果最好，在此基礎上，隨著pH值的增加，除氧效果開始下降。

（3）解析除氧法。解析除氧法是近年來新興的一種熱能動力設備除氧方式，其主要工作壓力是，將不含氧的氣體與熱能動力設備中的水進行充分接觸，使水中的溶解氧解析到氣體當中，通過循環進行接觸過程，最終除去水中溶解氧。與以往的除氧技術相比，解析除氧法具有3 個優點：①不需要對水進行預熱處理，鍋爐房自耗氣亦不會增加，顯著降低能耗；②解析除氧法的設備較小，占地面積和消耗資源均較低，不需要過高的基建投資；③除氧效果相對較好，在正常條件下，通過解析除氧法處理后，水中溶解氧的含量將降至每升0.05 mg 以下。當然，目前的解析除氧法也存在著裝置調整復雜的缺點，同時還需要對管道系統和除氧水箱進行密封，因此，解析除氧法這項新技術仍有很大的改進空間，相關改進工作也仍在研究之中[4]。

2.2 保持良好環境，提高防腐能力

無論熱能動力設備的工作環境是室內還是室外，都難免會因各種環境因素影響而產生腐蝕問題，這其中影響較為顯著的環境因素則是水分的存在。因此，將空氣中的水分含量控制在一定指標以下則是防止熱能動力設備金屬腐蝕的關鍵。除了上文提到的應用熱能動力給水系統除氧技術之外，機械脫氣法也是較為有效的方法，其能夠防止水中溶解氧造成的碳鋼腐蝕。

與此同時，在熱能動力設備的應用過程中，添加防腐劑和其他添加劑的方法也能夠顯著改善設備的工作環境，從而降低熱能動力設備金屬腐蝕問題發生的幾率。添加這些防腐劑和添加劑等化學藥品的原理通常是在金屬表面形成較為致密的保護膜，來抑制外界環境因素對金屬材料的腐蝕作用，起到防腐蝕的目的。

具體來看，鉻酸鹽、鉬酸鹽和亞硝酸鹽能夠通過在金屬材料表面形成致密氧化膜的方式來防腐蝕；聚合磷酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽、硫基苯并噻唑和苯并三唑等物質能夠在金屬表面形成沉淀保護膜以阻止腐蝕作用；在非氧化性酸中添加少量的鉻酸、硝酸和鐵離子等氧化劑，能夠使得金屬材料表面發生一定程度的鈍化，以提高金屬材料的抗腐蝕性能。

除此之外，調節pH 值的方法也是避免腐蝕問題的一種有效途徑，如熱能動力設備的腐蝕問題為酸性腐蝕，則需要適當添加氫氧化鈉、碳酸鈉和氨等物質來加以避免。整體而言，防止熱能動力設備發生腐蝕的化學藥劑種類繁多，在應用時，需要事先對外界環境和內部工作環境中可能引發設備金屬腐蝕的因素進行準確分析，從而對化學藥劑的種類進行針對性選取應用。

2.3 對金屬表面做好防腐蝕措施

在金屬的內表面和外表面噴涂耐腐蝕的物質材料也是提高熱能動力設備金屬抗腐蝕作用的一個重要途徑。在具體方法選擇上，有關企業要根據自身的經濟狀況加以合理選擇。具體而言，最常見和最簡單的防腐蝕方法是在熱能動力設備表面金屬上進行涂漆處理。在涂漆處理過程中，油料涂漆是常見的漆料，如鄰苯二甲酸樹脂、酚醛樹脂和環氧樹脂等。在進行噴涂作業之前，需要事先了解所選用油漆的特性，確保油漆符合設備金屬材料的實際要求。同時，為了進一步增強熱能動力設備的抗腐蝕性能，對于金屬構件的焊接點等強度較為薄弱的部位，還需要進行一定程度的覆蓋處理。

除此之外，在應用表面防腐蝕處理方法時，為了進一步提升金屬材料的抗腐蝕能力，還可采用添加襯里的方式進行。添加襯里的材料多為有機高分子材料，如聚氯乙烯樹脂（PVC）、聚四氟乙烯、酚醛樹脂和環氧樹脂等。由于這些材料的耐腐蝕性能特點各不相同，因此在選用過程中，要根據實際情況進行合理選擇，確保在提高耐腐蝕能力的基礎上，又具有一定的經濟適用性。

2.4 對熱能動力設備的操作進行規范化管理

由于熱能動力設備的工作環境相對較為惡劣，且工作強度較高，因此，為了避免熱能動力設備在長期運轉之后發生金屬腐蝕現象，就必須加強對熱能動力設備的日常管理維護。在日常管理維護中必要的步驟是定期進行維護修理。應用熱能動力設備的企業應當建立健全熱能動力設備的防腐蝕情況的資料檔案，在檔案中應當收錄關于熱能動力設備在設計、制造和施工安裝等各階段的原始資料，并對熱能動力設備的防腐蝕檢查工作和維護修理工作的詳細信息進行收集和記錄。通過這些措施，企業就能夠實現對熱能動力設備的有效管理及運用，使得熱能動力設備金屬的耐腐蝕性能得到顯著提高。

2.5 對材料進行合理選擇

在金屬材料的選擇過程中，要對熱能動力設備的使用年限進行分析計算，并結合具體的工作環境加以選擇。在選擇金屬材料的過程中，首先需要考慮的是材料的經濟效益價值[5]。為了符合環保與可持續發展的理念，還需要確保材料的使用壽命盡可能長，從而進行針對性的選擇。

3 結束語

在熱能動力設備的運行過程中，引發金屬腐蝕的問題較為復雜，其預防措施也相對較多且較為復雜，并非一蹴而就。因此，企業對于金屬腐蝕問題不可掉以輕心，必須結合熱能動力設備的實際情況，從多方面入手進行綜合考慮，選用有針對性的預防措施。同時還要關注新技術和新材料的應用，在現有的基礎上不斷創新，做到與時俱進，不斷提升技術水平。