熱水鍋爐腐蝕問題成因及對策探析

【摘要】熱水鍋爐的腐蝕問題一直備受關注，即使是生產廠家和型號都相同的鍋爐，由于使用環境的差異，腐蝕程度也會各不相同。所造成的影響和后果也各不相同，只有深入了解腐蝕的根本成因，做到防患于未然，才能保障鍋爐的安全運行以及生產的順利進行。本文就熱水鍋爐腐蝕問題成因及對策展開探討，并提出相應的防治和預防措施。

【關鍵詞】熱水鍋爐；腐蝕；分析

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.04.034

Analysis on the Causes and Countermeasures of Corrosion in Hot Water Boilers

LI Bin

（Haicheng Boiler and Pressure Vessel Inspection Institute， Haicheng 114201， China）

Abstract： The corrosion problem of hot water boilers has always been a concern， and even boilers with the same manufacturer and model may have varying degrees of corrosion due to differences in operating environments. The impact and consequences are also different. Only by deeply understanding the fundamental causes of corrosion and taking preventive measures can we ensure the safe operation of boilers and the smooth progress of production. This article explores the causes and countermeasures of corrosion in hot water boilers， and proposes corresponding prevention and control measures.

Key words： hot-water boiler； corrosion； analysis

1熱水鍋爐的腐蝕問題及成因

北方冬季供暖很大一部分都在應用著熱水鍋爐，熱水鍋爐的安全運行就決定了供暖的順利進行和百姓的安居樂業。腐蝕是熱水鍋爐的一個重大安全隱患，如何排除、解決就尤為重要。熱水鍋爐的腐蝕問題主要分為內部腐蝕和外部腐蝕兩大類。

1.1內部腐蝕

主要有垢下腐蝕、氧腐蝕、二氧化碳腐蝕、沖刷腐蝕、酸腐蝕、堿腐蝕等。

1.1.1垢下腐蝕

熱水鍋爐的介質是水，它的來源主要是地下水，而地下水中含有大量的雜質，這些雜質中的懸浮物質及某些膠體物質可直接沉著吸附于受熱面形成污垢，也有很多的溶解物質隨著溫度升高溶解度降低析出，沉積在鍋爐內壁。北方的水質硬度較大，可以分為碳酸鹽硬度和非硫酸鹽硬度，水中的鈣鎂離子成分含量較大，成分的物質以鈣鎂的重硫酸鹽或強酸鹽為主。難以溶解的化合物析出時以水渣形式出現，如果不能及時排除就會轉變為二次硬質水垢，這些形成的水垢會造成垢下腐蝕，相應地發生化學或電化學腐蝕，水垢的發生會造成鍋爐內壁受熱面不能被水及時冷卻，而使鍋爐受熱面長時間超溫，最終導致蠕脹變形甚至產生裂紋破裂。

1.1.2氧腐蝕

鍋爐水中的氧主要來源于未經除氧設備或者加藥處理的原水或者補給水中含有的溶解氧，補給水中的氧也有可能在經過循環水泵或補給水泵供水時隨著水泵的運轉帶進一部分氧氣。氧氣在潮濕的環境下與鐵原子發生反應生成四氧化三鐵，隨著溫度、濕度、含氧量及pH值的不同還會得到更復雜的腐蝕產物。

1.1.3二氧化碳腐蝕

補給水中的碳酸氫鹽（主要來自原水或鍋爐加藥處理過的補給水）經過鍋爐的加熱升溫生成CO2，一部分生成硫酸與鐵原子發生化學反應生成沉渣，導致發生腐蝕。而水中的溶解氧含量、二氧化硫含量及水中的鐵離子含量，在不同的條件下又相互作用造成惡性循環，導致腐蝕的加劇。

1.1.4沖刷腐蝕

爐水中的溫度與水在鍋爐中的流動速度也會造成沖刷腐蝕。

1.1.5酸腐蝕

鍋爐在pH值小于7的情況下，以氧離子作為去極化劑，在陰極上析出氧氣就是一種酸腐蝕，有的供暖企業在鍋爐運行時使用除碳器或離子交換器也會發生酸腐蝕。還有一種酸腐蝕是在鍋爐進行酸洗除垢時發生的，由于置換鈍化不夠，或者清洗液的酸濃度過高造成酸腐蝕，氧化物和硫酸鹽濃縮水解產生強酸也會造成酸性腐蝕。

1.1.6堿腐蝕

為了使鍋爐的水質達到使用標準，就會采取往鍋爐的補給水中進行加藥的水處理方式，一旦使用不當會造成堿性腐蝕。通常鍋爐水中的堿度不會造成堿性腐蝕，但當結有水垢、銹垢或者鍋爐受熱面與鍋水之間有著較大的溫差時，鍋水中的堿度就會形成濃度梯度加之鍋水的蒸發濃縮就會引起沉積物下的腐蝕。

1.2外部腐蝕

外部腐蝕主要有：沖刷腐蝕、化學腐蝕、高溫腐蝕等。

1.2.1沖刷腐蝕

鍋爐用煤在經過燃燒形成煙氣的過程中，煙氣中含有一定量的雜質顆粒，這些顆粒在經過鍋爐受熱面外表面時，因受鍋爐鼓、引風機的影響會產生一定的流動速度，會造成沖刷腐蝕。

1.2.2化學腐蝕

煤中含有鈉、鋅等元素在燃燒時會與氧氣反應生成氧化鈉、氧化鋅等堿性金屬氧化物黏結在管壁上，煤燃燒產生三氧化硫又與氧化鈉、氧化鋅反應形成焦渣，而三氧化硫能穿過焦渣層與鐵鎂的化合物反應生成新的氧化鐵造成管壁的腐蝕。硫化物在高溫下生成的二氧化硫可加速腐蝕，而硫化氫又會破壞爐膛管壁的保護膜加速腐蝕。煙氣中的二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮等氣體在露點溫度時會與水結合成酸造成腐蝕。

1.2.3高溫腐蝕

鋼鐵在一定溫度、壓力下會與氧氣發生化學反應，生成氧化亞鐵、四氧化三鐵，當溫度高于570℃時生成的氧化亞鐵會加速腐蝕。再加之煙氣中的堿性金屬、氧、硫等互相作用造成惡性循環，使腐蝕不斷發生，導致管壁穿孔、爆管等事故的發生。

2針對以上的問題解決措施

2.1保持光潔的金屬表面

鍋爐的內壁如果有水垢、氧化物、油等污物就需要采取物理或化學方法進行除油、除銹、除垢處理、恢復金屬內壁的光滑整潔、減少阻力、沒有水垢、銹垢等存在就不會發生垢下腐蝕，也不會發生化學、電化學腐蝕，同時水垢導熱系數低，除垢后還會起到節能降耗、增加鍋爐熱效率的作用，在清洗完鍋爐后一定要進行鈍化處理使之形成保護膜保護金屬表面，對于爐膛、水冷壁管等受熱面要及時清灰除渣，清潔后的表面噴涂防腐材料進行保護。

2.2選擇適當的設備和方法進行給水除氧

最經濟實惠有效的方式是熱力除氧，按照熱水鍋爐水質標準GB/T 1576—2018《工業鍋爐水質》，熱水鍋爐補給水的pH值應≥7，溶解氧含量應≤0.1 mg/L。對SZS6-13-Y型燃油燃氣鍋爐定期排污水成分進行分析：pH值在7～9.5之間，溶解氧<0.1 mg/L；對SHL6.5-13-AⅡ型雙鍋筒橫置式鏈條排鍋爐的排污水成分分析：pH值在8～9之間，溶解氧<0.1 mg/L。分析結果表明，將蒸汽鍋爐的排污水作為熱水鍋爐的補給水是完全符合要求的。但由于北方供暖企業大多是熱水鍋爐，所以熱力除氧也不能廣泛應用，現在很多單位采用化學除氧的方式進行除氧，在水中添加還原劑將水中的溶解氧還原，起到除氧的作用，常用的有氨、聯銨、亞硫酸鈉、新型的藥劑異抗壞血酸鈉等。

2.3采取恰當的水處理方式

采取恰當的水處理方式可以采用：機械過濾器（吸附沉渣過濾雜質膠體物質等使之成渣成垢），RO反滲透（除去給水、補給水中的大部分鹽類，有機物，細菌等），除硫器（除掉水中的CO2），離子交換器（陰陽床除去水中的陰陽離子進一步水質凈化），除氧器（大多采用熱力除氧），鍋內加藥（調整指標使之達到最佳狀態）。不同的水處理方式如表1所示。

從表中可以看出，采用鈉離子交換軟化及熱力式除氧方式的低溫水系統，不產生CO2，因此對鍋爐無腐蝕。按照GB/ T 1576—2018采用鍋外水處理的熱水鍋爐水質標準，給水：濁度≤5.0 FTU；硬度≤0.60 mmol/L；pH值（25°C）7.0～11.0；溶解氧≤0.10 mg/L；油≤2.0 mg/L；全鐵≤0.30 mg/L；鍋水磷酸根5.0～ 50.0 mg/L。嚴格按照GB/T 1576—2018標準的指標，使水質達到相對最低狀態，有效減緩結垢、腐蝕等問題的發生。

2.4管理要到位

加強鍋爐在運行中的管理，風、煤比要適當，定期地進行除灰、除渣檢查，保證鍋爐用水要全部進行軟化處理并且保證水質檢驗符合標準。鍋爐停止運行后的保養工作也不可輕視，很多熱水鍋爐的腐蝕都是在鍋爐的停爐期間發生的，各個使用單位的鍋爐運行環境條件不一樣，所以操作起來也盡相同，應結合本單位的實際情況進行停爐保養。很多氧腐蝕都是發生在停爐期間，停爐期間有的單位將鍋爐內部的水放掉，也不進行烘干處理或者在其內部加干燥劑等措施，以為不會發生問題，但是潮濕的金屬表面還是含有水分的，它們與大量的空氣接觸就會發生大面積的氧腐蝕，氧腐蝕的表現形式就是點狀腐蝕，隨著時間的推移，點狀腐蝕的深度會越來越深，甚至會形成穿孔，這對鍋爐的安全運行危害極大。停爐保養的方法還有很多，如：濕法保養、干法保養、充氣保養、加藥保養等。但是現在常用的保養方法是濕法保養，簡單有效。只要保證在鍋爐停爐保養期間各個閥門關閉良好，鍋爐內不丟水不缺水，保證一直都是滿水狀態就基本不會發生腐蝕現象。各單位應根據自身情況選擇適合的保養方式。

2.5監督檢驗

監督檢驗是對鍋爐水質的一種監測方式，是對鍋爐用水的預處理和處理效果的一個檢驗評定。只有鍋爐水質合格了，才能有效減緩結垢、腐蝕的發生，才能延長鍋爐的使用壽命，也能達到節能減排的效果。只有通過分析檢測水質得到相關數據，才能根據此數據進行相應的處理，例如：在調整軟化水設備、適當增加藥物、鍋爐排污等相關時段進行處理，使調整后的鍋爐水質達到合格的標準。嚴格監管持證上崗，定時定期地進行抽查檢測，保證檢驗數據的真實有效，才能有效避免事故的發生。

3結束語

對于以上熱水鍋爐的腐蝕問題及相應的解決措施中，可以看出水質的好壞對于鍋爐的腐蝕起到了決定性的作用，如何把控水質是至關重要的。選擇合適的水處理方式和供水溫度是非常有必要的。通過采用鈉離子交換軟化和熱力式除氧等恰當的水處理方法，可以降低CO2的生成量，從而減輕鍋爐的腐蝕，同時，保持適當的供水溫度也有助于減緩腐蝕進程。在實際操作中，我們需要根據具體情況靈活選擇水處理方式和供水溫度，以實現鍋爐運行的最佳狀態。規范行業標準，嚴格按照標準執行，提高相關操作人員的技術水平、對待工作的責任心，提高綜合素質水平，分工明確，責任落實到位，以預防為主，救治為輔，認真做好平時的基礎工作，確保鍋爐不結垢，不產生腐蝕，降低發生事故的風險性，確保企業的安全生產。

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【作者簡介】

李斌，男，1973年出生，高級工程師，學士，研究方向為特種設備安全運行。

（編輯：李鈺雙）