邊　晨　中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司科研所

鍋爐設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在工業(yè)生產(chǎn)過程中至關(guān)重要。鍋爐設(shè)備的腐蝕問題是影響鍋爐使用壽命的主要因素之一，工業(yè)生產(chǎn)中最常見的鍋爐設(shè)備腐蝕現(xiàn)象有氧腐蝕和低溫腐蝕。對(duì)于鍋爐腐蝕的部位不易確定和判斷，一般要經(jīng)過幾天或更長(zhǎng)時(shí)間泄漏程度才會(huì)逐漸增大，同時(shí)局部的泄漏會(huì)沖刷周圍鄰近的管壁，造成連鎖性破壞，危及到整個(gè)鍋爐使用運(yùn)行的安全。

1 鍋爐腐蝕的原因

鍋爐的水循環(huán)過程中，最容易產(chǎn)生腐蝕的就是鍋爐以及管線。嚴(yán)重的腐蝕過程會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水沒有辦法回收，造成熱量的浪費(fèi)以及水資源的流失。鍋爐的使用壽命也會(huì)降低。這就需要改善換熱設(shè)備和供熱管道，采取合理的解決方案來提高鍋爐的使用壽命。良好的水質(zhì)和必要的保養(yǎng)措施是不會(huì)產(chǎn)生鍋爐腐蝕的先決條件。鍋爐水中的雜質(zhì)大致分為3種：溶解固體、懸浮物質(zhì)、溶解氣體。因?yàn)槠潲}類物質(zhì)較低，所以電導(dǎo)率一般都會(huì)很小。因此在給水方面是不會(huì)產(chǎn)生水垢的。但是這些帶有雜質(zhì)的水進(jìn)入鍋爐后則會(huì)濃縮，蒸發(fā)，產(chǎn)生腐蝕物質(zhì)的沉積現(xiàn)象，鍋爐水工作過程蒸發(fā)所導(dǎo)致的雜質(zhì)濃縮所產(chǎn)生的垢會(huì)在熱交換表面和鍋爐中沉積、變硬，水中的碳酸根離子在受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳與鈣和鎂形成碳酸鹽，凝結(jié)水中產(chǎn)生的鐵和銅，會(huì)形成銅垢和鐵垢，引起局部腐蝕，一般為坑蝕，所以應(yīng)該嚴(yán)格控制這幾種元素的含量，防止鍋爐進(jìn)一步腐蝕。

在鍋爐的損傷模式中定義，低溫?zé)煔饴饵c(diǎn)腐蝕為燃料燃燒時(shí)的硫化物和氯化氫物質(zhì)，遇水蒸氣形成酸而對(duì)金屬造成的腐蝕。稀硫酸在鍋爐尾部換熱器中壁面溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)候，會(huì)對(duì)內(nèi)部形成酸腐蝕，主要發(fā)生在省煤器中、排風(fēng)扇或者空氣預(yù)熱器，其表面會(huì)形成腐蝕坑。煙氣中飛灰也會(huì)粘結(jié)在結(jié)露的受熱面，增加煙氣阻力，加大引風(fēng)機(jī)損耗，對(duì)鍋爐的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

還有一種常見的鍋爐腐蝕，就是鍋爐的應(yīng)力腐蝕，應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和腐蝕同時(shí)作用下產(chǎn)生的鍋爐鋼材失效現(xiàn)象，這是一種破壞力很大的腐蝕，會(huì)導(dǎo)致鍋爐受壓元件材料發(fā)生斷裂，造成重大鍋爐安全事故。

2 實(shí)際檢驗(yàn)中的判定

無論是有氧腐蝕還是水質(zhì)的不符合標(biāo)準(zhǔn)，均會(huì)對(duì)鍋爐的使用產(chǎn)生較大的安全隱患，如筆者在日常的檢驗(yàn)過程中實(shí)際中遇到的三個(gè)檢驗(yàn)案例。

上海站鍋爐房的一臺(tái)蒸發(fā)量為10t/h，額定工作壓力為1.25MPa的蒸汽鍋爐，在實(shí)施鍋爐的內(nèi)部檢驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)主要缺陷和問題為：上鍋筒底部有氧腐蝕，最大腐蝕點(diǎn)的直徑達(dá)到了8mm，深度約為2.5mm，位于上鍋筒后部第一、第二條環(huán)焊縫之間（如圖1所示），經(jīng)強(qiáng)度校驗(yàn)不合格。

圖1 上鍋筒底部腐蝕情況

通過了解鍋爐的日常使用狀況和對(duì)上鍋筒的氧腐蝕點(diǎn)進(jìn)行研究分析得出，該鍋爐停和啟用次數(shù)過于頻繁，是由于除氧器在除氧的過程中溫度長(zhǎng)期不達(dá)標(biāo)所致。給出的整改措施為：工作壓力降為1.0MPa,在除氧過程中保證除氧溫度達(dá)到104℃。下面就對(duì)該腐蝕過程進(jìn)行分析：

由于鍋爐的頻繁停和啟用，所以鍋爐的腐蝕主要分為使用階段和停用階段。

使用階段：溶氧腐蝕是在鍋爐金屬和水中的溶解氧之間的反應(yīng)所形成的腐蝕，金屬Fe作為陽極被氧化，其化學(xué)方程式為：

而鍋爐在停止運(yùn)行時(shí)會(huì)經(jīng)歷另一次有氧腐蝕，鍋爐暴露在空氣中，由于使用階段已經(jīng)在鍋爐壁面上產(chǎn)生污垢，在停用時(shí)污垢下面會(huì)繼續(xù)和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，這種腐蝕一般我們稱之為垢下腐蝕，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

兩個(gè)腐蝕階段主要發(fā)生在鍋爐設(shè)備的內(nèi)壁上，由于其水中含有較高濃度得氧量，在內(nèi)壁形成電解質(zhì)環(huán)境，其特征是在腐蝕部位有突起的腐蝕產(chǎn)物，下部有局部點(diǎn)蝕坑，而本案例中腐蝕點(diǎn)的直徑達(dá)到了8mm，深度約為2.5mm，正是由于不斷停用和啟用產(chǎn)生的。這種強(qiáng)度校驗(yàn)的不合格情況常發(fā)生在省煤器和過熱管中，熱強(qiáng)度較高處。

又如，徐州機(jī)務(wù)段段內(nèi)鍋爐房的一臺(tái)蒸發(fā)量為4t/h，額定工作壓力為1.25MPa的蒸汽鍋爐，同樣對(duì)該鍋爐實(shí)施內(nèi)部檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)主要缺陷和問題為：煙管存在嚴(yán)重腐蝕，上排局部有5根煙管腐蝕及中間有2根穿孔。檢驗(yàn)了鍋爐的日常使用狀況和運(yùn)行年限發(fā)現(xiàn)該鍋爐的使用年限較長(zhǎng)，對(duì)腐蝕段進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，鍋爐存在有氧腐蝕嚴(yán)重的問題，分析得出是由于鍋爐保養(yǎng)不當(dāng)?shù)膯栴}所致。給出的整改措施為：更換滿堂煙管，并且加強(qiáng)平時(shí)使用中的保養(yǎng)工作。此有氧腐蝕的原理和上例類似，所以不再贅述。

在鍋爐的腐蝕中，不僅是鍋爐受壓元件和氧氣的反應(yīng)，還有一種情況是由于鍋爐水質(zhì)的問題，水中含有多種雜質(zhì)化合物，導(dǎo)致水垢的成分比較復(fù)雜。本例為上海虹橋站的熱水鍋爐由于水質(zhì)較差所產(chǎn)生的水垢腐蝕。該鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)為熱效率1.44MW，額定工作壓力為0.7MPa，額定工作穩(wěn)定為95℃，當(dāng)對(duì)其進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部電熱棒結(jié)垢十分嚴(yán)重，部分電熱棒已經(jīng)爆裂。對(duì)鍋爐的水質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，鍋爐水質(zhì)嚴(yán)重不合格，給出的整改措施為：更換加熱棒，做好水質(zhì)的化驗(yàn)工作，做到不合格的水不進(jìn)鍋爐。加強(qiáng)日常的保養(yǎng)工作。

水垢成分一般為多種化合物的混合體，分析出水垢的成分就可以得出水質(zhì)不好的原因，為了更好地分析出常見水垢的組成，可根據(jù)表1鍋爐水垢的常見檢驗(yàn)方法，并進(jìn)行鑒定。

表1 鍋爐水垢的常見檢驗(yàn)方法

分析以上三個(gè)案例可以得出：①氧氣和鍋爐的表面電解質(zhì)的環(huán)境造成了腐蝕發(fā)生的情況。②氧氣的濃度直接影響了腐蝕的速度。減小氧氣的濃度可以降低金屬的腐蝕速度。③鍋爐中的酸堿度起到了關(guān)鍵的作用，弱堿性條件可以抑制腐蝕的加速。

3 預(yù)防措施

3.1 做好水質(zhì)處理工作

當(dāng)水中成酸性或者氧和鐵離子過高都會(huì)加速鍋爐的金屬腐蝕，所以要盡量消除氧含量，盡量做到讓水的PH值成中性或者堿性，對(duì)于冷凝水應(yīng)盡量控制其鐵離子的含量，啟動(dòng)時(shí)候如果水中含有鐵銹水，應(yīng)盡量排放含鐵量，待合格后作為鍋鹵水使用。

3.2 保持鍋爐水水質(zhì)達(dá)標(biāo)

當(dāng)鍋爐水中含鹽量過高時(shí)候，PH呈酸性或者堿性均不益，在鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)該做到合理排污，維持水的酸堿度，保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)，使鍋爐水保持合格，防止結(jié)垢和腐蝕。

3.3 防止垢下腐蝕

防止垢下腐蝕主要注意三點(diǎn)：（1）避免金屬表面形成沉積；（2）避免含有鐵的腐蝕物，鍋爐在安裝后投入使用前，首先要清理內(nèi)部，化學(xué)煮爐；

（3）鍋爐運(yùn)行階段要定期進(jìn)行自檢，做到有垢必清理，防止沉積在管壁上。

3.4 表面形成保護(hù)膜

良好的運(yùn)行前煮爐能夠形成保護(hù)膜，而且讓鍋爐水含有一定量的磷酸根也能夠減緩腐蝕。盡量使鍋爐水的PH值控制在10到12，以便于在金屬表面形成保護(hù)膜。

3.5 停爐的維護(hù)保養(yǎng)

根據(jù)日常的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)來看，大部分的鍋爐都存在一旦停爐就會(huì)保養(yǎng)不到位的情況，而很大一部分的加速腐蝕情況均發(fā)生在這一時(shí)期，例如：停爐不超過一個(gè)月的可以采用濕保養(yǎng)；而停爐超過一個(gè)月的就不能采用濕保養(yǎng)了，應(yīng)該采用干保養(yǎng)。所以妥善做好停爐時(shí)期的維護(hù)保養(yǎng)還是非常有必要的。

4 結(jié)束語

本文通過對(duì)鍋爐腐蝕的問題分析，總結(jié)了鍋爐發(fā)生腐蝕的各種情況，其腐蝕不但導(dǎo)致了金屬厚度減小，還會(huì)對(duì)金屬內(nèi)部組織形成破壞，使性能下降，形成安全隱患。為了更好地說明鍋爐腐蝕的安全隱患，提出了三個(gè)檢驗(yàn)案例，并對(duì)檢驗(yàn)案例進(jìn)行了分析總結(jié)，最后提出了如何預(yù)防鍋爐腐蝕的辦法。防止了鍋爐運(yùn)行出現(xiàn)的安全隱患對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來威脅。作為檢驗(yàn)人員應(yīng)該切實(shí)做好檢驗(yàn)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐的腐蝕問題，保證好鍋爐的安全運(yùn)行。

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