浅谈锅炉氧腐蚀以及预防措施

　　摘要：本文主要介绍了影响锅炉氧腐蚀的因素，既而介绍了锅炉除氧的各种行之有效的方法，最后详细探讨了停炉后的各种保养方法。
　　关键词：锅炉，氧保护，氧腐蚀
　　1．影响锅炉氧腐蚀的因素
　　热水锅炉房一般不具备热力、真空等除氧设施，钢屑除氧费用高效果差，也很少采用;锅炉发生氧腐蚀时，其表面形成许多黄褐色小鼓包，其直径约1~20mm不等。鼓包内为黑色粉末状FeO，清除后
　　出现因腐蚀而造成的凹坑。年腐蚀率达015~15mm，甚至更高。影响锅炉氧腐蚀的主要因素有以下几个方面:
　　1.1溶解氧的浓度
　　水中的含氧量越高，金属的腐蚀性越严重，而溶解氧的浓度与系统的水温、补水量有直接关系。
　　金属铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池，铁的电极电位总是比氧的电极电位低，在铁氧腐蚀电池中，铁是阳极，遭到腐蚀，氧作为去极化剂发生还原反应，其反应式为:
　　阳极:Fe—Fe+2e
　　阴极:O+2H0+4e—4OH
　　上述反应所产生的腐蚀为氧去极化腐蚀，铁受到溶解氧腐蚀后产生Fe，它在水中进行的二次反应为:
　　Fe+2OH—Fe(OH)
　　4Fe(OH)+2HO+O—4Fe(OH)
　　Fe(OH)+2Fe(OH)—FeO+4HO
　　其中Fe(OH)不稳定，易进一步发生反应，最终生成FeO。从以上反应式可知，热水锅炉锅水中只要有溶解氧存在，就会造成金属氧化腐蚀，且锅水溶解氧越多，金属铁腐蚀越严重。
　　1.2PH值
　　PH值是表示水中氢离子浓度的负对数，故PH值越低;水中氢离子浓度越高，而氢离子是去极化物，会加速金属的腐蚀速度，当水中有溶解氧存在时，PH值增大(PH10~13)腐蚀速度明显下降，这是因为氢氧离子浓度增高，在铁的表面会形成保护膜，使腐蚀速度下降。
　　1.3温度
　　一般情况下，温度愈高，各种物质在水中的扩散速度愈快，金属的腐蚀速度也会愈快;但热水采暖多为敞开式系统，温度升高，氧气在水中的溶解度降低，使腐蚀速度明显下降。
　　1.4水控制补给水量。热系统的小时泄水量一般不大于系统水容量的1%，但一些用户把热水系统的热水用来洗衣服、洗澡等，使热系统补水量大增，由于大量补水不仅带进锅内大量的溶解氧，而且使水处理交换器中未经冲洗的不合格的含氯根很高的水补进系统中，当锅水中有溶解氧存在时，氯化物的存在将大大增加铁的腐蚀速度，这时由于氯离子极易被金属表面的氧化膜吸附，并取代了氧化膜中的氧离子而形成可溶性的氯化物，破坏氧化膜使金属表面继续被腐蚀下去。
　　1.5炉水流速
　　锅炉内水的流速对锅炉腐蚀的影响很大，当流速过高时(V>=10m/S)水中各种物质扩散快，会加速腐蚀;炉水流速过低时(V0.2m<=S)水中气体析出，附着在金属壁上，加速金属氧腐蚀，另流速过低，还会造成水中各种杂质在锅炉内发生沉积，炉水含盐量高，加速腐蚀，只有炉水流速达到一定值时，才能使附在金属壁上的气泡形成膜状，多余气泡被水带走，从而大大降低腐蚀速度。
　　2.除氧方法研究
　　2.1热力除氧
　　热力除氧是根据气体溶解定律(亨利定律)。任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压力成正比，在敞开的除氧器中将水加热到沸点时，此时水界面上的水蒸汽压力和外界压力相等，氧气的分压力趋于零，氧气便从水中析出。
　　2.2解析除氧
　　解析除氧就是将准备除氧的水与已脱氧的气体强烈混合，则溶解于水中的氧气就大量扩散到气体中，从而达到除氧的目的。
　　解析除氧器在常温下即可除氧，不需要预热处理，但设备要安装在高处，所以，安装条件较严。
　　2.3真空除氧法
　　真空除氧的基本原理同热力除氧，是利用压力降低时水的沸点也降低的特性.将真空除氧器内真空度维持在0.097~0.090MPa之间，水加热到32~53℃即可沸腾，水中溶解的气体就解吸出来，达到除氧目的。
　　该法是一种中温除氧技术，一般在30~60℃温度下进行。可实现水面低温状态下除氧(在60℃或常温)，对热力锅炉和负荷波动大而热力除氧效果不佳的蒸汽锅炉，均可用真空除氧而获得满意的除氧效果.真空除氧能利用低品位余热，可用射流加热器加热软化水;又能分级及低位安装，除氧可靠，运行稳定，操作简单，适用范围广。缺点是设备费用大设备要求高，耗能大，维修量大，真空度下降会影响除氧效果。
　　真空除氧器具有良好的密封性，除氧水温要求较低。
　　2.4铁屑除氧
　　铁屑除氧即水经过铁屑过滤器，铁屑被氧化，从而将水中的溶解氧除去。
　　铁屑除氧器设备简单，运行费用低，但更换铁屑和劳动强度也较大，一般用在对给水水质要求不高的小型锅炉房。
　　2.5氧化还原树脂除氧
　　氧化还原树脂除氧是水在流经罐体时，氧化还原树脂与水中的溶解氧反应生成水，树脂失效后再进行再生。
　　氧化还原树脂除氧可在40~50℃水温下除氧，运行稳定可靠。其存在间题是再生剂毒性较大，因此，在运输、贮存和使用再生剂时需严格按规程要求操作。
　　3.停炉保养
　　锅炉在停运期间，如果没有采用适当的保护措施，进入锅炉内的氧气会引起潮湿的金属面产生严重的氧腐蚀。这种停用腐蚀对锅炉所造成的危害往往比在运行中的腐蚀要严重得多。锅炉停运期间的腐蚀，不仅直接引起金属的损坏，而且会成为锅炉运行时造成事故的隐患。因为停用的铁被腐蚀生成高价氧化铁FeO和Fe（OH）成为锅炉运行时氧的代用品，是腐蚀点的阴极去极化剂，铁在此基础上继续发生腐蚀，结果高价氧化铁发生了还原反应，生成低价氧化铁，在锅炉下一次停用时已还原的铁锈由于吸收空气中的氧又重新被氧化成高价氧化铁，并且在铁锈下面由于充氧浓度的不同，产生强烈的浓差腐蚀，使氧化铁大量增加，锅炉再运行时，它们又都参与阴极反应过程。随着锅炉交替地运行和停用，腐蚀过程也随之发生恶性循环。因此，锅炉停运期间如果不采取适当的防腐措施，将会产生严重后果。
　　停炉保养的方法可分为干法和湿法两大类。
　　干法保养常用充氮法和干燥剂法。充氮法由于氮气是一种稳定性好的气体，又无腐蚀性，此法是将99%以上的氮气充入锅炉的水汽系统，并保持氮气压力0.05Mpa表压以上即可。干燥剂法即在锅炉停用后，在锅炉水温降至100℃时，排尽锅炉各部分存水，并点微火烤干锅炉金属表面，最好把水垢、水渣除去，然后在锅炉汽包和集箱内放置干燥剂，并严密关闭锅炉水、汽系统上的所有阀门，防止外界湿空气进入而腐蚀金属。常用干燥剂有工业无水氯化钙(粒径10~15)、生石灰(块状)、硅胶(放置前先用120~140℃温度干燥)，用量各约2公斤/立方米。
　　湿法保养是将具有保护性的水溶液充满锅炉，隔绝空气中的氧气以防止进入锅炉内部，常用碱液法、联氨法、氨液法。
　　碱液法是向锅炉的炉水中加入碱液(氢氧化钠或磷酸三钠)，使锅炉内充满PH值在10以上的碱液水，促使金属表面钝化，造成阳极极化，以抑制水中溶氧对锅炉的腐蚀。配制碱液应用锅炉给水或软化水。在碱液进入后，需要用泵将炉水循环流动，以使锅内碱液浓度均匀一致，碱液应充满锅炉。
　　联氨法是将化学除氧剂联氨和氨水配成保护性水溶液，其浓度应均匀一致。其防腐蚀的原理是利用联氨具有较强的还原性，可以除去水中的溶解氧，使阴极产生极化。联氨的加入量应使炉水中的过剩联氨浓度在150~200毫克/升的范围内，加氨水的目的是调整炉水PH值达到10以上。使用该法时，要注意汽水系统阀门要关严不泄漏，防止保护液进入其他设备中，系统压力最好保持0.5Mpa以上。氨液法是将氨水配制成800mg/1以上的稀溶液，用泵注入锅炉的水汽系统中进行循环，使浓度均匀一致，然后关闭所有阀门，保养期间5~10天检查一次炉水氨含量，若有下降应予以补充氨液。
　　有的用户有一种错误的观点，就是将锅炉内充满水就是锅炉的停炉保养。据有关资料介绍，不作停炉保养的锅炉，壁厚为12mm的锅筒使用八年后腐蚀深度近壁厚的50%;壁厚为3~3.5mm的水冷壁管和烟管，两到三年就要更新一次，而每次施工费用大约在5到6万元。而每年停炉保养花上几百元，就可以避免这种不必要的损失。
　　参考文献：
　　[1]邹永辉王萍锅炉氧腐蚀问题及除氧方法甘肃科技2004年
　　[2]何风锅炉氧腐蚀原因分析及预防哈尔滨铁道科技2000年