熱水鍋爐的氧腐蝕危害究竟有多大？要如何才能避免腐蝕發(fā)生？小尤優(yōu)課堂的第八講，我們一起來(lái)了解熱水鍋爐氧腐蝕的危害及預(yù)防。

熱水鍋爐作為采暖熱源具有節(jié)約能源、維修費(fèi)用少、事故率低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在北方被廣泛應(yīng)用。但是，熱水鍋爐普遍存在腐蝕的問(wèn)題。鍋爐的腐蝕有運(yùn)行腐蝕和停用腐蝕兩種，特別是停用腐蝕，其腐蝕速率是運(yùn)行腐蝕的3-5倍。熱水鍋爐系統(tǒng)的停用腐蝕以及由此而引起的腐蝕產(chǎn)物結(jié)垢問(wèn)題長(zhǎng)期困擾著熱力人，給熱力行業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1、降低鍋爐使用壽命

我國(guó)熱水鍋爐設(shè)計(jì)壽命為15年，由于腐蝕原因一般只能運(yùn)行5～8年。

2、腐蝕造成泄漏

一般發(fā)生在嚴(yán)寒期，導(dǎo)致供熱中斷，會(huì)直接影響居民的正常生活。大規(guī)模的腐蝕損壞和局部腐蝕穿孔往往是由停用腐蝕引起的。實(shí)踐證明，產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕的鍋爐多是停爐期間形成，而在運(yùn)行中又發(fā)展所造成的。熱水采暖鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行期一般為4～6個(gè)月，每年停運(yùn)期6～8個(gè)月，而停用腐蝕主要是由氧腐蝕引起的，若在停運(yùn)期間未做好保養(yǎng)，氧腐蝕將會(huì)加劇。

腐蝕對(duì)鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成了極大的威脅，已經(jīng)受到各方面的重視。防止鍋爐腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命，已成為鍋爐管理的一個(gè)重要目標(biāo)。

水中溶解氧的腐蝕能力隨pH值的降低而增強(qiáng)。鍋爐水pH值控制在10-12范圍內(nèi)，對(duì)于防止腐蝕最有利。在沒(méi)有氧的情況下，腐蝕過(guò)程幾乎停止。但是pH值也不能過(guò)高。當(dāng)pH值大于13時(shí)，容易將鋼材表面的保護(hù)膜溶解，加快腐蝕速度。

專(zhuān)業(yè)人員在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，熱水鍋爐氧腐蝕的情況逐年增多，由于氧腐蝕造成的煙管及水冷壁管壁厚減薄、甚至爛穿的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，腐蝕嚴(yán)重的投運(yùn)兩個(gè)采暖期后，全部煙管水側(cè)布滿了大小不等的腐蝕鼓包，除掉鼓包后，露出一個(gè)個(gè)潰瘍狀凹坑，坑徑為4-10mm不等，坑深0.5-2.8mm，嚴(yán)重處用手錘敲擊即擊穿，不得不被迫更換全部煙管，損失嚴(yán)重。

下圖為熱水爐鍋內(nèi)煙管、鍋筒、爐膽上的大量貝殼狀鼓包，直徑在10～30mm之間，鼓包外層為堅(jiān)硬且附著性很強(qiáng)的黃褐色沉積物，刮開(kāi)外層，中間為鐵銹，最下層為黑色物質(zhì)。

突顯出的腐蝕坑分層顏色明顯，層次分明，為典型的溶解氧腐蝕形態(tài)，即潰瘍腐蝕。腐蝕坑深0.5～3.0mm，腐蝕嚴(yán)重處用尖錘輕按，即可將腐蝕坑處煙管穿透，見(jiàn)圖2。

1、造成上述鍋爐氧腐蝕原因分析

該鍋爐水處理方法為鈉離子交換，無(wú)加藥水處理。工人對(duì)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不太了解，將鍋爐防腐處理當(dāng)作循環(huán)水防腐來(lái)處理。鍋爐運(yùn)行狀況是白天運(yùn)行夜晚停止，啟停頻繁，使大量溶解氧被帶入鍋內(nèi)，促使腐蝕加劇。停爐期間鍋爐也未采取防腐措施，鍋爐熱水系統(tǒng)漏水嚴(yán)重，造成了鍋爐嚴(yán)重氧腐蝕事故。

2、氧腐蝕的原理

鐵受水中溶解氧的腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，鐵和氧形成腐蝕電池。鐵的電極電位總是比氧的電極電位低，所以在鐵氧腐蝕電池中，鐵是陽(yáng)極，遭到腐蝕。

反應(yīng)式如下：Fe→Fe2++2e-,

氧為陰極，進(jìn)行還原，反應(yīng)式如下：O2 + 2H2O + 4e→ 4OH－

在這里溶解氧起陰極去極化作用，是引起鐵腐蝕的因素，這種腐蝕稱為氧腐蝕。

3、氧腐蝕的特征是什么？

氧腐蝕的形態(tài)一般表現(xiàn)為：潰瘍和小孔型的局部腐蝕，其腐蝕的產(chǎn)物表現(xiàn)為黃褐、黑色、磚紅色不等。對(duì)金屬的強(qiáng)度破壞非常嚴(yán)重。

鐵受到溶解氧腐蝕后產(chǎn)生Fe2+，它在水中進(jìn)行下列反應(yīng)：

Fe2++2OH－→Fe(OH)2

Fe(OH)2+2H2O + O2 → 4Fe(OH)3

Fe(OH)2+ 2Fe(OH)3 → Fe3O4+ 4H2O

在上述反應(yīng)中，F(xiàn)e(OH)2是不穩(wěn)定的，使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，最終產(chǎn)物主要是Fe(OH)3和Fe3O4。

4、發(fā)生氧腐蝕的部位

氧腐蝕是鍋爐采暖系統(tǒng)常見(jiàn)的一種腐蝕。在運(yùn)行和停運(yùn)期間均可發(fā)生。其主要部位，首先是給水系統(tǒng)和省煤器，而且其腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入受熱面中和循環(huán)水系統(tǒng)中，也會(huì)引起其他一些破壞。在系統(tǒng)停運(yùn)期間由于防護(hù)不當(dāng)，更是如此，不斷造成設(shè)備及系統(tǒng)的破壞，其破壞程度越來(lái)越大，在金屬表面形成許多小鼓包，鼓包表面的顏色由黃褐色到紅褐色不等，次層是黑色。當(dāng)將這些腐蝕產(chǎn)物清除后，便會(huì)出現(xiàn)腐蝕造成的陷坑。

5、造成氧腐蝕的原因是什么？

(1)供暖水循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水量過(guò)大

鍋爐為居民供暖的管道很長(zhǎng)，加之一些用戶家中裝設(shè)取用熱水的水管，居民放水造成系統(tǒng)補(bǔ)水量過(guò)大，帶入鍋爐內(nèi)的溶解氧也過(guò)多，由于溶解氧的存在，金屬與鍋水交界面會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，氧濃度大的部位金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，溶解氧濃度越大，相應(yīng)的電極電位越高，腐蝕越嚴(yán)重。為了防止溶解氧分布不均勻造成的濃度差腐蝕，必須進(jìn)行加藥水處理，調(diào)整系統(tǒng)水pH值在鈍化區(qū)10-12之間。

一般說(shuō)來(lái)，溶液的pH值越低，溶液與接觸該溶液的金屬越容易產(chǎn)生腐蝕，當(dāng)有溶解氧存在時(shí)，pH值的改變對(duì)金屬腐蝕影響更大。

pH值小于6時(shí)，腐蝕速度隨pH值降低迅速增加；

pH值在6-10之間由含氧量的高低決定腐蝕速度的高低；

pH值為12時(shí)，鐵的腐蝕速度受氧濃度影響不大，幾乎為零。

由此可見(jiàn)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)控制鍋水pH值在10-12范圍內(nèi)，可使金屬表面形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，造成陽(yáng)極鈍化，從而大大降低鍋爐的氧腐蝕速度。

(2)給水未采取除氧措施

鍋爐停爐期間未進(jìn)行合理的保養(yǎng)，補(bǔ)水箱未作防腐處理，造成大量的鐵銹進(jìn)入鍋水。由于水中的氧從高溫爐水中不斷析出，鍋水流動(dòng)速度慢不能及時(shí)將氧帶走，大量氧附著在鍋爐受熱面上造成氧腐蝕。

6、防止采暖鍋爐氧腐蝕的措施

(1) 加防腐阻垢劑

控制鍋水中pH值在10-12范圍內(nèi)，從而使金屬表面形成一層致密的保護(hù)膜，可以避免或減少氧腐蝕的發(fā)生。

(2) 嚴(yán)格控制補(bǔ)給水量

加強(qiáng)管理，切斷造成水大量流失的源頭，使補(bǔ)水量不超過(guò)系統(tǒng)總水容量的1%，從而降低鍋水中的含氧量。

(3) 選擇具有除氧功能的防腐阻垢劑

給水除氧GB1576-2018《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，熱水爐額定功率大于或等于4.2MW的鍋爐盡量除氧，根據(jù)這一要求，宜選擇具有除氧功能的防腐阻垢劑。

(4) 合理布置排氣裝置

在熱水系統(tǒng)中合理布置排氣裝置，有利于排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣和由于加熱從水中析出的氧氣，從而減少氧腐蝕的發(fā)生。

(5) 加強(qiáng)停爐保養(yǎng)工作和水箱的防腐處理

非供暖期每年近6-8個(gè)月的時(shí)間，在熱水鍋爐的管理中，還要加強(qiáng)停用期間的保養(yǎng)工作，如果保養(yǎng)不當(dāng)對(duì)鍋爐的損害是很大的，通常采用干燥劑法保養(yǎng)爐煙管和頂壓濕保養(yǎng)爐管內(nèi)部相結(jié)合進(jìn)行鍋爐保養(yǎng)。

(6) 生產(chǎn)廠家源頭控制

要求鍋爐生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)熱水鍋爐時(shí)，選擇合適的水循環(huán)速度，保證受熱面得到可靠冷卻，并能及時(shí)帶走產(chǎn)生的氧氣，抑制氧腐蝕的產(chǎn)生。

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