浅析锅炉腐蚀事故

摘要：阐述锅炉在使用过程中由于Cl-离子的腐蚀，使整个锅炉底部都发生均匀的腐蚀，而且在火焰中心的部位还出现严重蚀坑，从而导致锅炉报废，造成了不必要的经济损失。本文主要通过腐蚀产物和水质化验的结果综合分析和探讨腐蚀产生的机理。

关键词：腐蚀 水处理 酸性腐蚀 Cl-离子

一、引言

某厂一台DZG1-1.0-A（M）型锅炉于2007年11月22日开始投入使用，2010年11月11日内部检验发现整个锅壳底部腐蚀深1～3mm，前筒节从中环缝起往前380mm处有严重蚀坑（正对火焰中心部位），最薄为4.5mm(锅筒的规格为Φ1200×10mm)，从而导致了锅炉只能降压使用三个月后必须更换，2011年1月份更换了新锅炉，严重影响了生产，造成了一定的经济损失。

二、锅炉概况

该锅炉于2007年7月20日制造，蒸发量为1t/h，额定压力为1.0MPa，锅筒和前后管板的材质为20g，烟管的管材是20号钢。水源为地下25m深的井水，水处理设备是1t/h的钠离子交换器。司炉工和水处理人员经过国家质监局培训合格。

三、腐蚀状况

内部检查发现，锅炉内壁有明显的水汽分界线，水域有蚀坑，分界以上的汽空间未发现明显的腐蚀，蚀坑主要是分布在第一个筒节的集中受热面处，第一个筒节明显大于第二筒节（锅筒一共两个筒节），而且环缝处于水位线的地方也被腐蚀成蚀坑状，蚀坑表面堆积着腐蚀产物，腐蚀产物为多层片状结构，赤褐色。蚀坑深约6mm,表面最大尺寸为Φ300×380mm。锅壳和烟管的水垢不算严重，厚度约0.5mm。排污管口附近堆积了大量的腐蚀产物。烟管最下排部分坑状腐蚀，深1~2mm，尺寸为Φ3~Φ8mm左右。

四、水质鉴定结果

1.腐蚀产物化验结果如图1

2.原水、软化水、炉水的水样分析结果如图2

3.水质鉴定试验结论

该锅炉补给水为硬水型深井水，含有大量的非碳酸盐（即CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2）其Cl-离子浓度高于一般自来水的8~15倍。给水硬度、全铁超标。锅水全碱度、P碱度、PH值低，特别是锅水的PH值只为6.16，酸性大低于标准的PH值10.0~12.0。

五、综合分析

1.腐蚀产物的化验结果和该锅炉的结垢情况表明，锅炉补给水的硬度超标，井水的软化处理基本上是不正常的。从锅炉的腐蚀部位来看，高热负荷的腐蚀较为严重，表明腐蚀与介质的局部浓缩有关。

2.水质化验结果表明，高Cl-离子浓度的补给水经蒸发浓缩后变成高碱度，高Cl-离子浓度的炉水，这是锅炉金属材料发生腐蚀的主要因素之一。

六、腐蚀机理的探讨

当锅水中含盐量与氧化镁含量较高时，锅水温度在180℃以上易发生水解生成盐酸反应如下：

Mgcl2+2H2OMg(OH)2+2Hcl

盐酸可以破坏金属表面的氧化膜，又可以使铁受到溶解，反应为：

Fe3O4+8HclFecl2+ 2Fecl3+ 4H2O

Fe+2HclFecl2+ H2

当锅水PH值较低时，Fe3O4的氧化膜与Fe又能生成铁的氧化物，也有可能用氢氧化镁作用再次生成氯化镁

Mg(OH)2+ Fecl2Mgcl2+Fe(OH)2

生成的氯化镁又水解成盐酸，如此反复循环，使金属铁不断受到酸腐蚀。

在锅炉的高热负荷区，炉水发生浓缩态的NaOH和高浓度的Cl-离子， SO42-离子，在它们的共同作用下，金属表面的磁性氧化铁保护膜（Fe3O4）被破坏，金属基体遭到NaOH、Cl-、SO42-侵蚀，其反应为：

Fe3O4+4NaOH2NaFeO2+ Na2FeO2+2H2O

另一方面，铁与氢氧化钠直接反应形成碱腐蚀：

2NaOH+FeNa2FeO2+H2

而产物亚铁酸钠在高PH值的炉水中又是可溶的，从而使锅炉金属腐蚀加速。同时在较高的温度条件下，一定浓度的NaOH还会加快电化学腐蚀。

七、防止酸性腐蚀的根本措施

锅炉设备发生酸腐蚀时，其损坏范围广，因为低PH值的水使金属表面原有的保护膜大面积地遭到破坏，因而它可能在金属与水接触的整个面上均产生腐蚀，而不是只局限于某些局部。但是当然其腐蚀破坏的程度还与其它因素，如热负荷等有关。热负荷较高的部位，腐蚀速度也较高，这就是为什么第一筒节腐蚀比第二筒节严重的原因。

锅炉的酸性腐蚀是在给水水质不良或恶化的情况下产生的。因此要提高补给的除盐水的质量，以保证给水品质是防止锅炉酸性腐蚀的根本措施。

对于蒸汽锅炉，主要是要减少进入锅炉给水中的Cl-离子的含量，还可以用磷酸保护法，就是往锅炉循环水中加入一定量的磷酸三钠，维持过剩的磷酸根（PO43-）,提高水的PH值。使锅炉金属表面形成磷化保护层。磷化保护层对防止腐蚀的进一步发展有一定效果，磷酸三钠还能与水中的钙、镁离子反应生成沉淀物，使水软化。

参考文献：

[1] 童有武,张孝勇.锅炉安装调试运行维护实用手册 [M].北京:地震出版社,1999.

[2] 景泰,王萍,周英.工业锅炉水处理技术 [M].北京:气象出版社,2005.

作者简介：郑国润 ，男 ，1982年11月出生 ，2007年毕业于南昌航空大学测控技术与仪器专业，湛江市特种设备检验所。

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”