浅谈低压锅炉氧腐蚀及其对策

本文就低压工业锅炉普遍存在，且较为严重的腐蚀――氧腐蚀，从理论上对其机理、特征及影响因素和发生过程加以阐述论证,并结合自己近年来进行锅炉检验的实际体会,提出防止对策，以期对锅炉的防腐有所帮助。

一、锅炉的氧腐蚀现状

近年来，随着南平市经济的发展，锅炉数量增加很快，总数已达1500台左右，从每年的定期检验情况看，由于不按GB1576―2001的要求进行除氧，不能有效地控制给水和锅水指标，锅炉自身结构的缺陷，运行方式不合理，锅炉保养跟不上等，导致锅炉受力部件的氧腐蚀现象很严重。据统计，不同程度的氧腐蚀锅炉台数约占总数的10%(尤以采暖热水锅炉的氧腐蚀最为严重)。在这10%的锅炉中，轻者使受力部件的壁厚减薄，降低了锅炉的使用寿命，重者使元件无法满足强度要求，需要修理或报废，更严重者达到了临界爆炸的状态，直接威胁着人们的生命财产安全。就南平市来说典型例子如下：(1)某单位的DZL2―7蒸汽锅炉右集箱（φ159×6mm）中底部，在停炉检验时发现有―φ120mm的溃疡腐蚀，经铲除腐蚀物，发现剩余壁厚仅0.5mm。(2)某厂生产用锅炉DZL4―13，刚运行六年，因氧腐蚀问题，锅炉只能降压运行，无法满足要求而报废。(3)某养殖场SZL4―1.25型蒸汽锅炉改热水锅炉，锅筒内壁大面积溃疡腐蚀，深度达3.0mm，锅内胀接管端溃疡腐蚀，管头剩余厚度仅0.5mm。

二、腐蚀的机理和特征

按机理，可把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。一般化学腐蚀无电流产生，电化学腐蚀伴有电流的产生。对锅炉受力元件来说，水侧以电化学腐蚀为主，火侧（或烟气侧）以化学腐蚀为主。氧腐蚀实际上是一种电化学腐蚀，其机理为：由于锅炉水是一种有极性的电解质，在水的极性分子的吸引下，钢材表面的一部分铁原子，开始移入炉水而成为带正电的铁离子，而钢材上保留多余的电子带负电荷。若铁离子不断进入锅水，则使钢板（管）上逐渐出现坑洞，产生了腐蚀。锅水中的溶解氧具有去极化作用，会使这一过程加剧。而去极化作用的强弱与含氧量多少有关，也就是说溶解氧的含量决定着腐蚀的强弱，而两者成线性正比关系。如图所示。

三、影响氧腐蚀的主要因素

1、水中溶解氧的浓度

我国水质标准GB1576―2001表2规定，工作压力1.6＜P≤2.5MP的锅炉，溶解氧含量≤0.05mg/1；额定蒸发量D大于2t/h的锅炉，给水要除氧，D≤2t/h时应尽量除氧和注意防腐，表3规定，供水温度大于95℃时，溶解氧含量应≤0.1mg/1。有关资料表明，当含氧量控制在0.1mg/1时，氧腐蚀速度约为0.03mm/年，这样就可使锅炉寿命达到三十余年。而当含氧量达到8mg/1时，腐蚀速度为1.2mm/年，这样锅炉的使用寿命将大大缩短。所以应严格遵守GB1576―85的含氧量规定指标，且只要满足其控制指标，就一定能从这方面防止氧腐蚀。

2、 锅水的PH值

因锅水中含有溶解氧，当4＜PH＜7.0时，在金属表面发生着吸收氧和放出氧的反应，产生较弱的均匀腐蚀，当PH＜4时，腐蚀速度加剧；当7≤P＜10时主要发生着氧的去极化和氢氧化亚铁被氧化的反应，但腐蚀是很微弱的；当PH≥10时，钢的腐蚀由均匀转为局部，并具备了溃疡及孔蚀的条件，由此可见，当PH值在7附近时，腐蚀速度较小，当PH=9.5―10时，由于金属具有坚硬的氧化保护层，腐蚀速度最小。

3、水的温度

锅水的温度高，钢材表面温度也高，按照化学动力学规律，则Fe2+在水溶液中的扩散速度加快，电解质水溶液的电阻降低，因而腐蚀速度加快。对低压锅炉来说，其汽水系统的加热属于开式系统，所以当温度升高时，部分氧气被除去，这样，腐蚀速度与水的加热温度就必然出现一种先上升，到一定程度后再下降的关系，实验数据表明，t=65~70℃时均匀氧腐蚀最严重。对于局部腐蚀（溃疡腐蚀），前苏联全苏热工研究所实验室的研究结果表明，随着水温的升高，局部腐蚀的程度和速度明显提高，且腐蚀的最大值发生于T=90―100℃之间。这对于低温（95℃）采暖热水锅炉极为不利，这也是造成常见的热水锅炉氧腐蚀问题很严重的原因。

4、水流速度

当流速增加时，氧气扩散到金属表面的量也增加，使腐蚀过程加快，同时，过大的流速会造成金属破坏，产生冲击腐蚀。

四、防止氧腐蚀的对策

1、除去水中的溶解氧

根据前面的论述，我们发现，水中的溶解氧是发生氧腐蚀的元凶

而且随着含氧量的升高，腐蚀速度和程度加剧，因此，必须采取措施除氧，对低压锅炉来讲，简单易行的方法为热力除氧和化学除氧或两者结合。

2、保证锅水的PH值在合理的范围

按GB1576-2001规定，锅水PH=10―12，但其前提是在给水进行了充分除氧时，才能保证腐蚀程度较弱。目前，从运行锅炉的实际情况来看，大多数锅炉未配除氧设备，即使配有除氧器的，运行效果也不理想，在这种情况下，就不能死套水质标准，而要根据实际情况调整PH值的范围，因此，笔者认为宜将锅水的PH值控制在7―10范围内，因为只有这样腐蚀程度才最弱。

3、控制水的温度,使之避开腐蚀的最大值区域

由前面论述可知,在开式系统中，当水温T=65~70℃时，均匀腐蚀最强烈，T=90~100℃时，局部腐蚀最剧烈。因此，对热水锅炉和蒸汽锅炉的省煤器而言，在设计中或选用时应考虑到这一因素，对热水锅炉应尽量采用高温热水采暖，从而避开90~100℃时的腐蚀区域，对蒸汽锅炉的省煤器来讲，出水温度应尽量低（T＜65℃），或尽量高（T＞100℃），一避免氧腐蚀，实际上我国标准中规定的省煤器出水温度已经满足了这一点，需要指出的是，从防止氧腐蚀的角度出发，标准中应取消95°/70°参数的热水锅炉。

4、 水流速度

在锅炉设计时应考虑到水流速度对氧腐蚀的影响，从而给定一个最佳值。

5、运行方面应做到

①充分保证除氧器的运行效果，减少水中溶解氧。

②对于热水锅炉应尽量减少系统泄漏量，从而减少系统的补水量，最好使补水量控制在系统循环水量的0.5%以内。

③在热水锅炉的循环系统中设置合适有效的放气装置。

④加强水质处理和化验的监督，定时按要求排污。

6、停炉保养

由于保养不善或不保养，停炉状态下的腐蚀往往比运行状态下更严重，因此，做好停炉保养工作是防止氧腐蚀的有效途径之一，通常短期停炉采用湿保养法，长期停炉采用干保养法。

综上所述，只要充分作好以上六点，氧腐蚀问题一定能得到抑制或克服，这也被实践所证实。