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    浅谈热水锅炉的腐蚀及预防

    热水锅炉作为采暖热源具有节约能源、维修费用少、事故率低、安全全可靠等优点,在北方被广泛应用。但是,热水锅炉普遍存在腐蚀问题。锅炉的腐蚀有运行腐蚀和停炉腐蚀两个方面。对锅炉的安全经济运行构成了极大的威胁,已经受到各方面的重视,防止锅炉腐蚀,延长使用寿命,已成为锅炉管理的一个重要目标。

    腐蚀的机理和特征

    腐蚀按期过程可把腐蚀分成两大类:化学腐蚀和电化学腐蚀。对锅炉受压元件来说,水侧以电化学腐蚀为主。锅水是一种电解质并且具有极性,钢材表面的一部分铁原子在水的极性分子的吸引下移入锅水而成为铁离子(Fe2+),而钢材上保留多余的电子负电荷。因锅炉受压元件的金属并非纯铁,总含有其它化学成分或夹带各种杂质,所以锅水中总存在其它正离子,并于钢材表面的过剩电子结合成中性原子,使铁离子继续进入锅水中,钢材就不断被腐蚀。其化学反应为:

      Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2

      2H2+O2=2H2O

      4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

    锅炉腐蚀的特征是金属表面形成大小不等的疏松状鼓包,表面呈褐色或黑色,鼓包容易去除,除去后金属表面就是一个溃疡坑。

    腐蚀的原因分析

    金属材料本身对腐蚀的影响:钢材中含有其它化学成分和杂质,或是有偏析、疏松现象等,使金属表面形成不同的电位差。钢材在加工制造过程中,被打击、弯曲、冷却、硬化造成表面不均匀,也容易形成电位差。由于电位差的存在为钢材腐蚀造成了先决条件。

    水中溶解氧对腐蚀的影响:锅炉腐蚀绝大部分是属于电化学腐蚀,而水中溶解氧是引起金属发生电化学腐蚀的一个主要因素。一方面氧既是阳极去极化剂又是阴极去极化剂,所以溶液中的溶解氧会加快金属的腐蚀速度;另一方面,由于钢材受溶解腐蚀的结果,溶液中氧的浓度越高,在其表面产生严密的保护膜的可能性越大。因而会使腐蚀减弱。保护膜形成以后,虽可在钢材表面上减少腐蚀核心的数目,却提高了其它已开始腐蚀点的腐蚀速度。

    pH值的大小对腐蚀的影响:溶液的pH值对金属的腐蚀会产生很大影响。pH值代表溶液中氢离子浓度大小,pH值越小即水中氢离子浓度越大。氢离子是一种去极化剂能使金属产生腐蚀现象。而水中溶解氧的腐蚀能力也是随pH值的降低而增强的。

    温度对腐蚀的影响:按照化学动力规律,当锅水温度升高时,各种物质在水中的扩散速度随之加快,电解质水溶液的电阻降低,腐蚀速度便会加快。对于低压热水锅炉来说,其系统的加热属于开放式,随着温度的上升,水中的溶解氧会部分被除去,所以锅炉的腐蚀速度随着水温的升高先上升到一定程度后再下降。测试数据表明:温度在(90~100)℃之间,热水锅炉的溃疡状腐蚀最严重,这也是低温(95℃)采暖热水锅炉氧腐蚀严重的重要原因。

    水流速度对腐蚀的影响:水中各种物质的扩散随水的流速增加而加快。一般情况下,氧腐蚀的速度决定于水中的含氧量和氧输送阴极区的速度。水流速度的增加提高了氧气与钢材表面的接触量,加强了阴极部分的去极化作用,从而加快了氧腐蚀的速度。但是,当流速增加到一定值时,氧腐蚀会逐渐减轻。

    水中盐类对腐蚀的影响:溶于水的盐类对金属的腐蚀有不同的影响,有的能促进金属腐蚀,有的则起阻止腐蚀的作用。一般来说,水中的含盐量增加时,会加快金属的腐蚀速度,但水中含有易于腐蚀产物形成难溶化合物的盐类时,此盐类盖在金属表面上,便降低了腐蚀速度。例如水中有CO2、PO43-存在时,在铁的阳极就生成难溶解的碳酸铁和磷酸铁的保护膜,从而抑制了腐蚀的进展。

    停炉后的腐蚀:锅炉在运行期间,如果没有采取适当的保护措施,当下列三个因素同时存在时,停炉腐蚀就有可能发生:锅炉金属表面没有足够的保护膜使之与空气、水隔离;停炉期锅炉压力低于大气压力,空气侵入锅炉内时氧气作为钢材腐蚀的氧化剂;锅炉内有水或空气中的水蒸汽在锅内结露产生水滴,成为腐蚀的中间介质。

    这种停炉腐蚀对锅炉造成的危害比运行中的腐蚀往往严重得多。

     预防腐蚀的措施

    对于新炉,在安装完正式投入运行以前,一定要按照规定煮炉除锈,并最好进行钝化处理,使金属表面形成良好的保护膜。

    控制给水中的溶解氧:GB1576《低压锅炉水质标准》规定,对于热水锅炉,补给水和循环水中溶解氧≤0.1ml/L。较有效的措施就是增设除氧装置,并定期化验使其含氧量控制在标准规范之内。

    严格控制水的pH值:提高给水的pH值,可以防止给水管道中氢去极化腐蚀和金属表面保护膜的破坏。当给水pH值在7以上时,水中的OH-浓度大于H+的浓度,从而氢去极化腐蚀和金属表面保护膜的破坏,因此锅炉给水pH值必须严格控制在7以上。锅水pH值控制10~12范围,对于防止腐蚀最有有利,在没有氧的情况下,腐蚀过程几乎停止,但是pH值也不能过高。当pH值大于13时,容易将钢材表面的保护膜溶解,加快腐蚀速度。

    控制水的温度:对热水锅炉来讲,水温在(60~70)℃时,均匀腐蚀最强烈,水温在(90~100)℃时,局部腐蚀最强烈,所以,在锅炉各方面条件允许的情况下,应尽量采用高温热水取暖。

    控制锅水中腐蚀性盐类:为了防止由于锅水含有腐蚀盐类而使金属被腐蚀,必须严格控制氢氧化钠、硫酸盐、氧化物等杂质的含量,常用方法是:降低给水的碱度;把经阴、阳离子交换处理后的化学除盐水作为锅炉给水;适当控制锅炉房排污。

    加强运行管理:严格控制跑、冒、滴、漏现象,以减少系统的补给水量。对于未采取除氧措施或除氧效果不好的锅炉,系统补给水量越多,氧腐蚀越严重;对于采取除氧措施的锅炉,要加强检查和监督,确保除氧效果;除水管、锅筒及每个回路的最高位置应装有放气阀,定期进行排气。

    加强停炉保养,防止锅炉停炉时腐蚀。

     

    本文摘自中国论文网

    作者康强:2001年毕业于天津城市建设学院热能工程系,从事锅炉技术管理


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