一台6T热水锅炉烟管氧腐蚀的原因分析及预防措施

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摘要：热水锅炉作为冬季采暖用热源，有经济安全、事故率低、维修方便等诸多优势，被广泛应用。但在锅炉运行中和停运后保养方面，管理者大多不够重视，也没有严格贯彻执行GB/T1576-2008《工业锅炉水质》的标准，忽视锅炉的安全经济运行及停炉期间的维护保养，从而缩短了锅炉的使用寿命。本文通过一起烟管氧腐蚀事故，来分析原因并提出杜绝此类事故发生的有效措施。

关键词：热水锅炉 烟管 氧腐蚀 PH值 除氧 停炉保养

2009年8月，我公司为北方地区某煤矿更换了一台DZL4.2-1.0/95/70-AII热水锅炉，与原有的热力管网对接，并于当年冬季采暖供热。锅炉运行一个采暖季后，第二年八月份，应使用方的要求，我公司为该台锅炉进行了化学清洗。随后在水压试验时发现烟箱有炉水渗漏现象，经检查发现是烟管渗漏，使用方认为渗漏由化学清洗所致，要求免费修理更换烟管。

我单位配合本市特种设备监督检验所人员一起打开锅炉上部人孔，进入炉内检查，发现水侧烟管外壁布满了大小不等的腐蚀性鼓包，直径约5-10毫米。鼓包表面颜色分为黄褐色和砖红色，去掉鼓包内暗红色的粉末，露出一个个溃疡状凹坑，坑深不等。有的烟管凹坑中心有小孔，说明烟管已经穿洞，致使炉水渗漏。

一、腐蚀烟管材质复检及化学清洗模拟实验

1、理化复验数据为：化学成分：C 0.19；Si 0.3；Mn 0.44；S 0.027；P 0.03；Cr 0.07； Ni 0.03；Cu 0.03。力学性能：抗拉强度 475/480MPa；下屈服强度 330/320 MPa；伸长率30/29。从复验报告可知本锅炉烟管符合《中、低压锅炉用无缝钢管》（GB3087-2008）的标准规定，材质20#钢，烟管的材质是合格的。

2、化学清洗腐蚀试验在常温状态下进行，反应试件采用事故锅炉烟管制备，试件表面未进行处理，未见凹坑等缺陷。反应皿中未添加缓蚀剂，人为轻微搅动，试件完全浸入溶液，反应时间为24h，反应中产生大量气泡，反应后观察试件表面两侧出现不均匀针孔状凹坑，无锈，呈灰白色，试件质量由最初的45.1g减少到35.58g，腐蚀程度明显。

通过实验我们发现化学清洗药液腐蚀的凹坑要明显比锅炉烟管上的浅许多，而且凹坑表面没有鼓包和褐红色粉末，说明短时间的盐酸腐蚀不会造成钢管表面孔洞的产生，与烟管表面的腐蚀现象是不相同的。实验证明锅炉烟管的凹坑与化学清洗无关。

二、氧腐蚀的机理

氧腐蚀本质上是一种化学腐蚀。由于锅水是一种有极性的电解质，电解质作用的结果使铁受到水合作用，水合能超过离子原子间的结合能，因此，水分子从钢材表面把铁离子吸出而使其处于金属表面的电解质层中。与这些离子电负荷数量相等的负电荷（电子）仍留在金属内，生成负电荷层，这种负电荷层是静电状态，把金属的水合离子保持在金属与液体的分界处。当有一定的电位差存在时，就会发生电子从铁极向电极电位高的位置转移，从而引起与电荷量相应的铁离子转到锅水中，使钢材逐渐产生腐蚀，而锅水中的溶解氧会加剧铁极中电子的析出，起去极化作用，使腐蚀加剧。溶解氧的含量多少决定着腐蚀的强弱，且两者成线性正比关系。

三、氧腐蚀产生的原因

1、锅炉房建在矿山脚下，供热用户建筑大都在山上位置，形成高低错落的位置差，原有供热管网的系统回水采用自然循环回到锅炉房一敞口使水箱内，回水激起的水花溶解更多的氧，通过水泵抽吸水箱的水回到锅炉内，整个系统敞口运行。该锅炉为居民供暖管道很长，一些用户家中装设取用热水的水管，致使系统补水量过大，带入锅炉内的溶解氧也过多。根据《工业锅炉水质》（GB1576-2008）的规定：额定功率≤7.0MW的承压热水锅炉如果发现局部氧腐蚀，也应采取除氧措施。据了解之前的4T热水锅炉也有氧腐蚀现象，却未采取相应的除氧措施。

2、锅炉在4月初停炉后，司炉人员放空炉水，并打开筒体上部的人孔盖通风，但未采取相应的停炉保养措施，致使大量的潮湿空气进入锅筒，空气接触到烟管金属管壁遇冷逐渐形成水滴，而这些水滴不易蒸发，形成上面所述的电化学反应，产生氧腐蚀。

四、解决及预防措施

1、锅炉使用方同意承担维修费用，由我公司更换所有出现氧腐蚀的烟管。经当地特种设备监督检验所人员监检合格，采取有效的解决氧腐蚀的技术方案，锅炉继续供热使用。

2、密闭开口的回水箱，隔绝水箱的水与外面的空气接触，形成密闭的循环系统，减少水中的溶解氧浓度。

3、严格控制锅炉运行时，锅水的PH值保持在10～12之间，能够有效的在金属表面形成氧化保护膜，从而避免或减少氧腐蚀的发生。具体措施是向锅内投加定量的碱性药剂，如氢氧化钠或碳酸钠。用量计算：

X=（YDF+JDGP）E（g/t水）

式中 X――保持锅水一定碱度所需的NaOH或NaCO3的用量，g/t水；

YDF――给水的非碳酸盐硬度，mmol/L；

JDG――锅水应保持的碱度，mmol/L，不采用水质稳定剂时取15-18 mmol/L；

P――锅炉排污率，%；

E――碱剂的摩尔值，用NaOH时为40；用NaOH时为53。

加装一套加药补水系统与锅炉回水箱连接，药剂从加药系统通过与水箱相连的循环泵加入锅内。本台锅炉经过计算加入氢氧化钠350g或碳酸钠1860g，锅水PH值就能控制到12。

4、给水除氧。利用加药系统向锅内加入亚硫酸钠进行除氧，亚硫酸钠可以作为还原剂与水中的溶解氧反应，达到除去溶解氧的目的。需要控制的是，在亚硫酸钠的配置和储存应在密闭的容器中进行，以防提前氧化。通常每吨已加热的除氧水，一般价3～4Kg的亚硫酸钠，温度越高作用的越快。本系统考虑外管网和锅炉的水容量，计算后需加亚硫酸钠160Kg就能达到有效除氧的目的。

5、锅炉停炉后，关闭所有阀门，打开人孔，用炉膛的余热低温烘干锅筒及锅炉尾部烟道，使锅筒干燥。然后将干燥剂，例如块状生石灰按每立方米锅炉容积加2～3Kg，用布袋吊装在锅筒内以吸收潮气。最后关闭人孔、手孔，防止潮湿空气进入锅炉。每两个月一次对布袋内生石灰进行检查，发现成粉末状，立即更换石灰石。

五、验证效果

经过两年的锅炉运行和停炉维护保养，锅炉未出现氧腐蚀的情况。同时锅筒内未发现结垢现象，大大提高了锅炉的换热效率，锅炉运行平稳、安全、有效，既降低了能耗，又带来了一定的经济效益。

参考文献

[1]GB/T1576-2008 工业锅炉水质.[S]

[2]沈贞珉/邢磊. 司炉读本（第五版）[M].北京 ， 中国劳动社会保障出版社， 2007

[3]王品月 . 关于锅炉氧腐蚀的几点分析 [J] . 质量天地，2003，（02）