试论锅炉的腐蚀机理及防护措施

试论锅炉的腐蚀机理及防护措施

武子恺

（江苏省特种设备安全监督检验研究院常州分院江苏常州213016）

摘要：锅炉是现代化生产生活中不可或缺的特种设备之一，热量的传递主要依赖水作为介质，在高温、高压和封闭的环境中，腐蚀是很严重的破坏性因素。一旦腐蚀导致锅炉内部薄弱或裂缝，强大的内部压力会导致破裂或爆炸，造成严重的人身事故和财产损失。因此，操作管理人员应该对锅炉的腐蚀机理有充分的了解，并具有针对性地制定防护措施。本文以下针对这一内容展开研究，并提出合理的建议。

关键词：腐蚀机理，防护措施，锅炉维护，高温高压

1、锅炉的腐蚀机理分析

简单地说，锅炉的腐蚀机理包括化学腐蚀和电化学腐蚀两类。其中，化学腐蚀是较为简单的类型，指的是锅炉水中含有的化学物质直接与锅炉壁铁元素反应，将二价铁转化为三价铁；更为直观的腐蚀原因是由于铁、水和氧三类物质接触之后发生的氧化反应，生成四氧化三铁化合物。但是，从化学反应的特征上判断，氧化反应在任何水分子和氧分子接触到的位置都会发生，因此在锅炉内部是较为均匀分布的腐蚀现象，对锅炉整体性影响并不大。

相对来说，电化学反应对锅炉腐蚀的破坏作用较为严重，在笔者所了解的大部分锅炉腐蚀破坏现象中，电化学腐蚀占大多数。从电化学角度来说，锅炉内的水是电解质，而用来构成锅炉的材料主要是钢铁，其本身也并非的纯粹的铁元素构成，夹杂着碳、钙、镁等元素。以碳为例，与纯铁的电极电位不同，在电解质的作用下就构成了电池结构，铁离子不断进入溶解液中并被氢、氧离子锁定，进而发生腐蚀现象。

2、锅炉的腐蚀类型

2.1氧化腐蚀

氧化腐蚀是一种最常见的腐蚀现象，锅炉内也提供了很好的反应条件。在高温环境下锅炉内分布着大量水气，可以和铁反应在表面形成一层氧化铁保护膜；但很显然，这层保护膜并不稳定，尤其是在游离氧的作用下会进一步分解成为三价铁沉淀物质。从化学原理角度分析，氧气的含量越大，阳极铁离子流失的速度就越快，腐蚀的进程也就越快。

根据笔者经验，氧化腐蚀在锅炉设备中出现较多但影响并不大，按对于一些安装或停车时间较长的锅炉需要注意，这一时期由于内部环境持续稳定，在管道及连接处的氧化腐蚀十分迅速，而这一部分又往往是薄弱环节，因此需要在应用之前进行必要的检测。

2.2酸性腐蚀

锅炉水的水质如果缺乏监管、控制，当pH小于7的时，呈现出弱酸状态，不但会导致氢氧化铁薄膜快速溶解、破坏，还会在温度、压力较大的情况下生成去极化作用，促进阴离子与铁元素的反应，生成氯化铁、硫酸铁等物质。

同时，水中的二氧化碳也是呈现酸性状态（碳酸），并在水中发生电离，形成大量的氢离子和碳酸氢根，这两种物质都会导致腐蚀问题严重，使溶于水的二价铁变为沉淀的三价铁。

2.3低温腐蚀

低温腐蚀指的是在锅炉尾部的受热面发生的硫酸腐蚀，包括省煤器、空预器等。很显然，低温腐蚀和烟气露点存在很大的关系，其腐蚀机理是电化学反应。烟气通过管道带出大量水蒸气，而水蒸气的露点较低，与烟气中混合的硫化合物混合在一起，形成强酸。特别是以煤炭为燃料的锅炉中，其中的硫分贝燃烧形成三氧化硫，在水蒸气中直接形成硫酸，不断地发生腐蚀反应。

3、锅炉腐蚀的防护措施

根据锅炉腐蚀常见的三种情况，以下分别展开防护措施的探讨。

3.1氧化腐蚀防护措施

影响氧化腐蚀的因素很多，包括温度、压力、溶解氧浓度、酸碱度等，理论上说，在一定限度内水温升高、含氧量增加、酸碱度降低等偶导致氧化腐蚀加速。由于锅炉水中的溶解氧问题，要完全杜绝氧化腐蚀是不可能的，但可以通过一定的方法减少水中的溶解氧含量。

目前，国内锅炉水中除氧的主要方式是热力除氧，通过这种方法不仅可以有效地降低水中溶解氧的含量，还可以减少二氧化碳和其他酸性气体，效果较为明显。热力除氧的实现要借助除氧器，在水达到沸点以后，除氧器可以把水分分散成雾状扩大汽水界面，实现有效的气液分离。

化学除氧的方法主要是通过添加亚硫酸钠和联氨，两种化学试剂在锅炉水中反应，生成惰性气体、水和硫酸钠，从亚硫酸钠到硫酸钠的转变过程中，需要消耗掉大量的氧气，同样，联氨的反应（生成水和氢气）也需要大量的氧气。

3.2酸性腐蚀防护措施

酸性腐蚀的防护主要从二氧化碳和氢离子的含量控制入手，尤其要对锅炉水质严格把关，按照要求做好预处理。一些水中带有大量的有机物或化合物，在温度升高、压力增强的过程中，会造成酸度提高。目前主要有两种方案，其一是进行化学试剂的中和、预防，其二是提供过电化学法进行阴极保护。

3.3低温腐蚀防护措施

低温腐蚀防护的根本在于金属管壁的温度低于烟气的露点温度，而烟气中的露点温度又取决于烟气中的硫化物，硫化物和水结合之后形成强酸物质，就会造成锅炉低温区域设备的腐蚀。为了避免这一情况，可以从根源入手，即减少烟气中的硫元素浓度，防止硫酸的形成和浓缩。

参考文献

[1]郭恩明.锅炉腐蚀原因及防止措施[J].设备管理与维修,2012,10:20-21.

[2]李静,张何林,朱才,刘振民.热水锅炉的腐蚀特征与预防措施[J].郑州轻工业学院学报,2003,04:59-61.

[3]洪志明.热水锅炉的腐蚀原因分析及预防措施探析[J].民营科技,2009,04:1+42.

[4]刘辉.几种常见锅炉腐蚀的机理分析及防范[J].沿海企业与科技,2009,09:54-55+53.

[5]陈君旋.锅炉金属的腐蚀分析与防止措施[J].腐蚀与防护,2000,05:216-217.