电站锅炉水系统的腐蚀及防治

　　摘要：电站锅炉水侧腐蚀原因复杂。要防治好锅炉水管道的腐蚀，需要结合锅炉的设计和运行条件，综合分析腐蚀的根本原因，从溶解氧、PH值、水溶液的氧化还原电位、流量、温度、热负荷、水质、应力、金属材料等方面制定一套行之有效的防治措施。从而保证锅炉的安全、稳定、经济运行。

　　关键词：腐蚀;防治;锅炉;溶解氧;垢下腐蚀;

　　对电站锅炉水系统管路的采样分析、常见腐蚀的状况调研及化学腐蚀反应机理，得出电站锅炉管道水侧的腐蚀原因以及防治方法，为电站锅炉的安全、稳定运行提供了可靠的理论和实际依据。

　　一、溶解氧腐蚀

　　1.腐蚀原因。溶解氧腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池，在腐蚀电池中铁的电位总是比氧的电极电位低，所以铁是电池的阳极，而遭到腐蚀。由于这些生成物比较疏松，没有保护性，一旦在金属表面的某一点发生腐蚀，就会持续下去。究其原因主要有两方面，一方面是氧化铁帽中产生一种酸性溶液，加速了铁的溶解及提高了导电度;另一方面生成氧化铁帽，腐蚀产物阻止了氧的扩散，在腐蚀产物下形成缺氧的阳极区，外部便形成了富氧的阴极区，从而构成了一个浓差电池，两部分的差异，加速了腐蚀反应。溶解氧腐蚀的判别方式：当除去红色氧化铁帽时，在穴中暴露有黑色的四氧化三铁沉积物，则为溶解氧腐蚀;如果没有黑色的氧化铁在穴中，或穴外无红色的氧化铁时，则为非溶解氧腐蚀。溶解氧腐蚀随着水中的溶氧量的增加和水温的提高，腐蚀性也就愈强。当PH值小于4或大于14时，腐蚀会加大。当PH值小于4时，金属表面不易形成保护膜;当水的PH值介于4和14之间时，金属表面上形成一种致密的氢氧化物保护膜，所以腐蚀速度会降低;当PH值大于14时，由于Fe3O4保护膜在碱性溶液中溶解，腐蚀速度会重新上升。水中离子的化学组成不同，溶解氧的腐蚀速度也有所不同。如水中含有Cl-，Cl-有破坏保护膜的能力，因而会促进腐蚀;如水中含有、等，则可促进保护膜的生成，可以减缓腐蚀。含有溶解氧的水进入锅炉管路后，大部分的氧气将闪化进入蒸汽，而在汽包的水线和给水入汽包的空间产生特定的孔蚀，另外，炉膛水冷壁也可能有严重的局部腐蚀。

　　2.防治方法。(1)未除氧之前热回收系统及管路，宜选择耐腐蚀的金属材料或保护涂层。(2)配制合适的除氧器，三种常用的除氧器设备(即真空除氧器、开放式除氧器、喷湿式除氧器)，其中电站锅炉普遍采用喷湿式除氧器。(3)采用化学除氧法。根据操作压力和温度，选用适当的除氧剂，一般锅炉宜选用不会增加溶存固体物的有机脱氧剂，通常选用联氨(N2H4)，而中、低压锅炉可采用亚硫酸钠。由于联氨毒性较高，现阶段有机脱氧剂已渐渐使用较低毒性的脱氧剂代替联氨，如对氧环已环、环已胺、乙二胺、對苯二酚、碳酰肼等。(4)给水加氨(NH3)处理。通过加氨处理，提高给水的PH值，PH值应控制在8.5～9.2之间比较合适。

　　二、沉积物下腐蚀与酸性腐蚀

　　1.沉积物下腐蚀原因与方法。(1)当锅炉内金属表面附着有水垢或水渣时，在其下面会发生严重的腐蚀，这种腐蚀与锅炉水的局部浓缩有关，沉积物腐蚀主要发生在水冷壁管沉积物的下面，一般是热负荷较高的位置。如喷燃器附近，炉管的向火侧等处。如果沉积物下腐蚀速度达到1.5～5mm/s时，一般锅炉运行5000～30000h就会出现腐蚀穿孔，甚至爆管等。反应机理：如果补给水中含碳酸盐或者凝汽器泄漏，而冷却水是碳酸盐含量高的河水，这将使锅炉水出现游离NaOH。这样使沉积物下蒸浓炉水，PH值上升到13以上，破坏了保护膜，从而发生了碱对金属的腐蚀。这样使沉积物下蒸浓炉水，PH值快速下降，破坏了保护膜，发生酸对金属的腐蚀。(2)防治方法。(1)新装锅炉投入运行之前，必须先进行化学清洗。锅炉运行之后，要定期清洗，以便能及时地除去金属管壁上的沉积物和腐蚀产物。(2)减少给水中的铜和铁的离子含量。(3)做好锅炉的停用保护工作，防止停用腐蚀，以免炉管金属表面上有腐蚀物附着。

　　2.酸性腐蚀原因。(1)在酸性水中，铁与酸反应生成铁离子并释放出氢气，同时氢原子与钢中的碳反应生成CH4，脱碳会使金属沿晶界面产生裂缝。锅炉压力在3.5MPa以上时，氢离子会快速扩散进入金属而使金属变脆而损坏。CO2与蒸汽一起流经饱和蒸汽和过热器管路、汽轮机，然后一部分被抽汽器抽走，另一部分溶入水中，形成H2CO3弱酸，H2CO3部分解析而产生H+，造成腐蚀。最易发生CO2酸性腐蚀的部位，通常在凝汽器至除氧器之间的凝结水系统。另外，在螺牙管配件、疏水器的下部和控制阀等会发生压力突然改变和非凝结性气体浓缩的地方也会形成沟形的腐蚀。在以地表水作锅炉补给水源时，会产生无机酸腐蚀。冷却水因冷凝器水泄漏进入锅炉后，炉水的PH值会下降，形成酸蚀。特别是以挥发性处理的炉水，腐蚀会更加严重。一般给水PH值在6～7之间时，碳钢和铜合金将会受到严重的酸蚀，并破坏保护层。锅炉酸洗不当，水处理树脂再生异常，炉水中Na和PO4比例偏低，也会造成酸蚀。

　　三、碱性腐蚀及停用腐蚀

　　1.碱性腐蚀的原因及方法。(1)游离碱会在多孔性沉积物和炉管金属表面间浓缩，过度浓缩的碱会溶解金属保护膜而形成铁酸根与次铁酸根离子的混合物。此碱腐蚀特别容易发生在传热量较大的地方和沉积物下。碳钢与水接触PH值在8.5～10.3时，一般不会产生碱性腐蚀。(2)防治方法。1)严格控制PH/PO4比例;2)使用适当的分散剂，以分散沉积物的产生;3)控制炉水游离碱，防止局部高浓度的游离碱的产生。

　　2.停用腐蚀的原因与方法。(1)锅炉停用时如不采取有效的保护措施，锅炉水侧的金属表面会发生严重的停用腐蚀。产生停用腐蚀的原因主要有：1)外界空气大量进入锅炉;2)锅炉含有部分无法排尽的水;3)水汽系统内湿度过大，金属表面形成水膜。(2)防治方法。1)阻止空气进入锅炉水汽系统内部。如采用充氮法、保护蒸汽压力法等。2)降低水汽系统内部的湿度。如采用烘干法、干燥剂法等。

　　总之，综合分析腐蚀的根源，从溶解氧、PH值、水溶液氧化还原电位、流速、温度、热负荷、水质、应力、金属材料等方面着手，拟定一套行之有效的防治策略，才能确保锅炉的安全、稳定、经济运行。

　　参考文献：

　　[1]刘新.锅炉化学水处理系统腐蚀防护.2019.

　　[2]薛小旭.论电站锅炉水系统的腐蚀及防治措施.2020.

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