【小尤优课堂】热水锅炉氧腐蚀的危害及预防
热水锅炉的氧腐蚀危害究竟有多大？要如何才能避免腐蚀发生？小尤优课堂的第八讲，我们一起来了解热水锅炉氧腐蚀的危害及预防。
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的问题。锅炉的腐蚀有运行腐蚀和停用腐蚀两种，特别是停用腐蚀，其腐蚀速率是运行腐蚀的3-5倍。热水锅炉系统的停用腐蚀以及由此而引起的腐蚀产物结垢问题长期困扰着热力人，给热力行业带来了巨大的经济损失。
1、降低锅炉使用寿命
我国热水锅炉设计寿命为15年，由于腐蚀原因一般只能运行5～8年。
2、腐蚀造成泄漏
一般发生在严寒期，导致供热中断，会直接影响居民的正常生活。大规模的腐蚀损坏和局部腐蚀穿孔往往是由停用腐蚀引起的。实践证明，产生严重腐蚀的锅炉多是停炉期间形成，而在运行中又发展所造成的。热水采暖锅炉系统运行期一般为4～6个月，每年停运期6～8个月，而停用腐蚀主要是由氧腐蚀引起的，若在停运期间未做好保养，氧腐蚀将会加剧。
腐蚀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。
水中溶解氧的腐蚀能力随pH值的降低而增强。锅炉水pH值控制在10-12范围内，对于防止腐蚀最有利。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。
专业人员在对现场检验和调查中发现，热水锅炉氧腐蚀的情况逐年增多，由于氧腐蚀造成的烟管及水冷壁管壁厚减薄、甚至烂穿的现象时有发生，腐蚀严重的投运两个采暖期后，全部烟管水侧布满了大小不等的腐蚀鼓包，除掉鼓包后，露出一个个溃疡状凹坑，坑径为4-10mm不等，坑深0.5-2.8mm，严重处用手锤敲击即击穿，不得不被迫更换全部烟管，损失严重。
下图为热水炉锅内烟管、锅筒、炉胆上的大量贝壳状鼓包，直径在10～30mm之间，鼓包外层为坚硬且附着性很强的黄褐色沉积物，刮开外层，中间为铁锈，最下层为黑色物质。
突显出的腐蚀坑分层颜色明显，层次分明，为典型的溶解氧腐蚀形态，即溃疡腐蚀。腐蚀坑深0.5～3.0mm，腐蚀严重处用尖锤轻按，即可将腐蚀坑处烟管穿透，见图2。
1、造成上述锅炉氧腐蚀原因分析
该锅炉水处理方法为钠离子交换，无加药水处理。工人对锅炉水质标准不太了解，将锅炉防腐处理当作循环水防腐来处理。锅炉运行状况是白天运行夜晚停止，启停频繁，使大量溶解氧被带入锅内，促使腐蚀加剧。停炉期间锅炉也未采取防腐措施，锅炉热水系统漏水严重，造成了锅炉严重氧腐蚀事故。
2、氧腐蚀的原理
铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成腐蚀电池。铁的电极电位总是比氧的电极电位低，所以在铁氧腐蚀电池中，铁是阳极，遭到腐蚀。
反应式如下：Fe→Fe2++2e-,
氧为阴极，进行还原，反应式如下：O2 + 2H2O + 4e→ 4OH－
在这里溶解氧起阴极去极化作用，是引起铁腐蚀的因素，这种腐蚀称为氧腐蚀。
3、氧腐蚀的特征是什么？
氧腐蚀的形态一般表现为：溃疡和小孔型的局部腐蚀，其腐蚀的产物表现为黄褐、黑色、砖红色不等。对金属的强度破坏非常严重。
铁受到溶解氧腐蚀后产生Fe2+，它在水中进行下列反应：
Fe2++2OH－→Fe(OH)2
Fe(OH)2+2H2O + O2 → 4Fe(OH)3
Fe(OH)2+ 2Fe(OH)3 → Fe3O4+ 4H2O
在上述反应中，Fe(OH)2是不稳定的，使反应继续进行，最终产物主要是Fe(OH)3和Fe3O4。
4、发生氧腐蚀的部位
氧腐蚀是锅炉采暖系统常见的一种腐蚀。在运行和停运期间均可发生。其主要部位，首先是给水系统和省煤器，而且其腐蚀产物进入受热面中和循环水系统中，也会引起其他一些破坏。在系统停运期间由于防护不当，更是如此，不断造成设备及系统的破坏，其破坏程度越来越大，在金属表面形成许多小鼓包，鼓包表面的颜色由黄褐色到红褐色不等，次层是黑色。当将这些腐蚀产物清除后，便会出现腐蚀造成的陷坑。
5、造成氧腐蚀的原因是什么？
(1)供暖水循环系统补水量过大
锅炉为居民供暖的管道很长，加之一些用户家中装设取用热水的水管，居民放水造成系统补水量过大，带入锅炉内的溶解氧也过多，由于溶解氧的存在，金属与锅水交界面会发生电化学腐蚀，氧浓度大的部位金属失去电子，发生氧化反应，溶解氧浓度越大，相应的电极电位越高，腐蚀越严重。为了防止溶解氧分布不均匀造成的浓度差腐蚀，必须进行加药水处理，调整系统水pH值在钝化区10-12之间。
一般说来，溶液的pH值越低，溶液与接触该溶液的金属越容易产生腐蚀，当有溶解氧存在时，pH值的改变对金属腐蚀影响更大。
pH值小于6时，腐蚀速度随pH值降低迅速增加；
pH值在6-10之间由含氧量的高低决定腐蚀速度的高低；
pH值为12时，铁的腐蚀速度受氧浓度影响不大，几乎为零。
由此可见锅炉正常运行时控制锅水pH值在10-12范围内，可使金属表面形成一层稳定的保护膜，造成阳极钝化，从而大大降低锅炉的氧腐蚀速度。
(2)给水未采取除氧措施
锅炉停炉期间未进行合理的保养，补水箱未作防腐处理，造成大量的铁锈进入锅水。由于水中的氧从高温炉水中不断析出，锅水流动速度慢不能及时将氧带走，大量氧附着在锅炉受热面上造成氧腐蚀。
6、防止采暖锅炉氧腐蚀的措施
(1) 加防腐阻垢剂
控制锅水中pH值在10-12范围内，从而使金属表面形成一层致密的保护膜，可以避免或减少氧腐蚀的发生。
(2) 严格控制补给水量
加强管理，切断造成水大量流失的源头，使补水量不超过系统总水容量的1%，从而降低锅水中的含氧量。
(3) 选择具有除氧功能的防腐阻垢剂
给水除氧GB1576-2018《低压锅炉水质标准》中规定，热水炉额定功率大于或等于4.2MW的锅炉尽量除氧，根据这一要求，宜选择具有除氧功能的防腐阻垢剂。
(4) 合理布置排气装置
在热水系统中合理布置排气装置，有利于排除系统内的空气和由于加热从水中析出的氧气，从而减少氧腐蚀的发生。
(5) 加强停炉保养工作和水箱的防腐处理
非供暖期每年近6-8个月的时间，在热水锅炉的管理中，还要加强停用期间的保养工作，如果保养不当对锅炉的损害是很大的，通常采用干燥剂法保养炉烟管和顶压湿保养炉管内部相结合进行锅炉保养。
(6) 生产厂家源头控制
要求锅炉生产厂家设计热水锅炉时，选择合适的水循环速度，保证受热面得到可靠冷却，并能及时带走产生的氧气，抑制氧腐蚀的产生。
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