電站鍋爐水系統的腐蝕及防治

　　摘要：電站鍋爐水側腐蝕原因復雜。要防治好鍋爐水管道的腐蝕，需要結合鍋爐的設計和運行條件，綜合分析腐蝕的根本原因，從溶解氧、PH值、水溶液的氧化還原電位、流量、溫度、熱負荷、水質、應力、金屬材料等方面制定一套行之有效的防治措施。從而保證鍋爐的安全、穩定、經濟運行。

　　關鍵詞：腐蝕;防治;鍋爐;溶解氧;垢下腐蝕;

　　對電站鍋爐水系統管路的采樣分析、常見腐蝕的狀況調研及化學腐蝕反應機理，得出電站鍋爐管道水側的腐蝕原因以及防治方法，為電站鍋爐的安全、穩定運行提供了可靠的理論和實際依據。

　　一、溶解氧腐蝕

　　1.腐蝕原因。溶解氧腐蝕是一種電化學腐蝕，鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕電池，在腐蝕電池中鐵的電位總是比氧的電極電位低，所以鐵是電池的陽極，而遭到腐蝕。由于這些生成物比較疏松，沒有保護性，一旦在金屬表面的某一點發生腐蝕，就會持續下去。究其原因主要有兩方面，一方面是氧化鐵帽中產生一種酸性溶液，加速了鐵的溶解及提高了導電度;另一方面生成氧化鐵帽，腐蝕產物阻止了氧的擴散，在腐蝕產物下形成缺氧的陽極區，外部便形成了富氧的陰極區，從而構成了一個濃差電池，兩部分的差異，加速了腐蝕反應。溶解氧腐蝕的判別方式：當除去紅色氧化鐵帽時，在穴中暴露有黑色的四氧化三鐵沉積物，則為溶解氧腐蝕;如果沒有黑色的氧化鐵在穴中，或穴外無紅色的氧化鐵時，則為非溶解氧腐蝕。溶解氧腐蝕隨著水中的溶氧量的增加和水溫的提高，腐蝕性也就愈強。當PH值小于4或大于14時，腐蝕會加大。當PH值小于4時，金屬表面不易形成保護膜;當水的PH值介于4和14之間時，金屬表面上形成一種致密的氫氧化物保護膜，所以腐蝕速度會降低;當PH值大于14時，由于Fe3O4保護膜在堿性溶液中溶解，腐蝕速度會重新上升。水中離子的化學組成不同，溶解氧的腐蝕速度也有所不同。如水中含有Cl-，Cl-有破壞保護膜的能力，因而會促進腐蝕;如水中含有、等，則可促進保護膜的生成，可以減緩腐蝕。含有溶解氧的水進入鍋爐管路后，大部分的氧氣將閃化進入蒸汽，而在汽包的水線和給水入汽包的空間產生特定的孔蝕，另外，爐膛水冷壁也可能有嚴重的局部腐蝕。

　　2.防治方法。(1)未除氧之前熱回收系統及管路，宜選擇耐腐蝕的金屬材料或保護涂層。(2)配制合適的除氧器，三種常用的除氧器設備(即真空除氧器、開放式除氧器、噴濕式除氧器)，其中電站鍋爐普遍采用噴濕式除氧器。(3)采用化學除氧法。根據操作壓力和溫度，選用適當的除氧劑，一般鍋爐宜選用不會增加溶存固體物的有機脫氧劑，通常選用聯氨(N2H4)，而中、低壓鍋爐可采用亞硫酸鈉。由于聯氨毒性較高，現階段有機脫氧劑已漸漸使用較低毒性的脫氧劑代替聯氨，如對氧環已環、環已胺、乙二胺、對苯二酚、碳酰肼等。(4)給水加氨(NH3)處理。通過加氨處理，提高給水的PH值，PH值應控制在8.5～9.2之間比較合適。

　　二、沉積物下腐蝕與酸性腐蝕

　　1.沉積物下腐蝕原因與方法。(1)當鍋爐內金屬表面附著有水垢或水渣時，在其下面會發生嚴重的腐蝕，這種腐蝕與鍋爐水的局部濃縮有關，沉積物腐蝕主要發生在水冷壁管沉積物的下面，一般是熱負荷較高的位置。如噴燃器附近，爐管的向火側等處。如果沉積物下腐蝕速度達到1.5～5mm/s時，一般鍋爐運行5000～30000h就會出現腐蝕穿孔，甚至爆管等。反應機理：如果補給水中含碳酸鹽或者凝汽器泄漏，而冷卻水是碳酸鹽含量高的河水，這將使鍋爐水出現游離NaOH。這樣使沉積物下蒸濃爐水，PH值上升到13以上，破壞了保護膜，從而發生了堿對金屬的腐蝕。這樣使沉積物下蒸濃爐水，PH值快速下降，破壞了保護膜，發生酸對金屬的腐蝕。(2)防治方法。(1)新裝鍋爐投入運行之前，必須先進行化學清洗。鍋爐運行之后，要定期清洗，以便能及時地除去金屬管壁上的沉積物和腐蝕產物。(2)減少給水中的銅和鐵的離子含量。(3)做好鍋爐的停用保護工作，防止停用腐蝕，以免爐管金屬表面上有腐蝕物附著。

　　2.酸性腐蝕原因。(1)在酸性水中，鐵與酸反應生成鐵離子并釋放出氫氣，同時氫原子與鋼中的碳反應生成CH4，脫碳會使金屬沿晶界面產生裂縫。鍋爐壓力在3.5MPa以上時，氫離子會快速擴散進入金屬而使金屬變脆而損壞。CO2與蒸汽一起流經飽和蒸汽和過熱器管路、汽輪機，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部分解析而產生H+，造成腐蝕。最易發生CO2酸性腐蝕的部位，通常在凝汽器至除氧器之間的凝結水系統。另外，在螺牙管配件、疏水器的下部和控制閥等會發生壓力突然改變和非凝結性氣體濃縮的地方也會形成溝形的腐蝕。在以地表水作鍋爐補給水源時，會產生無機酸腐蝕。冷卻水因冷凝器水泄漏進入鍋爐后，爐水的PH值會下降，形成酸蝕。特別是以揮發性處理的爐水，腐蝕會更加嚴重。一般給水PH值在6～7之間時，碳鋼和銅合金將會受到嚴重的酸蝕，并破壞保護層。鍋爐酸洗不當，水處理樹脂再生異常，爐水中Na和PO4比例偏低，也會造成酸蝕。

　　三、堿性腐蝕及停用腐蝕

　　1.堿性腐蝕的原因及方法。(1)游離堿會在多孔性沉積物和爐管金屬表面間濃縮，過度濃縮的堿會溶解金屬保護膜而形成鐵酸根與次鐵酸根離子的混合物。此堿腐蝕特別容易發生在傳熱量較大的地方和沉積物下。碳鋼與水接觸PH值在8.5～10.3時，一般不會產生堿性腐蝕。(2)防治方法。1)嚴格控制PH/PO4比例;2)使用適當的分散劑，以分散沉積物的產生;3)控制爐水游離堿，防止局部高濃度的游離堿的產生。

　　2.停用腐蝕的原因與方法。(1)鍋爐停用時如不采取有效的保護措施，鍋爐水側的金屬表面會發生嚴重的停用腐蝕。產生停用腐蝕的原因主要有：1)外界空氣大量進入鍋爐;2)鍋爐含有部分無法排盡的水;3)水汽系統內濕度過大，金屬表面形成水膜。(2)防治方法。1)阻止空氣進入鍋爐水汽系統內部。如采用充氮法、保護蒸汽壓力法等。2)降低水汽系統內部的濕度。如采用烘干法、干燥劑法等。

　　總之，綜合分析腐蝕的根源，從溶解氧、PH值、水溶液氧化還原電位、流速、溫度、熱負荷、水質、應力、金屬材料等方面著手，擬定一套行之有效的防治策略，才能確保鍋爐的安全、穩定、經濟運行。

　　參考文獻：

　　[1]劉新.鍋爐化學水處理系統腐蝕防護.2019.

　　[2]薛小旭.論電站鍋爐水系統的腐蝕及防治措施.2020.

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