摘要：锅炉出现金属腐蚀是不可避免的现实问题，其中氧腐蚀是供热系统的典型腐蚀。本文着重探讨锅炉氧腐蚀的产生原因和发展过程，以实际案例说明锅炉检验过程中发现的氧腐蚀现象及表现形式，针对我国现有防腐技术，提出预防氧腐蚀的措施和建议。
关键词：锅炉；氧腐蚀过程；控制措施
1溶解氧标准及氧腐蚀危害分析
1.1溶解氧的标准
溶解氧会造成给水管道和锅炉本体的腐蚀。所以，为了防止氧腐蚀，就必须控制给水的含氧量。氧腐蚀随锅炉参数的提高而加剧，特别当在锅炉消除了水垢后，腐蚀问题更为突出。在GB/T1576-2018 4.6中，规定热水锅炉水质补给水时溶解氧含量≤0.10（mg/L），锅水中溶解氧含量≤0.50（mg/L）。
1.2锅炉氧腐蚀的危害
热水锅炉由于给水循环量较大，溶解氧带入锅内的机会较多，随着炉水温度的变化，水中溶解氧气泡附着在管壁上，并停留在水汽循环较慢的地方。还有一点是供暖用热水锅炉的供热方式，在供暖期即将结束前一个月，由于气温一天比一天高，临近中午时，外界温度到达零度以上，供热企业就会采取间歇式供热，导致锅水含有大量溶解氧并停止水循环，这样在锅炉本体的水循环系统中，就会存在上高下低的温度形式。随着锅炉腐蚀程度的加剧，就会对锅炉设备造成损坏。
1.3氧腐蚀的原理与特征
金属在电解质中发生的腐蚀过程均为电化学腐蚀。由于锅炉用水中均含有酸、碱、盐等电解质。铁受水中溶解氧和游离二氧化碳的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和碳形成两个电极，组成腐蚀电池，铁的电极电位总是比碳的电极电位低，所以在铁氧腐蚀电池中，铁是阳极，失去电子遭到腐蚀；氧作为氧化剂得到电子发生还原反应。如下：Fe-2e-→Fe2+(氧化反应）；O2+2H2O+4e-→4OH-（还原反应）。上述反应所产生的腐蚀称为氧去极化腐蚀，简称氧腐蚀。铁与氧气之间存在电位差，在潮湿的环境下形成无数微小的原电池，铁做阳极，铁处于低电位，失去电子能力增强。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
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O
在上述反应中，Fe(OH)2是不稳定且易被氧化，使反应继续进行，最终产物主要是Fe(OH)3和Fe3O4。当水中同时存在溶解氧和游离二氧化碳时，由于两种腐蚀相互促进，共同作用下，将显著加速受热面的内部腐蚀，这在给水没有采取除氧措施的锅炉中比较常见。一般情况下，在密闭的锅炉系统中，温度越高，腐蚀速度越快。这是因为，温度升高时，各种物质在水中的扩散速度加快和电解质水溶液的电阻降低，这些都会加速腐蚀电池两极的得失电子的过程，使腐蚀速度加快。锅炉的氧腐蚀与锅炉水的pH值有着密切的关系，当锅水pH值小于10时，极易发生氧腐蚀，pH值在10～12之间。就会使锅炉的氧腐蚀减缓。
2影响氧腐蚀的因素分析
2.1锅炉给水经过锅外水处理后，给水中仍残留少量的残余硬度，残余硬度中的氯化镁，在镁离子水解的作用下使水中氢离子的浓度增大，同时发生金属的酸性腐蚀。
2.2 在密闭系统内，当溶解氧浓度一定时，水温升高，铁溶解反应和氧还原反应的速度加快。因此，温度越高，碳钢氧腐蚀速度越快。
温度对腐蚀形态及腐蚀产物的特征也有影响。在敞口系统中，常温或温度较低的情况下，钢铁的氧腐蚀坑较大，腐蚀产物松软，如在疏水箱里所见到的情况；而在密闭系统中，温度较高时形成的氧腐蚀坑较小，腐蚀产物也较坚硬，如在给水系统中所见到的情况。
2.3供热企业是集中供热系统，采取直供方式，由于热水系统管网不严密有泄露部位，每天补水量平均在系统总水量的0.2%左右，且采用自来水厂的水对管网水量的补充。经检测，锅炉补给水中含氧量在2.62mg/L，高出GB/T1576标准中规定值26倍（热水锅炉水质补给水时溶解氧含量为≤0.10mg/L）。
3锅炉氧腐蚀的防止措施
目前，锅炉在我国生产过程中起着重要的作用。为了防止和减轻热水锅炉运行期间的氧腐蚀，主要采取的措施就是使锅炉给水的含氧量降到尽可能低的水平。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，给水除氧是保证锅炉安全经济运行不可少的重要手段。
3.1海绵铁除氧
这是在铁屑除氧的基础上，研制出来的一种新型除氧方式。海绵铁比铁屑使用方便，除氧效果也好得多，目前在热水锅炉和小型锅炉上应用比较多。海绵铁由低碳钢经特殊加工而成，由于它像海绵一样具有多孔、网状的疏松结构，故称海绵铁，它的表面积要比铁屑大得多[1]。另外含有一定量的疏松剂、促进剂等成分。当含有溶解氧的锅炉给水通过海绵铁滤料时，可使水中的溶解氧与海绵铁发生氧化还原反应，从而除去水中的溶解氧等气体。
3.2亚硫酸钠除氧
亚硫酸钠是白色或无色晶体，易溶于水，是较强的还原剂，能与水中的溶解氧发生氧化还原反应。由于亚硫酸钠价格便宜，反应生成物无毒、无害，所以它是中、低压锅炉的一种传统化学除氧剂。
3.3肟类除氧剂
肟类化合物除氧剂是80年代初研制出的一类用作金属防腐蚀的除氧剂[2]。理论上，它在任何温度和压力下都有良好的除氧效果，且毒性低，在高温下不分解出SO2、CO2等腐蚀性产物。肟类化合物不仅是一种很好的除氧剂，同时也是一种金属钝化剂。
3.4热力除氧
这是在除氧器内保持比大气压稍高的压力（0.02MPa），将给水加热到对应压力下的饱和温度（104℃），这样便于将溢出的气体和一部分剩余蒸汽及时排出，不致排放过多蒸汽而造成浪费。除氧器的进水温度不宜过低，一般在80℃左右。这种除氧方法对热水供暖锅炉不适用。
3.5真空除氧
和热力除氧原理相似，是利用水在沸腾状态时气体的溶解度接近于零的原理，除去水中所溶解的氧和二氧化碳等气体[3]。由于水的沸点和压力有关，外压低沸点也低。在常温下可利用抽真空的办法使水呈沸腾状态以除去其中的溶解气体。真空除氧所用的加热蒸汽量小，较适合对热水锅炉进行除氧。
3.6异抗坏血酸钠除氧剂
异抗坏血酸钠是一种很强的还原剂，作为给水溶解氧去除剂，一般是稀释后经过不锈钢加药管路输送到水泵吸入口处加药。它在低压给水系统中所具有的低温活性极强，所以应该在给水系统合适位置加药，以保护低压部分免受氧腐蚀。它还是一种较强的金属钝化剂，其分解产物能起到进一步去除溶解氧的作用。
3.7催化树脂除氧
这是以凝胶阴离子交换树脂为载体，用钯覆盖于树脂的表面，成为有催化性能的树脂[4]。在有溶解氧的水中，充入比能将溶解氧完全反应略过量的氢气后，通入催化树脂反应罐，氢与氧反应生成水而达到除氧目的，过剩的氢气排出罐体。该工艺除氧比物理、化学除氧法简单，运行费用低。
3.8电化学除氧
这是利用电解原理，在槽内进行。外电源的负极与电解槽的阴极连接，正极与电解槽的阳极相连接，水流过电解槽时，水中的溶解氧在电解槽的阴极上被还原除掉。电化学除氧器虽有设备简单、操作方便、运行费用低等特点，但除氧效率比较低，在运行正常时，含氧量只能降到0.1mg/L，故只适用于低压锅炉给水除氧。
3.9解析除氧
这是利用不含氧或含氧极微的无害惰性气体N2、CO2等，与水激烈混合，由于气体中氧的分压极小，从而被带走。
通过上述对锅炉除氧措施的简要阐述，供热企业应在实践中，通过不断的实验总结，逐步摸索出一套行之有效的除氧防腐技术。
结束语：
锅炉受热面内部腐蚀是个复杂的过程，各种腐蚀因素纠合在一起，对锅炉本体造成巨大危害。健全供热企业的锅炉管理制度和节能水平，积极采用锅炉除氧的新技术、新设备，以防止锅炉及供热系统的氧腐蚀。实践表明，对锅炉系统进行科学合理的维护与保养，增加腐蚀检查的频次，可减缓锅炉腐蚀的发生，大幅度提高锅炉设备的使用寿命。
参考文献：
[1]粟岗,黄庆富.锅炉氧腐蚀的预防[J].云南化工,2018,45(02):32-33.
[2]王晓阳.蒸汽锅炉氧腐蚀问题及应对措施[J].内燃机与配件,2017(13):59-60.
[3]周传健,陈帅,汪涛.有关锅炉氧腐蚀的几点看法和对策[J].轻工科技,2014,30(07):62+64.
[4]刁呈振,沈国香.蒸汽锅炉氧腐蚀的原因及其预防措施探讨[J].中国高新技术企业,2014(07):76-77.
论文作者:陈可青 徐静
论文发表刊物:《城镇建设》2019年11期
论文发表时间:2019/8/26
标签：锅炉论文; 溶解氧论文; 水中论文; 系统论文; 温度论文; 这是论文; 海绵论文; 《城镇建设》2019年11期论文;