摘要：在锅炉的定检和内部检验中，锅炉的腐蚀问题通常成为锅炉存在安全隐患的主要原因。水中的杂质和含氧量成为了检验的重要指标。根据烟侧、背烟侧管道的腐蚀情况对余热锅炉管排蒸发量及管内流速与腐蚀的关系进行了研究，合理平衡受热面前排及尾部管排蒸发量，减小前排管内流速可减缓腐蚀。水循环蒸发时会使PH值发生变化，使管道内部产生结垢问题，影响锅炉的使用寿命。化学势吉布斯自由能的计算结果对管内壁腐蚀面主要组分进行了分析，提高给水pH值及给水含氧量可有效缓解管道腐蚀。
关键词：锅炉；腐蚀；氧化膜；余热；流动加速
一、影响在用锅炉腐蚀因素主要有以下几个方而:
（1）锅炉机械损伤给腐蚀埋下隐患
在锅炉监检中的发现，锅炉制造企业对锅炉制造过程中防止机械损伤认识不足，在制造锅炉过程中，不注意轻吊轻放，部件在吊装转运过程中的磕碰就在所难免另外，制造许多证门槛的降低，一些企业在机械设备方而仍不够完善，或设备老旧检修不及时等，故造成在冷做成形等环节中所造成的压痕、刻痕、敲痕、划伤等。致使新锅炉生产出来时已经遍体伤痕这些刻痕划伤就是腐蚀的集中部位和爆破口_
（2）锅炉低温区和辅助受热面的酸腐蚀
在锅炉内外部检验中经常发现锅炉的低温区对流管束(即三回程)和锅炉省煤器管腐蚀渗漏。其腐蚀呈虫蛀状是典型的酸腐蚀。建议在使用低硫燃料的同时，在使用中尽量避免管子表面结露。)第一在烘炉煮炉时应开启旁通烟道避免长时问在温度较低情况下管子表而结露，第二在使用中尽量少开炉(灰)门减少冷空气进人。
（3）停炉保护措施不当造成的腐蚀
一般工业锅炉常用的锅炉保养方法有2种，即湿法保养和干法保养(充气和压力保养等使用的不多)。湿法保养适用于不超过1个月的短期停炉，应停炉放水清垢，在停炉期间要充满水，其pH值在14左右。保养期间要做到“三定一补充”即定期微火煮炉、定期搅拌混合锅水、定期化验锅水。而在实际检验中发现有的用户锅炉停炉后，不放水清污垢就对锅炉进行保养。湿法保养将锅炉充满水后一放了之。采用干法保养时，应将干燥剂(一般采用生石灰)放入容器后再放人锅内，然后封闭。在检验中发现的问题是应按每立方容积2kg}1p入干燥剂，可有的用户加干燥剂数量不够，有的将整袋生石灰塞人锅内待吸湿膨胀后将袋子胀破，根本无法取出。有的锅炉封闭不严。排污阀、主汽阀或出水阀渗漏，达不到锅炉保养的目的。建议热水采暖锅炉停炉后先煮炉清污(垢)，再对锅炉进行保养，这样效果会更好。
二、实际检验中的判定
无论是有氧腐蚀还是水质的不符合标准，均会对锅炉的使用产生较大的安全隐患，如笔者在日常的检验过程中实际中遇到的三个检验案例。
（1）上海站锅炉房的一台蒸发量为10 t1h,额定工作压力为1.25 MPa的蒸汽锅炉，在实施锅炉的内部检验过程中，发现主要缺陷和问题为:上锅筒底部有氧腐蚀，最大腐蚀点的直径达到了8 mm，深度约为2.5 mm，位于上锅筒后部第一、第二条环焊缝之间(如图1所示)，经强度校验不合格。
通过了解锅炉的日常使用状况和对上锅筒的氧腐蚀点进行研究分析得出，该锅炉停和启用次数过于频繁，是由于除氧器在除氧的过程中温度长期不达标所致。给出的整改措施为:工作压力降为1.0 MPa，在除氧过程中保证除氧温度达到104℃。下面就对该腐蚀过程进行分析:
由于锅炉的频繁停和启用，所以锅炉的腐蚀主要分为使用阶段和停用阶段。
使用阶段:溶氧腐蚀是在锅炉金属和水中的溶解氧之间的反应所形成的腐蚀，金属Fe作为阳极被氧化。而锅炉在停止运行时会经历另一次有氧腐蚀，锅炉暴露在空气中，由于使用阶段己经在锅炉壁面上产生污垢，在停用时污垢下面会继续和水蒸气发生反应，这种腐蚀一般我们称之为垢下腐蚀。
两个腐蚀阶段主要发生在锅炉设备的内壁上，由于其水中含有较高浓度得氧量，在内壁形成电解质环境，其特征是在腐蚀部位有突起的腐蚀产物，下部有局部点蚀坑，而本案例中腐蚀点的直径达到了8 mm，深度约为2.5 mm，正是由于不断停用和启用产生的。这种强度校验的不合格情况常发生在省煤器和过热管中，热强度较高处。
（2）徐州机务段段内锅炉房的一台蒸发量为4t/h,额定工作压力为1.25 MPa的蒸汽锅炉，同样对该锅炉实施内部检验，发现主要缺陷和问题为:烟管存在严重腐蚀，上排局部有5根烟管腐蚀及中间有2根穿孔。检验了锅炉的日常使用状况和运行年限发现该锅炉的使用年限较长，对腐蚀段进行检测发现，锅炉存在有氧腐蚀严重的问题，分析得出是由于锅炉保养不当的问题所致。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆给出的整改措施为:更换满堂烟管，并且加强平时使用中的保养工作。此有氧腐蚀的原理和上例类似，所以不再赘述。
三、腐蚀过程分析
通过上述测试结果对管道腐蚀情况进行分析后，再对管道内壁氧化膜的形成，分别从以下角度进行讨论。
（1）流动加速腐蚀分析
低压蒸发器受热面产汽量约为Sot/h，以2排管排为一组对低压蒸发器前排至末排的管排产汽量进行计算，结果如图12所示。由图12可知前排管道最大产汽量为末排管道产汽量的2.5倍以上。经计算，低压蒸发器前排管内蒸汽流速约为llm/s,蒸汽流速与管壁腐蚀关系。
由于蒸发器各排管道产汽量不同，且前排管壁产汽量比较大，因此我们在设计过程中适当减少前排产汽量，就可能有利于腐蚀的缓解。同时，结合锅炉产汽量及管内汽液两相流流速可得，适当降低流速可减缓管壁腐蚀速率，同时由图13可知，蒸汽流速为5一tom/s时，腐蚀速率与流速的关系几乎为线性，当管内蒸汽流速低于5m/s时，管壁的腐蚀速率较为缓慢，减小流速可缓解管壁腐蚀，但不能避免管壁腐蚀。为缓解管壁内部腐蚀情况，在锅炉设计时，可考虑将前排管排更换为Cr含量在1%以上川的管材，这样既可避免管壁的腐蚀又提高了设备的安全性。
（2）腐蚀过程中的氧势分析
根据图14氧势图中铁与氧的反应可知铁刊<系在温度为150-200℃的环境中会生成Fe3O4而不会生成Fe0，结合能谱扫描结果可知管壁表层物质为Fe2O3。根据氧势图可发现，在管排运行温度下Fe2-被氧化为Fe一即转变为Fe2O:保护膜的速率较慢，因此在汽液两相流的冲刷下，易发生管壁腐蚀。但根据铁水系的E-pH图可知管壁在150-200℃的汽水环境中铁钝化区的范围会随着温度及pH的升高而扩大，因此提高给水pH值有利于提高管内壁的抗腐蚀性，但过高的给水pH值会导致机组运行成本增加。
四、预防措施
（1）做好水质处理工作
当水中成酸性或者氧和铁离子过高都会加速锅炉的金属腐蚀，所以要尽量消除氧含量，尽量做到让水的PH值成中性或者碱性，对于冷凝水应尽量控制其铁离子的含量，启动时候如果水中含有铁锈水，应尽量排放含铁量，待合格后作为锅卤水使用。
（2）保持锅炉水水质达标
当锅炉水中含盐量过高时候，PH呈酸性或者碱性均不益，在锅炉运行中，应该做到合理排污，维持水的酸碱度，保持在稳定范围内，使锅炉水保持合格，防止结垢和腐蚀。
（3）防止垢下腐蚀
防止垢下腐蚀主要注意三点:第一、避免金属表面形成沉积;第二、避免含有铁的腐蚀物，锅炉在安装后投入使用前，首先要清理内部，化学煮炉;第三、锅炉运行阶段要定期进行自检，做到有垢必清理，防止沉积在管壁上。
（4）表面形成保护膜
良好的运行前煮炉能够形成保护膜，而且让锅炉水含有一定量的磷酸根也能够减缓腐蚀。尽量使锅炉水的PH值控制在10到 12，以便于在金属表面形成保护膜。
（5）停炉的维护保养
根据日常的检验经验来看，大部分的锅炉都存在一旦停炉就会保养不到位的情况，而很大一部分的加速腐蚀情况均发生在这一时期，例如:停炉不超过一个月的可以采用湿保养;而停炉超过一个月的就不能采用湿保养了，应该采用干保养。所以妥善做好停炉时期的维护保养还是非常有必要的。
小结：
本文通过对锅炉腐蚀的问题分析，总结了锅炉发生腐蚀的各种情况，其腐蚀不但导致了金属厚度减小，还会对金属内部组织形成破坏，使性能下降，形成安全隐患。流动加速腐蚀引起管道内壁产生蚀坑而没有引起管道内壁其他方式的应力破坏，蚀坑在低压蒸发器前排管道烟气侧较密较大，背烟侧较小较疏，防止了锅炉运行出现的安全隐患对人民的生命财产带来威胁。
参考文献：
[1]沈季雄，吕一仕，郑黎峰.燃气一蒸汽联合循环机组汽水管道部件失效分析[J].热力发电，Zo1a, 42ca>:112--11}.
[2]黄永刚，陈敏，李长敏，等.基片温度对Tao:薄膜表面形貌和性能的影响[J].材料科学与工程学报，zoos, 24ca>:as2--asp.
论文作者:董明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/17
标签：锅炉论文; 管壁论文; 流速论文; 管道论文; 前排论文; 内壁论文; 过程中论文; 《电力设备》2018年第26期论文;