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摘 要:据不完全统计,我国每年因锅炉腐蚀而报废的锅炉竟达上千台,损失严重。锅炉本体作为最重要承压部件,应更为关注,建议在使用中选用低硫燃料,对于新装或修理锅炉,严格按要求煮炉,完善锅炉的除污装置,认真做好锅炉设备的保养工作。
关键词:低压锅炉 腐蚀 防治措施
现在的低压锅炉腐蚀的事实说明这样一个问题,我们对在用锅炉定期检验和新装锅炉验收中,抓了锅炉给水软化设备的配置和运行管理,锅炉结垢状况得到改善;但由于无垢,尤其是新锅炉,锅筒的内表面直接与锅水接触机会增多,产生腐蚀的危险性却增大了,应该引起我们的关注。
笔者通过分析工作中的一些素材,从中找到了低压锅炉电化学腐蚀的规律性。其腐蚀部位有它的局限性,发生在特定的区域内,且有他们的共同之处,其腐蚀形态多以斑点、凹坑状出现,其腐蚀原因除了与锅水状况有关外,还与锅炉的运行方式、操作水平、锅炉结构和维护保养等因素有关。
低压锅炉本体的局部区域性腐蚀一般有以下三种情况。
一、锅炉水位线附近的腐蚀
锅筒水位线附近的腐蚀,是指在水位线下约100mm(总宽度约200mm),沿锅筒内壁纵向的条形带状区域内产生的像斑点一样分布在锅筒内表面上的斑点状腐蚀。点蚀形状似水滴,腐蚀深度不大,但所占面积大,分布较为密集,锅内进水管附近一段较为突出,发现的这种腐蚀其程度[1]显然对强度影响不大,问题是处在锅炉水位波动范围内又存在着温度交变应力,会促进腐蚀加剧,发展下去将会导致锅筒强度降低甚至危及安全。
该区域发生腐蚀,固然与给水未除氧有关,主要却是运行方式和操作不当所造成的。因为我们注意到,同样没有除氧的同型号锅炉并非都腐蚀,而产生这种腐蚀的锅炉几乎都是间断运行的锅炉。
这些锅炉运行方式和操作特点是:临时停炉或夜间压火时,保持较高的水位是对的,而习惯停炉后大量给水,随时停炉冷却锅内压力迅速下降,有的人为将压力很快降到零,以为水位又偏高,又无压力就太平无事了。与此同时,锅内可能会产生负压,使空气侵入锅内,在下次从表压力为零运行时,又不注意或无法赶走侵入锅内的空气,则随同压力上升的同时,空气中的氧就溶入锅水内,这样就促进了腐蚀的发生与腐蚀过程[2]。每次加压和卸压也都产生应力循环。这样操作,再启、停炉时,锅水起初处在较低温度下,对流流动较缓慢,尤其锅内进水管附近势必就成为腐蚀的中心,故进水管附近腐蚀较为严重也就符合情理了。
对这种腐蚀的预防,在给水未除氧的情况下应注意一下几点:
1.改进操作,临时停炉时,在维持较高水位的同时应维持一定的压力,防止外界空气侵入锅内,生炉时要开放空阀或用其他有关阀代替放空阀,待放空阀冒气锅炉压力达到0.1-0.15MPa后关闭,排出侵入锅内的空气。
2.加强阀门维护,保持严密性,启停炉时注意阀门的合理操作配合。
3.对已产生轻微的斑点腐蚀的锅炉,可将腐蚀的一带清理干净[3],内涂汽包漆。
二、锅筒后端下部的腐蚀
低压锅炉锅筒后端水侧的腹部和后管板是容易发生腐蚀的另一个区域[4]。该区域被腐蚀破坏的情形好像人身上长的脓疮,损坏部位较深较大,具有氧腐蚀特征。腐蚀表面形成小型鼓包,其直径自1mm-20、30mm不等;表面颜色由黄褐色到砖红色不等,次层是黑色粉末状腐蚀产物,将这些腐蚀产物清除后便会出现因腐蚀而造成的凹坑。像某单位DZL4-13型锅炉腐蚀严重时,蚀坑连成片,形成大面积溃疡腐蚀,则危害性就更大。
对同样的水质而言,为什么一台锅炉在该区域腐蚀严重而在其它区域则腐蚀轻微或不腐蚀[5]?为什么水管锅炉的腐蚀状况比快装锅炉好些?其原因除了给水未除氧外,与锅炉结构、水质指标控制有很大的关系。
低压快装锅炉的锅内进水装置过于简单,因为给水未除氧,给水中的溶解氧不能再进入锅筒之前消耗掉,大量的随着给水从锅筒内很短的给水管的一端涌入锅筒的后部。又因为低压锅炉多为间断给水,特别是在锅炉负荷变化燃烧不稳定时,又给锅炉大量进水的情况下,由于给水重度大而迅速下沉,难于与锅水充分地混合,使溶解氧与受热面接触不均匀,这是导致该区域溶解氧腐蚀的主要原因。其次,凡腐蚀严重的锅炉,与PH、锅水碱度、含盐量等水质标准失控有关,促进了电化学腐蚀的进程。
预防这种腐蚀应注意下列事项:
1.结合改进锅内进水装置进行简易除氧。大气式热力除氧效果虽好,但据调查了解,目前即使在较大容量的水管工业锅炉上运行正常的也不多,在技术上、经济上和管理上都存在问题。鉴于这种情况,针对低压锅炉的运行特点,可将锅炉给水通过沿锅筒纵向布置的较长的(比筒体略短些)给水分配管进入溢流槽内,经过饱和水的加热蒸发和充分均匀地混合,让绝大部分溶解氧释放出来,随蒸汽带走。据理论计算,当锅炉的工作压力≤1.2MPa时,锅水中的溶解氧只占给水中的溶解氧含量的1/5000[6],这微量的溶解氧就不会引起该区域的严重腐蚀。
2.按《工业锅炉水质》控制水质指标,维持较高的PH,因为OH-浓度增高时,铁的表面会形成保护膜,腐蚀速度降低,保持较低的含盐量,因为含盐量越高,水的电阻就越小,这样,腐蚀电池的电流就越大,使腐蚀速度加快。
3.合理操作。给水要做到均,勤,少,以免减少混合和接触的不均匀性;排污也要做到勤,少;以提高排污效果,减少沉积物在该区域的堆积。
三、两侧集箱后墙的腐蚀
低压快装锅炉的两侧集箱后端这个区域的局部腐蚀则较为普遍,腐蚀部位距集箱平端盖150mm范围内,腐蚀形式呈凹坑状,个别严重时则穿孔。另一个特征是在腐蚀部位或多或少堆积一些疏松的沉淀物。
该区域腐蚀主要是锅炉结构和维护保养两要素所引起的。腐蚀部位距下降管远,是滞流区,在安装时后端又低了很多,运行中无法清理,沉淀物又会起集结腐蚀剂的作用,为腐蚀创造了特定的条件。因为附着的沉淀物阻碍了氧的扩散而产生溶液浓度差,氧浓度低的区域成为阳极遭到腐蚀。一旦产生凹坑,则内部的氧供应就更少了,就会使凹坑深化下去,乃至穿孔。该区域遭受腐蚀的锅炉,多发生在有备用锅炉的单位,可见与锅炉保养有关。因为一般单位不重视保养,该部位的沉淀物有吸收空气中湿分的能力,或有积水排不掉,就会发生比锅炉运行时因给水不除氧所引起的氧腐蚀要严重得多。
预防这种腐蚀可采取下列措施:
1.锅炉停炉时,及时清理该部位区域内的杂物,可将腐蚀抑制在最小程度上,长期停炉时,须彻底清理,采取妥善的保养措施。
2.在集箱后端的最低处,增设一排污点,利用定期排污冲走该区域的淤泥沉渣。发现在此处有排污点的,未发生腐蚀。
3.采用非金属覆盖层,如用双酚-A环氧树脂内粘,使金属与介质隔离开来,以阻碍金属表面層上微电池起作用。
参考书目:
[1]栗田工业水处理药剂手册编委会,水处理药剂手册[M].北京:中国石化出版社,1992.59
[2]窦照英.电力工业的腐蚀与防护[M].北京:化学工业出版社.1995
[3]王伟雄,李茂东.低压直流锅炉炉管腐蚀泄露的原因分析[J].中国锅炉压力容器安全,2000(4):47-54
[4]师克宽.生产过程参数检测[M].北京:清华大学出版社.1985
[5]毕加耕、冯兆一.热水锅炉运行管理与操作[M].北京:中国劳动出版社.1991
[6]罗大海,诸葛茜.流体力学简明教程[M].北京:高等教育出版社.1991
作者简介:邢振华(1986- )男,信阳市特种设备安全检测中心助理工程师,研究方向:锅炉检验及水质化验。
关键词:低压锅炉 腐蚀 防治措施
现在的低压锅炉腐蚀的事实说明这样一个问题,我们对在用锅炉定期检验和新装锅炉验收中,抓了锅炉给水软化设备的配置和运行管理,锅炉结垢状况得到改善;但由于无垢,尤其是新锅炉,锅筒的内表面直接与锅水接触机会增多,产生腐蚀的危险性却增大了,应该引起我们的关注。
笔者通过分析工作中的一些素材,从中找到了低压锅炉电化学腐蚀的规律性。其腐蚀部位有它的局限性,发生在特定的区域内,且有他们的共同之处,其腐蚀形态多以斑点、凹坑状出现,其腐蚀原因除了与锅水状况有关外,还与锅炉的运行方式、操作水平、锅炉结构和维护保养等因素有关。
低压锅炉本体的局部区域性腐蚀一般有以下三种情况。
一、锅炉水位线附近的腐蚀
锅筒水位线附近的腐蚀,是指在水位线下约100mm(总宽度约200mm),沿锅筒内壁纵向的条形带状区域内产生的像斑点一样分布在锅筒内表面上的斑点状腐蚀。点蚀形状似水滴,腐蚀深度不大,但所占面积大,分布较为密集,锅内进水管附近一段较为突出,发现的这种腐蚀其程度[1]显然对强度影响不大,问题是处在锅炉水位波动范围内又存在着温度交变应力,会促进腐蚀加剧,发展下去将会导致锅筒强度降低甚至危及安全。
该区域发生腐蚀,固然与给水未除氧有关,主要却是运行方式和操作不当所造成的。因为我们注意到,同样没有除氧的同型号锅炉并非都腐蚀,而产生这种腐蚀的锅炉几乎都是间断运行的锅炉。
这些锅炉运行方式和操作特点是:临时停炉或夜间压火时,保持较高的水位是对的,而习惯停炉后大量给水,随时停炉冷却锅内压力迅速下降,有的人为将压力很快降到零,以为水位又偏高,又无压力就太平无事了。与此同时,锅内可能会产生负压,使空气侵入锅内,在下次从表压力为零运行时,又不注意或无法赶走侵入锅内的空气,则随同压力上升的同时,空气中的氧就溶入锅水内,这样就促进了腐蚀的发生与腐蚀过程[2]。每次加压和卸压也都产生应力循环。这样操作,再启、停炉时,锅水起初处在较低温度下,对流流动较缓慢,尤其锅内进水管附近势必就成为腐蚀的中心,故进水管附近腐蚀较为严重也就符合情理了。
对这种腐蚀的预防,在给水未除氧的情况下应注意一下几点:
1.改进操作,临时停炉时,在维持较高水位的同时应维持一定的压力,防止外界空气侵入锅内,生炉时要开放空阀或用其他有关阀代替放空阀,待放空阀冒气锅炉压力达到0.1-0.15MPa后关闭,排出侵入锅内的空气。
2.加强阀门维护,保持严密性,启停炉时注意阀门的合理操作配合。
3.对已产生轻微的斑点腐蚀的锅炉,可将腐蚀的一带清理干净[3],内涂汽包漆。
二、锅筒后端下部的腐蚀
低压锅炉锅筒后端水侧的腹部和后管板是容易发生腐蚀的另一个区域[4]。该区域被腐蚀破坏的情形好像人身上长的脓疮,损坏部位较深较大,具有氧腐蚀特征。腐蚀表面形成小型鼓包,其直径自1mm-20、30mm不等;表面颜色由黄褐色到砖红色不等,次层是黑色粉末状腐蚀产物,将这些腐蚀产物清除后便会出现因腐蚀而造成的凹坑。像某单位DZL4-13型锅炉腐蚀严重时,蚀坑连成片,形成大面积溃疡腐蚀,则危害性就更大。
对同样的水质而言,为什么一台锅炉在该区域腐蚀严重而在其它区域则腐蚀轻微或不腐蚀[5]?为什么水管锅炉的腐蚀状况比快装锅炉好些?其原因除了给水未除氧外,与锅炉结构、水质指标控制有很大的关系。
低压快装锅炉的锅内进水装置过于简单,因为给水未除氧,给水中的溶解氧不能再进入锅筒之前消耗掉,大量的随着给水从锅筒内很短的给水管的一端涌入锅筒的后部。又因为低压锅炉多为间断给水,特别是在锅炉负荷变化燃烧不稳定时,又给锅炉大量进水的情况下,由于给水重度大而迅速下沉,难于与锅水充分地混合,使溶解氧与受热面接触不均匀,这是导致该区域溶解氧腐蚀的主要原因。其次,凡腐蚀严重的锅炉,与PH、锅水碱度、含盐量等水质标准失控有关,促进了电化学腐蚀的进程。
预防这种腐蚀应注意下列事项:
1.结合改进锅内进水装置进行简易除氧。大气式热力除氧效果虽好,但据调查了解,目前即使在较大容量的水管工业锅炉上运行正常的也不多,在技术上、经济上和管理上都存在问题。鉴于这种情况,针对低压锅炉的运行特点,可将锅炉给水通过沿锅筒纵向布置的较长的(比筒体略短些)给水分配管进入溢流槽内,经过饱和水的加热蒸发和充分均匀地混合,让绝大部分溶解氧释放出来,随蒸汽带走。据理论计算,当锅炉的工作压力≤1.2MPa时,锅水中的溶解氧只占给水中的溶解氧含量的1/5000[6],这微量的溶解氧就不会引起该区域的严重腐蚀。
2.按《工业锅炉水质》控制水质指标,维持较高的PH,因为OH-浓度增高时,铁的表面会形成保护膜,腐蚀速度降低,保持较低的含盐量,因为含盐量越高,水的电阻就越小,这样,腐蚀电池的电流就越大,使腐蚀速度加快。
3.合理操作。给水要做到均,勤,少,以免减少混合和接触的不均匀性;排污也要做到勤,少;以提高排污效果,减少沉积物在该区域的堆积。
三、两侧集箱后墙的腐蚀
低压快装锅炉的两侧集箱后端这个区域的局部腐蚀则较为普遍,腐蚀部位距集箱平端盖150mm范围内,腐蚀形式呈凹坑状,个别严重时则穿孔。另一个特征是在腐蚀部位或多或少堆积一些疏松的沉淀物。
该区域腐蚀主要是锅炉结构和维护保养两要素所引起的。腐蚀部位距下降管远,是滞流区,在安装时后端又低了很多,运行中无法清理,沉淀物又会起集结腐蚀剂的作用,为腐蚀创造了特定的条件。因为附着的沉淀物阻碍了氧的扩散而产生溶液浓度差,氧浓度低的区域成为阳极遭到腐蚀。一旦产生凹坑,则内部的氧供应就更少了,就会使凹坑深化下去,乃至穿孔。该区域遭受腐蚀的锅炉,多发生在有备用锅炉的单位,可见与锅炉保养有关。因为一般单位不重视保养,该部位的沉淀物有吸收空气中湿分的能力,或有积水排不掉,就会发生比锅炉运行时因给水不除氧所引起的氧腐蚀要严重得多。
预防这种腐蚀可采取下列措施:
1.锅炉停炉时,及时清理该部位区域内的杂物,可将腐蚀抑制在最小程度上,长期停炉时,须彻底清理,采取妥善的保养措施。
2.在集箱后端的最低处,增设一排污点,利用定期排污冲走该区域的淤泥沉渣。发现在此处有排污点的,未发生腐蚀。
3.采用非金属覆盖层,如用双酚-A环氧树脂内粘,使金属与介质隔离开来,以阻碍金属表面層上微电池起作用。
参考书目:
[1]栗田工业水处理药剂手册编委会,水处理药剂手册[M].北京:中国石化出版社,1992.59
[2]窦照英.电力工业的腐蚀与防护[M].北京:化学工业出版社.1995
[3]王伟雄,李茂东.低压直流锅炉炉管腐蚀泄露的原因分析[J].中国锅炉压力容器安全,2000(4):47-54
[4]师克宽.生产过程参数检测[M].北京:清华大学出版社.1985
[5]毕加耕、冯兆一.热水锅炉运行管理与操作[M].北京:中国劳动出版社.1991
[6]罗大海,诸葛茜.流体力学简明教程[M].北京:高等教育出版社.1991
作者简介:邢振华(1986- )男,信阳市特种设备安全检测中心助理工程师,研究方向:锅炉检验及水质化验。