关于热水锅炉管严重腐蚀损坏的分析
作者：jnscsh 时间：2021-07-21 08:54:26 浏览次数：次
内容摘要：热水锅炉补水量过大，流速过低，造成烟管严重腐蚀，本文阐述了腐蚀的原因并提出了防止措施。
关键词：热水锅炉、烟管腐蚀、溶解氧
热水锅炉用于采暖与蒸汽锅炉相比具有制造简单、高效节能等优点。因此已被社会广泛采用，但在实践运行中也发现了一些值得研究探讨的问题。比如我们市就曾发生过两起汽改水锅炉筒底部鼓包裂纹和一起管架式热水锅炉联箱爆破等事故。尤其是严重腐蚀造成更换受压部件及锅炉报废的问题，应该引起制造、安装和使用单位的高度重视。本文就我市某单位一台KZW240-7/95/70-AⅢ型热水采暖锅炉投运四个取暖期后因烟管水侧普遍产生腐蚀凹坑而被迫更换全部烟管的实例，谈几点初浅意见，以供读者在实际工作中参考。
1、基本情况
该炉是1985年制造安装且投入使用的，1988年6月在停炉定期检验时，发现全部烟管的水侧普遍产生腐蚀凹坑，最大凹坑直径为2.7mm。烟管为20#φ70×3.5的无缝钢管，腐蚀凹坑的剩余厚度只有0.8mm。平均腐蚀速度为0.67mm/年。据上述情况该炉已不能确保安全运行，该单位将全部烟管更新共耗资两万余元。
2、腐蚀损坏原因
经调查分析，该单位在锅炉使用管理上违犯《热水锅炉安全技术监察规程》的规定。锅炉投入使用以来。锅炉用水没有采用任何相应的水处理措施；更为严重的是对热水系统循环水管理不严，一处常流水、四处常排水，致使循环水大量流失。流失情况是除高压水箱自动补水外，每四个小时还需集中补水6.9m3，采暖期每周两天职工洗澡直接用锅炉循环水，每小时用水约为1.8m3。以系统容水量计算正常采暖时该炉泄漏量为3%以上；洗澡时为7%以上。超出要求1%的2-6倍。该单位使用的是自来水，该水的硬度为0.9毫克当量/升、含溶解氧为0.5mg/1、pH值为7.2左右。循环水与自来水的pH值基本相同。根据《热水锅炉安全技术监察规定》和GB1576-1996《低用锅炉水质标准》的有关规定。可以得出该炉常处于泄漏量严重超标。补水量过大；循环水PH值偏低。补充水没有除氧的状况下运行的结论。
经查阅有关锅炉图纸资料，分析推断该炉炉内为自然循环（见示意图）。给水由锅筒左侧进入水装置，然后沿锅筒左壁分别送至左侧前后下降管管口方向分为三部分；第一部分较为顺利地进入左侧下降管；其二流经锅筒底部进入右侧下降管；第三部分则在沿途中分散到锅筒内与各循环回路上升的水混合。由示意图各循環回路管口位置可知烟管群周围水的流速是自下而上逐渐增大，以额定供热量计算该炉烟管群上层周围水流速度为0.008m/s左右，与有关资料推荐该位置最低水流速度0.1m/s相差11.5倍。众所周知自来水中含有一定量的溶解气体。主要是氧和二氧化碳。这些气体在水中的溶解量是与水温成反比，而与它们在水中的分压成正比。以氧为例分析如下：带有溶解氧的自来水进入锅炉后，因受热水温升高，一部分溶解氧从水中析出变成气泡随水上升，因水流速度很低，氧气泡在上升的过程中极易附着在金属壁上，因此烟管群水侧附着氧气泡是必然的。氧气泡在上升的过程中极易附着在金属壁上，因此烟管群水侧附着氧气泡是必然的。氧气泡周围水因受氧气泡内氧分压的影响，其溶解氧量用消耗掉时，则氧气泡内的氧就必然补充到周围水中，直到氧气泡消失为止。因此又可得出该锅筒内水流速度过低，造成循环水中溶解氧都集中在烟管金属壁周围水中和附着的氧气泡内，且逐渐与金属壁发生作用而消耗的第二个结论。
在上述两个结论的基础上，再简述该炉烟管周围水中溶解氧与金属壁发生作用腐蚀损坏会属壁产生耐蚀凹坑的机理是很有必要的。该炉烟管产生腐蚀凹坑是氧腐蚀。其实质是属于电化学腐蚀。含有大量溶解氧的水在与烟管金属壁密切接触中。加之水ph值较低、温度较高等条件，则水中溶解氧就与金属壁上电极电位较高杂质部位（阴极）发生吸氧夺取电子（e）的反应，产生大量的OH-离子。即
02-2H20+4e--40H-
金属壁电极电位较低的铁基（阳极）则发生铁原于失掉电子变为铁离子（fe#）溶于水中和溶于水后的系列反应。即
Fe--F+e++2 e
F+e++2 OH-Fe（OH）2
4Fe（OH）2+02+2H2 0--4Fe（OH）3
或生成mFe（OH）2+nFe（OH）3+PH20（铁锈）
或生成mFe02+nFe203+PH20（铁锈）
上述阴、阳两极发生的反应，引起烟管金属壁电子（e）由阳极移向阴极的运动，即形成电流，该电流能削弱阴、阳两极之间的电位差，倾向使各反应停止的趋势。但如前所述阴极附近的水中的氧被消耗后可以得到氧气泡内氧的被充；阴极生成铁离子（Fe++）溶解到水中后又在水中溶解氧的作用下形成难溶的Fe（OH）3和铁锈之类物质的情况下。即阴极附近水中氧被消耗后能及时行到补充，阳极附近（Fe++）不断被取走的条件下，必然会使各个反应继续进行下去。也就是使腐蚀得以连续不断进行下去的必然结果。
综合上所述，该炉烟管产生严重腐蚀损坏的原因：1、是由于供热系统泄漏量过大，使含有溶解氧的大量补充水源源不断地进入锅炉内，给腐蚀奠定了物质基础，具有决定性的作用。2、是由于烟管周围水流速度过低，不能将循环水中因加热析出的氧气泡及时带出炉外排走而必然附着在烟管金属壁上，从而使金属壁周围水中溶解氧增商与金属壁发生作用且能继续进行到底创造了有利条件。
3、提几点建议
3.1使用热水锅炉取暖的单位，必须严格执行《热水锅炉安全技术监察规程》有关规定。加强供热系统的管理。严禁直接取用循环水做洗澡生活用水，最大限度地减少泄漏量。使之严格控制在1%以下，以确保锅炉安全经济运行。
3.2、使用热水锅炉取暖的单位，必须认真贯彻执行GB1576--1996《低压锅炉水质标准》的有关规定，制定相应的锅炉用水水处理措施，安装水处理设备，以防由于腐蚀而引起锅炉受压部件损坏。
3.3、热水锅炉的设计应昼选择合适的炉内各循环回路的水流速度。既能保证各受热面得到可靠的冷却；又能保证受热而不发生汽化现象和将水中因受热析的气泡能及进带出炉外，防止受压部件过热和腐蚀。