蒸汽锅炉腐蚀事故分析及预防

文/莱芜市特种设备检验研究院 亓海峰

蒸汽锅炉是人民生产和生活中广泛使用的特种设备。本文通过一起锅炉锅筒底部腐蚀的问题，对腐蚀的形成原因进行了分析，提出了预防措施以保障锅炉的安全有效运行。

山东省莱芜市某化工有限公司DZL10-1.25-AⅡ型蒸汽锅炉，在2016年内部检验时发现有严重的腐蚀现象。锅筒底部距前管板600 mm范围内面积770 mm＋720 mm， 锅炉内炉胆水侧存在约16个大小不等的圆形麻点状腐蚀凹坑， 形貌基本相同，其中最大一个圆形腐蚀坑ф72 mm，深11.50 mm，最小一个圆形腐蚀坑ф12 mm，深11.40 mm。鼓包表面呈红褐色，用小尖锤轻敲鼓包处，在内表面形成一腐蚀坑，坑内堆着腐蚀产物，其内有黑色粉末状物，腐蚀产物越多，蚀坑越深。在此锅炉烟管水侧面还发现大量的腐蚀鼓包，剥去鼓包在烟管上留下一腐蚀斑点。但从整个锅炉腐蚀情况来看，在高温辐射区腐蚀程度要比烟管和其他部位严重。根据《锅炉定期检验规则》第十九条第六款规定，需要由具备资质的修理单位，对缺陷部位进行挖补，经无损检测和水压试验合格后运行。由于维修工作，致使大批订单延误，经济损失数十万元。

蒸汽锅炉腐蚀状况

金相检验及腐蚀产物分析

通过此锅炉锅筒腐蚀部位的产物分析，可判断此腐蚀主要是氧腐蚀。从腐蚀部位来看，腐蚀凹坑不仅分布在炉胆母材上，而且还分布在焊缝热影响区上。

通过取样，进行金相检验分析。在距离前管板约650 mm处的焊缝热影响区及母材上打磨见金属光泽，用酒精溶液清洗，在金相显微镜上观察及拍摄金相照片。其检验结果：发现母材的显微组织均为正常的铁素体和珠光体，铁素体晶粒度为8级，热影响区为魏氏组织。化验分析腐蚀产物，主要为Fe2O3，其次为CaO。取腐蚀坑内腐蚀产物化验分析：Fe3+含量为152 mg/L， Fe2+含量为6.4 mg/L，其他成分如表。

腐蚀产物成分表

腐蚀产生原因分析

对于此台蒸汽锅炉腐蚀的成因，有以下几点分析。

首先，水中溶解氧是引起金属发生电化学腐蚀的一个主要因素。近一段时间以来，由于领导层和司炉人员的更换调整，此台锅炉在整个运行过程中，锅炉给水除氧设备未得到有效利用，除氧效果不好。从而使给水中的溶解氧带入锅炉内，引起电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，铁的电极电位比氧的电极电位低。氧气对钢和铁的腐蚀速度具有双重影响，一方面，氧气无论对于阴极还是阳极，都是很好的去极化剂，加速了金属的腐蚀速度。另一方面，锅炉水中溶解氧浓度增大，由于钢材受溶解氧腐蚀的结果，在其表面产生致密的保护膜，所以会使腐蚀减弱。保护膜形成后，虽然可在钢材表面减少腐蚀核心的数目，却提高了每个已开始腐蚀点的腐蚀速度。所以由于氧腐蚀具有局部性的特点，就看到了一个个麻点状溃疡腐蚀凹坑。

其次，根据了解，此锅炉于2014年3月16日内部检验时未见异常。在2016年3月15日定期检验时发现上述腐蚀缺陷，经核实，该公司主要生产过氧化苯甲酰、苯甲酰氯、过氧化苯甲酸叔丁酯等过氧化物类产品。该公司生产车间在2015年10月份输送过氧化物类产品的管道发生泄漏，未引起安全管理人员重视，致使部分产品流入软水池并带入锅炉中。由于过氧化物类产品在103～106℃温度下受热易分解产生氧气，此锅炉白天运行时间短，压火时间较长，炉膛前部温度较低，析出氧气在锅筒内底部距前管板600 mm周围聚集停滞，造成氧腐蚀。使锅炉内产生了大量的氧腐蚀产物，加上炉水Cl-含量较高，又会引发氧浓差腐蚀，氧腐蚀点成为阳极，周围成为阴极。这样如果有氧气存在，腐蚀就会不断深入，继续加剧。当温度升高时，各种物质在水溶液中的扩散速度加快，锅炉水中电阻降低，金属的保护膜很容易受到破坏，这样加速了金属的腐蚀速度。

最后，现场检验及运行记录表明此锅炉停炉频繁，并且在停炉期间，没有采取任何保护措施，设备运行维护和管理不到位，没有保养记录，也未配备持证水处理作业人员，没有对锅炉水样及时进行化验分析。停用锅炉腐蚀所造成锅炉表面粗糙，凹坑状态及腐蚀产物会成为运行中腐蚀的促进因素。当锅炉经常停用、启动，在运行腐蚀中生成的低价氧化铁，在锅炉下次停用时，由于吸收空气中的氧又重新被氧化成高价氧化铁。这样，随着运行和停用交替进行，腐蚀过程反复进行，从而导致腐蚀加剧，所以，启停频繁的锅炉腐蚀尤为严重。

综上所述，该锅炉由于给水含氧量超标和炉水指标不合格引发了锅筒的腐蚀的发生。如果不能及时发现，会引起锅筒泄漏，甚至引发事故的发生，后顾不堪设想。

预防措施

预防锅炉腐蚀工作，防止此类情况的再次发生，不仅节省了人力、物力、财力，又对锅炉的安全运行起到了保障作用。要避免和减缓腐蚀，除制定好针对上述成因的有效措施外，还应在管理上对腐蚀的预防采用以下对策。

做好给水除氧工作，提高给水品质。根据此公司生产工艺特性，严格按照GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准进行水质化验，并随时检测锅炉给水和锅水溶解氧含量。对于工业锅炉，当锅炉蒸发量≥10 t/h要除氧，要求给水溶解氧含量≤0.1 mg/L。常用的给水除氧方法主要是热力除氧和化学除氧两种，热力除氧法是采用热力除氧器将水中溶解氧除去，它是给水除氧的主要措施。对于蒸发量小工业锅炉采用热力除氧存在一定困难，因此化学除氧法目前是主要的除氧措施。

锅炉运行中严格控制锅炉给水和炉水的pH值，以减缓锅炉腐蚀。一方面，电解质溶液中氧离子浓度的变化，直接决定着腐蚀速度。提高给水的pH值，可以防止给水管道中氢去极化腐蚀，也能防止金属表面保护膜的损坏。所以一般控制给水pH值在7.0以上。另一方面，在锅炉水pH值低于10的情况下，氧腐蚀极易发生，多年的检测经验证明，当炉水pH值在10～12之间时，氧腐蚀速度就会减缓，因此在锅炉运行过程中，加强排污，及时调节锅炉炉水碱度，保证锅炉的pH值在此范围内。实行科学、有效的排污，保持锅炉水质达标，是减缓或防止锅炉结垢，保证蒸汽品质和防止锅炉金属腐蚀的重要措施。当然，新装锅炉要在煮炉过程中钝化好金属保护膜。

做好锅炉停炉期间的维护保养。很多锅炉在停用时，由于维护保养不到位，使空气中的氧气和水分进入锅炉系统，当再次运行时容易导致腐蚀进一步加剧。因此在锅炉停用期间，可采取阻止空气进入锅炉系统内部的湿法保护、降低锅炉系统内部湿度的干法保护、使用缓蚀剂保护等三种保护方法，目的都是避免和减缓锅炉在停炉时发生的腐蚀现象。

建立健全锅炉安全管理规章制度，完善锅炉房各项记录。配备持证锅炉相关人员，人的问题是核心因素和关键，加强锅炉安全管理人员和司炉人员的责任心。建立岗位责任制，责任到人，一环扣一环，密切配合好，形成合力。按照锅炉房的人员配备，做好水处理记录，健全水质管理制度，对待安全问题，不能有丝毫麻痹和懈怠心理，安全重于泰山。水处理作业人员与司炉人员密切配合，按照GB1576-2008水质标准执行，加强水质处理和监测力度，根据锅炉给水和炉水检测指标合格与否，适当进行锅炉排污，及时调节炉膛燃烧状况。