某企业WNS型工业锅炉腐蚀危害及防护措施

摘 要：某企业WNS型工业锅炉在新装使用两年以后，烟管出现大面积腐蚀，在锅炉运行中突然出现爆管、燃烧器熄火、炉胆进水和停炉等紧急情况，现场没有造成人员伤亡，锅炉需要重大修理，造成直接和间接经济损失50万元。本文结合锅炉腐蚀机理和腐蚀程度，判断可能的腐蚀原因和以后日常保养的措施，从而避免因为腐蚀而产生的安全隐患和经济损失。

关键词：工业锅炉;腐蚀;穿孔;防护措施

1 鍋炉背景和停炉现场情况

1.1 锅炉运行参数

该企业使用的锅炉是WNS型燃气（天然气）锅炉，额定蒸发量为2t/h，额定压力1.25MPa，新装锅炉，工作压力1.0MPa，有持证锅炉的管理人员和司炉作业人员，发生爆管前正常使用。

1.2 锅炉定期检验情况

该锅炉为新装锅炉，新装后第一年锅炉检验是内部检验，打开锅炉人孔、手孔、防爆门等部件，发现介质侧烟管金属表面形成大小不一的鼓泡，表面疏松、隆起，内部呈黑或黑褐色粉末，金属表面留下了大小不均的凹坑，其深度一般为0.2mm，直径1.5mm不等，防护措施为加强监控;第二年为锅炉外部检验，各项安全保护措施试验正常，各项外部检验需要现场验证的试验都符合要求。

1.3 紧急停炉后现场情况

现场打开锅炉，用内窥镜和工具箱等检验设备，发现烟管表面大面积的腐蚀，有断断续续、大小不一的鼓泡（图1），有多根烟管表面鼓泡下面存在烟管穿孔缺陷，有一根烟管鼓泡下面烟管存在穿孔和开裂缺陷（图2）。

2 烟管腐蚀原因分析

该锅炉主要用于酒店春秋季和冬季取暖和食堂使用，每天使用2-3个小时，一年断断续续使用6个月时间，锅炉始终是正常水位，在停运期间，锅炉每天点火一次确保燃烧器正常使用，炉水加热到85°左右就停止燃烧，加速金属腐蚀速率，在加上日常没有采取可靠的防护和保养，造成锅炉烟管的严重腐蚀，直至穿孔。

锅炉停用后，如不及时放水和进行干保养，由于钢铁中夹杂物（主要是MnS）的电极电势比铁高，因此能形成腐蚀电池的阴极（铁为阳极），发生如下的反应：

阳极反应：Fe→Fe3++2e，阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-

由于氧分子的去极化作用，进一步发生氧去极化腐蚀（吸氧腐蚀），致使腐蚀过程一直继续下去，特别是对交替地运行和停用的锅炉，腐蚀更加严重。

根据以上分析，锅炉停运期间腐蚀的根本原因就是锅炉金属表面存有水份与氧，因此要采取妥善的防护措施就能减轻甚至杜绝其腐蚀。

3 该锅炉腐蚀防护措施

针对该台锅炉的实际使用情况，使用单位应避免锅炉每天点火一次炉水加热到85°左右就停止燃烧，这样虽然可以调试燃烧器是否正常能正常使用，但是会加速金属腐蚀速率，存在很大安全隐患。

同时根据防腐蚀原则，采取以下几种方法会起到更加理想的防护效果。

3.1 湿法保护

这是一种比较简单的停炉保护方法，停炉时将锅炉充满水。一方面可以防止空气进入锅内，另一方面在锅水中加入某种防锈剂，从而达到防止腐蚀的目的。

（1）保持给水压力法。在锅炉停用时，将经过除氧处理的给水充满锅炉，关闭全部阀门，防止空气侵入锅内。测定溶解氧含量，超标准时应更换锅水;也可将亚硫酸钠加入锅水内，维持过剩量为5～10mg/L。

（2）保持蒸汽压力法。在锅炉停用后，用间断升火的办法保持锅炉蒸汽压力高于大气压力2倍左右，以防止空气侵入锅炉的水、汽系统。

（3）碱液法。将锅炉内充满一定浓度的碱液，保持锅水的pH值在10以上，促使金属表面钝化，造成阳极极化，达到保护锅炉防止腐蚀的目的。

（4）联氨法。在锅炉内充满联氨N2H4和氨NH3的混合液.防腐蚀的原理是利用联氨具有较强的还原性，可以除掉水中的溶解氧，同时利用氨在水中呈碱性，提高溶液的pH值。

3.2 干法保护

在锅炉停用后，将锅水放尽，并保持金属表面干燥或充填某种气体，以防止空气的侵入，从而达到停炉保护的目的。

（1）热炉放水法。此法适用于从运行转入检修的锅炉保护法，利用锅炉停用时的热量，将放水后的锅炉烘干，即排除了腐蚀电池中电解质的作用，增大电阻控制过程。应注意此法操作时要保持汽压和水温自然下降，当锅炉压力降至0.1MPa，排污水温度降至100～120℃时，开始放水。

（2）干燥剂法。此法是使锅内金属表面保持干燥，在任何部位都没有电解质溶液存在，从而达到防腐的目的。在锅炉放水烘干的情况下，按锅炉容积计算向锅内放置干燥剂。由于氯化钙和生石灰吸潮后变稀，应注意妥善放置于器皿内，硅胶可放入布袋中。

（3）涂料法。此法是在锅炉内部刷上一层防腐涂料，使金属表面与外部腐蚀性介质隔绝，以达到防止腐蚀的目的。常用的防腐涂料配制方法是将铅粉和机油按1：2的配比调和均匀。

（4）气相缓蚀剂保护。气相缓蚀剂是选用碳酸铵、磷酸氢二铵、尿素和碳酸环己胺等无机的铵盐类和有机的胺类，通过其在一定的条件下分解放出氨气，生成缓蚀基团，而起到防腐作用。

（5）充氮气法。将具有惰性的氮气充入锅炉内，保持一定的压力，防止空气进入锅炉内部，从而达到防止腐蚀的目的。

根据腐蚀机理和腐蚀防护的难易程度，使用单位自己选择适时的防护方式，目的就是减少和避免腐蚀造成的安全隐患和经济损失，提高锅炉使用寿命，确保锅炉安全运行。

作者简介：张梦生（1985-），男，安徽舒城人，硕士研究生，工程师，研究方向：特种设备检验。