热能动力设备金属的腐蚀问题及预防措施

邹 超

（湛江电力有限公司，广东湛江 524099）

0 引言

在热能动力设备的运行过程中，难免由于各种原因而导致一系列的金属腐蚀问题。这些腐蚀问题不仅具有潜在的危害性，如不及时检查和解决，还容易引发累积效应，给热能动力设备的正常运行带来严重影响。轻则缩短设备使用寿命和增加维护保养成本，严重时甚至还会引发设备安全事故。因此，必须准确判断热能动力设备的金属腐蚀情况和问题，并予以针对性的解决措施，确保实现安全生产和经济效益目标。

1 金属腐蚀原因

在热能动力设备的日常运行过程中，引起热能动力设备金属材料腐蚀的因素相对较多[1]，具体来看，主要分为以下4 个方面。

（1）热能动力设备常用的金属材料的防腐能力有着明显的差异，一般来说，这些金属材料的防腐能力和材料密度近似成正比，材料密度大，防腐能力则相应增强。但设备中一些材料的密度较小，因此其防腐能力较差，对整体的热能动力设备的防腐能力造成一定影响。

（2）在热能动力设备的运行过程中，难免存在一些具有一定腐蚀性的介质，如酸性或碱性的液体和气体，以及一些氧化物等，热能动力设备的金属材料不可避免地会与这些腐蚀性的介质进行接触，在长期接触下，会对金属材料造成很强的腐蚀。

（3）如热能动力设备内部残留了一些杂质，未能将其及时清理干净，也会造成热能动力设备金属材料遭到严重的腐蚀作用，即使是材料已经进行了预防措施，腐蚀作用也在所难免[2]。

（4）如热能动力设备的操作人员未能对热能动力设备的金属材料进行合理维护，就容易忽略部分金属材料的腐蚀问题，导致金属的腐蚀情况愈发严重，最终导致安全事故发生概率大幅上升。

2 预防措施

2.1 应用热能动力给水系统除氧技术

2.1.1 热能动力给水系统除氧技术的重要性

为了确保热能动力设备稳定运行，对热能动力给水系统进行除氧是必不可少的一个步骤。给水系统中存在的水中溶解氧，会造成设备零部件金属材料发生大面积的氧化和腐蚀，是导致热能动力设备金属腐蚀问题的重要原因之一。在腐蚀问题发生后，腐蚀作用的产物氧化铁还会通过物理作用进一步进入到热能动力设备内部，在管壁位置大量沉积。由于氧化铁和金属材料的导热性能差异明显，会使得管道受热不均匀。且难溶的氧化铁还会导致管道内壁出现点坑，阻力系数也随之增大。这种腐蚀现象如不及时处理，极易引发管道的起火甚至爆炸等安全事故[3]。

2.1.2 常用除氧技术及分析

（1）真空除氧法。与其他的除氧技术相比而言，这种技术相对较为温和，仅通过改善加热条件来实现除氧的目的。通过改善加热条件，热能动力设备的自耗气量会显著减少，以达到除氧的目的。在这项技术应用过程中，对设备有着相对更高的要求，通常采用高位布置，并运用喷射泵来运行，同时还需要使用加压泵等设备。即使是采用低位布置方法，也需要利用高度差来实现。除此之外，换热设备和循环水箱也是真空除氧技术中需要应用的设备，通过这两种设备的应用，能够利用系统产生的余热，并使用射流加热器对软化水进行加热，也能够进行分级安装。整体而言，真空除氧技术有着运行简便和效果可靠的优点，目前在热能动力设备领域中的应用也相对较广。

（2）化学除氧法。化学除氧法主要分为钢屑除氧和亚硫酸钠除氧两种方法。钢屑除氧法的主要原理是利用水中的溶解氧来氧化钢屑，以达到除氧的目的。对于钢屑除氧法，又可分为独立式和附设式两种。在运用钢屑除氧法的过程中，对于水温有着一定的要求，原则上不应低于70 ℃，当水温在80～90 ℃时，除氧效果最好，而温度在20～30 ℃时，除氧效果则最差。同时，在使用钢屑除氧法时，还需要进行压紧处理，如水中溶解氧含量较高时，则要适当降低水流速度，确保水中的溶解氧能够充分去除。整体而言，由于钢屑除氧技术近年来并未得到显著改进，且除氧效果极易受到各种因素干扰，因此通常作为辅助技术在锅炉房等地进行应用，而不作为单独应用的技术。除此之外，亚硫酸钠除氧法也是一种常见的热能动力设备化学除氧方式，其原理是利用水中的溶解氧将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，以达到除氧的目的。在这种方法的应用过程中，通常所投放的药量都略高于计算理论值，在反应温度升高后，除氧效果也越为显著。相关实践表明，当水环境的pH=6 时，除氧效果最好，在此基础上，随着pH值的增加，除氧效果开始下降。

（3）解析除氧法。解析除氧法是近年来新兴的一种热能动力设备除氧方式，其主要工作压力是，将不含氧的气体与热能动力设备中的水进行充分接触，使水中的溶解氧解析到气体当中，通过循环进行接触过程，最终除去水中溶解氧。与以往的除氧技术相比，解析除氧法具有3 个优点：①不需要对水进行预热处理，锅炉房自耗气亦不会增加，显著降低能耗；②解析除氧法的设备较小，占地面积和消耗资源均较低，不需要过高的基建投资；③除氧效果相对较好，在正常条件下，通过解析除氧法处理后，水中溶解氧的含量将降至每升0.05 mg 以下。当然，目前的解析除氧法也存在着装置调整复杂的缺点，同时还需要对管道系统和除氧水箱进行密封，因此，解析除氧法这项新技术仍有很大的改进空间，相关改进工作也仍在研究之中[4]。

2.2 保持良好环境，提高防腐能力

无论热能动力设备的工作环境是室内还是室外，都难免会因各种环境因素影响而产生腐蚀问题，这其中影响较为显著的环境因素则是水分的存在。因此，将空气中的水分含量控制在一定指标以下则是防止热能动力设备金属腐蚀的关键。除了上文提到的应用热能动力给水系统除氧技术之外，机械脱气法也是较为有效的方法，其能够防止水中溶解氧造成的碳钢腐蚀。

与此同时，在热能动力设备的应用过程中，添加防腐剂和其他添加剂的方法也能够显著改善设备的工作环境，从而降低热能动力设备金属腐蚀问题发生的几率。添加这些防腐剂和添加剂等化学药品的原理通常是在金属表面形成较为致密的保护膜，来抑制外界环境因素对金属材料的腐蚀作用，起到防腐蚀的目的。

具体来看，铬酸盐、钼酸盐和亚硝酸盐能够通过在金属材料表面形成致密氧化膜的方式来防腐蚀；聚合磷酸盐、磷酸盐、锌盐、硫基苯并噻唑和苯并三唑等物质能够在金属表面形成沉淀保护膜以阻止腐蚀作用；在非氧化性酸中添加少量的铬酸、硝酸和铁离子等氧化剂，能够使得金属材料表面发生一定程度的钝化，以提高金属材料的抗腐蚀性能。

除此之外，调节pH 值的方法也是避免腐蚀问题的一种有效途径，如热能动力设备的腐蚀问题为酸性腐蚀，则需要适当添加氢氧化钠、碳酸钠和氨等物质来加以避免。整体而言，防止热能动力设备发生腐蚀的化学药剂种类繁多，在应用时，需要事先对外界环境和内部工作环境中可能引发设备金属腐蚀的因素进行准确分析，从而对化学药剂的种类进行针对性选取应用。

2.3 对金属表面做好防腐蚀措施

在金属的内表面和外表面喷涂耐腐蚀的物质材料也是提高热能动力设备金属抗腐蚀作用的一个重要途径。在具体方法选择上，有关企业要根据自身的经济状况加以合理选择。具体而言，最常见和最简单的防腐蚀方法是在热能动力设备表面金属上进行涂漆处理。在涂漆处理过程中，油料涂漆是常见的漆料，如邻苯二甲酸树脂、酚醛树脂和环氧树脂等。在进行喷涂作业之前，需要事先了解所选用油漆的特性，确保油漆符合设备金属材料的实际要求。同时，为了进一步增强热能动力设备的抗腐蚀性能，对于金属构件的焊接点等强度较为薄弱的部位，还需要进行一定程度的覆盖处理。

除此之外，在应用表面防腐蚀处理方法时，为了进一步提升金属材料的抗腐蚀能力，还可采用添加衬里的方式进行。添加衬里的材料多为有机高分子材料，如聚氯乙烯树脂（PVC）、聚四氟乙烯、酚醛树脂和环氧树脂等。由于这些材料的耐腐蚀性能特点各不相同，因此在选用过程中，要根据实际情况进行合理选择，确保在提高耐腐蚀能力的基础上，又具有一定的经济适用性。

2.4 对热能动力设备的操作进行规范化管理

由于热能动力设备的工作环境相对较为恶劣，且工作强度较高，因此，为了避免热能动力设备在长期运转之后发生金属腐蚀现象，就必须加强对热能动力设备的日常管理维护。在日常管理维护中必要的步骤是定期进行维护修理。应用热能动力设备的企业应当建立健全热能动力设备的防腐蚀情况的资料档案，在档案中应当收录关于热能动力设备在设计、制造和施工安装等各阶段的原始资料，并对热能动力设备的防腐蚀检查工作和维护修理工作的详细信息进行收集和记录。通过这些措施，企业就能够实现对热能动力设备的有效管理及运用，使得热能动力设备金属的耐腐蚀性能得到显著提高。

2.5 对材料进行合理选择

在金属材料的选择过程中，要对热能动力设备的使用年限进行分析计算，并结合具体的工作环境加以选择。在选择金属材料的过程中，首先需要考虑的是材料的经济效益价值[5]。为了符合环保与可持续发展的理念，还需要确保材料的使用寿命尽可能长，从而进行针对性的选择。

3 结束语

在热能动力设备的运行过程中，引发金属腐蚀的问题较为复杂，其预防措施也相对较多且较为复杂，并非一蹴而就。因此，企业对于金属腐蚀问题不可掉以轻心，必须结合热能动力设备的实际情况，从多方面入手进行综合考虑，选用有针对性的预防措施。同时还要关注新技术和新材料的应用，在现有的基础上不断创新，做到与时俱进，不断提升技术水平。