锅炉水汽系统金属腐蚀分析与防止措施
♦山西省锅炉压力容器监督检验研究院马喜成
摘要：基于锅炉使用过程中所处的特定环境情况，经常会导致锅炉受热面的金属腐蚀，本文通过 对锅炉在氧化、酸性、碱性、冲刷等情况的腐蚀机理分析，提出合理的预防措施。
关键词：金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀
1引言
经调査统计，我国热力设备所发生的事故中，由 于腐蚀造成的占40% ~ 50%。国外的统计数据也表明， 每年热力设备的效率损失已经达到3%,其中2/3是因 腐蚀所致。同时腐蚀也是导致锅炉受热面失效、造成 火力发电厂事故停机的主要原因。因此防止锅炉水汽 系统的腐蚀问题，成为锅炉设计、制造、使用、检验 单位的重要工作。
化学腐蚀是指金属与接触介质发生氧化还原反应， 该过程没有电流产生。比如锅炉过热器管内壁发生的 蒸汽腐蚀。
3.2按腐蚀形态可分为均匀腐蚀和局部腐蚀均匀腐蚀是受腐蚀的金属材料与腐蚀性介质接触 而产生的均匀减薄。比如锅炉进行化学清洗时的酸腐 蚀，锅炉凝结回水系统中的二氧化碳腐蚀都属于均匀 腐蚀。
局部腐蚀主要发生在金属表面的某一区域，其他
2腐蚀机理
金属腐蚀是指金属与接触介质发生化学或者电化 学作用而引起金属材料的破坏或变质。只有对腐蚀机 理了解清楚，才能选择针对性的腐蚀检测方法，同时 根据腐蚀情况、腐蚀程度、腐蚀速度，采取有效的控 制措施。
表面几乎未被破坏。在锅炉水汽系统中，局部腐蚀要 比均匀腐蚀的危害性大得多。
腐蚀质量表示法：
ts
式中：V—
按质量变化表示的腐蚀速度（g/
m2 • h )；
3腐蚀分类
3.1按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属表面发生原电池反应，较活 泼的金属原子失去电子被氧化，从而导致金属腐蚀， 该过程有电流产生，与化学腐蚀相比速度较快。锅炉 中常见的电化学腐蚀有氧腐蚀、酸性腐蚀、碱性腐蚀等。
分子式表不：Fe —* Fe2+ + 2e
m,——m2——
式样腐蚀前的质量（g ); 式样腐蚀后的质量（g );
S —-式样的表面积（m2);t----腐蚀时间（h )。4影响锅炉腐蚀的因素
4.1溶氧量
溶解氧对钢材具有腐蚀和钝化双重作用。对于一
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般的介质水（氢电导率大于0.3 ps/cm),氧是去极 化剂，水中氧含量越多，钢材的腐蚀量也越多。对于 高纯水（氢电导率小于0.15 ps/cm)，氧起钝化的作 用，溶解氧浓度越高，钢材表面的氧化膜保护性增强。 这时会形成Fe304-Fe203双层表面氧化膜，这种保护 膜比在一般介质水中形成的Fe304保护膜更致密、更 稳定。
4.2 pH 值
水中的pH是对金属腐蚀速度影响的一个主要因 素。图1是当水中的溶解氧弓丨起钢材腐蚀时，水中pH 的改变对腐蚀速度的影响关系，从图1的两条曲线可 以看出，随着pH值的增大，腐蚀速度降低。
热负荷越局，保护膜越容易遭到破坏，从而加速 金属的腐蚀。在高热负荷条件下，由于热应力和金属 表面蒸汽泡对保护膜产生机械作用的影响，保护膜越 容易遭到破坏。
5防止腐蚀的措施
5.1金属材料的合理选用
金属材料的耐蚀性，与材料的化学成分、表面状况、 金相组织及内部应力有关，还有设备本身的设计、制造、 安装等。从防止金属腐蚀的角度考虑，应选用耐蚀性 强的材料，但耐蚀性能与金属材料所接触的介质密切 相关。截至目前，还没有一种材料对一切介质都具有 耐蚀性，所以应根据介质选择金属材料。在工程应用 中除了考虑材料的耐蚀性，还应考虑它的加工性能、 机械强度和材料价格等方面的因素。
5.2改变接触环境
改变接触环境通常的做法有：为了控制系统中的 氧腐蚀可采取给水除氧，也可以采取给水加氧（钝化） 的方法；合理的控制系统中的pH值，一方面可以防
图1 pH和平均腐蚀速度的关系
止金属的酸性腐蚀，另一方面促进金属钝化；适当的 添加缓蚀剂，比如锅炉化学清洗时添加缓蚀剂可以防
从图1可看出以下几点：止过清洗；在锅炉停炉期间采取干法保护，降低炉膛 空气中的湿度。
5.3形成良好的表面保护膜
pH值越低，腐蚀速度越快，这时铁的腐蚀主要是
由氢离子充当去极化剂引起的。
pH值为中性附近时，曲线趋近于直线，腐蚀速度
随pH值的变化较小。
在锅炉安装过程中，有一道工序是化学清洗，该 过程中的钝化就是形成保护膜的过程。由于它能把金 属与环境介质隔离开，从而降低腐蚀速度，因此金属 表面能否形成良好的保护膜，是影响锅炉在使用环境 中耐蚀性的一个重要因素。籲
pH值大于8之后，腐蚀速度随pH值的增大而降
低，此时氢氧根离子含量高，会在金属表面形成保护膜， 而阻止腐蚀的进行。
4.3流速
水的流速越大，水中各离子的扩散速度也越快， 从而加速腐蚀过程。同时流速很大时，由于水流的机 械冲刷作用，会破坏生成好的保护膜，使腐蚀速度加快, 从而在金属材料表面呈现出冲刷腐蚀特征。
4.4热负荷
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参考文献
[1】崔伦涛.锅炉金属腐蚀形态分析⑴.科技创新与 应用，2013, (27 ).
[2]陈君旋.锅炉的金属腐蚀分析与防止措施[J].腐 蚀与防护，2000, (5 ).
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