河北某材料公司新裝2臺(tái)型號(hào)為WNS6-1.25-Y/Q的6t/h蒸汽的天然氣鍋爐，一用一備，2臺(tái)鍋爐每周交替運(yùn)行，鍋爐補(bǔ)給水為30%樹(shù)脂軟化水和70%回用的高溫蒸汽冷凝水，無(wú)除氧器，運(yùn)行時(shí)給水加碳酸鈉Na2CO3作為阻垢劑，鍋爐間歇性運(yùn)行，平均每天運(yùn)行12小時(shí)，停爐期間未采取停爐保護(hù)措施，運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)鍋爐排污水顏色發(fā)紅，回用的85攝氏度高溫蒸汽冷凝水顏色泛黃，凝水鐵超標(biāo)全鐵含量0.77mg/L，蒸汽冷凝水PH值5-6.5，運(yùn)行18個(gè)月后，其中1臺(tái)鍋爐發(fā)生了爐管穿孔泄漏。

  ▲新裝2臺(tái)鍋爐腐蝕爐管穿孔  爐水發(fā)紅蒸汽冷凝水鐵超標(biāo)

一、鍋爐腐蝕爐管穿孔管樣檢查及腐蝕物檢測(cè)

停爐后對(duì)2臺(tái)鍋爐內(nèi)部爐管進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)鍋爐的高熱負(fù)荷區(qū)域的爐管表面和爐膽表面局部都有嚴(yán)重腐蝕。爐管、爐膽表面均附著有褐色的沉積物，割取了腐蝕穿孔爐管和已腐蝕未穿透的爐管分別查看，爐管表面有很多大大小小的鼓包，鼓包外表層為黃褐色；撥開(kāi)外表層，次層為附著性較強(qiáng)黑色堅(jiān)硬沉積物；除去所有腐蝕產(chǎn)物后發(fā)現(xiàn)其下有潰瘍狀腐蝕坑，且腐蝕坑密集，深度為0.1~1.7mm，有的已經(jīng)接近穿透。爐膽表面許多部位有明顯的皿狀腐蝕溝槽和腐蝕跡象，爐膽表面腐蝕坑最深處達(dá)2~3.4mm，腐蝕部位有堅(jiān)硬的黑褐色的腐蝕產(chǎn)物，用磁鐵接近鏟除下來(lái)的黑褐色的腐蝕產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)有磁性，疑為四氧化三鐵Fe3O4。

經(jīng)對(duì)割取的腐蝕部位爐管管樣進(jìn)行金相檢查和力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)表明爐管金屬基本沒(méi)有變化，爐管也沒(méi)有明顯脫碳現(xiàn)象，可以確定鍋爐爐管無(wú)過(guò)熱腐蝕和應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。經(jīng)對(duì)爐管腐蝕產(chǎn)物及爐膽腐蝕產(chǎn)物檢測(cè)化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：爐管腐蝕產(chǎn)物鐵氧化物占比高達(dá)87.4%，爐膽腐蝕產(chǎn)物鐵氧化物占比高達(dá)74.7%。

  ▲鍋爐爐膽表面局部都有嚴(yán)重腐蝕爐管腐蝕穿孔

二、鍋爐爐管腐蝕穿孔原因分析

爐管腐蝕產(chǎn)物鐵氧化物占比高達(dá)87.4%，爐膽腐蝕產(chǎn)物鐵氧化物占比高達(dá)74.7%，鍋爐內(nèi)的鐵氧腐蝕產(chǎn)物的有5個(gè)來(lái)源：

1、鍋爐爐膽和爐管自身的氧腐蝕產(chǎn)物。鍋爐沒(méi)有除氧器或除氧措施，給水?dāng)y帶溶解氧進(jìn)入鍋爐，引起電化學(xué)腐蝕，鐵和氧形成兩個(gè)電極，鐵的電極電位比氧的電極電位低。氧氣對(duì)鋼和鐵的腐蝕速度具有雙重影響，一方面，氧氣無(wú)論對(duì)于陰極還是陽(yáng)極，都是很好的去極化劑，加速了金屬的腐蝕速度。另一方面，鍋爐水中溶解氧濃度增大，由于鋼材受溶解氧腐蝕的結(jié)果，在其表面產(chǎn)生致密的保護(hù)膜，所以會(huì)使腐蝕減弱。保護(hù)膜形成后，雖然可在鋼材表面減少腐蝕核心的數(shù)目，卻提高了每個(gè)已開(kāi)始腐蝕點(diǎn)的腐蝕速度。由于氧腐蝕具有局部性的特點(diǎn)，所以我們就看到了很多大大小小的鼓包，清除鐵氧腐蝕物后看到一個(gè)個(gè)麻點(diǎn)狀潰瘍腐蝕凹坑。

2、停爐腐蝕產(chǎn)物。鍋爐是間歇性運(yùn)行，每天鍋爐運(yùn)行12小時(shí)短周期停爐12小時(shí)，2臺(tái)6t/h鍋爐每周交替運(yùn)行，每臺(tái)鍋爐每月長(zhǎng)周期備用停爐15天，2臺(tái)鍋爐停爐均未采取保護(hù)措施，停爐期間有外界空氣中的氧進(jìn)入未排空爐水烘干的爐內(nèi)，潮濕的爐內(nèi)氧腐蝕損害設(shè)備作用不可小覷，實(shí)踐表明，停爐期的腐蝕往往比運(yùn)行中的腐蝕更為嚴(yán)重。當(dāng)鍋爐頻繁停用，在運(yùn)行腐蝕中生成的低價(jià)氧化鐵，在鍋爐下次停用時(shí)，由于吸收空氣中的氧又重新被氧化成高價(jià)氧化鐵，隨著運(yùn)行和停用交替進(jìn)行，反復(fù)進(jìn)行腐蝕過(guò)程，從而導(dǎo)致腐蝕加劇，所以啟停頻繁的鍋爐腐蝕尤為嚴(yán)重。

3、給水帶入的鐵氧腐蝕物。鍋爐給水為30%樹(shù)脂軟化水和70%回用的高溫蒸汽冷凝水組成，由于鍋爐使用碳酸鈉Na2CO3作為阻垢劑，鍋水中存在大量的碳酸氫根，鍋水中碳酸氫根受熱分解成二氧化碳CO2，二氧化碳CO2隨蒸汽進(jìn)入用熱系統(tǒng)和蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)，二氧化碳CO2溶入不僅降低蒸汽和回用的蒸汽冷凝水的PH值，還會(huì)對(duì)蒸汽和凝水系統(tǒng)設(shè)備及管線(xiàn)造成酸性腐蝕，這也是回用的85攝氏度高溫蒸汽冷凝水顏色泛黃，凝水鐵超標(biāo)全鐵含量0.77mg/L，蒸汽冷凝水PH值5-6.5呈酸性的原因。

凝水鐵超標(biāo)全鐵含量0.77mg/L，凝水未處理直接回用鍋爐，不顯色的二價(jià)鐵離子在鍋內(nèi)受熱氧化成顯色三價(jià)鐵，隨著鍋水不斷濃縮鐵離子濃度增大，鍋水顏色開(kāi)始發(fā)紅，這也是運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)鍋爐排污水顏色發(fā)紅的主要原因。鍋水中不斷濃縮鐵離子沉積在鍋爐受熱面上形成氧化鐵垢即鐵氧腐蝕物。

  ▲鍋爐內(nèi)煙管、鍋筒、爐膽上數(shù)量眾多大小的鼓包，鼓包外層為堅(jiān)硬且附著性很強(qiáng)的黃褐色沉積物，刮開(kāi)外層，中間為鐵銹，最下層為黑色物質(zhì)。

4、氧化鐵垢下腐蝕產(chǎn)物。無(wú)論鍋爐爐膽和爐管自身的氧腐蝕產(chǎn)物、還是停爐腐蝕產(chǎn)物、或者給水帶入的鐵氧腐蝕物，它們?cè)阱仩t爐膽和爐管形成氧化鐵垢為主的鐵氧腐蝕物，鐵氧腐蝕物中的三氧化二鐵Fe2O3，成了鍋爐內(nèi)腐蝕的去極化劑，這時(shí)鍋爐內(nèi)會(huì)發(fā)生下列電化學(xué)腐蝕：

陰極區(qū)：Fe2O3?nH2O+2e→2Fe(OH)2+2OH￣+(n-3)H2O

陽(yáng)極：Fe→Fe2+2e

二次反應(yīng)：Fe2++2OH￣→Fe(OH)2

進(jìn)一步氧化反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3

再轉(zhuǎn)化：2Fe(OH)3+Fe(OH)2→Fe2O3+4H2O

總反應(yīng)：2Fe+2Fe2O3?nH2O+O2→Fe3O4+nH2O

如此，只要爐內(nèi)存在三氧化二鐵Fe2O3，就會(huì)使氧化鐵垢下腐蝕反應(yīng)不斷持續(xù)，氧化鐵垢鼓包不斷形成，氧化鐵垢下腐蝕坑越來(lái)深，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，鍋爐爐膽和爐管穿孔和泄漏在所難免。

  ▲鍋爐腐蝕爐管穿孔  爐水發(fā)紅蒸汽冷凝水鐵超標(biāo)

5、爐膽介質(zhì)濃縮堿腐蝕產(chǎn)物。從爐膽表面的腐蝕情況和腐蝕物分析來(lái)看，爐膽的腐蝕與爐管的腐蝕有所差異，爐膽腐蝕是以介質(zhì)濃縮堿腐蝕為主。由于鍋爐給水投加Na2CO3碳酸鈉防垢劑，鍋爐爐膽的熱負(fù)荷很高，而且爐水循環(huán)不明顯，碳酸鈉的水解反應(yīng)：Na2CO3+H2O→2NaOH+CO2↑，給水堿度的一半在鍋爐內(nèi)分解產(chǎn)生了氫氧化鈉NaOH，所以沉積的鐵氧腐蝕物下就會(huì)由于滲入鍋水蒸發(fā)而發(fā)生濃縮而產(chǎn)生侵蝕性的濃氫氧化鈉NaOH，盡管這種濃縮的爐水在又有新?tīng)t水的滲入而發(fā)生稀釋?zhuān)沁@種滲入——蒸發(fā)濃縮——再滲入——再蒸發(fā)濃縮的過(guò)程始終持續(xù)進(jìn)行。從整體地來(lái)看，鐵氧腐蝕沉積物下一直存在著高濃度的氫氧化鈉NaOH爐水，而且越靠近爐膽處氫氧化鈉NaOH濃度越高，最嚴(yán)重情況下鐵氧腐蝕沉積物下氫氧化鈉NaOH濃度可達(dá)15%。這時(shí)爐膽鋼鐵表面的保護(hù)膜Fe3O4首先和濃NaOH反應(yīng)，隨后其下的基體金屬鐵也和氫氧化鈉NaOH反應(yīng)，產(chǎn)生鐵酸鈉和亞鐵酸鈉。反應(yīng)如下：Fe3O4+4NaOH→2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O，而鐵酸鈉和亞鐵酸鈉又與滲入的爐水發(fā)生水解反應(yīng)，生成氧化鐵和氧化亞鐵腐蝕產(chǎn)物和氫氧化鈉NaOH，氫氧化鈉NaOH又繼續(xù)腐蝕金屬，而在這整個(gè)過(guò)程中氫氧化鈉NaOH并不會(huì)被消耗損失。所以發(fā)生這種局部介質(zhì)濃縮堿腐蝕時(shí)，僅靠檢測(cè)鍋水pH值和堿度很難發(fā)現(xiàn)局部介質(zhì)濃縮引起的高濃度堿腐蝕情況。

綜上所述，該鍋爐由于給水無(wú)除氧器或除氧措施，造成鍋爐系統(tǒng)不同部位的氧腐蝕；鍋爐間歇性運(yùn)行停爐腐蝕產(chǎn)物；鍋爐補(bǔ)給水投加碳酸鈉防垢劑，造成蒸汽冷凝水PH值偏低呈酸性，酸性凝水腐蝕攜帶超標(biāo)鐵離子進(jìn)入爐內(nèi)沉積在鍋爐受熱面上結(jié)垢；Fe2O3引起的電化學(xué)腐蝕持續(xù)發(fā)生在腐蝕產(chǎn)物氧化鐵垢下；爐膽局部介質(zhì)濃縮堿腐蝕產(chǎn)物，是鍋爐內(nèi)的鐵氧腐蝕產(chǎn)物的有5個(gè)來(lái)源，也是鍋爐發(fā)生腐蝕及爐管穿孔泄漏的原因。

  ▲爐水發(fā)紅（左） 蒸汽冷凝水顏色泛黃鐵超標(biāo)呈酸性（右） 軟化水（中）

碳酸鈉Na2CO3溶于水呈堿性，可提高鍋水堿度和PH值，中和酸性給水中的二氧化碳，解決酸性軟化水或除鹽水對(duì)鍋爐及管道的腐蝕。碳酸鈉Na2CO3是弱電解質(zhì)，溶于水中形成了碳酸鈉和碳酸氫鈉的緩沖溶液，在溶液中存在著電解的平衡，碳酸鈉Na2CO3電解出來(lái)的氫氧根與鍋水中的硬度成分（如鈣離子、鎂離子）結(jié)合參與反應(yīng)形成無(wú)定形水渣，不生成結(jié)晶形式水垢，從而達(dá)到防垢目的。碳酸鈉Na2CO3調(diào)節(jié)鍋水中PH值相對(duì)穩(wěn)定，PH值波動(dòng)幅度小，這一點(diǎn)優(yōu)于使用NaOH氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍋水PH值和堿度。

盡管碳酸鈉Na2CO3調(diào)節(jié)鍋水堿度、PH值、防垢相對(duì)于氫氧化鈉NaOH有一些優(yōu)勢(shì)，但是使用碳酸鈉Na2CO3需要注意4個(gè)問(wèn)題：相對(duì)于氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH速度慢，且范圍有限；鍋爐給水加碳酸鈉會(huì)降低蒸汽及凝水PH值，腐蝕換熱器及凝水管線(xiàn)；鍋爐給水加碳酸鈉過(guò)量會(huì)造成鍋水含鹽量加大，電導(dǎo)率上升；鍋爐已有結(jié)垢或發(fā)生腐蝕時(shí)少用、慎用，會(huì)在結(jié)垢或腐蝕物局部在造成介質(zhì)濃縮堿腐蝕，會(huì)加速鍋爐設(shè)備腐蝕、穿孔、泄漏。

各位同仁，各位同學(xué)，除了用碳酸鈉與氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍋水堿度、PH值、防垢，您還知道哪些水處理藥劑調(diào)節(jié)鍋水堿度、PH值、防垢作用的？您單位又是如何調(diào)節(jié)鍋水堿度、PH值、防垢的？關(guān)于鍋爐給水、爐水、蒸汽冷凝回水調(diào)節(jié)PH值、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝水有硬度、鍋爐腐蝕結(jié)垢爆管、蒸汽系統(tǒng)腐蝕、蒸汽冷凝水鐵超標(biāo)、蒸汽凝結(jié)水顏色發(fā)黃、鍋爐結(jié)垢不停爐不停工在線(xiàn)除垢技術(shù)、凝汽器結(jié)垢不停機(jī)不停工不停車(chē)在線(xiàn)清洗除垢技術(shù)等問(wèn)題，北京化工大學(xué) 顏輝I86OO475З86隨時(shí)歡迎各位同仁討論問(wèn)題交流經(jīng)驗(yàn)心得，隨時(shí)歡迎各位同仁分享鍋爐設(shè)備管理使用經(jīng)驗(yàn)，就解決鍋爐各種實(shí)際問(wèn)題相互學(xué)習(xí)。爐水發(fā)紅蒸汽冷凝水呈酸性 爐管穿孔鍋爐腐蝕一法解決

相對(duì)于碳酸鈉或者是氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍋爐給水調(diào)節(jié)ph值的各種不足，近年來(lái)，使用堿性水處理藥劑——多效能BF防腐除垢劑來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐給水PH值的用戶(hù)越來(lái)越多了。

  ▲爐水發(fā)紅，蒸汽冷凝水呈酸性，爐管腐蝕穿孔，看到了腐蝕坑那個(gè)穿孔嗎？

三、替代碳酸鈉Na2CO3調(diào)節(jié)鍋水堿度、PH值、防垢技術(shù)產(chǎn)品——多效能BF防腐除垢劑

除垢阻垢分散鐵垢、防腐緩蝕、調(diào)節(jié)PH值多效能BBF防腐除垢劑的特點(diǎn)。為了解決工業(yè)鍋爐供熱系統(tǒng)的嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題，在國(guó)家科技部的大力支持下，北京化工大學(xué)研究成功了連用法鍋爐防腐阻垢劑及防腐阻垢技術(shù)。該技術(shù)不需要昂貴的除氧設(shè)備，只要按照給出的工藝條件，把具有除垢阻垢分散鐵垢、防腐緩蝕、調(diào)節(jié)PH值、消泡、加藥指示和防失水作用的防腐阻垢劑BF防腐除垢劑加入系統(tǒng)，就能連續(xù)地達(dá)到運(yùn)行防腐阻垢和停用防腐保養(yǎng)的雙重目的。性能測(cè)試和大量鍋爐用戶(hù)的應(yīng)用實(shí)踐證明，BF防腐除垢劑多效能10項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：

1、防腐、覆保護(hù)膜 緩蝕率≥99％，阻垢 阻垢率≥99％、阻垢范圍寬，無(wú)磷配方替代磷酸三鈉；

2、作為停爐保護(hù)劑 鍋爐及系統(tǒng)設(shè)備停用保護(hù)緩蝕率 ≥99％，停爐直接密封鍋爐設(shè)備即可，不需頻繁定期檢查，啟爐和停爐均不需排掉爐水，長(zhǎng)期停爐、頻繁啟爐停爐、長(zhǎng)時(shí)間間歇式鍋爐運(yùn)行防腐緩蝕保護(hù)都適用；

3、作為鐵垢分散劑 除銹 分散鐵垢；尤其適用于高溫蒸汽冷凝水無(wú)除鐵處理工藝直接回用的鍋爐；

4、堿性藥劑，作為PH值調(diào)節(jié)劑 提高給水、爐水PH值，中和CO2弱酸性腐蝕，替代碳酸鈉、氫氧化鈉、氨水；

5、溶垢除垢、螯合清除系統(tǒng)老垢，替代鍋爐酸洗保養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)損害在線(xiàn)清洗鍋爐即在線(xiàn)運(yùn)行不用停爐；

6、作為消泡劑  提高蒸汽干度，保證蒸汽品質(zhì)；

7、生水+ 多效能BF防腐除垢劑，熱水鍋爐代替軟化水，除氧操作，保護(hù)環(huán)境；

8、生水+多效能BF防腐除垢劑+BF凝水除鐵緩蝕劑，代替蒸汽鍋爐系統(tǒng)軟化裝置+除氧設(shè)備+除鐵設(shè)備；

9、操作方法簡(jiǎn)便：向補(bǔ)水箱中加入藥劑，鍋水pH值10.5～12為合格；

10、對(duì)水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸變作用都是非化學(xué)計(jì)量的，具有閾值效應(yīng)，加藥劑量少，降低鍋爐排污率。

關(guān)于除垢阻垢分散鐵垢、防腐緩蝕、調(diào)節(jié)PH值多效能BF防腐除垢劑作用機(jī)理，限于篇幅此處省略，顏輝歡迎隨時(shí)索取。

  ▲鍋爐腐蝕爐管穿孔，鍋筒發(fā)生氧腐蝕后潰瘍腐蝕坑

四、鍋爐爐管腐蝕穿孔解決方法及效果

1、鍋爐在更換完腐蝕嚴(yán)重的和穿孔的爐管后，進(jìn)行化學(xué)酸洗除垢除銹，清除鍋爐內(nèi)部的焊渣、雜質(zhì)等。

2、鍋爐運(yùn)行期間，停止向爐內(nèi)加磷酸三鈉Na2CO3，使用除垢阻垢分散鐵垢、防腐緩蝕、調(diào)節(jié)PH值多效能BF防腐除垢劑替代磷酸三鈉Na2CO3作阻垢劑，控制爐水PH值在10~12。徹底解決給水加碳酸鈉Na2CO3作為阻垢劑，對(duì)爐膽、爐管局部介質(zhì)濃縮堿腐蝕造成的安全隱患。

3、鍋爐給水適當(dāng)添加BF凝水除鐵緩蝕劑調(diào)節(jié)蒸汽冷凝水pH到7.5-8，以保護(hù)蒸汽系統(tǒng)和凝水回收系統(tǒng)設(shè)備和管網(wǎng)免遭酸性腐蝕和氧腐蝕，徹底解決高溫蒸汽冷凝水鐵離子超標(biāo)、凝水顏色發(fā)黃問(wèn)題。

4、兩臺(tái)鍋爐是交替間歇性運(yùn)行，鍋爐不僅停爐周期長(zhǎng)，而且每天停爐啟爐一次，鍋爐運(yùn)行12小時(shí)短周期停爐12小時(shí)，鍋爐在停用期間，為防止停爐腐蝕，必須采取停爐保護(hù)措施。由于BF防腐除垢劑也是濕法停爐保護(hù)劑，爐水中有存量BF防腐除垢劑，長(zhǎng)短期停爐均無(wú)須排放爐水，無(wú)須帶壓保護(hù)，直接密封鍋爐，長(zhǎng)短期停爐后開(kāi)爐，均無(wú)須排放更換爐水直接啟爐。

采取上述措施后，鍋爐運(yùn)行期間鍋水、爐水外觀通透純凈顏色恢復(fù)正常，再也沒(méi)出現(xiàn)鍋爐排污水顏色發(fā)紅，回用的85攝氏度高溫蒸汽冷凝水也沒(méi)有出現(xiàn)顏色泛黃情況。

       鍋爐運(yùn)行180天后，開(kāi)爐查看，爐內(nèi)高熱負(fù)荷區(qū)爐膽和爐管沒(méi)有出現(xiàn)局部腐蝕，而且爐膽和爐管表面均已經(jīng)形成灰黑色的保護(hù)膜。

爐水發(fā)紅蒸汽冷凝水呈酸性 爐管穿孔鍋爐腐蝕一法解決（顏輝）