熱水鍋爐的氧腐蝕危害究竟有多大？要如何才能避免腐蝕發生？小尤優課堂的第八講，我們一起來了解熱水鍋爐氧腐蝕的危害及預防。

熱水鍋爐作為采暖熱源具有節約能源、維修費用少、事故率低、安全可靠等優點，在北方被廣泛應用。但是，熱水鍋爐普遍存在腐蝕的問題。鍋爐的腐蝕有運行腐蝕和停用腐蝕兩種，特別是停用腐蝕，其腐蝕速率是運行腐蝕的3-5倍。熱水鍋爐系統的停用腐蝕以及由此而引起的腐蝕產物結垢問題長期困擾著熱力人，給熱力行業帶來了巨大的經濟損失。

1、降低鍋爐使用壽命

我國熱水鍋爐設計壽命為15年，由于腐蝕原因一般只能運行5～8年。

2、腐蝕造成泄漏

一般發生在嚴寒期，導致供熱中斷，會直接影響居民的正常生活。大規模的腐蝕損壞和局部腐蝕穿孔往往是由停用腐蝕引起的。實踐證明，產生嚴重腐蝕的鍋爐多是停爐期間形成，而在運行中又發展所造成的。熱水采暖鍋爐系統運行期一般為4～6個月，每年停運期6～8個月，而停用腐蝕主要是由氧腐蝕引起的，若在停運期間未做好保養，氧腐蝕將會加劇。

腐蝕對鍋爐的安全經濟運行構成了極大的威脅，已經受到各方面的重視。防止鍋爐腐蝕，延長使用壽命，已成為鍋爐管理的一個重要目標。

水中溶解氧的腐蝕能力隨pH值的降低而增強。鍋爐水pH值控制在10-12范圍內，對于防止腐蝕最有利。在沒有氧的情況下，腐蝕過程幾乎停止。但是pH值也不能過高。當pH值大于13時，容易將鋼材表面的保護膜溶解，加快腐蝕速度。

專業人員在對現場檢驗和調查中發現，熱水鍋爐氧腐蝕的情況逐年增多，由于氧腐蝕造成的煙管及水冷壁管壁厚減薄、甚至爛穿的現象時有發生，腐蝕嚴重的投運兩個采暖期后，全部煙管水側布滿了大小不等的腐蝕鼓包，除掉鼓包后，露出一個個潰瘍狀凹坑，坑徑為4-10mm不等，坑深0.5-2.8mm，嚴重處用手錘敲擊即擊穿，不得不被迫更換全部煙管，損失嚴重。

下圖為熱水爐鍋內煙管、鍋筒、爐膽上的大量貝殼狀鼓包，直徑在10～30mm之間，鼓包外層為堅硬且附著性很強的黃褐色沉積物，刮開外層，中間為鐵銹，最下層為黑色物質。

突顯出的腐蝕坑分層顏色明顯，層次分明，為典型的溶解氧腐蝕形態，即潰瘍腐蝕。腐蝕坑深0.5～3.0mm，腐蝕嚴重處用尖錘輕按，即可將腐蝕坑處煙管穿透，見圖2。

1、造成上述鍋爐氧腐蝕原因分析

該鍋爐水處理方法為鈉離子交換，無加藥水處理。工人對鍋爐水質標準不太了解，將鍋爐防腐處理當作循環水防腐來處理。鍋爐運行狀況是白天運行夜晚停止，啟停頻繁，使大量溶解氧被帶入鍋內，促使腐蝕加劇。停爐期間鍋爐也未采取防腐措施，鍋爐熱水系統漏水嚴重，造成了鍋爐嚴重氧腐蝕事故。

2、氧腐蝕的原理

鐵受水中溶解氧的腐蝕是一種電化學腐蝕，鐵和氧形成腐蝕電池。鐵的電極電位總是比氧的電極電位低，所以在鐵氧腐蝕電池中，鐵是陽極，遭到腐蝕。

反應式如下：Fe→Fe2++2e-,

氧為陰極，進行還原，反應式如下：O2 + 2H2O + 4e→ 4OH－

在這里溶解氧起陰極去極化作用，是引起鐵腐蝕的因素，這種腐蝕稱為氧腐蝕。

3、氧腐蝕的特征是什么？

氧腐蝕的形態一般表現為：潰瘍和小孔型的局部腐蝕，其腐蝕的產物表現為黃褐、黑色、磚紅色不等。對金屬的強度破壞非常嚴重。

鐵受到溶解氧腐蝕后產生Fe2+，它在水中進行下列反應：

Fe2++2OH－→Fe(OH)2

Fe(OH)2+2H2O + O2 → 4Fe(OH)3

Fe(OH)2+ 2Fe(OH)3 → Fe3O4+ 4H2O

在上述反應中，Fe(OH)2是不穩定的，使反應繼續進行，最終產物主要是Fe(OH)3和Fe3O4。

4、發生氧腐蝕的部位

氧腐蝕是鍋爐采暖系統常見的一種腐蝕。在運行和停運期間均可發生。其主要部位，首先是給水系統和省煤器，而且其腐蝕產物進入受熱面中和循環水系統中，也會引起其他一些破壞。在系統停運期間由于防護不當，更是如此，不斷造成設備及系統的破壞，其破壞程度越來越大，在金屬表面形成許多小鼓包，鼓包表面的顏色由黃褐色到紅褐色不等，次層是黑色。當將這些腐蝕產物清除后，便會出現腐蝕造成的陷坑。

5、造成氧腐蝕的原因是什么？

(1)供暖水循環系統補水量過大

鍋爐為居民供暖的管道很長，加之一些用戶家中裝設取用熱水的水管，居民放水造成系統補水量過大，帶入鍋爐內的溶解氧也過多，由于溶解氧的存在，金屬與鍋水交界面會發生電化學腐蝕，氧濃度大的部位金屬失去電子，發生氧化反應，溶解氧濃度越大，相應的電極電位越高，腐蝕越嚴重。為了防止溶解氧分布不均勻造成的濃度差腐蝕，必須進行加藥水處理，調整系統水pH值在鈍化區10-12之間。

一般說來，溶液的pH值越低，溶液與接觸該溶液的金屬越容易產生腐蝕，當有溶解氧存在時，pH值的改變對金屬腐蝕影響更大。

pH值小于6時，腐蝕速度隨pH值降低迅速增加；

pH值在6-10之間由含氧量的高低決定腐蝕速度的高低；

pH值為12時，鐵的腐蝕速度受氧濃度影響不大，幾乎為零。

由此可見鍋爐正常運行時控制鍋水pH值在10-12范圍內，可使金屬表面形成一層穩定的保護膜，造成陽極鈍化，從而大大降低鍋爐的氧腐蝕速度。

(2)給水未采取除氧措施

鍋爐停爐期間未進行合理的保養，補水箱未作防腐處理，造成大量的鐵銹進入鍋水。由于水中的氧從高溫爐水中不斷析出，鍋水流動速度慢不能及時將氧帶走，大量氧附著在鍋爐受熱面上造成氧腐蝕。

6、防止采暖鍋爐氧腐蝕的措施

(1) 加防腐阻垢劑

控制鍋水中pH值在10-12范圍內，從而使金屬表面形成一層致密的保護膜，可以避免或減少氧腐蝕的發生。

(2) 嚴格控制補給水量

加強管理，切斷造成水大量流失的源頭，使補水量不超過系統總水容量的1%，從而降低鍋水中的含氧量。

(3) 選擇具有除氧功能的防腐阻垢劑

給水除氧GB1576-2018《低壓鍋爐水質標準》中規定，熱水爐額定功率大于或等于4.2MW的鍋爐盡量除氧，根據這一要求，宜選擇具有除氧功能的防腐阻垢劑。

(4) 合理布置排氣裝置

在熱水系統中合理布置排氣裝置，有利于排除系統內的空氣和由于加熱從水中析出的氧氣，從而減少氧腐蝕的發生。

(5) 加強停爐保養工作和水箱的防腐處理

非供暖期每年近6-8個月的時間，在熱水鍋爐的管理中，還要加強停用期間的保養工作，如果保養不當對鍋爐的損害是很大的，通常采用干燥劑法保養爐煙管和頂壓濕保養爐管內部相結合進行鍋爐保養。

(6) 生產廠家源頭控制

要求鍋爐生產廠家設計熱水鍋爐時，選擇合適的水循環速度，保證受熱面得到可靠冷卻，并能及時帶走產生的氧氣，抑制氧腐蝕的產生。

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