某廠有1臺型號UG-35/3. 82 - Mlg鏈條式鍋爐，2007年建成投入運行；3臺型號SHL20- 25/400-A鏈條式鍋爐，1990年建成投入運行。最近3年來，鍋爐均多次發(fā)生省煤器、對流管、過熱器爆管事故，嚴重影響鍋爐的正常運行，影響化工生產(chǎn)正常運行，導(dǎo)致生產(chǎn)負荷波動大，消耗高。
1、原因分析
    經(jīng)對鍋爐各爆管處檢查發(fā)現(xiàn)情況如下：對流管、過熱器管外壁有0.3～2mm的不規(guī)則條紋，且背火面積灰嚴重，過熱器爆管內(nèi)壁有0. 3～1.3 mm厚的沉積物。省煤器部分管內(nèi)壁有0.3～2mm的點狀腐蝕坑，呈大小不等的“潰瘍”狀態(tài)，在管內(nèi)還存在多量的褐色銹渣。
    針對上述情況，筆者進行多次調(diào)研和收集資料，經(jīng)分析，初步認為引起鍋爐省煤器、對流管和過熱器的爆管原因，分別由鍋爐汽側(cè)腐蝕和水側(cè)腐蝕引起，其中造成汽側(cè)腐蝕的主要有：蒸汽帶有的雜質(zhì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)金屬表面形成鹽堿沉積物，造成垢下鹽堿腐蝕；溶解在爐水中的氧和二氧化碳氣體使爐管內(nèi)表面腐蝕減薄；司爐工操作不當，使鍋爐驟冷驟熱，或者負荷波動頻繁，使金屬疲勞腐蝕。幾種造成水側(cè)腐蝕的主要原因有：鍋爐給水溶解氧超標造成溶解氧腐蝕、爐水中pH值偏低造成的酸性腐蝕、爐水中pH值偏高造成的堿性腐蝕等。
2、具體原因及防范措施
腐蝕造成了鍋爐內(nèi)管壁間不同的受熱面結(jié)垢程度不同，不僅影響其傳熱效果，降低鍋爐出力，浪費燃料，還發(fā)生相互作用加速管束的腐蝕，縮短鍋爐壽命，威脅安全運行，最終釀成事故。以下就腐蝕的原因做簡要闡述及分析，供予我們每位操作者和管理者之間相互交流和借鑒，以實現(xiàn)控制并減少腐蝕，保證鍋爐安全運行之目的。
富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2.1  沉積物垢下鹽堿腐蝕
    當鍋爐內(nèi)金屬表面附著有水垢時，在其水垢下面會發(fā)生嚴重的鹽堿腐蝕。
    鍋爐內(nèi)金屬表面附著的沉積物腐蝕一般主要發(fā)生在鍋爐熱負荷較高的部位，如燃燒室附近及爐管的向火側(cè)等處。如果腐蝕速度達到1.5～5 mm／a時，一般鍋爐運行5000～30000 h(208～1250d)就會出現(xiàn)鍋爐管束腐蝕穿孔、裂紋，甚至爆管現(xiàn)象。
    一般溫度在大約大于300℃時，鍋爐內(nèi)金屬表面結(jié)晶結(jié)構(gòu)其反應(yīng)機理如下：
    3Fe+4H20—Fe304+4HZ
    在此狀態(tài)下，鍋爐內(nèi)金屬表面形成的Fe3 04保護膜本身是非常致密的、具有良好的保護性能。如果破壞了此條件，此時鍋爐內(nèi)金屬表面形成的Fe3 04保護膜就會遭到破壞，就會使鍋爐內(nèi)金屬表面局部暴露，此時所產(chǎn)生的腐蝕就更集中，更加劇了局部的腐蝕速度。
根據(jù)分析，當pH值為10～12時，鍋爐爐水溶液對鍋爐內(nèi)金屬表面形成的Fe3 04保護層的破壞腐蝕速度最小，當pH值過低或過高都會使鍋爐內(nèi)金屬表面形成Fe3 04保護層的破壞腐蝕速度加快。在pH<8時腐蝕加快的原因是H+起了去極化作用。在pH>13時，腐蝕加快的原因是金屬表面的Fe3 04溶于溶液中而引起的反應(yīng)，其反應(yīng)機理如下：
     Fe304 + 4NaOH→ 2NaFe02 + Na2Fe02 +2H20
    Fe+2NaOH  NazFe02+H2
    另外，當鍋爐內(nèi)的金屬表面有沉積物時，由于沉積物的傳熱性差，使得沉積物下的金屬管壁的溫度升高，因而滲透到沉積物下的爐水會發(fā)生急劇蒸濃的作用，結(jié)果使沉積物下的各種雜質(zhì)濃度變得很高，其水質(zhì)會與濃縮前完全不同，鍋爐內(nèi)金屬表面的腐蝕速度也會加快，這是目前中高壓鍋爐所常見的一種腐蝕形式。
    因此，強化鍋爐軟水和鍋爐給水指標的管理，制備合格的鍋爐軟水，保證提供給鍋爐的給水合格，控制好運行中鍋爐爐水中pH值指標在標準要求內(nèi)波動，做到及時監(jiān)控及時調(diào)控，減少鍋爐內(nèi)金屬表面沉積物，保證金屬的傳熱性暢通，減少局部管壁溫度升高現(xiàn)象，最大限度的保護鍋爐內(nèi)金屬表面形成Fe3 04保護層不被破壞，是降低鍋爐腐蝕速度的重要因素，也是提高鍋爐運行周期的關(guān)鍵之一。
2.2游離濃堿及爐管拉應(yīng)力作用造成苛性脆化
    苛性脆化即是晶粒間的腐蝕，又稱晶間腐蝕。一般鍋爐的金屬材質(zhì)為碳鋼，而碳鋼在堿性的氫氧化鈉的水溶液中會發(fā)生應(yīng)力腐蝕，而應(yīng)力腐蝕會使金屬本身產(chǎn)生裂紋，從而發(fā)生脆性斷裂。
    在鍋爐運行中，大多數(shù)鍋爐的水冷壁和聯(lián)箱等局部區(qū)域容易出現(xiàn)游離濃堿，同時又受到拉應(yīng)力作用，就會產(chǎn)生苛性脆化，形成苛性脆化的主要原因有：
    1)當鍋爐水pH值指標超時，鍋爐水中含有超標的Cl-和O2及C02時，致使蒸汽帶有雜質(zhì)和水分，其品質(zhì)降低，隨著鍋爐爐水局部濃縮產(chǎn)生的游離濃堿使水中雜質(zhì)濃度變得很高，蒸汽帶有的雜質(zhì)也不斷增多，浸蝕金屬表面的腐蝕性也就加強，造成金屬腐蝕加劇；
    2)當爐水中產(chǎn)生局部濃縮現(xiàn)象，使沉積物下的局部區(qū)域各種雜質(zhì)濃度變得很高，其水質(zhì)會與濃縮前完全不同，腐蝕速度迅速加快；
    3)當溶解在爐水中的O2和CO2氣體濃度變得很高時，使鋼板（管）內(nèi)外表面腐蝕減薄，加之爐管受拉應(yīng)力作用，產(chǎn)生苛性脆化，強度顯著降低，不能承受額定壓力而破裂；
    4)碳鋼在堿性的氫氧化鈉的水溶液中會發(fā)生晶間腐蝕，而晶間腐蝕會使金屬本身產(chǎn)生裂紋，從而發(fā)生脆性斷裂；
    5)金屬中有接近屈服點的應(yīng)力。
    苛性脆化的初期是不易被發(fā)現(xiàn)的，但是這種腐蝕進展是非常迅速的，當察覺到裂紋時，金屬的損傷已達到嚴重的程度，輕者造成鍋爐不能使用，重者發(fā)生鍋爐爆炸事故。
2.3司爐工操作不當造成金屬疲勞腐蝕
    鍋爐的金屬除了受侵蝕性介質(zhì)的腐蝕作用外，還經(jīng)常受方向不同和大小不一的各種外在應(yīng)力作用而產(chǎn)生裂紋，這種現(xiàn)象稱之為疲勞腐蝕。這些裂紋，有時是穿晶的，有的是晶間的，也有兩種都有的，這是由于各種外在交變應(yīng)力作用的結(jié)果。這種腐蝕主要發(fā)生在鍋爐冷熱交變時、鍋爐金屬表面有干濕氣體交變時、鍋爐內(nèi)由于汽水混合物流速變化時、以及其他情況下產(chǎn)生的交替應(yīng)力的情況時，這些情況下都會造成金屬疲勞發(fā)生腐蝕而造成裂紋。這種腐蝕主要是由于操作過程中不考慮物質(zhì)屬性，操作大起大落，違規(guī)操作造成的。
2.4給水中溶解氧超標腐蝕
    溶解氧腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，在腐蝕電池中，鐵的電位總是比氧的還原反應(yīng)電位低，所以鐵是電池的陽極而遭到腐蝕，反應(yīng)式如下：
    Fe→Fe2++2e(陽極)
    O2+2H20+4e→40H-.(陰極)
    Fe2+十H20→[Fe(OH)]+十H+
    2H++2e—H2十
    鐵受到溶解氧腐蝕后產(chǎn)生Fe2+，它在水中進行的二次過程為：
    Fe2++20H-→Fe(OH)2
    4Fe(OH)2+2H20+02→4Fe(OH)3
    Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe304+4HZO
    由于水中溶解氧腐蝕而形成的二次產(chǎn)物比較疏松，沒有保護性，所以一旦在金屬表面的某個點發(fā)生腐蝕，就會持續(xù)下去，經(jīng)過不斷的電化學(xué)反應(yīng)，二次產(chǎn)物層越積越厚，形成潰瘍鼓皰，而鼓皰下面越腐蝕越深，形成陷坑。
    溶解氧腐蝕的判別方式：當除去紅色氧化鐵帽時，在穴中暴露有黑色的四氧化三鐵沉積物，則為溶解氧腐蝕；如果穴中沒有黑色的氧化鐵，或穴外無紅色氧化鐵時，則為非溶解氧腐蝕。
    隨著給水速度的提高和鍋爐熱負荷的增加，溶解氧腐蝕也隨之加劇。在給水管道和省煤器入口端特別容易受到溶解氧腐蝕，同時含有溶解氧的水進入鍋爐后，大部分的氧氣將閃化進入蒸汽，而在汽包的水線和給水汽包的空間部位產(chǎn)生特定的孔蝕，另外，后爐膛水冷壁也可能有嚴重的局部腐蝕。
    溶解氧腐蝕會隨著水中溶解氧的增加和水溫的提高，腐蝕性也就越強，當爐水的pH值小于4或爐水處在強堿環(huán)境下腐蝕會加重。當水中含有CI-時，由于其有破壞保護膜的能力，會促進腐蝕加速。當給水中同時含有02和C02時，也會顯著加速腐蝕。因此，保證鍋爐給水的溶解氧指標在合格范圍下線控制，加強鍋爐運行中的管理和操作，堅決禁止向除氧器中添加大量補給水等現(xiàn)象，杜絕溶解氧腐蝕是保證鍋爐延長運行周期的關(guān)鍵之一。
    雖然公司這幾臺鍋爐都配有除氧器，但由于鍋爐設(shè)計時除氧器結(jié)構(gòu)不合理，鍋爐給水中的溶解氧經(jīng)常出現(xiàn)超標現(xiàn)象，加之在運行中由于管理不到位和操作責任心不強，還時常存在著諸如送人除氧器的蒸汽量調(diào)節(jié)不及時，溫度調(diào)節(jié)范圍過于寬泛，除氧器負荷變動過大，間斷性向除氧器中添加大量補給水等現(xiàn)象，至使給水中的溶解氧時常超標而進入鍋爐，因此引起溶解氧腐蝕。
2.5爐水中的酸性腐蝕
    當鍋爐爐水在偏酸性情況下，鍋爐內(nèi)金屬表面的鐵與酸反應(yīng)生成鐵離子并釋放出氫氣，同時氫原子與鋼中的碳反應(yīng)生成CH4使鋼脫碳，會使金屬沿晶界面產(chǎn)生裂縫，當鍋爐壓力在3.5 MPa以上時，氫離子會擴散進入金屬而使金屬變脆并導(dǎo)致組織損壞。反應(yīng)式如下：
Fe+2H+→Fe2++H2
C+2H2→CH4
C02+H20--H2C03- H++HC03
    酸性腐蝕又稱脆性腐蝕，當鍋爐管束內(nèi)的向火側(cè)已沉積了一層比較致密的沉積物，而且在爐水中有MgCI2和CaClz類物質(zhì)，則沉積物下因酸性增強而產(chǎn)生腐蝕。或者有C02與蒸汽一起流經(jīng)蒸汽管路時，一部分C02溶入水中形成H2C03而造成酸性腐蝕，腐蝕嚴重時，管壁并未變薄就會爆管，危害性較大。
    造成鍋爐酸性腐蝕的原因主要是：酸洗不當造成；水處理樹脂再生異常造成；酸泄人爐水中及爐水中Na+和POi-比例偏低均會引起酸性腐蝕。因此，加強鍋爐水質(zhì)量監(jiān)控，定期做好酸洗和水處理樹脂再生，定期做好鍋爐水排污是保證避免酸性腐蝕的主要手段。
3、結(jié)  語
    鍋爐腐蝕的原因錯綜復(fù)雜，因此，鍋爐使用單位的每位管理者和運行人員不但要學(xué)習(xí)鍋爐運行的專業(yè)知識，掌握設(shè)備情況，熟練操作技能，還要學(xué)會透過運行中的一些異常現(xiàn)象及時判斷鍋爐腐蝕的原因。結(jié)合鍋爐設(shè)計和運行工況，預(yù)防各種腐蝕的發(fā)生。
    1)要加強鍋爐給水和爐水水質(zhì)的質(zhì)量監(jiān)督，保證合格的鍋爐給水和爐水，杜絕不合格的鍋爐給水進入鍋爐。
    2)加強爐水堿度、酸度的控制與調(diào)節(jié)，保證爐水pH指標在鍋爐要求控制指標范圍內(nèi)，定期做好酸洗和水處理樹脂再生，定期做好鍋爐水排污。
    3)要認真加強鍋爐給水溶解氧控制，保證達到鍋爐使用標準要求，堅決禁止向除氧器中添加大量補給水等現(xiàn)象。
    4)要做好爐水中的腐蝕性成分分析，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
    5)加強司爐工的責任心教育，強化操作技能管理，堅決禁止鍋爐驟冷驟熱，或者負荷波動頻繁，杜絕嚴重缺水現(xiàn)象發(fā)生。
    6)加強蒸汽壓力、流量及溫度變化的監(jiān)控，嚴禁流量變化頻繁，杜絕給水溫度過低現(xiàn)象。
    7)從金屬材料屬性等多方面人手，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取行之有效的防治措施，杜絕突發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生，才能確保鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。