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广州防腐保温浅谈加热炉腐蚀与防腐保养

发布时间：2018-08-17 11:25:00 点击：

　　1 前言

　　加热炉是目前气田集输系统中应用较广的天然气换热设备，其主要作用是防止天然气集输过程中形成水合物堵塞管道。在加热炉的使用中，虽然我作业区已使用软化水作为锅炉用水，但由于没有可靠的除氧措施，水中的氧和二氧化碳均处饱和状态，极易形成电化学腐蚀，加之加热炉结构复杂、炉体封闭、基层员工防腐保养知识有限，在日常的锅炉检测和维护中，我们发现大多数锅炉都存在大小不等的电化学腐蚀和化学腐蚀现象，对锅炉的安全构成了威胁。因此，如何有效防止或减轻腐蚀问题显得尤为重要。

　　2 加热炉使用现状

　　大庆油田采气分公司第二作业区目前加热炉使用情况为：使用年限在1-4年的有14台，5-8年的有17台，9年以上的5台。

　　升深2-1区块的升深1、升深2集气站的换热锅炉因介质、冲蚀、CO2、CL-等多种原因腐蚀，频繁出现盘管泄露问题，如2010-2011年升深2-5井、升深2-25井、升深2-17井的换热锅炉盘管分别出现泄露现象，严重影响正常安全生产。

　　因此2010年对升深1集气站被腐蚀泄露2号加热炉进行了解剖，表现为盘管外部腐蚀，形态为腐蚀凹坑，最大蚀坑深度超过3mm，局部腐蚀对盘管强度削弱明显，存在严重安全隐患。

　　我们在夏季停产检修时对第二作业区在用的36台加热炉进行仔细排查，结合历年腐蚀检测结果得出加热炉腐蚀情况如下表1所示：

　　3 腐蚀产生机理

　　由于锅炉是一种有极性的电解质，在水的极性分子的吸引下，钢材表面的一部分铁原子开始移入锅炉水而成为带正电的铁离子，而钢材上保留多余的电子带负电荷。若铁离子不断进入锅炉水，则使钢板（管）上逐渐出现坑洞，产生腐蚀。其化学反应：

　　Fe+2H2O=Fe（OH）2+H2↑

　　2H2+O2=2H2O

　　4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3↓

　　另外氧腐蚀速度与水中含氧量成正比。由于溶解氧本身是阴极去极化剂，

　　即：O2+4e+2H2O=4OH-

　　对金属的危害十分严重；而二氧化碳在水溶液中呈酸性，直接破坏金属表面保护膜，加速了氧对金属的电化学腐蚀。

　　在锅炉用水中，碱性成分主要由HCO3的盐类[如Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2]组成，这些重碳酸盐（暂时硬度）在锅炉中经过一系列的变化，在水中产生二氧化碳和碳酸，从而引起锅炉内表面腐蚀。特别是在使用过程中补入的新水不进行处理，直接送入锅炉，在锅炉内被加热的过程中，重碳酸盐被分解，产生沉淀物，即：

　　Ca（HCO3）2→CaCO3↓+H2O+CO2↑

　　Mg（HCO3）2→Mg（OH）2↓+2CO2↑

　　产生的沉淀物粘附于锅炉及管道的内加热表面，形成坚硬的水垢。CO2溶解于水，形成碳酸，而碳酸与铁进行反应，即：

　　CO2+ H2O→H2CO3→H++HCO3-

　　Fe+2H2O+CO2=Fe（HCO3）2+H2↑

　　生成的重碳酸铁[Fe（HCO3）2]对锅炉产生腐蚀。换句话说，只要水中存在CO2，腐蚀铁的反应就会一直进行下去，直到CO2消耗完为止。

　　重碳酸铁[Fe（HCO3）2]溶解于水。如果水中不存在O2，那么，Fe（HCO3）2以溶解液状态被加热分解，产生沉淀物——Fe2O3（红锈），它是松散的水渣，通过排污排掉。这种腐蚀的特点是内表面腐蚀均匀。如果水中存在O2，那么O2就和Fe（HCO3）2反应，产生二氧化碳即：

　　4Fe（HCO3）2]+O2+2H2O→4 Fe（OH）3↓+8CO2

　　Fe（OH）3又与水溶液中的Fe（OH）2相互碰撞后生成Fe3O4（黑锈）保护膜。

　　新产生的CO2又变为碳酸，破坏保护膜，腐蚀内表面。反应反复进行，直到O2全部消耗完为止。所以，即使存在少量的O2，也明显加快了腐蚀进程。

　　4.1 一是大量补入的锅炉用水未采用除氧方式

　　锅炉由于换热量大，需要大量均衡连续的给水，当补给水中含有杂质，水中的重碳酸盐在炉内加热的过程中产生二氧化碳；或在直接补入生水的过程中，即补进了溶解氧，对锅炉金属壁面产生腐蚀。

　　4.2 PH值过低，加速了金属壁腐蚀

　　我国GB1576《低压锅炉水质标准》中详细说明，当锅炉用水PH=9.5～11时，金属具有坚硬的氧化保护层，可大大减缓腐蚀，甚至避免腐蚀情况的发生。但是当PH值<7时，氧分子、氢离子、氯离子等作为腐蚀介质都很活跃，由于水中氧分子、氢离子、氯离子的存在，就使锅炉受热面产生了腐蚀。同时二氧化碳溶于水也会降低PH值。

　　夏季检修期间我们对第二作业区的在用36台锅炉内的炉水进行PH值检测，得出结果如下表2所示：

　　以升1号集气站的1号加热炉为例，我们分别对进炉的软化水和集气站的生活用水进行PH值测试，得出结果分别为11.5和6.1，后经过一段时间使用后向锅炉补入普通生活用水，再测试其PH值为8.3，远远低于GB1576《低压锅炉水质标准》中规定的PH=9.5～11，所以实验证明，在日常补水过程中的确存在PH值降低的现象发生，PH值过低，腐蚀介质活跃，锅炉腐蚀确实存在。

4.3 水温的影响

　　炉水的温度高，钢材表面温度也高，则Fe2+在水溶液中的扩散速度加快，电解质水溶液的电阻降低。由于氧腐蚀的基本原理是靠扩散，扩散速度愈快，氧腐蚀速度越快。对于锅炉来说，腐蚀速度随着水温的升高，局部腐蚀的程度明显提高，我们以冬季生产期为例，锅炉换热时水温一般控制在75℃—90℃之间，对照温度与腐蚀率关系曲线，我们可以看出在这个温度区间内是腐蚀的高发区，但是这种由于温度造成的腐蚀是不可避免的。