鍋爐露點(diǎn)腐蝕、垢下腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕的機(jī)理和區(qū)別及控制措施摘要：本文就鍋爐露點(diǎn)腐蝕、垢下腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕等鍋爐各種常見的腐蝕形式，說明了其腐蝕機(jī)理，并針對性提出解決方法和具體案例，以供鍋爐用戶設(shè)備管理者及專業(yè)人士參考。關(guān)鍵詞：空氣預(yù)熱器露點(diǎn)腐蝕；省煤器腐蝕；收塵器腐蝕；煙道腐蝕；鍋爐垢下腐蝕；換熱器縫隙腐蝕；鍋爐低溫腐蝕；鍋爐應(yīng)力腐蝕；縫隙腐蝕一、鍋爐露點(diǎn)腐蝕鍋爐煙氣中的酸性氣體（SO?、HCl、CO?、SO?、NOX等）與水蒸氣一起凝結(jié)下來對鍋爐系統(tǒng)設(shè)備造成的酸液腐蝕就是鍋爐露點(diǎn)腐蝕。露點(diǎn)腐蝕產(chǎn)物與積灰結(jié)合會加劇堵塞，影響傳熱并增加煙氣流動阻力，露點(diǎn)腐蝕的危害還包括受熱面壁厚減薄、泄漏、積灰堵塞以及造成鍋爐整體熱效率下降。鍋爐露點(diǎn)腐蝕通常發(fā)生在鍋爐煙氣流經(jīng)的設(shè)備，常見的有空氣預(yù)熱器露點(diǎn)腐蝕、省煤器露點(diǎn)腐蝕、收塵器露點(diǎn)腐蝕、對流段冷進(jìn)料露點(diǎn)腐蝕、爐壁露點(diǎn)腐蝕、煙道露點(diǎn)腐蝕等等。鍋爐露點(diǎn)腐蝕分為常見的低溫露點(diǎn)腐蝕（＜80℃）和不常見高溫露點(diǎn)腐蝕（大于80℃），常見的低溫露點(diǎn)腐蝕容易理解，下面主要就鍋爐煙氣高溫露點(diǎn)酸水凝結(jié)機(jī)理做一下介紹。圖1被露點(diǎn)腐蝕的鍋爐省煤器管，看到那個露點(diǎn)腐蝕穿孔了嗎？1、鍋爐露點(diǎn)腐蝕特點(diǎn)鍋爐露點(diǎn)腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，其表現(xiàn)形式包括均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂紋、氫誘導(dǎo)開裂等。隨溫度逐漸降低，冷凝酸濃度由低到高直至足量。鍋爐露點(diǎn)腐蝕速率隨溫度和酸濃度呈現(xiàn)低-高-低的變化。2、鍋爐煙氣高溫露點(diǎn)腐蝕酸水凝結(jié)機(jī)理煤、天然氣、油等燃料中的雜質(zhì)，包括氯化物、硫化物、氮化物、重金屬(釩)等，燃料中的硫分燃燒生成二氧化硫（S+O?→SO?），二氧化硫在鍋爐催化劑V?O?的作用下進(jìn)一步氧化生成三氧化硫（2SO?+O?→2SO?），SO?與煙氣中的水蒸汽生成硫酸蒸汽（SO?+H?O→H?SO?）。由于硫酸蒸汽的存在，使鍋爐煙氣的露點(diǎn)溫度顯著升高。例如，當(dāng)鍋爐煙氣中的水蒸氣分壓力大約為0.008-0.014Mpa時，相對應(yīng)的水汽熱力學(xué)露點(diǎn)應(yīng)為41-52℃之間；然而，當(dāng)煙氣中的硫酸蒸氣濃度達(dá)到10%左右時，煙氣露點(diǎn)溫度隨即升高至190℃，溫度變化顯著，這就是說，當(dāng)此煙氣低于190℃時硫酸液膜形成就開始發(fā)生酸液凝結(jié)腐蝕了。3、鍋爐高溫露點(diǎn)腐蝕因素分析設(shè)備壁溫常低于煙氣露點(diǎn)。設(shè)備壁溫常低于煙氣露點(diǎn)，硫酸蒸汽就會凝結(jié)在空預(yù)器等鍋爐設(shè)備受熱面上，造成酸液腐蝕，且高溫下的硫酸腐蝕速度要比常溫下成幾何倍數(shù)增長。高溫露點(diǎn)腐蝕速率與煙氣溫度、流速，以及影響設(shè)備壁溫的設(shè)備內(nèi)工質(zhì)的溫度和流速有關(guān)。尤其是空氣預(yù)熱器等設(shè)備內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)入端溫度較低，而預(yù)熱器等設(shè)備的煙氣出氣端溫度不高的工況下，空預(yù)器等設(shè)備的壁溫常低于煙氣露點(diǎn)。當(dāng)燃料含硫量較高時，高溫露點(diǎn)腐蝕發(fā)生在空氣預(yù)熱器上，如果此時空氣過量系數(shù)較大，煙氣中氧含量增加促進(jìn)SO?轉(zhuǎn)化為SO?，導(dǎo)致煙氣中SO?含量較高，露點(diǎn)溫度會非常高。當(dāng)燃料含硫量較高時，高溫露點(diǎn)腐蝕發(fā)生在省煤器上，如果此時給水溫度較低時或者高壓給水加熱器停用，省煤器管同樣也會發(fā)生整體的高溫露點(diǎn)腐蝕。鍋爐高溫露點(diǎn)腐蝕速率與硫酸濃度密切相關(guān)，在硫酸濃度40%-50%時最為劇烈，且隨壁溫降低先升高后下降，最大露點(diǎn)腐蝕速率通常發(fā)生在設(shè)備壁溫比露點(diǎn)低20-45℃的區(qū)間。圖2更換拆卸下來的被露點(diǎn)腐蝕報廢的鍋爐省煤器管4、鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的12項措施鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制措施通常需要綜合考慮技術(shù)與實際工況要求和經(jīng)濟(jì)性。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施1：采用清潔燃料。減少燃料中的雜質(zhì)，包括氯化物、硫化物、氮化物、重金屬(釩)等，減少硫酸蒸汽及其它的酸酐來源。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施2：燃料充分燃燒。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施3：低空氣過剩系數(shù)。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施4：提高進(jìn)料溫度使管壁溫度在露點(diǎn)溫度之上。例如，一般露點(diǎn)溫度當(dāng)燃料含硫大于2%取150℃，管內(nèi)介質(zhì)溫度取135℃，面積足夠的情況下煙氣溫度220℃。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施5：提高設(shè)備殼體壁溫。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施6：采用耐腐蝕材料。例如，鎳基合金C-276，C-22；ND鋼，含銅和鉻合金。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施7：煙氣中和添加劑。在煙氣中加入添加劑中和HCl、CO?、SO?、SO?、NOX等，阻止酸蒸汽的產(chǎn)生。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施8：爐壁用涂料保護(hù)。例如，爐壁噴涂鎳基合金﹢陶瓷復(fù)合涂層、搪瓷、高溫涂料、氟橡膠、噴不銹鋼+涂料封閉、鍋爐四管噴涂合金+陶瓷復(fù)合涂層等。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施9：加強(qiáng)保溫或提高壁溫。例如，通過熱風(fēng)再循環(huán)、暖風(fēng)器或提高排煙溫度；在很多化工廠發(fā)現(xiàn)設(shè)備及管道存在露點(diǎn)腐蝕之后，通過增加伴熱的方式來提高設(shè)備及管道的本體溫度來防止露點(diǎn)腐蝕的發(fā)生。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施10：爐隔熱襯里采用致密材料，防止煙氣竄透。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施11：運(yùn)行時防止設(shè)備局部過冷，注意煙氣通量變化，防止因為局部阻擋障礙煙氣流向流量降低設(shè)備壁溫。鍋爐露點(diǎn)腐蝕預(yù)防和控制的措施12：設(shè)計時防止局部過冷，在必要時采用耐腐蝕材料，提前預(yù)防解決問題。比如：蒸餾裝置常壓塔頂三層塔盤用MONEL合金，頂封頭襯MONEL鋼板，冷凝器管用MONEL或鈦材料。各位同學(xué)，各位同行，你們單位鍋爐有無發(fā)生空氣預(yù)熱器露點(diǎn)腐蝕、省煤器腐蝕；收塵器腐蝕、煙道腐蝕、鍋爐垢下腐蝕、換熱器縫隙腐蝕、鍋爐應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕情況？鍋爐及蒸汽冷凝水系統(tǒng)管網(wǎng)有無發(fā)生過腐蝕結(jié)垢穿孔泄漏的情況？鍋爐結(jié)垢是停爐清洗還是不停爐運(yùn)行中清洗，清洗效果如何？鍋爐排污率及鍋爐能耗大不大？關(guān)于鍋爐腐蝕結(jié)垢爆管、蒸汽冷凝水鐵超標(biāo)、鍋水發(fā)紅、鍋水發(fā)黑、蒸汽凝結(jié)水顏色發(fā)黃、凝水紅褐色、鍋爐結(jié)垢不停爐不停工在線除垢技術(shù)、凝汽器結(jié)垢不停機(jī)不停工不停車在線清洗除垢技術(shù)等問題，北京化工大學(xué)顏輝I86OO475З86隨時歡迎各位同仁分享鍋爐設(shè)備管理使用經(jīng)驗，隨時歡迎各位同仁討論問題交流經(jīng)驗心得，就解決鍋爐各種實際問題相互學(xué)習(xí)。鍋爐露點(diǎn)腐蝕、垢下腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕的機(jī)理和區(qū)別及控制措施二、鍋爐垢下腐蝕鍋爐垢下腐蝕依據(jù)腐蝕機(jī)理可分為水側(cè)垢下腐蝕和煙氣側(cè)垢下腐蝕，鍋爐煙氣側(cè)垢下腐蝕下次再講，今天先講講常見的鍋爐水側(cè)垢下腐蝕，以下都稱為鍋爐垢下腐蝕。垢下腐蝕是鍋爐金屬表面因水垢或沉積水渣覆蓋導(dǎo)致局部區(qū)域pH值異常引發(fā)的腐蝕現(xiàn)象，垢下腐蝕可分為堿性腐蝕、酸性腐蝕、以及腐蝕性氣體（氧與二氧化碳）腐蝕3種類型。1、鍋爐垢下腐蝕有2個危害危害一，垢下腐蝕產(chǎn)物氧化鐵垢包括四氧化三鐵Fe?O?、三氧化二鐵Fe?O?，氧化鐵垢傳熱速率低，只有碳鋼三百分之一左右，不僅會降低鍋爐熱效率，鍋爐受熱面大量氧化鐵垢堆積加厚，還會導(dǎo)致氧化鐵垢堆積局部過溫干燒蠕漲，局部強(qiáng)度下降導(dǎo)致爆管。危害二，但凡鍋爐內(nèi)壁結(jié)垢引起爆管，將管子割下清除水垢后，就會發(fā)現(xiàn)凡是有垢的地方，均出現(xiàn)因腐蝕形成的不規(guī)則凹坑，這就是垢下腐蝕坑，隨著時間延長垢下腐蝕坑不斷加大加深，遲早會發(fā)生穿孔泄漏甚至爆管。2、鍋爐垢下腐蝕形成需2個必要條件條件一，金屬表面存在沉積物覆蓋層、沉積物下方發(fā)生鍋水局部環(huán)境濃縮。當(dāng)鍋爐管壁或冷卻系統(tǒng)金屬表面形成水垢或水渣時，沉積物的熱阻效應(yīng)導(dǎo)致局部溫度升高，促使垢下液體蒸發(fā)濃縮并與主體溶液隔絕。這種濃縮使雜質(zhì)離子濃度顯著升高，形成具有高電導(dǎo)率的腐蝕介質(zhì)層。條件二、沉積物覆蓋區(qū)域因物質(zhì)傳輸受阻形成缺氧微區(qū)，與非覆蓋區(qū)形成氧濃差極化電池。缺氧區(qū)成為陽極發(fā)生金屬溶解反應(yīng)（Fe→Fe2?+2e?），富氧區(qū)則為陰極（O?+2H?O+4e?→4OH?），由此產(chǎn)生的電位差驅(qū)動電化學(xué)腐蝕進(jìn)程。隨著反應(yīng)持續(xù)，陽極區(qū)pH值因氫氧根消耗逐漸降低，加劇局部酸性環(huán)境并引發(fā)析氫腐蝕。3、鍋爐垢下堿性腐蝕機(jī)理當(dāng)水垢或沉積物下鍋水發(fā)生局部環(huán)境濃縮，垢下局部環(huán)境鍋水pH值上升，當(dāng)垢下局部濃縮鍋水pH值＞13且含游離氫氧化鈉時，F(xiàn)e?O?保護(hù)膜溶解引發(fā)堿性腐蝕（反應(yīng)式：Fe?O?+4NaOH→2FeO??+Fe(OH)?+2H?O），暴露的基體金屬與氫氧化物直接反應(yīng)產(chǎn)生蜂窩狀腐蝕坑。腐蝕產(chǎn)物主要為FeO?2?和Fe(OH)?，其疏松結(jié)構(gòu)無法形成有效保護(hù)層。4、鍋爐垢下酸性腐蝕機(jī)理當(dāng)水垢或沉積物下含氯化鎂、氯化鈣時，水垢局部環(huán)境水解反應(yīng)生成鹽酸（MgCl?+2H?O→Mg(OH)?↓+2HCl），水垢局部環(huán)境pH值下降至4-6區(qū)間引發(fā)鋼材快速腐蝕。此時水垢局部環(huán)境金屬表面發(fā)生析氫反應(yīng)（Fe+2HCl→FeCl?+H?↑），腐蝕產(chǎn)物以可溶性氯化亞鐵為主。5、鍋爐垢下腐蝕性氣體（氧與二氧化碳）腐蝕機(jī)理當(dāng)鍋爐水中溶解氧與二氧化碳共存時，氧與二氧化碳仍會通過協(xié)同作用降低水垢局部環(huán)境pH值并破壞鈍化膜造成垢下腐蝕。6、鍋爐垢下腐蝕預(yù)防和控制的4項措施鍋爐垢下腐蝕預(yù)防和控制措施1：水質(zhì)控制。通過磷酸三鈉處理將鈣鎂離子轉(zhuǎn)化為非粘接性水渣，維持磷酸根濃度以抑制結(jié)垢。鍋爐垢下腐蝕預(yù)防和控制措施2：物理清除。采用定期排污、過熱器反沖洗技術(shù)清除已有沉積物，分段蒸發(fā)技術(shù)可分離高/低含鹽量區(qū)域以降低腐蝕風(fēng)險。鍋爐垢下腐蝕預(yù)防和控制措施3：pH值調(diào)節(jié)。鍋爐水pH值控制在10-12區(qū)間，避免游離氫氧化鈉超標(biāo)；冷卻水系統(tǒng)維持pH8-9.5以促進(jìn)鈍化膜生成。鍋爐垢下腐蝕預(yù)防和控制措施4：在鍋爐給水中投加BF除垢防腐劑替代磷酸三鈉，BF除垢防腐劑不僅具有阻垢效能，而且還具有螯合效能，藥劑能將鍋爐系統(tǒng)內(nèi)存量老垢螯合下來，分散在路中隨鍋爐排污排出，在鍋爐整個運(yùn)行期間保障并維持鍋爐高熱效率狀態(tài)。不停爐在線除垢從源頭解決鍋爐垢下腐蝕問題，具體請自行搜索《鍋爐結(jié)垢不停爐在線除垢清洗新技術(shù)——解決鍋爐結(jié)垢熱效率低問題》或者聯(lián)系顏工。7、四氧化三鐵垢下腐蝕導(dǎo)致爐管局部過溫干燒蠕漲強(qiáng)度下降發(fā)生爆管案例某廠新安裝的20噸蒸汽鍋爐，蒸汽冷凝水采取閉式回收，回用鍋爐給水為回用的蒸汽冷凝水和反滲透除鹽水，鍋爐給水使用熱力除氧，磷酸三鈉阻垢。2025年10月，運(yùn)行約12個月的鍋爐系統(tǒng)腐蝕，凝水鐵離子超標(biāo)，鍋水顏色發(fā)黑，爐管爆管（見下圖3）。圖3某廠新安裝的20噸蒸汽鍋爐爆管處切割下來的爐管從某廠新安裝的20噸蒸汽鍋爐爆管處切割爐管內(nèi)壁表面可以看到，爆管處爐管內(nèi)壁表面覆蓋著2-3mm厚的黑色水垢（見上圖3），用磁鐵靠近扣下來的黑色水垢，黑色水垢呈現(xiàn)磁性特征，可以確定黑色水垢成分主要是磁性四氧化三鐵。圖4某廠20噸蒸汽鍋爐爆管處切割下來的清除內(nèi)壁黑色水垢的爐管清除爆管處爐管內(nèi)壁表面覆蓋著2-3mm厚的黑色水垢（見上圖4），您能看到爐管內(nèi)表面不規(guī)則的分布著很多大小不一，深淺不同小孔。您看見了那些小孔嗎？有沒有密集恐懼癥，太危險了！這是典型的長時間四氧化三鐵垢下腐蝕造成腐蝕坑（坑蝕或點(diǎn)蝕）。圖5某廠新安裝的20噸蒸汽鍋爐爆管處切割下來的爐管外壁從某廠新安裝的20噸蒸汽鍋爐爆管處切割下來的爐管外壁可以看到（見上圖5），雖然爆管爐管爆口形狀不規(guī)則，但是裂紋擴(kuò)展方向以平行于管軸的縱向裂紋為主，破口邊緣呈鈍邊，斷面粗糙，邊緣無明顯減薄，外表面有析碳，這一點(diǎn)與脹粗的橫向變形有著明顯區(qū)別。短期過熱爆管可能呈現(xiàn)橫向裂紋或喇叭狀破口特征，而且爐管爆管處氧化皮較厚，這一點(diǎn)與短期磨損導(dǎo)致的爆管可能呈現(xiàn)裂紋或破口處壁厚減薄特征明顯不符，通過這2點(diǎn)可以進(jìn)一步支持是長期過熱導(dǎo)致管壁金屬在高溫下持續(xù)承受應(yīng)力，破口邊緣呈鈍邊，斷面粗糙，且爆口周圍伴有眾多平行于破口的縱向裂紋。經(jīng)過進(jìn)一步對某廠實際工況調(diào)查，分析如下：蒸汽冷凝水鐵離子超標(biāo)的原因。原來是因為某廠鍋爐補(bǔ)水使用除鹽水和蒸汽冷凝水，通常情況下蒸汽冷凝水比較純凈緩沖性差通常PH值低呈酸性，又因為鍋爐熱力除氧器除氧效率波動不可避免存在氧腐蝕，鍋爐蒸汽及冷凝水系統(tǒng)在低PH值酸性腐蝕和氧腐蝕協(xié)同作用，酸性腐蝕和氧腐蝕的最終產(chǎn)物就是蒸汽冷凝水中超標(biāo)的鐵離子。鍋水顏色發(fā)黑的原因。不顯色的超標(biāo)的二價鐵離子隨蒸汽冷凝水直接進(jìn)入鍋爐，在鍋爐內(nèi)受熱進(jìn)一步氧化成顯色的三價鐵離子，隨著鍋水不斷蒸發(fā)濃縮，鍋水外觀顏色發(fā)黑就是鐵離子最終氧化成黑色磁性四氧化三鐵微粒，這就是鍋水顏色發(fā)黑的原因，鍋爐爆管處切割下來的爐管內(nèi)壁覆蓋較厚的四氧化三鐵垢的原因。鍋水中黑色磁性四氧化三鐵微粒比重大，會沉積在鍋爐受熱面水流緩慢處邊角處形成四氧化三鐵垢。爆管處切割下來的爐管覆蓋四氧化三鐵垢內(nèi)壁密集腐蝕小孔的原因。隨著時間延長四氧化三鐵垢沉積物下方發(fā)生鍋水局部環(huán)境濃縮，導(dǎo)致局部區(qū)域pH值異常引發(fā)的垢下腐蝕，垢下堿性腐蝕、酸性腐蝕、以及腐蝕性氣體均會造成垢下腐蝕坑即垢下腐蝕孔。四氧化三鐵垢下腐蝕導(dǎo)致爆管的原因。四氧化三鐵垢傳熱速率低，是碳鋼三百分之一左右，隨著四氧化三鐵垢不斷加厚，水流氣流阻塞不暢，爐管長期受氧化鐵垢影響局部干燒過溫，爐管外表面有析碳，爐管管壁金屬在高溫下持續(xù)承受應(yīng)力，形成眾多平行于破口的縱向裂紋，隨著爐管管壁金屬強(qiáng)度不斷下降，縱向裂紋加長加深發(fā)展，最終導(dǎo)致爆管。解決措施。根據(jù)某廠實際工況調(diào)查分析結(jié)果，使用北京化工大學(xué)研發(fā)的專利技術(shù)產(chǎn)品BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法。在鍋爐給水中加入揮發(fā)性的堿性BF凝水除鐵緩蝕劑，藥劑在鍋爐及蒸汽與凝水在內(nèi)的全系統(tǒng)設(shè)備和管網(wǎng)覆上一層保護(hù)膜，BF凝水除鐵緩蝕劑形成的保護(hù)膜可以隔絕氧腐蝕和二氧化碳引起的弱酸性腐蝕，徹底截斷了鐵離子的來源，解決蒸汽冷凝水因腐蝕產(chǎn)生的鐵超標(biāo)問題，標(biāo)本兼治解決四氧化三鐵垢下腐蝕導(dǎo)致爆管的問題。這是典型四氧化三鐵垢下腐蝕導(dǎo)致局部過溫干燒蠕漲，爐管局部強(qiáng)度下降導(dǎo)致某廠新安裝的20噸蒸汽鍋爐爆管案例。如果您對具體案例感興趣，顏工歡迎隨時交流溝通。8、垢下腐蝕坑隨著時間延長垢不斷加大加深發(fā)生穿孔泄漏爆管案例某工業(yè)