大西热能-燃气蒸汽发生器炉体保8年，翅片管采用国标20号锅炉钢一体轧制成形，管用20年。大西蒸汽发生器设备全系0.5蒸吨-2蒸吨，几何水容积不超30L，真正免报检，低氮环保。
受水蒸气、烟气等多种因素的影响，锅炉在使用过程中不可避免地受到腐蚀。因此，对于锅炉的健康检测尤为重要。本文就蒸汽锅炉的腐蚀现象，分析引起锅炉受到腐蚀的主要原因，腐蚀种类以及易受腐蚀的关键设备，并对防范锅炉腐蚀提出若干建议，希望能为防止锅炉腐蚀起到理论和实际的建议。
随着人类社会发展，锅炉被广泛应用于各个领域，在火力发电领域，先进的锅炉设备带动发电机产生电力，供工业及日常居民使用；在运输领域，船舶受锅炉产生的驱动动力进行运转；在居民日常生活领域，人们使用锅炉产生的动力进行取暖、食品加工等；在军事领域也受益于锅炉产生的动力。总而言之，锅炉为国民经济发展、人民生活水平的提高做出重要贡献，锅炉已成为推动社会经济、文明发展的重要设备。
1 锅炉腐蚀的研究现状
在工业革命爆发以后，蒸汽机的问世推动着锅炉走上了工业发展的舞台，锅炉也广泛应用于世界各个领域，为人类社会发展及文明的前进提供了帮助。一路走来，西方国家已经对锅炉的制造、使用、运行原理、防护等方面的研究越来越先进，在锅炉防腐蚀方面，受益于冶金技术、水处理技术以及水质监测的运用，一系列措施运用使得锅炉的防腐蚀措施得到改善和提升。纵观我国锅炉发展历程，受制于我国工业发展时间短、工业起步时间晚等特点，锅炉的使用和研究也相较于西方国家落后，主要表现在锅炉的理论研究和实践研究方面。在19世纪九十年代，我国政府、高校以及研究机构着手于锅炉发展现状，大力发展锅炉的理论和实践研究，锅炉行业因此也得到快速发展。但受制于冶金水平、水处理技术、机械制造等方面的水平限制，在锅炉腐蚀防范方面，此时的研究技术和水平还不完善，锅炉的腐蚀现象比较严重和普遍[1]。
2 锅炉腐蚀机理的探讨
2.1 低温腐蚀
为了尽可能地提高锅炉热量利用率，降低排烟温度，许多锅炉在尾部设置有省煤器，以及空气预热器等装置来吸收排烟的温度用来再利用。但当受热面的壁温低于烟气露点的温度时，往往使得烟气中的硫磷产物在炉壁外处冷结成液体，附着在炉壁上，硫磷产物一般会具有腐蚀性，因此冷凝之后会对附着的金属材料有腐蚀性，造成锅炉的腐蚀，这种腐蚀方式又叫做低温腐蚀。
在我国各种煤质的燃烧生成的烟气中，水蒸气一般冷凝为露水的温度为30～50℃，但是在烟气中含有SO3时，烟气的冷凝温度一般为160℃以上，SO2对烟气的凝结温度基本没有影响。
对低温腐蚀有重要影响的是烟气中SO3的含量，即使少量的SO3也会对烟气凝结温度造成较大影响，烟气中的SO3的含量一般与以下因素有关：一是烟气中的SO3的含量与燃烧物中的含硫量成正比；二是过量的空气系数，燃烧过程需要消耗的空气量与实际提供的空气量；三是过量空气含量可使得燃烧生成的SO2再次与氧气结合生成SO3；四是火焰中的温度升高，火焰中的氧原子增多，相应地增加SO3生成；五是催化剂也会对生产物起到重大影响，当烟气中存在催化剂，例如V2O5或者Fe2O3也会使得生成的SO3增高。
2.2 应力腐蚀
锅炉器件在腐蚀介质和炉内压力的共同作用下产生破裂等问题，统称为应力腐蚀。应力腐蚀的典型特征为：应力腐蚀发生的时候，裂纹和腐蚀共同产生出现。
在工业应用中，炉内金属所受弯曲应力、热应力等在腐蚀介质共同作用下会产生相应的沿着炉内金属晶格的裂纹。如与锅炉连接的排污、进水管道，由于其所受的温度变化频繁，加之也受到或多或少的腐蚀作用，相应的产生腐蚀性热疲劳；同样的卧式锅炉的板边圆弧，自打造成型后或多或少会存在一定的残余应力，此处在工作过程中由于温度变化不均，相应的会有热胀冷缩，同时还受到一定的腐蚀作用，这些因素的共同作用下有可能引起起槽腐蚀。
腐蚀原理：从微观方面分析，在应力等因素作用下，晶格发生滑阶，金属表面保护膜发生破损，而随之暴露出来的新鲜金属更容易发生电化学腐蚀，在滑阶处又会更容易产生腐蚀孔，之后慢慢积累成裂纹[2]。
2.3 垢下腐蚀
垢下腐蚀也是在锅炉腐蚀中经常遇到，锅炉受热面附着沉积物时，不仅使得受热面因局部高温受到损害，同时沉积物中的金属也将受到一定程度的腐蚀，垢下腐蚀主要分为酸性腐蚀、碱性腐蚀及电化学腐蚀，下文对这三种不同类型的腐蚀进行介绍。
2.3.1 酸性腐蚀
当炉水中掺杂有CaCl2或者MgCl2时，往往在高温高压环境下容易与炉水发生如下反应：
MgCl2+2H2O→HCl+Mg(OH)2↓
CaCl2+2H2O→HCl+Ca(OH)2↓
生成的HCl即为盐酸，对炉内金属起到腐蚀作用，从而产生大量的氢离子，具体反应原理如下：
阳极反应：Fe→Fe2++2e
阴极反应：2[H]++2e→2H→H2↑
如果此时炉壁上附着有致密的水垢，使得产生的氢气不能扩散出去，此时产生的氢气将会渗入至炉壁内，与其中的碳渗体发生反应，使得刚才脱碳，产生甲烷，甲烷积少成多，则炉壁承受的压力也将会越来越大，逐渐改变炉壁结构，破坏金属组织，使得钢材变脆，最终增大锅炉爆管破裂的可能性。此种现多发生在中、高压锅炉上。
2.3.2 碱性腐蚀
在炉壁产生污垢的地方，污垢下的液体不容易与炉内液体发生交通，使得液体沉积在污垢下面，当炉内液体含有NaOH时，液体就会呈现碱性，在高温条件下容易与炉壁的金属氧化膜发生反应溶解氧化膜，一旦氧化膜受到腐蚀后，炉内金属离子就会加速与NaOH产生反应，最终使得炉壁变得坑坑洼洼，随着腐蚀程度的加深，炉壁变得越来越薄，当炉壁所能承受的压力不能满足炉内液体带来的压力时，最终使得锅炉发生爆管破裂，对周围环境和人身安全造成较大隐患[3]。
2.3.3 电化学腐蚀
当锅炉炉壁内沉积物含有三氧化二铁或者氧化铜的成分，这些氧化物的电极电位高而成为印记，金属电位低呈现阳极，铁离子将会不断地融入炉内液体中，发生如下反应：
4Fe2O3+Fe→3Fe3O4
4CuO+3Fe→Fe3O4+4Cu
这使得原有的低价铁反应生成为高价铁，且这种情况一般发生在炉壁受热面的内壁上。
2.4 维护不规范造成的锅炉腐蚀
在锅炉使用场合中，因为锅炉维护不当引起的锅炉腐蚀也不容小觑。在大型锅炉中有先进的维护工具和良好的锅炉维保意识，使得锅炉维保要优于中小型锅炉，对于中小型锅炉因维护保养引起的腐蚀主要有以下三种情况。
2.4.1 阀门及多种孔洞渗漏造成腐蚀
在锅炉使用中，锅炉渗漏现象比较普遍，造成渗漏的原因较多，如因阀门质量不合格，或是因人孔、毛孔密封垫质量不合格或者超过使用年限而未更换，这些现象的原因应归结于未能及时的查看及维修保养造成。渗漏的汽水接触到风头或者锅壳金属上会造成局部腐蚀，严重情况下会把钢板腐蚀透或者把钢板变脆。
2.4.2 不当的维护方法造成的锅炉腐蚀
在立式锅炉进行清炉过程中，常常将炉渣放置在炉门附近进行泼水熄灭，在燃煤中常含有硫化物，其中硫的氧化物大约有5%是残存在炉渣中，浇灌在炉渣上的水与其中的SO3反应生成硫酸，这就会对锅炉底部造成一定程度的腐蚀作用，有的锅炉在冲洗水位表时会把产生的水直接排到清灰坑里，使得清灰坑里积满废水，这样也会对锅炉造成一定的腐蚀。
2.4.3 停炉保养不好造成的腐蚀
锅炉使用完成后没有相应的保护措施来对锅炉进行一个必要的保养，或是在维保意识上还有没有认识到停炉完后保养的重要性，这种现象也会加剧锅炉的腐蚀。
有的在锅炉使用完成后就防止不管，这就使得锅炉下部的积水经过长时间的积累后对锅炉底部及锅炉的虾饺圈位置产生一定的腐蚀，有的积液产生一定的气体使得对锅筒造成一定的顶力，潮气上升至锅顶，也会对锅炉顶部产生一定的腐蚀。更有的是将锅炉加满水，原本是防止锅炉金属受到腐蚀，但是加剧了锅炉金属的腐蚀，腐蚀产物在锅炉工作期间起到阴极作用，促使腐蚀进一步发生。
此外，炉膛和烟道内部不能得到及时清洁或者没有放置干燥剂，超期也会顺着这些地方蔓延，造成一定的腐蚀[4]。
3 腐蚀防范措施
3.1 减轻低温腐蚀应采取的措施
在减轻低温腐蚀对锅炉产生的腐蚀应采取如下的措施：一是减少燃烧物中三氧化硫的含量，可以通过对燃烧物脱硫或者降低燃烧介质中氧气的含量（即降低过量的空气系数从而达到降低三氧化硫的产生），或者在燃烧过程中添加一定的添加剂（例如添加白云石）来降低生成SO3的产生。二是升高锅炉尾部受热面的壁温以减少低温腐蚀对于锅炉的影响，通过对尾部部分着重加热、送热风、添加暖风设备等途径来实现。三是提高低温受热面的耐腐蚀性，可以通过耐腐蚀材料来加工成低温受热面，如玻璃管空气预热器、陶瓷管等材料。
3.2 减轻应力腐蚀应采取的措施
减小应力腐蚀要究其根本，从源头上进行遏制，即减小或者消除残余附加应力。因此，需要在以下方面进行针对性解决。
一是仔细检查锅炉的各个元件，确保元件没有被卡住或者在受热条件下不能按照设计方位进行膨胀。二是熟悉锅炉各部件的原理及作用，对于应力集中部位要进行着重的监控和定期的检查维护。三是针对锅炉各部件的作用，制定合理的操作和维保注意事项，尽量避免不必要的因素造成应力的集中和释放，如在启停过程中要尽量平缓。
3.3 减轻垢下腐蚀应采取的措施
对于垢下腐蚀造成的锅炉腐蚀可通过以下措施进行避免或减轻：一是在锅炉运行过程中，温度对于锅炉工作状态变化起到重要影响。在此，需要尽量减轻温度变化对于锅炉工作过程的影响及锅炉金属材料的影响。二是为减轻垢下腐蚀，要确定锅炉不产生结垢或者沉积物，尤其是确保不产生铁质类的腐蚀物。三是注意把控锅炉用水水质，并需要制定合理、安全、有保证的排污措施。四是对于准备投入使用的蒸汽锅炉，首先在投入运行前必须严格检查和除垢，具体着重检查在安装过程中遗留下的油污，岸渣等杂物，减小以后垢下腐蚀发生的隐患，除此之外，还要对锅炉进行定期的清理、维保，清除水塘、水渣以及金属表面的腐蚀物，保证水处理设备的稳定运行与功能的实现，在用水方面要避免杂质水的混入从而造成垢下腐蚀。
3.4 其他措施应对腐蚀的发生
一是严格把控锅炉用水水质，在有条件情况下，建立一套水质监测系统，对于不适应锅炉用水的水质先处理后使用，减少水质杂质，尽量减少产生水垢的可能性；二是增加检修次数，严格要求检修质量，做好锅炉保养工作。确保锅炉在停用期间的保养和检修，在停炉非检修期间，切忌对锅炉进行密封处理，降低周围环境，像温湿度和空气中的气体对于锅炉的影响。针对除氧措施，采用化学方法，即钠离子置换法进行处理，降低炉内pH值，去除水中溶解氧，将炉内pH值保持在适宜范围内；三是在使用过程中，锅炉内的水位要有一定的保证，要不定时对扩路进行补水，同时对于易磨损或者关键部位进行重点检查和保护，在薄弱部位涂上耐高温材料来应对磨损和腐蚀带来的不良后果，在易磨损部位也需进行加固处理；四是在燃料使用方面尽量使用脱硫燃料，降低电化学反应和氧化对于锅炉的腐蚀影响。
4 结语
本文着眼于蒸汽锅炉的腐蚀现象，分析引起锅炉受到腐蚀的主要原因，腐蚀种类以及易受腐蚀的关键设备，并对防范锅炉腐蚀提出若干建议，对严重长锅炉使用周期和寿命提供一定的帮助。