1前言

　　煙管泄漏是在用鍋爐較易發(fā)生的事故，鍋爐煙管穿孔后，將會(huì)導(dǎo)致無(wú)法維持正常水位及無(wú)法正常燃燒，給運(yùn)行帶來(lái)直接影響，給業(yè)主帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，必須緊急停爐，并上報(bào)當(dāng)?shù)劐仩t安全監(jiān)察部門。本文以一起鍋爐煙管穿孔泄漏事件為例，分析此類事件發(fā)生的原因，并給出了防止發(fā)生的措施。冬季鍋爐使用高峰來(lái)臨，希望以本文為例，能夠引起相關(guān)單位有關(guān)人員的高度重視，有效預(yù)防類似事件的發(fā)生。

　　2概述

　　某單位一臺(tái)額定蒸發(fā)量為6t/h的進(jìn)口臥式內(nèi)燃煙火管燃油蒸汽鍋爐，額定壓力1.0Mpa，運(yùn)行壓力0.78 Mpa，1997年6月投用，間斷運(yùn)行（累計(jì)近4年）。

　　在2008年5月進(jìn)行例行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)該爐后煙箱下部有滴水痕跡，要求立即停止運(yùn)行，停爐冷卻后打開(kāi)煙箱，可見(jiàn)管板下部有滲水滴水現(xiàn)象，放掉鍋水，擇日進(jìn)行了內(nèi)部檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)煙管發(fā)生腐蝕穿孔泄漏，具體位置為二回程入口從上向下最后一排、從左向右第2根，同時(shí)發(fā)現(xiàn)該爐二回程煙管水側(cè)靠近回燃室端存在潰瘍狀氧腐蝕。

　　3 檢驗(yàn)及分析

　　3.1宏觀檢驗(yàn)

　　煙管穿孔部位在靠近管子與管板連接的焊縫處，在穿孔部位存在灰褐色腐蝕產(chǎn)物，刮下腐蝕產(chǎn)物后呈腐蝕凹坑，最深2.9mm，在穿孔部位附近切割截取橫斷面樣管，可見(jiàn)腐蝕凹坑的腐蝕起源于管子外壁，位于焊縫旁，腐蝕凹坑底部壁厚明顯減薄，最薄處已穿透。

　　現(xiàn)場(chǎng)將滲漏煙管抽出后，可以看到煙管除穿孔部分外，其它部位的外表面也明顯散布多處凹坑，凹坑內(nèi)有層狀覆蓋物，疑似腐蝕產(chǎn)物。

　　由于手段所限，尚未能對(duì)抽出管段進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué)成分分析和金相分析，但是由于該鍋爐已經(jīng)正常運(yùn)行10年，初步判定管子的原材料金相組織正常，化學(xué)和力學(xué)性能正常，間接可以排除材質(zhì)原因。

　　3.2 資料調(diào)查

　　現(xiàn)場(chǎng)檢查該臺(tái)鍋爐的產(chǎn)品質(zhì)量證明文件，發(fā)現(xiàn)該臺(tái)鍋爐產(chǎn)品具有完備的材質(zhì)證明和檢驗(yàn)證明，文件資料齊全，煙管使用符合德國(guó)TRD201 St37.8, 規(guī)格φ63.5×2.9mm，相當(dāng)于國(guó)內(nèi)20#鍋爐管（GB3087）。

　　3.3 運(yùn)行調(diào)查

　　3.3.1該蒸汽鍋爐的用途為提供酒店洗衣場(chǎng)日常用氣、通過(guò)熱交換器負(fù)責(zé)日常生活熱水的加熱以及擔(dān)負(fù)冬季空調(diào)系統(tǒng)的熱源。

　　由于設(shè)有備用爐，該鍋爐并非長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，全年運(yùn)行狀態(tài)為間歇使用，每年合計(jì)運(yùn)行期約為4個(gè)月，運(yùn)行期間蒸汽壓力保持范圍為0.68～0.78Mpa。

　　3.3.2該爐采用大樓水池供水，原水為市政給水，為保證水池水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，物業(yè)人員向水池內(nèi)投放了從衛(wèi)生防疫站購(gòu)買的緩釋氯球，但未監(jiān)測(cè)水中余氯。

　　該爐配美國(guó)原裝鈉離子交換器，運(yùn)行正常，在交換器軟水出水點(diǎn)取水化驗(yàn)，結(jié)果合格。

　　該爐配熱力除氧器，由于種種原因，熱力除氧器處于間斷運(yùn)行狀態(tài)，2005年停用熱力除氧，改為化學(xué)除氧，但加藥濃度常年不變且未進(jìn)行除氧水水質(zhì)檢驗(yàn)。

　　該鍋爐回用蒸汽系統(tǒng)的冷凝水。軟水器出水進(jìn)入一鋼質(zhì)敞口水箱，冷凝回水也直接進(jìn)入該水箱，兩者簡(jiǎn)單混合后再由該水箱直接向鍋爐供水，目前給水溫度平均40～50℃，最高可達(dá)70℃左右。

　　3.3.3由于該鍋爐房的土建原因，其排污擴(kuò)容器和相應(yīng)管道配置安裝不完善，鍋爐日常運(yùn)行時(shí)定期排污并不徹底。

　　3.3.4 2006年夏季對(duì)該爐進(jìn)行了燃料系統(tǒng)的改造，由單燃油改為油/氣兩用，近一年來(lái)均為燃?xì)夤r。

　　4 腐蝕機(jī)理及原因分析

　　腐蝕是指金屬表面在周圍介質(zhì)的作用下, 由于化學(xué)或電化學(xué)的作用而產(chǎn)生的破壞。腐蝕的破壞可以是整體的，也可以是局部的，可以是均勻的，也可以是不均勻的。從本臺(tái)鍋爐煙管腐蝕的形貌和分析可以得出，煙管的腐蝕是局部不均勻的電化學(xué)腐蝕。具體本例來(lái)講該煙管的腐蝕原因有以下幾種。

　　4.1 氧腐蝕及其成因

　　對(duì)鍋爐受壓元件來(lái)說(shuō)，水側(cè)以電化學(xué)腐蝕為主，火側(cè)（或煙氣側(cè)）以化學(xué)腐蝕為主。氧腐蝕屬電化學(xué)腐蝕，主要原因是水中溶解的氧導(dǎo)致的。常溫下，水中溶解的氧濃度約為9.1mg/L（1絕對(duì)大氣壓，20℃），而GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》要求額定蒸汽壓力≤1.0MPa，溶解氧濃度≤0.1mg/L，過(guò)高很有可能會(huì)導(dǎo)致金屬腐蝕。其機(jī)理是鐵和氧形成兩個(gè)電極，組成腐蝕電池，在腐蝕電池中鐵的電位總是比氧的電極電位低，所以鐵是電池的陽(yáng)極，鍋水是一種有極性的電解質(zhì)，在水的極性分子的吸引下，鋼材表面的一部分鐵原子，開(kāi)始移入鍋水而成為帶正電的鐵離子，而鋼材上保留多余的電子帶負(fù)電荷。若鐵離子不斷進(jìn)入鍋水，則使鋼板（管）上逐漸出現(xiàn)坑洞，產(chǎn)生了腐蝕。

　　鍋水中的溶解氧具有去極化作用，會(huì)使這一過(guò)程加劇。而去極化作用的強(qiáng)弱與含氧量多少有關(guān)，也就是說(shuō)溶解氧的含量多少?zèng)Q定著腐蝕的強(qiáng)弱，且兩者成線性正比關(guān)系。影響氧腐蝕的主要因素是水中溶解氧的濃度。溶解氧腐蝕隨著水中的溶氧量的增加和水溫的提高，腐蝕性也就愈強(qiáng)。

　　該鍋爐蒸發(fā)量6t/h，雖然現(xiàn)在采用了化學(xué)除氧，但是并沒(méi)有手段測(cè)量氧含量，導(dǎo)致給水除氧不徹底，因此鍋水中必然含有一定濃度的氧，運(yùn)行后形成氧腐蝕。氧腐蝕的宏觀特征是金屬表面產(chǎn)生潰瘍銹皰，潰瘍銹皰表面是一層黃褐色或磚紅色硬殼，下面一層是黑色粉末狀物，將這些粉末清除后會(huì)呈現(xiàn)凹坑。本案例中，該煙管穿孔處有的明顯的潰瘍銹皰，在金屬表面發(fā)生的腐蝕，會(huì)局部地向深處擴(kuò)展，逐步形成穿孔?？梢源_認(rèn)，氧腐蝕是該煙管泄漏穿孔的重要原因。

　　4.2 氯腐蝕及其成因

　　氯離子交換對(duì)金屬腐蝕率很高，這是由于氯離子半徑小，而且是典型的活化陰離子，在具有溶解氧存在時(shí)，更具有活性。隨著鍋爐的運(yùn)行，如果鍋水的含鹽量增加，氯離子濃度不斷升高，氯離子在鍋爐底部、煙管及水循環(huán)較弱的地方，就會(huì)出現(xiàn)較多的沉積物。當(dāng)氧腐蝕發(fā)生后，金屬不斷溶解，腐蝕坑內(nèi)金屬陽(yáng)離子不斷增加，為維持電荷平衡，水中的氯離子不斷向腐蝕坑內(nèi)遷移，使坑內(nèi)氯離子濃度不斷升高，使腐蝕不斷加劇。

　　本案例中，鍋爐給水沒(méi)有進(jìn)行去氯處理（事實(shí)上一般也不做這類處理），鍋水中含有一定的氯離子，如果鍋爐定期排污不正常不足量，就會(huì)造成鍋水中氯離子濃度的不斷加大，即氯離子的濃縮?？梢耘袛嗦雀g也是該煙管泄漏穿孔的原因之一。

　　4.3 氧腐蝕和氯腐蝕的共同作用

　　當(dāng)發(fā)生氧腐蝕時(shí)，由于氯離子濃度較高，因此氯離子的參與也大大加快了腐蝕速度，且隨著氯離子的濃度加大而加大。水中離子的化學(xué)組成不同，溶解氧的腐蝕速度也有所不同。如水中含有C1-，C1-有破壞保護(hù)膜的能力，因而會(huì)促進(jìn)腐蝕。在氧作用下的內(nèi)部腐蝕，會(huì)由于水中含有氯化物和硫酸鹽而加劇，它們使鋼鐵表面形成疏松銹垢后，會(huì)破壞鈍化膜，加速局部損傷的發(fā)展。

　　由于操作等方面的原因，鍋水中含有較高濃度的氧、氯等離子，造成氧腐蝕和氯腐蝕等的共同作用，導(dǎo)致該臺(tái)鍋爐發(fā)生了管子滲漏穿孔。

　　4.4冷凝水的回用

　　蒸汽鍋爐的冷凝水幾乎是純水，溫度大多都在60～70℃,回用價(jià)值很高。如單純計(jì)算水的回用價(jià)格也會(huì)在10元/噸左右，再考慮到不同的燃料形式、冷凝水回收溫度等因素，冷凝水的回用價(jià)值可能高達(dá)18～25元/噸。因此，回收冷凝水是符合 “節(jié)能降耗”大方向的，也能使企業(yè)進(jìn)一步節(jié)約成本，得到一定的經(jīng)濟(jì)效益。

　　但是,在回用過(guò)程中，有一個(gè)不可忽略的問(wèn)題存在-----即冷凝水的品質(zhì)。冷凝水的品質(zhì)是影響冷凝水回收再利用的關(guān)鍵。

　　在低壓鍋爐中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)回收的冷凝水顏色發(fā)紅甚至呈醬油色，本案例就是典型。這是因?yàn)楫?dāng)溫度增加時(shí)，水中的HCO3-分解成CO2 ，CO2氣體隨水蒸汽在冷凝回收管中凝結(jié)，致使回水的PH值下降，冷凝水為酸性水質(zhì)。 同時(shí)存在蒸汽系統(tǒng)和凝結(jié)水管系統(tǒng)因空氣進(jìn)入，空氣中的CO2溶解后也會(huì)使回水的PH值降低。酸性水對(duì)管道和水箱的腐蝕性是導(dǎo)致回水中的鐵離子超標(biāo)的重要因素，即使全部換成不銹鋼管和不銹鋼水箱，也不可能改變冷凝回水水質(zhì)的酸性，這樣致使收集回來(lái)的冷凝水品質(zhì)惡劣，不能直接回用，若硬性使用，發(fā)生爐內(nèi)化學(xué)腐蝕是遲早的事。

　　4.5 燃燒器改造

　　從環(huán)保和節(jié)能的角度來(lái)講，燃?xì)鈱?duì)于鍋爐來(lái)說(shuō)絕對(duì)是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔、節(jié)約的燃料，所以目前大量的單燃油鍋爐都開(kāi)始向燃?xì)飧脑爝^(guò)渡。

　　但是各種改造都將焦點(diǎn)集中于更換燃燒器和相應(yīng)的管路、控制器，僅僅只是在現(xiàn)有的燃油鍋爐基礎(chǔ)上，對(duì)燃料系統(tǒng)加以改進(jìn)(例如：改用燃?xì)饣蛴?氣兩用燃燒器，增加燃?xì)庹{(diào)壓閥、電磁閥、檢漏裝置和燃?xì)膺^(guò)濾設(shè)備)，而對(duì)鍋爐本體不進(jìn)行修改，認(rèn)為是“通用”的，殊不知，恰恰是這種“通用”的概念造成了今后運(yùn)行的不完善。

　　燃油時(shí)，在燃料與空氣配比正常的工況下，燃油霧化形成的細(xì)小油滴粒子進(jìn)入爐膛，這些油滴粒子很快便失去了其初速度，隨著爐膛內(nèi)的氣流一起流動(dòng)，爐膛空間燃燒的是一些固體碳黑和可燃?xì)怏w。而燃?xì)鈺r(shí)氣體燃料在爐膛空間燃燒時(shí)，就沒(méi)有如燃油時(shí)揮發(fā)份氣化和固體碳粒的燃盡過(guò)程，也就是說(shuō)，這兩類燃料燃燒時(shí)的火焰黑度是不相同的。所以這兩類燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣輻射能力是不相同的，形成的最終結(jié)果是兩種情況下?tīng)t膛出口煙溫和爐膛吸熱量相差很大。 在真正的通用鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以滿足燃?xì)夤r為主，以燃油工況進(jìn)行校核。但本案例原購(gòu)買的只是進(jìn)口單燃油鍋爐，后在國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)改為燃?xì)?，從運(yùn)行觀察上看，在燃?xì)鈺r(shí)就顯得爐膛受熱面積明顯偏小，造成爐膛出口煙溫升高，“入口效應(yīng)”使后管板和管口的工作條件惡化，此處的蒸發(fā)強(qiáng)度最大，熱負(fù)荷最高。

　　4.6該鍋爐結(jié)構(gòu)為煙管和管板采用焊接，該處存在較大的焊接應(yīng)力，通常在應(yīng)力集中處腐蝕會(huì)更嚴(yán)重，若焊接前沒(méi)有采取預(yù)漲消除間隙或預(yù)漲不到位，局部形成環(huán)形水膜，另鍋爐起停頻繁，壓力波動(dòng)大，也會(huì)促使、加劇溫度交變應(yīng)力的負(fù)面作用。

　　5 處理和預(yù)防措施

5.1 嚴(yán)格按照經(jīng)過(guò)鍋爐安全監(jiān)察部門批準(zhǔn)的修復(fù)方案，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工、檢查、檢驗(yàn)，探傷和水壓試驗(yàn)，合格后投用。

　　5.2 為減少管板處的入口效應(yīng)，在目前鍋爐結(jié)構(gòu)不能變動(dòng)的情況下，應(yīng)加強(qiáng)燃?xì)馊紵鞯倪\(yùn)行調(diào)整，對(duì)燃燒器火焰的長(zhǎng)度和直徑進(jìn)行必要的壓制，嚴(yán)格控制過(guò)?？諝饬俊＿m當(dāng)時(shí)可在管板表面敷上薄耐火層。

　　5.3 強(qiáng)化給水除氧

　　國(guó)家特種設(shè)備安全監(jiān)督部門對(duì)鍋爐氧腐蝕的危害性日益重視，并于2001年重新頒布了GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》，標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定對(duì)于蒸汽鍋爐，當(dāng)額定蒸發(fā)量大于或等于6t/h時(shí)應(yīng)除氧，當(dāng)小于6t/h時(shí)如發(fā)現(xiàn)局部腐蝕應(yīng)采取除氧措施。

　　鍋爐給水除氧方式多種多樣，多年來(lái)大家一直都在探求既高效經(jīng)濟(jì)又穩(wěn)定安全的除氧方法，但這必須結(jié)合爐型和實(shí)際情況，本案例鍋爐訂貨時(shí)技術(shù)條件明確鍋爐進(jìn)水溫度為104℃，現(xiàn)采用化學(xué)除氧，進(jìn)水溫度最高才70℃，已經(jīng)明顯脫離設(shè)計(jì)運(yùn)行工況，是否最為經(jīng)濟(jì)值得深入探討。

　　即使采用化學(xué)除氧，也必須立即安排配備必要的在線或便攜式的分析儀器或設(shè)備，保證實(shí)時(shí)掌握狀況，主動(dòng)而及時(shí)調(diào)整加藥比例濃度，保證除氧效果。

　　除氧劑一定要購(gòu)買正牌公司正規(guī)包裝產(chǎn)品，拒絕散裝貨?；瘜W(xué)除氧劑以美國(guó)或德國(guó)品牌產(chǎn)品為佳。

　　5.4 慎重回用蒸汽冷凝水

　　目前常用的冷凝水處理技術(shù)是化學(xué)藥劑法，通過(guò)在蒸汽出口或爐前投加皮膜胺和揮發(fā)性氨的方法在回水管線內(nèi)成膜或提高回水的PH值，來(lái)阻止腐蝕的發(fā)生，達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。但這種方法只適用于蒸汽用途單一，管道不長(zhǎng)的換熱系統(tǒng)，對(duì)于蒸汽用途復(fù)雜的工況，常常達(dá)不到預(yù)想的處理效果，其原因很多，有系統(tǒng)本身的問(wèn)題，也有特定工藝造成的，所以，用藥劑改善回水系統(tǒng)的腐蝕是有局限性的。若投資進(jìn)行硬件改造，增加除鐵除硬設(shè)施也不太現(xiàn)實(shí)，目前唯一的做法是慎重考慮回用蒸汽冷凝水，這應(yīng)從比較安全和經(jīng)濟(jì)兩者的關(guān)系重要性上予以取舍。

　　5.5 控制鍋水的PH值在合理范圍

　　按照GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》規(guī)定，鍋水PH=10～12，因?yàn)樵谶@個(gè)范圍內(nèi)不僅能防垢，也能防腐，但是其前提是給水進(jìn)行了充分除氧。

　　從本案例鍋爐目前運(yùn)行情況看，給水除氧效果并不理想，在這種情況下要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行一定調(diào)整。鍋水處于高溫狀態(tài)下時(shí)，當(dāng)PH＜8或PH＞13時(shí)，鍋爐金屬表面的保護(hù)膜都會(huì)因溶解氧而遭到破壞，從而使金屬腐蝕加劇，當(dāng)7≤PH＜10時(shí)，主要發(fā)生氧的去極化和氫氧化亞鐵被氧化的反應(yīng)，但都很微弱，當(dāng)PH≥10后，鋼材的腐蝕由均勻轉(zhuǎn)為局部，并具備了潰瘍和孔蝕的條件，從絕大部分研究的結(jié)果看：如果鍋爐給水未除氧或除氧不完全，鍋水的PH 值控制在8～10左右能夠有效的防止氧腐蝕。

　　5.6 嚴(yán)格運(yùn)行紀(jì)律

　　司爐人員必須嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)鍋爐及鍋爐房的運(yùn)行操作規(guī)程和工藝紀(jì)律。應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：對(duì)鍋爐加載時(shí)的速度，避免快速升壓；日常強(qiáng)化各項(xiàng)水質(zhì)的監(jiān)督，認(rèn)真做好加藥、清潔工作；確保軟水器運(yùn)行正常、再生正常，保證水處理操作的正確性，防止過(guò)多的氯離子進(jìn)入鍋爐；確保鍋爐定期排污的頻率和排量，保證鍋水的含鹽量在正常標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，尤其是采用了化學(xué)加藥的方法后，排污的重要性更加明顯，該項(xiàng)工作決不能有絲毫放松。