(包头市供暖经营管理处，内蒙古 包头 014010)
摘 要：结合我单位热水锅炉及供暖系统除氧工作的 具体实例，简述了氧腐蚀的原理和影响因素，并提出了防护措施。
关键词：热水锅炉；供暖系统；氧腐蚀；防护；海绵铁
中图分类号：TK223.5＋22 文献标识码：A 文章 编号：1007—6921(2008)19—0133—01
随着经济的快速发展和人口的增加，我国的淡水、土地、能源等资源不足的矛盾更加突 出，进一步转变经济增长方式，加快建设节约型社会，提高资源利用率，减少环境污染，需 要动员全社会的力量积极参与。
多年的实践表明，腐蚀与结垢是威胁锅炉安全运行的两大危害，尤其是氧腐蚀危害更大。氧 腐蚀对设备和管道的危害往往不是短期就能发现的，氧腐蚀使锅筒、对流管束、水冷壁等管 壁变薄、凹陷、穿孔，缩短锅炉的使用年限，严重影响锅炉的安全运行。
1 氧腐蚀的特征
氧腐蚀属电化学腐蚀，其特征是斑点腐蚀或溃疡，在金属表面生成很多直径为1～30mm的锈 疱，锈疱表面是一层砖红色或黄褐色硬壳，主要成分为氧化铁，次层为黑色粉末状物，是四 氧化三铁。有时，在腐蚀产物的最深处，紧靠金属表面，还存在一个黑色层为氧化亚铁，将 这些腐蚀物清除后则呈现深浅不等的凹坑。热水锅炉运行时，最易发生氧腐蚀的部位常常在 入水口附近的金属表面、循环不畅处和腐蚀产物沉积处的金属。
2 氧腐蚀的原理
铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池。铁的电极 电位比氧的电极电位低，所以在铁氧腐蚀电池中，铁是阳极，遭到腐蚀，反应式如下：Fe →Fe2++2e
氧在阴极，进行还原，反应式如下：
O2+2H2O+4e→4OH-
铁受到溶解氧腐蚀后产生Fe2+,它在水中进行的二次过程为：
Fe2++2OH-→Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3
Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe3O4+4H2O
在这些产物中，Fe(OH)2 是不稳定的，容易进一步发生后两式的反应，所以最后的产物主 要是Fe(OH)3和Fe3O4。
3 氧腐蚀的主要原因
3.1 溶解氧造成热水锅炉及采暖系统氧腐蚀
常温下水中溶解氧约为8mg/L左右。热水锅炉及采暖系统流过的水量很大，由于系统不严密 等原因，当补水量增大，除氧不及时，就会加大水中溶解氧的含量。在一般条件下，水中氧 含量越多，钢的腐蚀越快。
3.2 循环水pH值对金属腐蚀速度的影响
循环水pH值对金属腐蚀速度有很大影响，当pH值小于6时，腐蚀速度是随着pH值的降低而迅 速增加的，当有溶解氧时，pH值的变化对金属腐蚀影响更大。当pH值在6～10之间时，腐蚀 速度不受pH值影响，含氧量的高低决定腐蚀速度的高低。当pH值为10～12时，可使金属表面 形成一层稳定的保护膜，造成阳极钝化，从而可减缓或避免金属腐蚀。
3.3 停炉期间保护不当
我单位供暖锅炉每年停炉期为6个月，锅炉停用后虽已放水但在锅炉金属的内表面上总是附 着一层水膜，氧气便溶解在水膜中，以至达到饱和状态，因此很容易引起溶解氧腐蚀。如果 锅炉金属内表面上有能容于水膜的盐垢时，则腐蚀更加强烈，锅炉停用期间的腐蚀甚至比运 行期间的腐蚀更严重。
4 防止氧腐蚀的方法
近年来，根据我单位的实际情况，本单位主要采取了以下防止氧腐蚀的方法。
4.1 使用了海绵铁除氧
海绵铁的主要成分是铁素体，疏松、多孔、表面积大，与水介质接触充分，极易与其中的溶 解氧发生化学反应，其反应机理是：
2Fe2++2H2O+O2→2Fe(OH)2↓
Fe(OH)2在含氧水中是不稳定的，它将继续氧化成溶解度很小的三价铁的氢氧化物：
2Fe(OH)2+ H2O+1/2O2→2Fe(OH)3↓
反应最终生成物Fe(OH)3呈絮状，分子附着力小，用一定强度的水反冲洗，极易从海绵体 中排除。运行中残留的二价铁离子，可与二次渗入的氧率先发生反应，从而保护锅炉本体免 受腐蚀。残留的氢氧根离子，可相对提高循环水碱度，改善锅炉循环水碱度偏低的状况。
海绵铁除氧器安装调试后即可正常使用，可自动操作也可人工操作且操作简单。海绵铁除氧 器使用时应定期检查，及时补充海绵铁，避免海绵铁板结，以免影响除氧器的使用效果。因 为海绵铁除氧器使用时，入口水压力应保持在0.25～0.5MPa，所以选择水泵时应考虑有关参 数。当海绵铁除氧器进、出水的压差大于0.07MPa时，应立即停止使用，一方面向供暖系统 补水可从旁通注水，另一方面进行反冲洗。大约每隔2小时左右化验一次溶解氧，当水中溶 解氧大于0.1mg/L时，应立即停止使用并反冲洗。反冲洗压力控制在0.6～0.8MPa之间，反冲 洗时间大约10分钟左右，当出清水时即可停止。反洗后再正洗，经化验溶解氧含量合格时， 除氧器可正常使用，但是海绵铁也不应过度反洗。在使用过程中，应定期排出集气罐内的空 气。当海绵铁除氧器停止使用后，应当注满水并带压密封，这样可以避免氧气进入，以防止 海绵铁消耗。
通过海绵铁除氧技术的应用，使我单位热水锅炉及供暖系统的腐蚀速度大大降低，延长了供 暖设备的使用寿命。海绵铁在常温下就可以除氧，进入除氧器的软水不需要加热，设备简单 、节约能源，减轻了维修人员的劳动强度，提高了供暖系统的运行效率，降低了运行成本。 海绵铁除氧器可以低位布置，并且体积小，安装费用低。海绵铁除氧器对负荷变化和频繁启 停有很好的适应性。海绵铁无毒，不需要除油、活化，只需冲洗和定期补充，操作简单。在 环保上，避免了钢屑除氧酸洗活化后污染环境现象。
4.2 在锅炉运行中，必须严格控制炉水的pH值
实践证明，控制炉水的pH值在10～12范围内 时，金属表面会形成一层保护膜，可减缓或避免氧对锅炉金属的腐蚀。我单位采用向炉水中 添加NaOH和Na3PO4，这样既减少了炉水的硬度，又提高了pH值。在实际运行中炉水的pH 值会发生变化，如果当炉水碱度降低时，可向炉内投加一定量的碱性药剂，可以提高炉水的 pH值。当炉水的碱度过高时，可适当增加锅炉排污量，使炉水的pH值控制在10～12范围内。
4.3 停炉期间的保护
锅炉停用后我单位采用干燥剂法保护锅炉。首先将锅炉内的水全部放掉，烘干锅炉金属表面 ，然后在锅炉内放入干燥剂，封闭锅炉。干燥剂的用量：无水氯化钙(1～2kg/m3)、生 石灰(2～3kg/m3)、硅胶(2.7kg/m3)。干燥剂放入后，应定期(一般不超过一个月 )检查，如果发现失效，应及时更换。
锅炉停用后，我单位对供暖管道采用检修、改造后及时充满达到水质要求的水，可以防止空 气进入管道，避免造成管内壁腐蚀。
在做好热水锅炉及供暖系统除氧工作的同时，还应采取各种有效措施，将失水率降到最低水 平，另外还应加强各项管理工作，降低运行成本，使锅炉安全经济运行。
［参考文献］
［1］ 解鲁生.锅炉水处理原理与实践［M］.北京：中国建筑工业出版社,1997.
［2］ 王蒙聚,赵宗敏.海绵铁粉过滤除氧工艺［D］.武汉水利电力学院科研论文,199 4.
［3］ 许兴炜,姚继贤等.低压锅炉水处理技术［M］.北京：中国劳动出 版社,1999.