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锅炉停用保护技术      

前     言

锅炉的诞生推动了工业的革命，提高了人们的生活品位，保证锅炉的安全，经济的运行 ，防止锅炉的腐蚀是必不可少的手段，我国对锅炉的腐蚀也采取了相应的措施，但是和发达国家相比还是有一定的差距，发达国家的锅炉使用寿命平均是30---50年，我国的锅炉使用寿命平均是15年〔劳动部文件规定〕。停炉腐蚀是我国锅炉使用寿命缩短的重要原因之一。

锅炉的腐蚀是多种原因造成的，但是停炉期间的腐蚀尤其严重，如果防腐蚀的措施不当，远远大于运行期间的腐蚀，工业闲置备用的锅炉数量庞大，我国北方取暖炉更是很大一个锅炉群，都在不同程度的受停炉腐蚀的侵袭。特别是沿海地区因空气潮湿，氯化物的含量大 结垢后因吸湿性强，就更加剧了腐蚀速度。停炉期间腐蚀不是独立存在的，而且会给运行带来巨大的隐患。在1991年一份调研报告表明95%的热水锅炉2---3年就有红水现象发生，普遍存在停炉腐蚀的问题。报废锅炉80%是腐蚀所致，停用锅炉的腐蚀破坏不仅仅是缩短锅炉的使用寿命，而且给运行带来隐患，造成矿产资源的浪费，使资源严重浪费，人民的生命安全受到威胁。 万分之一的安全需要 ，就要100%的努力去做，节约矿产资源， 给子孙留有财富是我们的责任。

科学工作就要不辱使命，成功的研制了新一代停炉保护剂，产品性能优于发达国家同类的产品，经济、 绿色、易操作， 零排放，经济型，有效期长。 该产品经过《中国缓蚀技术评定中心》检测，缓蚀率为100% 新产品的开发，是停炉保护史上的一次革命，是停炉保护历史上的一次重大突破，它改变了传统的停炉保护的模式，破解了传统停炉保护对人们的长期的困扰，将转化成新的技术标准和法规，会更改锅炉的使用寿命15年的历史，谱写锅炉使用寿命的新篇章。停炉保护是一个有机结合体，要用科学的态度，科学的措施和行政干预的手段，用可持续的理由，负责任的理由，法制化 、科学化、 经常化的做下去，延长锅炉的使用寿命不是梦。

缓蚀技术在研究领域还有很长的路要走，虽然研究的难度和风险都很大，我们一定要矜持严谨的科学态度，拓展新产品的领域，苏联科学家E.M.马库欣说：“在单位体积腐蚀介质中所需缓腐蚀剂的浓度虽然很小，但是不能太小，我们周围的空气体积是无限的，因此，要在空气中造成缓蚀的浓度是虚妄的。经济上是荒谬的，因为此需要无限量的缓蚀剂，因此，只能用在限定的空间并能将其与空气隔开的情况下应用缓蚀剂来防止金属的大气腐蚀。这说明该产品使用的局限性”。我们虽然已经将新产品用于锅炉，桶，罐 ，役前管道，不可涂层的机械零部件，金属工艺品的防腐蚀 ，还一定要努力寻找高新技术更大的利用空间，更好的服务于人类。

延长金属设备的使用寿命是我们的责任！

保护矿产资源与环保节能是我们的义务！

社会的需要就是我们永远的追求！

 

一：提高认识，理解停炉保护的重要性

人们对锅炉停用腐蚀的概念模糊， 也很淡然， 其实锅炉停用的腐蚀比运行期大得多，笔者在基层调研中发现 ，我国锅炉在停用期间的保养除了核电站 、发电厂、 中高压锅炉做的比较好外，其余的80%以上的锅炉停用保护效果不佳，办法不当， 更有甚者不做保养。这种现象必须要改变，否则 ，会使锅炉的寿命缩短，造成经济的损失 ，引发事故，人身受到威胁。

中华人民共和国劳动部《热水锅炉的安全事故技术监察报告》劳 锅字：1991.8号第146条：“对备用或停用锅炉 必须将锅炉及除污器内的水垢 污垢 泥渣清除干净，然后采取防腐措施。并定期对锅炉内部进行检验。以保证防腐措施有效，采用湿法保养锅炉还应用防冻措施。锅炉停后。应及时清理受热管子表面和烟道中沉淀的烟灰和污物。《中华人民共和国劳动人事部蒸汽锅炉安全技术监察规程》第188条：“对备用锅炉必须采取防腐措施 ，做好保养工作”。

    由此可见，国家职能部门。对停用锅炉的保养是十分重视的。但是缺乏对基层的理论教育和技能的培训。另外，大专院校也应设立缓蚀专业课时，培养技术人才。锅炉的使用者对宏观文件的认识深度有距离，中小锅炉房缺少完整的锅炉管理体制。技术人员贫乏。没有真正认识到锅炉保养的重要性和腐蚀的危害性。必须加大力度对锅炉的管理者、操作者进行优化，强化思想理论 、技能教育，才能保证锅炉的安全经济运行。

 

二：停用锅炉为什么会腐蚀

   停用锅炉腐蚀是对锅炉停用期间发生的各种腐蚀的总称，发生腐蚀的原因既有管理上的问题，也有技术上的不完善，或者是产品的质量性能不佳等原因。在发达国家也有因停炉腐蚀造成的经济损失的报道。

   对停用锅炉的最常见的是放掉锅水或者充满水。在这两种情况下 锅炉的金属都可以发生严重的腐蚀，发生腐蚀的必要条件是水氧共存 两者的区别是：在充满水的条件下，水是过剩的。腐蚀速度常受氧的补给速度所控制。腐蚀可发生在锅炉表面的任何部位。在排掉水的情况下，氧是过剩的，腐蚀速度常决定于锅炉的空气的湿度。腐蚀只发生在同水接触的金属表面。

1：充满水的情况下：                                

在充满水的情况下，腐蚀按电化学的历程进行。氧气在金属表面的某一处取得电子，而金属在表面的另一部分给出电子

阳极区：Fe—— Fe²⁺+2e

阴极区  ½O₂+H₂0+2e —— 2OH^-

在水中：Fe²⁺+2HO^- —— Fe（OH）₂

        Fe（OH）₂+¼O₂+½H₂O— Fe（OH）₃

        2Fe(OH)₃——Fe₂O₃+3H₂0

上述反应可以发生在锅炉内金属的任何表面，因而腐蚀的分布是无规律的，腐蚀进行的过程大致是：氧在金属表面上的某些地方同金属接触，富氧区成为阴极，贫氧区成为阳极受到腐蚀。接着，腐蚀产物形成一个半球型的盖罩，使盖罩下面的金属缺氧而受到腐蚀，腐蚀继续进行的结果，在这些地方就形成了锈瘤。由于供氧的程度不同。锈瘤的表层是红褐色的高价铁的氧化物。内层是黑色的磁性氧化铁或灰绿色的亚铁和高价铁的化合物的混合物，下方是腐蚀孔。

腐蚀最敏感的地方是金属的缺陷处 ，例如金属的保护膜受到破坏的地方和金属中存在有内应力的地方。保护膜受到破坏的地方对于周围未受到破坏的地方成为阳极，有拉伸力存在的地方对于未受到应力的地方成为阳极。停炉时，一般用器械清理污垢时 ，金属表面膜的损伤或者造成局部的应力是很难避免的，这种情况一旦发生，腐蚀就会从这里开始。

   处在污垢颗粒下方的金属为差异充电电池的形成创造了条件。因而也是腐蚀最敏感的地区，周围供氧充分的表面是阴极区，颗粒下方的金属缺氧而发生腐蚀，腐蚀的速度受水的PH值、溶解度、溶盐以及水温等因素的影响，PH值为4---9时，钢腐蚀后表面被一层腐蚀产物覆盖，氧的供应受到阻碍，从而使腐蚀速度降到一个大体均衡的值。PH值小于等于4时，钢的表面不能形成腐蚀产物层 ，发生氢去极化而使腐蚀加剧。

   在充满水后，钢的腐蚀受到阴极所控制，腐蚀速度与溶解氧的含量成正比。水中含盐量增加，电导增大，随之使局部电流增加而加速腐蚀。软化水对腐蚀的影响不大。在腐蚀受氧控制的条件下，水温每升高10度，钢的腐蚀速度增加30%左右。

2：排掉水的情况下：

在锅炉排掉水的情况下，锅炉内整个表面将处于潮湿状态，而供氧又十分充足，腐蚀将从许多点开始，以很快的速度向外蔓延，直到表面覆盖满锈层之后，腐蚀速度减慢，达到一个大体不变的腐蚀速度时，腐蚀速度减慢。其历程类似于充满水的情况，如果在排水之后立即进行干燥的话，腐蚀则取决于空气的干燥程度或相对的湿度。

   在金属表面非常干燥的情况下，腐蚀按化学历程在金属表面形成保护性的不可见膜 。使得膜下金属几乎不再发生腐蚀。

    但是，当金属表面上的空气的相对湿度超过某一临界值时，存在于金属表面上的某些吸湿性物质就可能从空气中吸收水分，从而引发这部分表面发生腐蚀。

    对于大多数软化水锅炉来说，在运行一段时间，排掉锅水，接着进行干燥之后，锅内面不可能十分干净，在某些局部表面上，往往存留着运行过程中生成的水垢，在锅炉的表面被吹干或者烘干的过程中，随着水分的蒸发，溶解在水中的盐分和物质也将不断的析出，不管是运行中生成的水垢还是干燥过程中生成的残留物质，其成分都十分复杂。几乎包括给水中的所有物质，其中许多物质具有很强的吸湿性，这类物质的临界湿度通常是70%左右，而某些盐类在远低于50%的相对湿度下就会引起腐蚀。

     当锅炉内的空气温度进一步降低，直到露点以下时，空气中的水分就会凝结，引起另外一种腐蚀，露点腐蚀，水汽往往凝结聚集于能存留住水的地方，例如：锅炉管的下部弯曲处 U型管的底部和过热器的底部。这时 由于差异充气电池的形成。最严重的腐蚀将发生在水线附近。

   停用锅炉的腐蚀 如不采取防腐措施，不论是哪种情况下产生的都可能成为锅炉运行时发生腐蚀的集中点 使锅炉的寿命受到严重的威胁。

三：停用锅炉的腐蚀的危害：

 锅炉停用期间腐蚀的危害性不仅仅是由它在短时期内造成的大面积的金属损害，而且还会在锅炉投入运行后继续发生不良影响，其主要原因如下：

1：停用时因金属温度低，其腐蚀产物大都是疏松状态的FeO，它们附在管壁上的能力不大，锅炉启用时很容易被水带走，所以，当停用系统启用时，大量的腐蚀物就转入锅中，使锅水中的含铁量增大，这会加剧锅中沉淀物的形成过程，加剧腐蚀和结垢。

2：停用腐蚀使金属表面产生沉淀物，﹝金属腐蚀产物﹞。所造成的金属表面的粗糙的状态，会成为运行中腐蚀的促进因素。因为从电化学的观点来看，腐蚀产生的溃疡点坑底的电位比炉壁及周围金属的电位更低。因此在运行中它将作为腐蚀电池的阳极而继续遭到腐蚀，而且停用腐蚀所生成的腐蚀产物是高价氧化铁，在运行起到阳极去极化的作用，它被还原成亚铁化合物，这也是促进金属继续遭到腐蚀的因素。

 如锅炉经常停用，启动，运行腐蚀中生成亚铁化合物，在锅炉下次停用时，又被氧化成高价化合物，这样腐蚀过程就会反复进行。经常启用；停用的锅炉腐蚀尤为严重。因此，停用的锅炉腐蚀危害性特别大，防止锅炉水汽系统的停用腐蚀，对锅炉的安全运行有着重要的意义。为此，在锅炉停用期间必须采取保护措施。

 

四：停用锅炉的保护措施

 1：防止空气进入停用锅炉的水汽系统。

 2：保证停用锅炉水汽系统金属内表面的干燥。

 3：在金属表面涂刷具有防腐作用的薄膜。

 4：使金属表面浸泡在含有除氧剂或其他保护剂的溶液中。

 5：防止或减弱电池反映趋势的原则。

五：传统停用锅炉保护方法：

 1：湿法保护

这类方法是用有保护性的水溶液充满锅炉，借以杜绝空气中的氧进入锅中。这类方法根据所用的水溶液不同分以下几种：

（1）：联胺法： 将联胺制成保护水溶液充满锅炉水汽系统，联胺是无色液体，有毒。在保护期间内，每间隔一周左右，应在各取样点分析联胺的浓度及PH值，必要时还要分析铁含量，当浓度不足添加浓溶液，如浓度不均匀，可用循环泵使之均匀，并保持压力。在冬季注意防冻，因联胺有毒，排放时要注意安全地点，注意环境保护。

 （2）：氨液法：用800mg/L氨溶液用泵打入锅炉，并使其在循环系统的情况下，各取样点的浓度都一致，封闭锅炉，每周检查一次，如果浓度降低，及时补加。加液前将铜件拆除，以免腐蚀，冬季做好防冻措施。

（3）：保持给水压力法：将除氧合格水[或加有除氧剂水]注入锅炉，并用给水泵顶压，使锅炉内保持一定正压，每日检查一次水中溶解氧。如氧含量超过规定标准，就更换锅炉水，此法用于短期保护，做好冬季防冻。

（4）：保持蒸汽压力法：对于小容量或经常启停的锅炉，停用后间

断生产的锅炉，保持锅炉蒸汽压力0。3Mpa个大气压以防止空气渗入水汽系统，在保持期间，锅炉应维持运行时的标准，每班分析一次锅炉含氧量，并纪录锅炉压力。当锅水溶解氧不合格时，应升火排气，冬季做好防冻。

（5）：碱液法：将锅炉充满PH值9.5—11.5的除盐软化水，以抑制溶解氧对锅炉金属的腐蚀，造成阳极极化，每日监测碱液箱和水位，每月监测水中碱度，如碱度低时补充，做好冬季防冻。

以上综合了国内常用的湿法保护方法，总体上这些方法能按操作要求规范实施，将得到较好的效果，但操作都很烦琐，需专人监测，多次投药，做好冬季防冻。

2：干法保护

    这种保护方法是锅炉停用以后将锅炉水放尽，保持锅炉本体干燥，或加入某些干燥剂吸收空气中的水分子保持金属表面干燥，从而达到防腐目的，介绍以下几个方法：

（1）：烘干法：将锅炉水温控制在100摄氏度到120摄氏度时，将锅水放尽，利用余热或点微火烘烤，将炉内金属表面烘干 。此法适用短期内停用的锅炉，如发现炉壁潮湿点微火升温。

（2）：充氮气法：此法是将氮气充入锅炉水汽系统，保持一定的正压，防止空气进入，由于氮气不活泼，无腐蚀性，所以可以做停炉保护， 但受原料的限制，氮气纯度要求99%以上。或更高，如炉内有水,可加入联氨将锅内PH值调到10以上,氮气的压力要求0.05Mp以上。

（3）：充氨气法

   此法是将锅炉内充满氨气，排掉炉内的空气 ，降低炉内的分压，减少金属表面湿润膜的含氧量，同时氨溶解在湿润膜中，使膜呈碱性 对钢铁具有保护作用。对于锅炉局部有少量积水也不会影响防腐蚀效果。使用时注意防止氨气中毒，将铜件拆除，充氨要缓慢进行。因氨气蒸发时会吸收大量的热，要防止管壁出现结霜现象。 保持锅炉内的压力和含氨量， 及时检查泄露， 以免中毒。

（4）：干燥剂法

干燥剂法是采用吸湿能力强的干燥剂，使锅炉保持干燥，防止腐蚀（硅胶 氯化钙 生石灰 ），该法操作简单、安全、管理方便节省能源，但是要检查干燥剂是否吸湿饱和，如饱和则要更换或加添。在锅炉启用时，清除困难。

（5）：涂料法

  此法是在锅炉内部刷上一层防腐剂，使金属表面与外界腐蚀介质隔绝。达到防腐目的。不足之处是刷涂部位不完全，另外启炉时要脱脂清除，以免结成油垢。

 

传统的停炉保护为什么得不到推广

1：一些锅炉使用单位技术人员缺乏， 加之对停炉保护的重要性认识不足 ，缺少正规的锅炉管理体制。

2：中小锅炉房 ，特别是供暖锅炉， 司炉人员大部分是弹性制没有专职固定的人员， 也缺少专用设备。

3：湿法保护用水苛刻，有些锅炉房根本就没有软化水设备及化验技术人员 ，定期检测困难。尤其是冬季停用的锅炉，防寒措施很难解决。

4：采用充气保养也需要定期检验 、加压， 非常烦琐 ，有些气体有一定的毒性 ，有些地区受原料限制。

5：干法保护，要求定期检测吸湿度， 清除时也很困难， 防腐效果也不是很理想。

6：涂料法涂刷不均匀 ，劳动强度大， 起炉时需清洗。

 

                                  VPI停炉保护法

产品简介：

该产品是停炉保护最先进的替代产品 ，是在美国解除出口限制后，中美合作技术研制而成，经《中国缓蚀技术评定中心》检测，缓蚀率100%，为停炉保护开辟了新的蹊径，提出新的概念，是锅炉停用期间的一次革命，填补了国内的空白，VPI的研制成功，使我们与发达国家站在同一个起跑线上，使世人再也不受传统的停炉保护的烦琐程序所困扰，不尽人意的地方得到了完善，该产品研制于90年代，同年9月得到国家劳动部的技术鉴定，93年获国家发明奖 、科技进步奖 、辽宁省劳动厅与省科委联合向全省做了推荐说明（1辽劳函字48号 ），近年来， 经全国几千台锅炉的中试，使用效果甚佳，倍受拥护青睐。

产品机理：

  该产品在锅炉系统内发生气相离解作用，使有机阴子中的氮气与金属配位键相互结合，生成缓腐蚀基团穿透原陈垢吸附在金属表面，从而降低金属的反应能力，维持金属处于钝化状态，防腐专家用X650型扫描电镜观察 ，药剂分子冷凝在金属表面 ，形成防腐蚀屏障。

产品特点：

1：该产品无毒，无污染 不燃烧。

2：该产品不受任何温度限制。

3：该产品防腐效果有效期5年以上。

4：该产品操作简便 ，无需监测、 省时 、快捷、 造价低廉。

5：该产品的药剂分子的布朗运动使锅炉任意部位都能达到良好的效果，缓蚀半径无限。

6：产品具有直接渗透垢层的功能，且渗透性强，直达金属表面。

7：环保型，零排放，无需淡水资源。

适用范围：

各种锅炉 、容器﹑ 桶﹑ 罐的停用保护和管道的役前防腐。金属工艺品和不能涂刷防腐涂料的机械零部件。

使用方法：

1：清除炉内水渣，用水将泥渣冲洗干净，将炉水全部放掉 ，干燥无水迹即可。

2：打开人孔， 按照每立方米2公斤投入锅炉底部， 将药剂袋撕开，将包装袋一并放入锅炉托盘，没有托盘的放入锅炉底部。将包装一并放入锅炉底部。

3：封闭锅炉阀门

4：起炉前 ，将盛药袋拿出药剂可直接放入炉内 ，生活锅炉冲洗后再用。

VPI与传统停炉保护的比较

1：与传统湿法保护的比较：

湿法保护需要专用设备，这就需要设备的开支、需要专业的技术人员定期对药液进行监测，人员的工资又是一笔开支，炉内需要一定的压力，如果压力不足时需要升压，浪费人力物力。药剂排放也需要处理，VPI不需要设备、不需要监测、不需要升压、没有排放 不存在污染。

2：与气体保护比较：

有些地区受气体原料的限制，有些气体会使环境污染、人身中毒、 难以操作，同时也需要监控升压 、浪费人力、 燃料。

3：与干法保护比较：

干法保护对于大容积锅炉，因为吸湿半径小，有时达不到效果如果监测更换吸湿剂不及时，同样会造成腐蚀，吸湿剂干固在锅体上。 清除困难。 VPI缓腐蚀半径大，起炉时不需要处理。

4：与涂料法比较：

涂料法保护不均匀，狭窄区不容易刷涂，劳动强度大，起炉时需要清洗，浪费人力物力， VPI分子无规则运动 ，保护均匀 ，省时，省力， 启炉时不需要清洗。

综上所述： VPI都优于传统的停炉保护，更主要的是传统保护对于结垢锅炉没有渗透作用，对垢下腐蚀不起作用， 干法保护缓蚀半径短等，VPI 能穿透陈垢对垢下金属同样有保护作用，缓蚀半径长，并对金属形成钝化膜，这是其他的保护法不能比拟的。