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为什么蒸汽和冷凝水管道五年就会腐蚀穿孔泄露

2019-04-15 13:28阅读：

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为什么蒸汽和冷凝水管道五年就会腐蚀穿孔泄露

国家中压锅炉给水质量标准GB12145-89要求含铁离子量≤50μg/L；国家工业锅炉水质标准 GBl576—2001要求含铁离子量≤0.3mg/L，本标准适用于额定出口蒸汽压力小于等于2.5Mpa，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。国家对锅炉水质铁离子含量控制制定严格的标准，足见铁离子在锅炉供热系统、蒸汽凝结水回收系统的设备和管网有着严重的碰坏作用。
铁离子的危害
铁离子的危害在锅炉。锅炉给水的铁含量超标，不仅会引起锅炉炉水“红水”现象,还会引起氧化铁垢垢下腐蚀发生。而且还会导致锅炉中磷酸盐水垢的快速生成，氧化铁水垢的导热性能很差，平均导热系数只有0.1～0.2kcal/(m·h·)，仅为钢材的1.67‰～5‰；即使与锅炉内常见的钙镁水垢相比，平均导热数也要低很多，约为钙镁水垢平均导热系数的1.67%～40%。而资料显示，锅炉受热面上附着1mm厚的水垢时，其燃料的消耗将增加1.5～3.0%，由此可见，在锅炉炉管上生成的氧化铁水垢将大大降低锅炉的经济性，影响锅炉出力。
为什么蒸汽和冷凝水管道五年就会腐蚀穿孔泄露

蒸汽冷凝水铁离子与各种不同水垢的特性和平均导热系数比较表
氧化铁水垢层的传热效率与炉管的传热效率相差很大，严重阻碍传热，会造成传热面局部温度过高，以至金属强度下降，危及锅炉的安全，造成炉管变形引起爆管危险。
为什么蒸汽和冷凝水管道五年就会腐蚀穿孔泄露
铁离子与各种水垢引发的腐蚀结垢爆管后切割下来的炉管

铁离子的危害在供热阀门、换热器等系统设备及管网。以水为介质的供热阀门、换热器等系统设备及管网在以水为介质铁离子含量超标时，由于供热阀门、换热器等系统设备、蒸汽凝结水回收设备及管网大多采用碳钢材质，会引起氧化铁垢垢下腐蚀发生，铁离子既是污染物，同时还是腐蚀的促进物，特别是三价铁离子，因其氧化性强，会加重腐蚀。

一般蒸汽冷凝水中铁离子含量在700ug/L以下时，目测蒸汽冷凝水并不显色，一旦蒸汽冷凝水进入锅炉，受热氧化成三价铁时，就开始显色，不严重的炉水开始发混，严重一些颜色开始发黄甚至发红。

为什么蒸汽和冷凝水管道五年就会腐蚀穿孔泄露
富含不显色二价铁离子蒸汽冷凝水（左）与进炉受热氧化成三价铁离子炉水(右)
有的用户回收的凝结水颜色泛黄、泛红，甚至呈酱油色，主要原因是锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备或管网的氧腐蚀和弱碳酸腐蚀，生成氧化铁即Fe3O4、Fe2O3颗粒物和胶体。这也是我国大部分新建的蒸汽锅炉用户，锅炉用汽系统及蒸汽凝结水回收系统设备和管网在五年左右就会发生较严重的腐蚀结垢穿孔泄露情况，需要更换较严重的腐蚀结垢穿孔泄露系统设备和管网的原因。

为什么蒸汽和冷凝水管道五年就会腐蚀穿孔泄露
铁离子与各种不同水垢引发的腐蚀结垢、锅炉爆管
铁离子的来源
有大量现场检测数据表明，蒸汽通过换热后冷凝水PH 值一般为5.5--6.0。游离的二氧化碳 腐蚀性受温度影响较大，当冷凝水温度高时，碳酸的电离度增大，会大大促进腐蚀，钢材受二氧化碳 腐蚀而生成的腐蚀产物是可溶的，在金属表面不易形成保护膜，它的腐蚀特点是使金属减薄，产生铁的腐蚀物，其反应方程式为：
2H2CO3 + Fe → Fe(HCO3)2 + H2
金属腐蚀速度取决于温度与二氧化碳、氧 浓度，当PH < 6 时，碳钢在冷凝水中腐蚀速度与碳酸浓度成正比，PH 值度较低时腐蚀产物可溶解，从而使冷凝水被大量铁离子污染。
溶解氧对系统管路的腐蚀也是不可忽视的。冷凝水中的氧 是随蒸汽带来的。它的腐蚀产生物是Fe3O4 与FeO 及含水氧化物的生成物，它会使钢管产生腐蚀坑。
当冷凝水系统中同时存氧 与二氧化碳 时会使钢的腐蚀更严重，二氧化碳 使水呈微酸性破坏管路保护膜，随着氧 含量增加会使供热系统碳钢设备和管网出现或大或小的溃疡状态，加快腐蚀发生，结果是冷凝水颜色泛黄、泛红、甚至呈现酱油色、铁含量大，钢管穿孔。常见的蒸汽管道和冷凝水管道腐蚀、穿孔、泄露就是这个原因。这也是有的新建的锅炉碳钢管道的使用寿命只有4－5年，即每隔4－5年就需要更换冷凝水管线的原因。
如何避免氧和二氧化碳对锅炉系统的碳钢材质设备或管网腐蚀
根据冷凝水铁离子含量高是由于来自锅炉系统的碳钢材质设备或管网受氧腐蚀和弱碳酸腐蚀，生成氧化铁即Fe3O4、Fe2O3颗粒物和胶体，因此造成腐蚀的原因主要是水中含有二氧化碳 和氧。一般对氧腐蚀和二氧化碳腐蚀可以采取三种针对性措施：
第一种措施，采用闭式冷凝水回收系统进行回收。相对于开式冷凝水回收量低、含氧量高，封闭式冷凝水含氧量低、回收量高，可达70%以上；但是，闭式的冷凝水回收系统成本高，要额外增加设备，例如疏水器、凝结水回收器等。基于性价比及成本的考虑，一般的冷凝水回收量小的系统就做开式的回收，冷凝水回收量大的系统做闭式回收。
第二种措施，冷凝水回收系统设备及管网采用不锈钢材质，可有效防止二氧化碳 和氧腐蚀，减少因为氧腐蚀和弱碳酸腐蚀给冷凝水中带入铁离子进入锅炉。不锈钢材质虽好，但是造价不菲，只适用于对蒸汽品质要求比较高的系统。
第三种措施，蒸汽冷凝水回收系统药剂处理。通常采用BF-31T凝结水系统保护技术，投加北京化工大学专利产品BF-31T凝结水系统保护剂来阻止腐蚀的发生，BF-31T凝结水系统保护剂为市场应用成熟产品，BF-31T凝结水系统保护剂主要成分：成膜胺、中和胺等，BF-31T凝结水系统保护剂中的中和胺为碱性，既可以中和蒸汽凝结水中碳酸又为在线监测水中药剂浓度提供依据。BF-31T凝结水系统保护剂2007年获国家发明二等奖。
BF－31T凝结水系统保护剂，加入水中后会促进金属管路内壁表面钝化，在金属表面形成具有吸附及憎水作用单分子层的保护膜，该膜的分子间隙比CO2 , O2 的截面小，隔离呈酸性的冷凝水与水中含有的游离氧与金属内壁接触，防止了系统氧腐蚀和弱碳酸腐蚀的发生，从而既保证蒸汽冷凝水铁离子含铁量降到每升0.1毫克以下，达到国标GB1576-2001《工业锅炉水质》要求，并且碱度、PH 值、硬度、氯根均符合给水标准，蒸汽冷凝水回用到锅炉能明显改善炉水品质，并且大大地降低排污率，水处理设备用盐量也会大幅度下降，因为锅炉给水主要部分采用了冷凝水，水处理设备制的软水只做为了锅炉需要的少量的补充水。冷凝水热值大约为蒸汽热值的20%，高温蒸汽冷凝水回用能提高锅炉补水的温度，节能与节水并行，效率连效益同增。
BF－31T凝结水系统保护剂不仅能有效减少蒸汽冷凝水铁离子含量，还能保护锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备或管网不再腐蚀、穿孔、泄露，真正实现了标本兼治。

北京化工大学
北京化新通达清洗技术有限公司
北京安运通源节能环保科技有限公司
颜辉 经理
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锅炉蒸汽凝结水铁离子超标除铁保护技术、锅炉及供热系统高效防腐阻垢技术、锅炉水处理及水质自动监测控制系统。
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