张白雪， 宫 杰
(滨州市特种设备检验研究所，山东 滨州 256600)
从化工爆管事故看垢下腐蚀
张白雪， 宫 杰
(滨州市特种设备检验研究所，山东 滨州 256600)
以我国最近发生的化工爆管事故原因分析为切入点，研究了垢下腐蚀的腐蚀原理、事故成因、预防措施，并提出自己的观点。
爆管事故；垢下腐蚀；溶氧量；水处理
随着我国社会的高速发展，化工行业发展成为我国经济增长的重要支点，但是，快速涌现出的化工厂背后却隐藏着重大的安全风险。从“7.16”山东日照液化球罐爆炸，到“10.21”济南平邑化工厂爆炸，化工爆炸事故不断出现。本文所探讨研究的就是一类容易被忽视的直接危害设备安全运行的隐患——垢下腐蚀。
1 实际案例山东某化工厂发生爆管事故，图1为发生爆裂的一段管道。通过对断口观察可以看到，断面一侧有明显撕裂痕迹，爆管内侧有明显的腐蚀坑。该管道承受压力大约为17.5 MPa。锅炉型号为：HG-1170/17.5-YMI。
事故原因分析：
首先，对该公司循环系统内所有水汽质量进行化验分析，标准参照GB/T 12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》 ，结果如下：
通过对该锅炉水质的全面分析(见第70页表1)，可发现以下问题：a)给水溶解氧超标，钠离子含量超标；b)饱和蒸汽钠离子含量超标；c)过热蒸汽钠离子含量超标；d)锅炉水磷酸根含量超标；e)凝结水钠离子含量超标；f)溶解氧超标；g)给水硬度异常。
图1 化工爆裂管道
2 原理分析在运行的锅炉中，炉体内金属表面是一层Fe3O4氧化膜，氧化膜由钢材料中的Fe与高温水蒸气反应而来。反应式见式(1)。
(1)
该氧化膜致密，且对炉体有良好的保护作用，一定程度阻止锅炉的腐蚀。如果锅炉水pH值未控制在合理的范围内，锅炉这层氧化膜将遭到破坏，从而引起严重的腐蚀。经过研究，pH值在10～12时腐蚀速度最小，过高或过低都会使腐蚀速度加剧。但是，当有沉积物附着在这层氧化膜表面时，情况又发生了明显的变化。沉积物处的导热能力较差，导致该处温度急剧升高，水蒸气在这里蒸发浓缩倍数增加，如果锅炉水中带有较多盐类成分，那么这些盐类成分就会在沉积物处大量集聚。而这些盐类成分复杂，会造成金属腐蚀加剧，严重可导致锅炉爆裂。这种后果严重的腐蚀就是垢下腐蚀。若锅炉水中有游离的OH-时，沉积物处的水蒸气浓缩会导致水中OH-离子含量增加，引起pH值升高，过高的pH值带来的垢下腐蚀为碱性腐蚀；如果锅炉水中含有MgCl2和CaCl2，即，含有硬度成分，那么会发生式(2)、(3)的反应。
表1 锅炉水质分析结果[1]
(2)
(3)
反应会产生大量的H+，发生电化学反应，见式(4)、(5)。
阳极反应：
(4)
阴极反应：
(5)
沉积物附近的H2不能快速扩散到水汽分界层，会在管壁积累，与钢结构反应，造成钢脱碳，导致钢强度降低，并生成使金属易产生裂纹的CH4。反应如式(6)。
(6)
在这起发生爆管事故的化工企业案例中，由于水处理工作未做好，溶解氧超标，这给腐蚀创造了良好的条件，而锅炉水系统钠离子明显超标，说明水汽中含盐量很高，这些盐类易在锅炉内壁附着沉积。对于这起事故，直接原因是沉积物沉积在里管壁的向火侧，而蒸汽带盐较多，造成很严重的垢下腐蚀，又由于锅炉压力比较高，因此造成管壁撕裂爆管[2]。
3 结论在生产中，如果有水处理操作不当，造成水汽质量超标，均会为发生严重的生产事故埋下伏笔。而该事故的原因就是垢下腐蚀，引起垢下腐蚀的主要因素是蒸汽品质不好，含盐量较高，水处理溶解氧不达标，造成腐蚀加剧。因此，为了防止垢下腐蚀，尤其应该重视水处理工作，在锅炉新装投入运行前，应首先进行化学清洗，在炉壁形成致密保护膜，正常运行期间，也应定期清洗，将沉积物等腐蚀产物清除。此外，还应保证给水水质，防止给水系统腐蚀带入系统大量铜离子、铁离子。同时，在停炉期间要做好停炉保护工作。只有这样，才能最大限度地杜绝垢下腐蚀对锅炉的危害，保护企业职工的生命安全，保证企业的正常生产运行。
[1] 曹杰玉，宋敬霞，孙本达.火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量:GB/T 12145-2008[S].北京：中国标准出版社,2008.
[2] 热力发电厂水处理[M].北京：中国电力出版社,2011.
Corrosion under scale in chemical explosion accident
ZHANG Baixue, GONG Jie
(Binzhou City Special Equipment Inspection Institute, Binzhou Shandong 256600, China)
Based on the analysis of the causes of recent chemical explosion accident in China, this paper studies the corrosion principle, accident formation and preventive measures, and puts forward the views.
explosion accident; corrosion under scale; dissolved oxygen; water treatment
2017-01-16
张白雪，女，1990年出生，本科，现从事理化检验方面工作。
10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.02.22
TQ050.9
A
1004-7050(2017)02-0069-02
专题讨论
