氧腐蚀是一种严重的腐蚀形式，会严重损害锅炉系统的完整性和效率。如果没有充分的机械除氧和化学除氧，给水中的溶解氧就会进入锅炉。虽然部分氧气会随蒸汽闪蒸排出，但剩余的氧气会主动攻击锅炉金属，导致严重损坏。
氧腐蚀的机理
热水中的氧气具有高度腐蚀性。即使浓度很低，也可能通过电化学过程引发严重问题。这个过程会产生氧化铁，在锅炉换热表面形成沉积物，从而降低整体效率和可靠性。
描述氧腐蚀的电化学反应如下：
- 阳极： $\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2\text{e}^-$
- 阴极： $\frac{1}{2}\text{O}_2 + \text{H}_2\text{O} + 2\text{e}^- \rightarrow 2\text{OH}^-$
- 总反应： $\text{Fe} + \frac{1}{2}\text{O}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Fe(OH)}_2$
温度升高会提供额外的能量，加速金属表面的这些反应，从而导致快速且严重的腐蚀。
氧腐蚀的后果
氧腐蚀的主要后果是局部点蚀，由于其集中性，这种腐蚀尤为严重。这种点蚀可能导致设备过早失效。此外，含有氨的水，尤其是在有氧存在的情况下，会轻易腐蚀给水系统中常见的铜和含铜合金。由此产生的腐蚀产物会在锅炉内部形成沉积物，进一步阻碍热传递和运行可靠性。
可接受的溶解氧水平
任何锅炉系统可接受的溶解氧（DO）水平受多种因素影响：
- 给水温度
- pH值
- 流速
- 溶解固体含量
- 系统的冶金特性和物理状况
通常，为了完全防止氧腐蚀，补给水中氧的限值通常规定为 0.10 mg/kg (0.10 ppm)。
预防与控制策略
有效预防氧腐蚀需要采取多方面的方法，结合机械和化学手段。
机械除氧
机械除氧系统，例如除氧加热器，通过加热水并降低其分压，物理去除给水中的溶解气体。这是防止氧气进入的第一道防线。
化学除氧
在机械除氧之后，使用化学除氧剂对于实现完全保护至关重要。这些化学物质与残余的溶解氧反应，中和其腐蚀潜力。常见的除氧剂包括亚硫酸钠、肼和有机除氧剂。
膜接触器
膜接触器提供了一种替代或补充的除氧方法。这些系统使用半透膜去除水中的溶解气体，而无需水与汽提气体直接接触，从而提供高效且稳定的除氧效果。
AquaChain 工程提示
定期检查锅炉管道的局部点蚀，尤其是在高热通量或湍流区域。点蚀是氧腐蚀的典型特征，通过目视检查或无损检测及早发现可以防止灾难性故障。确保溶解氧分析仪校准正确，以维持对给水质量的准确监测。
常见问题解答
问1：为什么氧气在热水中腐蚀性更强？
答1：较高的温度增加了水分子和氧气的动能，加速了导致金属表面腐蚀的电化学反应。
问2：锅炉氧腐蚀的主要指标是什么？
答2：最常见的指标是锅炉管道和内表面的局部点蚀。其他迹象包括氧化铁沉积物和传热效率降低。
问3：氧腐蚀能完全消除吗？
答3：虽然实现100%消除具有挑战性，但通过高效机械除氧、适当的化学除氧剂以及持续监测相结合，可以将溶解氧降低到非常低的可接受水平，从而有效防止严重的氧腐蚀。
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