船舶废气锅炉海水腐蚀防护

船舶废气锅炉在运行过程中，若海水作为冷却介质或因冷凝器泄漏进入锅炉系统，会引发严重的海水腐蚀问题。海水含有大量氯离子（Cl⁻）、硫酸根离子（SO₄²⁻）等腐蚀性成分，其中氯离子会破坏金属表面的保护膜，加速电化学腐蚀反应；而硫酸根离子在高温下可能转化为硫酸，对金属造成酸性腐蚀。以下是针对海水腐蚀的防护措施及分析：

一、腐蚀原因分析

1. 氯离子腐蚀
   海水中的氯离子具有强氧化性，能穿透金属表面的氧化膜，直接与金属基体反应，形成点蚀或溃疡状腐蚀。例如，锅炉受热面管壁在氯离子作用下可能出现局部穿孔。

2. 酸性腐蚀
   若海水漏入锅炉系统，其中的硫酸盐在高温下分解生成硫酸（H₂SO₄），与金属反应生成硫酸盐，导致管壁减薄。此外，燃油中的硫燃烧后生成的二氧化硫（SO₂）进一步氧化为三氧化硫（SO₃），与水蒸气结合形成硫酸蒸气，在低温受热面（如省煤器、空气预热器）凝结，引发低温腐蚀。

3. 氧腐蚀
   溶解氧是电化学腐蚀的催化剂。若锅炉给水温度过低或除氧不彻底，水中残留的溶解氧会与金属反应，生成氧化铁（Fe₃O₄）等腐蚀产物，导致管壁坑蚀。

4. 缝隙腐蚀
   锅炉结构中存在的缝隙（如管板与管子连接处）会因介质滞留形成浓差电池，加剧局部腐蚀。例如，沉积物下的金属因缺氧而成为阳极，优先被腐蚀。

二、防护措施

1. 材质升级与表面处理

• 耐腐蚀合金：采用耐海水腐蚀钢（如09Cr2AlMoRe）、双相不锈钢（如2205）或钛合金等材料，提高锅炉本体抗腐蚀能力。

• 金属热喷涂：在锅炉受热面喷涂锌、铝或锌铝合金，形成牺牲阳极保护层，延缓基体金属腐蚀。

• 涂层保护：

• 环氧涂料：具有优异的耐化学性和附着力，适用于锅炉内部防腐蚀。

• 富锌涂料：锌粉作为牺牲阳极，保护金属基体，适用于高温环境。

• 陶瓷涂层：如氧化铝陶瓷，具有高硬度和耐磨损性，适用于易受冲刷的部位。

2. 电化学保护

• 牺牲阳极法：在锅炉结构中安装锌、铝或镁合金阳极，通过电化学反应优先腐蚀阳极，保护阴极（锅炉金属）。适用于局部区域防护，如海水接触部位。

• 外加电流阴极保护：通过外部电源向锅炉金属施加直流电，使其成为阴极而免受腐蚀。适用于大型复杂结构，如船体与锅炉的联合保护。

3. 介质控制

• 水质管理：

• 严格控制锅炉给水含盐量，通过排污降低锅水氯离子浓度。

• 调节锅水pH值至9-11，形成稳定的氧化膜，抑制碱性腐蚀。

• 添加缓蚀剂（如有机胺类），在金属表面形成保护膜，减缓腐蚀速率。

• 除氧处理：采用热力除氧或化学除氧（如联氨）去除给水中的溶解氧，防止氧腐蚀。

4. 结构优化与维护

• 避免缝隙设计：在锅炉制造中减少结构缝隙，或采用密封填料（如聚四氟乙烯）隔离腐蚀介质。

• 定期清理：清除锅炉受热面沉积物（如泥渣、烟灰），防止局部浓缩腐蚀。

• 局部更换：对腐蚀严重的管段进行更换，注意新旧管材膨胀系数匹配，避免应力集中。

5. 运行参数控制

• 提高炉膛温度：采用低过量空气系数燃烧，减少三氧化硫生成，降低低温腐蚀风险。

• 控制排烟温度：保持排烟温度高于烟气露点（通常>150℃），防止硫酸蒸气凝结。

• 空气再循环：在空气预热器入口引入热空气，提高管壁温度至露点以上。

三、管理策略

1. 定期检测：通过超声波测厚、电化学阻抗谱等技术监测锅炉腐蚀速率，评估防护效果。

2. 腐蚀监测系统：安装在线腐蚀监测设备，实时跟踪关键部位（如省煤器、空气预热器）的腐蚀状态。

3. 应急预案：制定海水泄漏应急处理流程，如立即停炉、排放海水、冲洗系统等，防止腐蚀扩大。