锅炉省煤器管穿孔原因分析

锅炉省煤器管穿孔原因分析锅炉省煤器管穿孔原因分析 某单位一台 kctk35 402100 锅炉于 1994 年底投入运行 在 运行两年多时间内省煤器管发生多次爆管漏水事故 1996 年该 锅炉第三层省煤器管发生漏水现象 在恢复运行了两个月后第二 层省煤器管又出现漏水现象 该锅炉工作压力 3 9mpa 蒸发量 3 5t h 省煤器管材料为 20g 钢 规格为 28mm 3mm 为防止类似 事故重复发生 对第二层省煤器管穿孔原因进行了分析研究 1 理化检验 1 1 宏观检验 穿孔管段位于省煤器下部 其管外壁氧化皮呈片状剥落 在穿 孔附近剥落更为严重 见图 1 管内壁存在较多大小及深度不一 的圆形腐蚀斑及腐蚀凹坑 腐蚀凹坑的尺寸一般为 5mm 1 2mm 1 5mm 0 3mm 凹坑内有黑色腐蚀产物 除此之外 管内壁上还存在大小不等的圆形腐蚀鼓包 直径为 1 5mm 鼓包 表面呈现砖红色 其内有黑色粉末状物 剥去鼓包可见到一溃疡坑 坑 内堆着黑色腐蚀产物 且腐蚀产物越多 腐蚀坑就越深 在穿孔处及穿孔附近其管子壁厚都有减薄现象 最厚为 2mm 减薄了 1mm 在穿孔处壁厚仅为 0 2mm 减薄了 2 8mm 在 内壁腐蚀不很严重处 其壁厚也有减薄现象 表明该处壁厚减薄是 由于外壁腐蚀而引起的 整段管子内壁水垢均很薄 水垢厚约为 0 5mm 1 2 化学成分分析 在穿孔管上取样进行化学成分分析 质量分数 结果列于表 1 可见 该穿孔管化学成分符合 gb t699 1998 标准中 20g 钢的 技术要求 1 3 金相检验 在穿孔部位截取纵向及横向试样 经磨制 抛光 在光学显微 镜下观察 该管子材料非金属夹杂物按 gb t10561 1989 钢中非 金属夹杂物显微评定方法 标准评定为 a1 和 d1 总量为 2 级 横截面试样经 4 硝酸酒精溶液侵蚀后观察 管内壁有腐蚀凹坑 凹坑内充满灰黑色氧化物 1 4 扫描电镜及能谱分析 用 philips 公司 xl230 扫描电镜 sem 及 dx24x 射线能谱色 散谱 eds 分别对穿孔处内外壁不同区域进行观察 穿孔管内壁 腐蚀鼓包处及腐蚀凹坑处经能谱分析含较多的氧 电镜观察到的 腐蚀产物为氧化物 表明管子内壁发生了氧腐蚀 图 6 为腐蚀鼓 包形貌 图 7 为腐蚀凹坑处腐蚀产物的形貌 在穿孔管外壁检测到较多的氧和硫 其腐蚀产物的电镜形貌 见图 8 表明管子外壁受到氧和硫的腐蚀 2 结果分析结果分析 1 化学成分分析结果表明 省煤器管材料符合 gb t699 1998 中 20g 钢的规定要求 2 金相检验结果表明 穿孔管材料中夹杂物含量不高 其显微 组织正常 3 穿孔管内壁水垢很薄 可判定该锅炉给水硬度合格 4 穿孔管内壁存在较多大小不等的红褐色鼓包 且其内有黑 色粉状物 剥去鼓包则呈现一溃疡坑 这些是氧腐蚀的宏观特征 金相检验及扫描电镜也都观察到了氧化物腐蚀产物 能谱分析 结果表明 腐蚀鼓包及腐蚀凹坑处均含较多的氧 这也说明穿孔管 内壁发生了较严重的氧腐蚀 表明了给水除氧处理不良 经调查 在运行过程中 除氧设备曾发生过故障 因未能及时修理导致了除 氧不良 5 在穿孔管外壁检测到较多的氧和硫 扫描电镜也观察到各 种形态的腐蚀产物 表明了管子减薄处外壁产生了氧化腐蚀和硫 腐蚀 经调查 上层省煤器曾数次发生爆管漏水现象 致使管内炉 水大量喷射到下部炉管上 由于管子温度较高 遇到炉水后会发生 强烈氧化腐蚀 形成大量氧化皮剥落 硫腐蚀的产生是由于烟气 中含有一定量的 so2 和 so3 在正常状态下 气态的 so2 和 so3 在不很高的温度下对金属不产生腐蚀作用 但如果 so2 和 so3 遇 到水就会生成弱的亚硫酸和硫酸 它们对金属有腐蚀作用 由于 上层省煤器泄漏水条件的存在 极易发生硫腐蚀 另外 当省煤器 温度较低时 烟气中的水蒸气如果凝结成水 也会与烟气中的 so2 和 so3 结合生成弱的亚硫酸和硫酸 并凝聚在省煤器管外表面 使 其受到硫腐蚀 这种硫腐蚀通常发生在烟气温度低于 露点 时 据有关资料介绍 烟气中 so2 和 so3 含量越高 则露点温度越高 无 so3 的烟气 露点约为 50 若烟气中含有少量 so3 就会使露 点温度明显升高 可达 120 160 管壁温度愈低或烟气的露点 温度越高 则愈易发生硫的低温腐蚀 3 结论结论 该省煤器管在外壁受到严重氧化腐蚀和硫腐蚀的同时 给水 中的溶解氧对其内壁也产生腐蚀 导致其在短时间内穿孔漏水 应该指出的是 外壁的氧化腐蚀为化学腐蚀 而内壁的腐蚀是溶解 氧腐蚀 为电化学腐蚀 两者腐蚀机理不