某循环流化床锅炉水冷壁爆管原因分析

1.5垢样成分分析

对爆口附近的管子内壁垢层进行能谱分析,垢层成分见图3｡从图中可以看出,垢层中主要有O､Fe､C､Mn､P等元素,其中O来自于铁的氧化物,Fe､C､Mn来源于基体金属材料,Na､P来自于水处理中加入的磷酸盐｡

2爆管原因分析

管子的化学成分和机械性能分析显示管子符合标准要求;爆口宏观形貌表明其为典型的脆性开裂;金相组织分析发现在管子内壁垢层下存在大量微裂纹,且内壁有明显的脱碳层;能谱分析未发现垢样中有异常元素,以上各项分析结果表明爆管是由氢损伤导致的｡

本次爆管发生在炉膛下部卫燃带以上80cm区域,该区域热负荷高,管外壁温度高,管内工质处于由水向汽水混合物转变过程,因蒸汽溶盐能力非常小,所以该部位炉水中的盐被浓缩,因而其水质逐渐恶化,导致杂质和腐蚀物等易在该部位积聚,使积聚部位传热恶化,产生局部垢下浓缩｡

垢下浓缩使得垢下的氧化铁保护膜被破坏,发生垢下反应:4H2O+3Fe=Fe3O4+8[H],加快内壁金属腐蚀速度,生成的原子态氢化学活性高,又因垢层阻挡难以扩散到汽水混合物中,因而其向金属基体扩散,与金属组织中的渗碳体发生化学反应:Fe3C+4[H]=3Fe+CH4,造成微观组织脱碳,所生成的甲烷分子由于扩散系数低,聚集于晶界处,产生很大内应力,引起晶界开裂,所以垢层下可看到大量微裂纹｡随着氢损伤的加剧,晶间裂纹不断生成长大并连接起来,使基体强度､韧性及塑性等性能急剧降低,最终导致爆管｡

3预防措施

为避免氢损伤的再次发生,确保锅炉的长期安全运行,根据氢损伤产生的特点,需要采取以下措施进行防范:

1)加强金属监督｡采取测厚､X射线照相及金相抽查等方法,定期对易发生氢损伤区域的水冷壁管进行检测,及时更换已发生氢损伤的管段,并在更换结束后进行化学清洗｡

2)加强化学监督｡严格控制给水品质,避免因给水不合格导致管内结垢,引起垢下浓缩;加强锅炉排污管理,确保炉水品质合格;定期进行化学清洗,除去管内沉积物;做好停炉保护,防止停炉期间发生腐蚀｡

3)改善炉内燃烧环境｡通过调整燃烧､合理配风,降低管壁温度,防止超温;防止锅炉长期低负荷运行,避免因水冷壁管水动力循环不稳定,导致个别管子产生循环停滞现象｡

4)严格运行管理｡要求司炉人员严格按照规程操作,避免人为操作引起的安全隐患｡

4结论

本次爆管后,电厂技术人员对锅炉采取了以上预防措施,经过半年的实际运行,目前锅炉进行内部检验,未发现氢腐蚀现象,说明以上措施合理有效,对相关锅炉预防氢腐蚀有一定的参考作用｡

文献信息：盖红德,王建华,戴家辉,马加朋,郭雷,何山,张建华.某循环流化床锅炉水冷壁爆管原因分析[J].中国特种设备安全,2016,02:60-62.

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