某电厂锅炉水冷壁管减薄原因分析_季文波.pdf

某电厂锅炉水冷壁管减薄原因分析 季文波，康龙基，王 硕（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨）摘 要：某电厂锅炉螺旋段水冷壁吹灰器区域大量管子长时间运行后壁厚发生减薄，管子牌号为，规格为 。本文对水冷壁样管进行了取样研究分析，主要工作内容为宏观检查、几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能检测、金相分析及扫描电子显微镜（）分析。综合分析表明：水冷壁样管向火侧管壁减薄的主要原因是样管向火侧发生高温硫腐蚀，导致管子壁厚减薄。关键词：水冷壁；高温硫腐蚀；壁厚减薄中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：季文波（），男，本科，高级工程师，从事锅炉及压力容器制造工作。引言本文所研究机组为 超超临界锅炉，运行时长约 小时，机组为调峰机组，负荷变化较频繁。停机检修时发现螺旋段水冷壁吹灰器区域大量管子壁厚减薄情况，标高约在 ，为研究管子壁厚减薄原因，现场进行了取样，管子材质为，规格为 。试验结果及分析 宏观检查样管的横截面宏观形貌见图 所示，样管未发现明显胀粗、变形现象，样管通长向火侧均有不同程度的管壁减薄。样管向火侧大体上可分为管壁上侧区、中间区和下侧区。样管向火侧中间区两端与圆心连线的夹角约 之间，中间区仍保持圆弧形状，壁厚减薄较小，外表面可见不均匀的红褐色腐蚀产物堆积，中间区腐蚀产物层较薄。样管向火侧上侧区与中间区过渡处有一明显的腐蚀凹槽，上侧区金属管壁厚明显减薄。上侧区外表面的腐蚀产物大部分为致密的黑色腐蚀产物，腐蚀产物较薄；靠近扁钢根部的局部区域的腐蚀产物在黑色致密层外仍有不均匀的红褐色腐蚀产物堆积。样管向火侧下侧区金属管壁厚也可见减薄，下侧区外表面可见较厚的腐蚀产物堆积，最外层腐蚀产物较疏松，呈灰黑色和红褐色。管子与扁钢焊接处，角焊缝的焊肉较饱满，管子内表面没有明显的腐蚀现象。图 样管横截面宏观形貌 几何尺寸测量在样管取环状试样进行外径及壁厚尺寸测量，试样外径的测量位置为管子的向火侧与其对应的背火侧，壁厚及外径测量时在每个区域均测量 个值，测量结果的平均值见表、表。第 期锅 炉 制 造 年 月 表 外径测量结果（）项目下侧区域平均值管壁中间区平均值上侧区平均值试样 标准值 化学成分分析在样管上取化学试样，采用 型直读光谱仪进行化学成份分析，分析结果如表 所示。结果显示：样管母材的化学成分含量均符合 标准对 的规定。表 壁厚测量结果（）项目向火侧下侧区中间区上侧区平均值壁厚减薄率平均值平均值壁厚减薄率背火侧平均值试样 标准值 表 样管母材化学成分分析结果（）项目 标准值 力学性能检测）室温拉伸试验。在样管背火侧取条状试样进行室温拉伸试验，试验结果见表。结果表明，样管母材的强度、塑性均符合 标准对 的规定。表 样管母材室温拉伸性能检测结果项目抗拉强度（）屈服强度（）断后伸长率（）标准值）硬度检测。在样管上取样进行布氏硬度试验，试验结果见表。结果表明样管背火侧和向火侧母材的硬度值符合 及第 号修改单对 的规定。表 样管硬度检测结果（）项目检测位置实测值平均值标准值试样向火侧下侧区 中间区 上侧区 背火侧 金相分析在样管上取样进行金相分析，对试样进行磨制和抛光，采用 硝酸酒精溶液浸蚀后，观察显微组织，样管向火侧和背火侧的显微组织均为铁素体 珠光体，晶粒度为 级，晶粒均匀，未发现过热、老化组织，见图 和图 所示。图 向火侧显微组织形貌图 背火侧显微组织形貌 分析采用金相试样作为 试样。将试样放入无水酒精中进行超声波清洗，清洗完成后采锅 炉 制 造 总第 期用扫描电镜及能谱检测仪对试样向火侧腐蚀产物进行观察检测。向火侧上侧区、中间区、下侧区腐蚀产物的主要元素均为、，且均含有较高含量的。能谱检测结果见表，样管向火侧中间区腐蚀产物的能谱检测如图 所示。图 样管向火侧中间区腐蚀产物检测衍射图表 试样向火侧腐蚀产物能谱检测结果（）元素上侧区 中间区 下侧区 综合分析）由试验结果可知，样管母材的化学成分、拉伸性能、硬度值、显微组织及晶粒度均符合 标准对 的规定。）由宏观观察和几何尺寸测量可知，样管向火侧可分为上侧区、中间区和下侧区，上侧区和下侧区分别在中间区两侧，中间区外表面仍保持圆弧形状。上侧区和下侧区均可见明显的金属管壁厚减薄，在上侧区与中间区过渡处可见明显的腐蚀凹槽，上侧区壁厚减薄最严重，下侧区次之，中间区壁厚减薄较小。上侧区、中间区和下侧区外表面均有腐蚀产物堆积，下侧区外表面腐蚀产物堆积厚度最大，中间区次之，上侧区大部分区域腐蚀产物较薄仅靠近扁钢根部区域腐蚀产物堆积相对较厚。通过宏观形貌判断样管向火侧受到腐蚀作用而导致金属管壁厚减薄。）通过扫描电镜观察可知，样管向火侧上侧区、中间区和下侧区外表面腐蚀产物的主要元素均为、，均含有较高含量的（含量高达（），判断样管向火侧外表面的腐蚀产物主要为铁的氧化物与硫化物，因此，判断样管向火侧发生了高温硫腐蚀。综上所述，样管向火侧发生壁厚减薄的主要原因是样管向火侧发生高温硫腐蚀，导致壁厚减薄。上侧区腐蚀减薄较下侧区严重的原因可能是上侧区周边的烟风作用使得腐蚀产物不能形成有效堆积，使样管基体始终与腐蚀气氛接触，进而加速了管壁腐蚀。烟风的来源可能是上侧区形成了小区域湍流或吹灰器产生的烟气扰动。结论）锅炉水冷壁管子壁厚减薄样管原始母材的化学成分、拉伸性能、硬度值、显微组织及晶粒度符合 标准对 的规定。）锅炉水冷壁样管向火侧管壁减薄的主要原因是：样管向火侧发生高温硫腐蚀，导致管子壁厚减薄。参考文献 李强 锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及解决措施 山东电力技术，（）：关鑫源，姚学会，李鑫杰 超临界锅炉水冷壁壁厚减薄原因分析及预防 锅炉技术，（）：贺红梅，崔朝英，李立明 火电厂水冷壁管腐蚀失效常见形式简介 理化检验 物理分册，（）：，王胜，辛以波 水冷壁管高温腐蚀及冲刷分析腐蚀科学与防护技术，（）：张国兵 水冷壁产生高温腐蚀的原因分析及其解决措施 热力发电，（）：欢欢欢欢欢迎迎迎迎迎订订订订订阅阅阅阅阅 欢欢欢欢欢迎迎迎迎迎投投投投投稿稿稿稿稿欢欢欢欢欢迎迎迎迎迎刊刊刊刊刊登登登登登广广广广广告告告告告信信信信信息息息息息 第 期 季文波，等：某电厂锅炉水冷壁管减薄原因分析