中出在线视频-制服丝袜综合网-制服 丝袜 亚洲 中文 综合-只有精品-直接看毛片-正在播放亚洲一区

    鍋爐水冷壁爆管的原因是多方面的，就氫損壞而言，又有酸腐蝕、堿腐蝕、水蒸汽腐蝕等多種形式。由于工質(zhì)、材質(zhì)及運(yùn)行工況的不同，各種腐蝕形式交錯(cuò)發(fā)生，本文通過對(duì)某廠410 t/h鍋爐水冷壁爆管原因分析，確認(rèn)了引發(fā)氫損壞的主要因素是堿性腐蝕，現(xiàn)將分析過程介紹如下。
1、爆管狀況及受損爐管的位置分布
1.1爆管狀況
    某電廠鍋爐是HG - 410/9.8 - YM12型高壓自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐，于1993年投入運(yùn)行。該爐爐水采用協(xié)調(diào)磷酸鹽處理，爐水磷酸根控制標(biāo)準(zhǔn)為2～10 mg[L，給水采用加氨調(diào)節(jié)pH值方式。該廠在2000年底及以后接連發(fā)生3次爆管事故，見表l(n表示根數(shù)，爆口標(biāo)高均在20 m左右)。
    發(fā)生第1次爆管后，經(jīng)檢測(cè)分析認(rèn)為爆口處原金屬組織有缺陷。發(fā)生第3次爆管后，吉林省電力科學(xué)研究院組織有關(guān)專業(yè)人員到現(xiàn)場(chǎng)了解情況，根據(jù)實(shí)際情況提出了調(diào)整鍋爐燃燒及爐水加藥濃度等臨時(shí)措施。2001年7月10～25日，該機(jī)組進(jìn)行擴(kuò)大性小修，發(fā)現(xiàn)有48根水冷壁管存在缺陷（現(xiàn)已全部更換），有的腐蝕已相當(dāng)嚴(yán)重。2001年7月25日進(jìn)行修后水壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)2根水冷壁管發(fā)生漏泄，位置是從左墻南數(shù)第59根和第64根，標(biāo)高均在20 m左右，經(jīng)查2根水冷壁管各有一處腐蝕陷坑，并附有大量的腐蝕產(chǎn)物。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1.2受損爐管的位置分布
    從2000年12月17日到2001年7月25日，發(fā)現(xiàn)該爐共有53根水冷壁管有缺陷，在前、后、左、右墻分布數(shù)量22、12、12、7根。從位置分布看，爐管損壞在四側(cè)墻均有發(fā)生，但標(biāo)高主要集中在14～22 m，屬熱負(fù)荷較高的部位，說明熱負(fù)荷對(duì)腐蝕有一定的影響。
2、鍋爐燃燒狀況調(diào)查
    從1993年投產(chǎn)至今，鍋爐燃用煤質(zhì)一直較差，其低位發(fā)熱量偏低，水分和灰分較高，使三次風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)速高于設(shè)計(jì)值，且無任何監(jiān)視手段。在2套制粉系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，大量高速、低溫的三次風(fēng)噴入爐膛，對(duì)燃燒產(chǎn)生以下不利影響：
    a．降低爐膛火焰溫度，著火推遲；
    b．三次風(fēng)穿入火炬，擾亂了爐內(nèi)正常的空氣動(dòng)力場(chǎng)，引起氣流貼壁現(xiàn)象；
    c．三次風(fēng)含粉量較多，使得火焰拖長(zhǎng)。
    1997年空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)表明，切圓偏向左側(cè)爐墻，使得左側(cè)爐墻熱負(fù)荷偏高。從損壞爐管分布情況看，左墻偏左損壞的水冷壁管根數(shù)并不是最多，但爆管位置多集中在標(biāo)高20 m左右，說明局部熱負(fù)荷的影響要高于整體熱負(fù)荷的影響。
3、爆口的宏觀與微觀檢查分析
3.1宏觀檢查結(jié)果
    水冷壁管爆口的宏觀形貌見圖1，爆口位于向火側(cè)，呈“窗口”狀，爆口長(zhǎng)80 mm，寬40 mm，爆口附近管徑?jīng)]有脹粗，呈脆性開裂。爆口附近管內(nèi)向火側(cè)有明顯的腐蝕區(qū)，腐蝕區(qū)內(nèi)表面光滑，呈黑色，腐蝕較為均勻，腐蝕減薄1. 5～2.0 mm，腐蝕產(chǎn)物可用銳器剝離，有氣孔和夾層（后2次爆破管管樣腐蝕產(chǎn)物已在爆管時(shí)飛出）。腐蝕區(qū)以外的內(nèi)表面為厚度約0.2 mm的棕紅色垢層，表面光滑。3次爆管宏觀特征相同。對(duì)第3次爆管的鄰管進(jìn)行了金相檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其向、背火側(cè)金相組織均為正常組織。
3.2微觀檢查及試驗(yàn)分析
3.2.1微觀檢查
    a．從爆口處管內(nèi)壁取樣，通過浸蝕前觀察發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁存在大量裂紋，裂紋內(nèi)無腐蝕產(chǎn)物，見圖2a；
    b．從爆口處邊緣（管內(nèi)壁）取樣觀察，內(nèi)壁存在大量沿晶裂紋，裂紋周圍脫碳，珠光體明顯減少，見圖2b；
    c．從爆口邊緣處橫截面取樣觀察，管內(nèi)壁有脫碳現(xiàn)象，脫碳程度由內(nèi)壁向外壁逐漸減少，脫碳層深度為0.5 mm，橫截面脫碳層內(nèi)存在沿晶裂紋，裂紋在脫碳層內(nèi)產(chǎn)生，脫碳層至管外壁金相組織正常，為帶狀珠光體十鐵素體，見圖2c;
    d．距爆口50 mm處水冷壁管向火側(cè)內(nèi)壁金相組織為帶狀珠光體十鐵素體，無裂紋及脫碳層存在，組織正常，見圖2d。
3.2.2力學(xué)性能試驗(yàn)分析
    在距爆口30～250 mm處取樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果見表2分別表示屈服極限、強(qiáng)度極限和延伸率)。從金屬檢驗(yàn)結(jié)果看，爆口區(qū)存在明顯的脫碳現(xiàn)象和沿晶裂紋，但爆口附近部位材料的力學(xué)性能未見下降。
4、腐蝕產(chǎn)物的宏觀結(jié)構(gòu)與結(jié)垢化學(xué)分析
4.1宏觀結(jié)構(gòu)
    由于在爆管發(fā)生的同時(shí)，爆口處的大量腐蝕產(chǎn)物隨之飛出，所以檢查第1、2、3次爆管管樣時(shí)，沒有檢查到腐蝕坑及腐蝕產(chǎn)物的具體形狀。擴(kuò)大性小修期間檢查出的以及修后水壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的管樣為分析工作提供了有力的物證，見圖3。圖3中a、b是同一根管樣，圖b是將圖a管樣的部分腐蝕產(chǎn)物剝離后露出白色鹽類濃縮物的照片。
    用機(jī)械方法去除腐蝕產(chǎn)物，可見銀白色的金屬基體，光滑但不平，明顯可見彎彎曲曲的小溝道；靠近基體的是黑色的Fe304層，厚約0.1～0.2 mm；在Fe304層的上方是若干個(gè)大約15 mm×10 mm×6 mm的Fe304塊，經(jīng)分析Fe304占99%以上，P205只占1%左右；Fe304塊之間是白色至微黃色的鹽類沉積物，腐蝕產(chǎn)物的最表層呈棕紅色，明顯可見微小氣孔，表層的局部地方有很多微小的黃亮色顆粒。經(jīng)中國科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所電子能譜分析，鹽類沉積物的主要成分為磷、鈉、鐵，另外有少量的硅、鈣、銅；黃亮色顆粒主要是銅、鐵、硅的化合物，并且大部分是單質(zhì)銅。
4.2結(jié)垢化學(xué)分析
    根據(jù)檢查分析，水冷壁向火側(cè)結(jié)垢量平均為290 g／m2，垢厚0.3～0.5mm，呈棕紅色，F(xiàn)e203、Cu0、P205、Ca0+Mg0的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為58. 78%、23. 58%、8.27%、5.05%。另外發(fā)現(xiàn)一處腐蝕區(qū)的腐蝕產(chǎn)物脫落后又結(jié)上棕紅色垢層，垢層厚度約為非腐蝕區(qū)垢層厚度的1/3～2/3，該垢層為腐蝕產(chǎn)物脫落后結(jié)成，從厚度及腐蝕減簿情況可以初步斷定該區(qū)域的腐蝕主要發(fā)生在5a前。從擴(kuò)大性小修割管情況看，有很多水冷壁管的垢層發(fā)生局部脫落，脫落垢層的直徑為3～10mm，這可能與垢質(zhì)、鍋爐燃燒狀況等因素有關(guān)。
4.3歷年水質(zhì)調(diào)查
    從歷年的所有水質(zhì)指標(biāo)分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該爐爐水的大部分指標(biāo)基本都處在合格范圍內(nèi)，但爐水R值偏離標(biāo)準(zhǔn)(2.2～2.8)較大，R值大于2.8的幾率較高，1994年全年?duì)t水R值接近37%的數(shù)據(jù)在2.8以上。從歷史數(shù)據(jù)分析，爐水R值在1994～1995年嚴(yán)重超標(biāo)，1996～1999年基本正常，而到2000年又出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，詳見圖5。
5、爆管機(jī)理分析
    從金屬檢驗(yàn)結(jié)果看，爆口屬脆性開裂。脆性損壞現(xiàn)象就其含義來說，可包括苛性脆化、腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕破裂。脆性破裂和腐蝕穿孑L的明顯區(qū)別就是在爐管還有足夠的厚度時(shí)，即按壁厚計(jì)算還有安全裕度時(shí)，爐管發(fā)生了爆破。脆性破裂和過熱爆破的明顯區(qū)別在于爐管幾乎沒有蠕脹，爆口處管壁沒有明顯地減薄和塑性變形。脆性破裂的微觀特點(diǎn)是具有晶間或穿晶裂紋。
    結(jié)合晶間裂紋及脫碳現(xiàn)象進(jìn)行分析，不難斷定最終導(dǎo)致金屬損壞的直接原因是氫損壞。形成氫損壞的原因只有3種可能，即酸腐蝕、堿腐蝕、水蒸汽腐蝕。酸腐蝕的腐蝕產(chǎn)物中應(yīng)包含大量的磷酸亞鐵鈉，這與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果(P205只占1%左右)不符。“Fe304是否為直接的腐蝕產(chǎn)物”是斷定和區(qū)分堿腐蝕與水蒸汽腐蝕的必要條件之一，F(xiàn)e304是水蒸汽腐蝕的直接產(chǎn)物，而堿腐蝕的直接產(chǎn)物是亞鐵酸鈉，但亞鐵酸鈉不穩(wěn)定，最終產(chǎn)物是Fe304，因此Fea0。是堿腐蝕的間接產(chǎn)物。直接產(chǎn)物與基體接合緊密，而間接盧物應(yīng)與基體間有一定的疏松度。事實(shí)上本次分析的腐蝕產(chǎn)物中大部分Fe304屬間接產(chǎn)物，與堿腐蝕特征相吻合。腐蝕產(chǎn)物最底部有一簿層致密的Fe304，說明該處也曾發(fā)生腐蝕產(chǎn)物下的水蒸汽腐蝕，主要是由于水冷壁爆管的最后階段因腐蝕產(chǎn)物的隔熱所至。堿性腐蝕是爆管的最主要原因。
    從腐蝕產(chǎn)物脫落區(qū)域的結(jié)垢層分析，腐蝕主要產(chǎn)生于5a前，正好與爐水R值嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)間相吻合。從爆管發(fā)生的時(shí)間來分析，第2次爆管與第1次爆管間隔46 d，第3次爆管與第2爆管間隔15 d，時(shí)間間隔急劇縮短，而當(dāng)將磷酸鹽加藥濃度進(jìn)行調(diào)整后140 d再未發(fā)生爆管，盡管水壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的2根水冷壁管已腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。事實(shí)證明，最初的腐蝕產(chǎn)物是爐水R值長(zhǎng)時(shí)間過高而產(chǎn)生的，有了腐蝕產(chǎn)物后，多年來一直存在垢下腐蝕，只是因?yàn)闋t水水質(zhì)尚好，幾年來沒有發(fā)生連續(xù)爆管，2000年?duì)t水R值再次超標(biāo)時(shí)，這個(gè)問題的嚴(yán)重性再次表現(xiàn)出來，由此可見爐水R值的嚴(yán)格控制是多么重要。
    據(jù)華北電力科學(xué)研究院出示的資料《火力發(fā)電廠的水質(zhì)事故分析與處理》說明，高參數(shù)汽包鍋爐水冷壁管局部熱負(fù)荷一般都較高，水冷壁管內(nèi)近壁層爐水急劇汽化，管壁上若有沉積物，沉積物下面的爐水會(huì)高度濃縮。因?yàn)楫?dāng)溶液的Na+/POi-摩爾比超過2.8時(shí)，在高熱負(fù)荷的水冷壁管內(nèi)析出固相物后，余下的溶液中Na+/POi-摩爾比增加。如果溶液中Na+/PO摩爾比增加到2.8以上，即液相中出現(xiàn)游離NaOH，含有游離堿的爐水，在沉積物和腐蝕產(chǎn)物下受熱濃縮，當(dāng)爐水中游離NaOH質(zhì)量濃度僅僅為1～5mg/L時(shí)，而管壁沉積物下NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)5%～10%，使貼近管壁處總有一層高濃度的爐水膜存在。受強(qiáng)熱時(shí)，爐管遭受腐蝕，腐蝕過程中放出氫：
    由于高溫下氫氧化鈉的溶解度非常大，爐水在附著物下蒸發(fā)時(shí)，其它鹽類將以固體形式析出，氫氧化鈉將以熔融體狀態(tài)高度濃縮。腐蝕產(chǎn)物亞鐵酸鈉不穩(wěn)定，容易水解，所以最終的腐蝕產(chǎn)物是磁性氧化鐵和氫。將上面2個(gè)反應(yīng)式相加，可以看出氫氧化鈉僅在其中起媒介作用，促使金屬腐蝕。當(dāng)受熱面一旦形成腐蝕產(chǎn)物，爐水滲入其中產(chǎn)生瞬時(shí)的高度濃縮，造成爐管腐蝕，腐蝕產(chǎn)物的積累又加重了爐水的滲入和蒸發(fā)濃縮現(xiàn)象，促進(jìn)了腐蝕過程。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
    事實(shí)證明，對(duì)于堿腐蝕過程來說有意義的是管壁溫度和局部熱負(fù)荷，與受熱面的平均熱負(fù)荷關(guān)系不大。堿性腐蝕的又一特征，距爆口略遠(yuǎn)處管子的腐蝕情況減輕，金屬的強(qiáng)度也沒有顯著改變。背火側(cè)沒有明顯腐蝕，其強(qiáng)度和新的材料相同。爆口附近的微觀組織具有沿晶粒發(fā)展的裂紋，在裂紋附近有脫碳現(xiàn)象。有些裂紋是穿晶的，呈魏氏組織。當(dāng)金屬的脫碳和晶間裂紋發(fā)展到足夠深時(shí)，尤其是晶間裂紋互相溝通起來時(shí)，爐管再也經(jīng)受不住運(yùn)行壓力的作用，而突然發(fā)生爆破。
6、應(yīng)采取的措施及結(jié)論
    1994年～1995年期間該爐曾因爐水R值長(zhǎng)時(shí)間超標(biāo)而發(fā)生嚴(yán)重的堿性腐蝕并局部形成大量的腐蝕產(chǎn)物，2000年堿性腐蝕又有所“抬頭”。腐蝕產(chǎn)物下鹽類濃縮，并且當(dāng)腐蝕產(chǎn)物的隔熱效果達(dá)到一定程度時(shí)便在腐蝕產(chǎn)物與基體間形成“氣室”，其中的高溫蒸汽與鐵直接反應(yīng)產(chǎn)生Fe304，并產(chǎn)生氫。堿腐蝕產(chǎn)生的氫以及汽水腐蝕產(chǎn)生的氫會(huì)加劇水冷壁管金屬的滲氫。金屬滲氫的結(jié)果最終使水冷壁管發(fā)生脆性損壞。這是爐水水質(zhì)不良引起高熱負(fù)荷水冷壁發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的一種典型情況。目前解決問題的措施是徹底清除原有腐蝕產(chǎn)物，通過試驗(yàn)確定并調(diào)整磷酸鹽加藥量，嚴(yán)格控制R值。