电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷的原因与对策

电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷的原因与对策

张楠

哈尔滨广瀚动力技术发展有限公司 黑龙江省 哈尔滨市 150000

摘要：电厂锅炉水冷壁管内部的水投入之前，会经过化学处理，防止出现水垢问题，然而从实际的实践成果上来看，即使经过了全面的水体处理，但是依然会由于一些因素的存在，导致在锅炉的长期运行中，逐渐出现内腐蚀现象，因此在具体的处理阶段，必须要能够通过对内腐蚀现象成因的分析之后，建立专业性的管理标准和维修制度。

关键词：电厂锅炉；水冷壁管；内腐蚀

引言

当前，蒸汽锅炉的数量不断增加，但是由于蒸汽锅炉应用过程中，自身存在应用缺陷，氧腐蚀情况比较严重，日常维护不合理及运行情况复杂等问题的存在，极大程度对蒸汽锅炉的正常运行产生了不良影响，导致锅炉安全问题的发生，缩减蒸汽锅炉使用寿命，增加资金投入量，本文就蒸汽锅炉氧腐蚀的原因及预防措施展开论述分析。

1电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷的原因

1.1故障基本情况

本文的研究过程中，以某电厂的锅炉水冷壁管为研究对象，发现该该系统内还有两台锅炉，炉膛的周围由φ60×6.5毫米，节距为80毫米的管道组成，该区域内的所有管道材质为20G，炉膛的宽度为11.92米，深度为10.8米，高度为45米。水冷壁管整体上可以分为上部、中部、下部以及燃烧器区域四个部分，煤粉燃烧器的配置高度为14.4~20.2米，前后区域内的水冷壁下部管道倾斜度为50°，并且在其中构成的冷灰斗中或许笼壁上部内，向炉膛内部弯折3米，从而构成折焰角，前后和两侧的水冷壁管最终构成了四个回路，形成了16路循环系统。

1.2金相分析

从水冷壁爆口处切取样品，进行预磨、抛光、腐蚀之后，对其显微组织进行观察。钢管爆口处有大量沿晶裂纹，分布于整个管壁；在高倍显微镜下观察可见裂纹周边珠光体组织已基本消失，具有明显的脱碳现象。观察部位离爆口处越远，晶间裂纹逐渐减少，珠光体组织逐渐增多，在远离爆口处，其金相组织为正常的铁素体+珠光体。对爆口管周边钢管取样进行显微组织筛查。部分水冷壁钢管内壁有大量结垢，结垢处部分管内壁有细小裂纹，这些微裂纹沿晶界分布，且裂纹周边还存在脱碳层；在近内壁处也有大量沿晶裂纹分布，这些裂纹破坏了晶间的联系，降低了管材的塑性和韧性，极大影响了运行中管材的安全性能。

1.3外观检查

在外观检查过程中，通过割管检查方法，可以确定发生事故锅炉在管口处的背火侧管内，通过肉眼观察发现整个结构表面平滑，并且管壁的厚度正常，而对于向火侧，内壁则呈现出坑穴状特点，并且其中存在黑色的垢层，且该结构局部表现为偏红色。

1.4力学性能分析

对爆漏水冷壁钢管取样进行常温拉伸试验，数据表明，水冷壁钢管向火侧与背火侧力学性能均符合标准要求，但向火侧力学性能较背火侧低，接近规程要求的下限。这是由于向火侧管材因氢腐蚀受损产生微裂纹，降低了其力学性能。

2内腐蚀成因

炉管向火面表面出现缺陷的可能原因主要为应力断裂、腐蚀、疲劳、磨损、质量控制失误（含外力影响）等，每一种失效形式起因及特征表现方式不一。应力断裂主因是过热运行；疲劳失效时伴有氧化皮、裂纹特征；管壁冲击磨损发生于外壁，主要外观特征为外壁减薄；炉管高温腐蚀与低温腐蚀发生于烟气环境中，主要失效宏观特征坑穴状、麻点或浅沟槽，覆盖有灰及铁质氧化物质，发生部位在炉管外壁。当受热面管内壁有水垢时，由于垢的传热性很差，垢下金属管壁的温度升高，渗到垢下面的锅炉水会发生急剧蒸浓，炉水的高度浓缩，炉水中的OH在垢层下方富集，具有很强的侵蚀性，水冷壁内壁保护膜受到破坏，铁和水形成碱性电池，发生碱性腐蚀，伴随有氧腐蚀（缺陷炉管内部有黑红色铁氧化物等生成物）在水垢出现之后，由于水垢本身具有极差的传热性，因此该区域的金属管壁温度会急剧提高，之后锅炉内的水会逐渐渗入到水垢下，会在该区域内发生急剧的蒸浓作用，炉水出现高度浓缩现象时，炉水中的氢氧根会在管壁中最终形成简化腐蚀环境，从而让水冷壁的内壁保护膜受到破坏。在炉水的作用下，形成碱性原电池效应，并且该过程伴随有氧腐蚀，阴极上发生的反应会生成氢气，而氢气能够和钢中的渗碳体反应，使得铁的体积缩小，让管道的结构变化，从而使得管壁强度下降，且该区域的问题影响速度加快，此时管壁的薄弱处无法承受汽水介质的压力，从而发生爆管问题。

3电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷的对策

3.1蒸汽锅炉水pH值调节

经大量试验研究表明，对蒸汽锅炉水pH值进行调节，有利于对蒸汽锅炉氧腐蚀情况进行规避。依据相关研究结果研究表明，若是蒸汽锅炉水的pH值维持在10～12之间，在注水过程中必须充分对氧气进行去除干预，以此降低氧腐蚀的影响。由于蒸汽锅炉在应用过程中并未合理进行除氧设备的配置，及时存在除氧设备，其应用效果也未能达到预期要求，所以除氧干预的难度较大，这一pH值的应用也比较困难。工作人员在进行生产作业的过程中，必须准确对蒸汽锅炉的水pH值进行测定，依据实际情况对水pH值进行处理，一般情况下，pH值以12以下，7以上为合理范围，可最大程度对蒸汽锅炉腐蚀情况进行改善。

3.2对水冷壁管缺陷部分进行大面积更换

根据解剖测厚结果，水冷壁管存在大量结垢和大幅减薄，已基本不具备酸洗条件，由于四面炉墙工作环境基本相同，缺陷情况也基本相似，加之爆管区域的分散性，为保证机组安全运行，须对已发生腐蚀的水冷壁管缺陷段进行全面更换。为确定更换高度，对1#锅炉后墙甲往乙第58根、第115根进行扩大区域割管检查，发现自锅炉标高13m高度向下、33m向上部分，肉眼不可见水冷壁结垢情况，且内壁情况良好。确定锅炉四面墙共552根水冷壁管，自标高13~33m部分进行大面积更换，彻底消除水冷壁腐蚀减薄和管材球化缺陷。

3.3水温控制

在开式蒸汽锅炉系统之中，若是水温数值处于65～70℃情况下，将会产生最为严重的均匀腐蚀，若是温度在90～100℃的情况下，将会产生强烈的局部腐蚀，所以在设计过程中，必须对水温度进行综合考量，蒸汽锅炉的出水温度应尽可能降低，也可以尽可能的提高，以规避氧腐蚀情况的发生。无论蒸汽锅炉的水温过高还是过低，均会导致腐蚀情况的发生，冷凝水的产出量均会提升，对金属材料产生严重腐蚀，缩减锅炉的使用寿命，所以这就需要在锅炉运行过程中，在其锅炉旁边添加通管，对水温问题机械能解决。具体根据企业生产实际情况决定，以此对均匀氧腐蚀及局部氧腐蚀的温度进行规避，降低水温对锅炉产生的氧腐蚀作用。

结束语

综上所述，电厂锅炉水冷壁内腐蚀现象的原因是，管道长期运行过程中，会在管道内生成水垢，而且由于水垢导热性较差，会在水垢下方形成原电池反应环境，从而让管道出现腐蚀问题，降低了承力性能。对于内腐蚀缺陷的缓解，可以采取的方法包括对已经腐蚀管道的全面替换、构造自动控制系统、落实自动监督工作等。

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