马燕勤,李佟年,游 菊 (上海市汽锅压力容器检验所,上海200062) 摘 要:某型号为KCTK35/402100汽锅省煤器,在运行两年多时间内发生屡次爆管事故。采用化学分析、金相检验及扫描电镜等分析方式对汽锅省煤器穿孔漏水缘由进行了分析。成效讲明,省煤器管内外壁配合侵蚀是引发其快速穿孔的缘由,内壁发生了消融氧侵蚀,外壁发生了氧化侵蚀及硫侵蚀。
要害词:省煤器管;消融氧侵蚀;氧化侵蚀;硫侵蚀
某单元一台KCTK35/402100汽锅于1994年末投进运行,在运行两年多时间内省煤器管发生屡次爆管漏水事故。1996年该汽锅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泛起漏水现象。该汽锅工作压力3.9MPa;蒸发3.5t/h;省煤器管材料为20g钢,规格为<28mm×3mm。为避免类似事故重复发生,对第二层省煤器管穿孔缘由进行了分析研究。
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,在穿孔四周剥落更为严重,见图1。管内壁存在较多年夜小及深度纷歧的圆形侵蚀斑及侵蚀凹坑,侵蚀凹坑的尺寸通常是<5mm×1.2mm~<1.5mm×0.3mm,凹坑内有黑色侵蚀产物;除此之外,管内壁上还存在年夜小不等的圆形侵蚀鼓包,直径为1~5mm,鼓包概况显现砖红色,其内有黑色粉末状物,剥往鼓包可见到一溃疡坑,坑内堆着黑色侵蚀产物,且侵蚀产物越多,侵蚀坑就越深,穿孔管段内壁描摹见图2。
在穿孔处及穿孔四周其管子壁厚都有减薄现象,厚为2mm,减薄了1mm;在穿孔处壁厚仅为0.2mm,减薄了2.8mm;在内壁侵蚀不很严重处,其壁厚也有减薄现象,讲明该处壁厚减薄是由于外壁侵蚀而引发的,见图3。整段管子内壁水垢均很薄,水垢厚约为0.5mm。
1.2 化学成份分析
在穿孔管上取样进行化学成份分析(分数),成效列于表1。可见,该穿孔管化学成份合适GB/T699-1998尺度中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式》尺度评定为A1和D1(总为2级);横截面试样经4硝酸酒精溶液侵蚀后观察,管内壁有侵蚀凹坑,凹坑内布满灰黑色氧化物,见图4;穿孔管子显微组织为铁素体 呈片状的珠光体,见图5。
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)划分对穿孔处内外壁分歧区域进行观察。穿孔管内壁侵蚀鼓包处及侵蚀凹坑处经能谱分析含较多的氧,电镜观察到的侵蚀产物为氧化物,讲明管子内壁发生了氧侵蚀。图6为侵蚀鼓包描摹,图7为侵蚀凹坑处侵蚀产物的描摹。
在穿孔管外壁检测到较多的氧和硫,其侵蚀产物的电镜描摹见图8,讲明管子外壁遭到氧和硫的侵蚀。各区域的能谱分析成效列于表2。
2 成效分析
(1)化学成份分析成效讲明,省煤器管材料合适GB/T699-1998中20g钢的划定要求。
(2)金相检验成效讲明,穿孔管材料中夹杂物含不高,其显微组织正常。
(3)穿孔管内壁水垢很薄,可判定该汽锅给水硬度及格。
(4)穿孔管内壁存在较多年夜小不等的红褐色鼓包,且其内有黑色粉状物,剥往鼓包则显现一溃疡坑,这些是氧侵蚀的宏观特征。金相检验及扫描电镜也都观察到了氧化物侵蚀产物。能谱分析成效讲明,侵蚀鼓包及侵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侵蚀,讲明了给水除氧处置不良。经查询拜访,在运行进程中,除氧装备曾发生过故障,因未能实时修理致使了除氧不良。
(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类形态的侵蚀产物,讲明了管子减薄处外壁发生了氧化侵蚀和硫侵蚀。经查询拜访,上层省煤器曾数次发生爆管漏水现象,致使管内炉水年夜喷射到下部炉管上,由于管子温度较高,碰着炉水后会发生强烈氧化侵蚀,形成年夜氧化皮剥落。硫侵蚀的发生是由于*气中含有一定的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发生侵蚀作用,但假设SO2和SO3碰着水就会生成弱的亚硫酸和硫酸,它们对金属有侵蚀作用。由于上层省煤器泄漏水条件的存在,极易发生硫侵蚀。另外,当省煤器温度较低时,*气中的水蒸气假设凝聚成水,也会与*气中的SO2和SO3连系生成弱的亚硫酸和硫酸,并凝聚在省煤器管外概况,使其遭到硫侵蚀,这类硫侵蚀凡是发生在*气温度低于“露点”时。据相关资料介绍,*气中SO2和SO3含越高,则露点温度越高,无SO3的*气,露点约为50℃,若*气中含有少许SO3,就会使露点温度较着升高,可达120~160℃,管壁温度愈低或*气的露点温度越高,则愈易发生硫的低温侵蚀。
3 结论
该省煤器管在外壁遭到严重氧化侵蚀和硫侵蚀的同时,给水中的消融氧对其内壁也发生侵蚀,致使其在短时间内穿孔漏水。应当指出的是,外壁的氧化侵蚀为化学侵蚀,而内壁的侵蚀是消融氧侵蚀,为电化学侵蚀,两者侵蚀机理分歧。
4 预防措施
(1)燃烧脱硫。使用添加剂(如石灰石、白云石等)以吸收或中和*气中的SO3,避免结露,从而削减*气中的SO3含,到达控制燃烧的目的。
(2)增强运行治理,切实做好除氧工作。
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