Page 77 - 理化检验-物理分册2022年第三期
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赵林松, 等: 某 200MW 燃煤电厂锅炉水冷壁管泄漏原因
图 3 水冷壁管外壁基体及裂纹处的显微组织
部向外壁延伸, 主裂纹附近存在大量微裂纹, 主裂纹 烷体积较大, 不能溶于钢中或向外扩散, 易在缝隙处
及微裂纹均呈现典型的沿晶扩展的形貌特征, 裂纹 积聚。缝隙中的甲烷分子含量达到一定程度时, 将
边缘有腐蚀产物; 裂纹尖端处珠光体脱碳现象明显。 会产生高达数千兆帕的局部高压, 使缝隙处承受很
大的应力 [ 2 ] 。靠近管子表面的缝隙会形成鼓泡, 管
2 分析与讨论
子内部的缝隙则会形成裂纹, 严重降低管子的力学
该水冷壁管泄漏位置在向火面。一般情况下, 性能, 最终使管子在运行中泄漏或爆裂。
水冷壁管向火面的运行温度高于背火面的 运行温 综上所述, 要减少类似的水冷壁管泄漏问题, 关
度。拉伸试验结果表明, 管子向火面的抗拉强度和 键在于保证锅炉水的质量和控制结垢生成。锅炉运
屈服强度略低于背火面的, 这说明该水冷壁管向火 行时, 应按照 DL / T438-2016 《 火力发电厂金属技
面所处的环境温度长期高于背火面的温度。有研究 术监督规程》 标准要求, 严格控制锅炉水质、 检查凝
表明, 水冷壁管的温度越高, 其内壁沉积物 种类越 汽器严密性 [ 4 ] , 按规定定期对水冷壁管内壁进行清
多, 腐蚀 速 率 越 快, 盐 类 沉 积 和 内 壁 腐 蚀 就 越 严 洗, 除去水冷壁管内壁的附着物。提高无损检测和
重 [ 1 ] 。内壁沉积物主要是由给水管路带来或停炉时 壁 厚 检 测 频 率, 并 在 泄 漏 点 附 近 利 用 频 率 为
形成含有氧化铁及氧化铜的水渣。当水渣在较高温 5MHz的小尺寸晶片横波超声波探头检测锅炉水
度的水冷壁管向火面内壁处沉积时, 会发生如式( 1 ) 冷壁管内壁的腐蚀状况, 当发现水冷壁管存在宏观
和( 2 ) 的反应。 裂纹、 鼓包、 泄漏、 减薄等情况时, 应及时更换相应
( 1 ) 管段 [ 5 ] 。
4Fe 2O 3 +Fe→3Fe 3O 4
4CuO+3Fe→ Fe 3O 4 +4Cu ( 2 ) 3 结论及建议
上述反应以电化学方式进行, 沉积的水渣为阴
极, 管壁金属作为阳极不断被腐蚀 . 当给水中有氧元 ( 1 )该水冷壁管泄漏的主要原因是锅炉水品质
素时, 氧在阴极起去极化作用, 促进管壁金 属的腐 较差、 停炉保护不到位、 管子传热不良等造成富含氧
蚀 [ 2 ] 。 化铁及氧化铜的水渣在水冷壁管受热面内壁产生沉
盐类沉积物形成结垢后会造成传热不良, 进一 积, 形成垢下氢腐蚀, 造成管子强度降低, 最终导致
步使管壁温度升高。当管壁温度升高至 400℃ 以上 管子泄漏。
时, 碳钢水冷壁管蒸汽侧会发生如式( 3 ) 的反应 [ 3 ] 。 ( 2 )建议加强热力除氧器的运行管理, 保证除
3Fe+4H 2O → Fe 3O 4 +8 [ H ] ( 3 ) 氧效率, 严格控制水中除氧剂联氨的过剩量, 以防止
当生成的氢原子不能较快地被气流带走时, 氢原 氧腐蚀, 定期检测给水中铁和凝结水中铜的含量, 及
子就会进入管子基体, 在高温下引起金属组织发生变 时清洗水冷壁管内壁附着物。
化, 使管子表面发生脱碳并出现裂纹, 造成氢腐蚀。
参考文献:
氢与碳钢中的碳发生的反应如式( 4 ) ~ ( 6 ) 所示。
C+4 [ H ] → CH 4↑ ( 4 ) [ 1 ] 龙会国, 谢国胜, 龙毅, 等 . 锅炉水冷壁管沉积 物 下 氧
C+2H 2 → CH 4↑ ( 5 ) 化腐蚀特征及其机理[ J ] . 腐蚀与防护, 2014 , 35 ( 6 ):
Fe 3 C+2H 2 →3Fe+CH 4↑ ( 6 ) 579-583.
上述反应单方向地向生成甲烷的方向进行, 甲 ( 下转第 69 页)
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