Page 38 - 理化检验-物理分册2023年第四期
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张志达, 等: 锅炉水冷壁腐蚀爆管原因


            为羟基磷灰石成分, 腐蚀坑底部包括 Ca 、 M g Na等                         由于凝汽器泄漏, 循环水携带高含量游离碱和
                                                    、
            金属元素, 具有明显碱性腐蚀特征; 近爆口向火面内                          碳酸氢盐进入到凝结水中, 污染凝结水。不稳定的
            壁珠光体量减少, 珠光体晶界有明显裂纹和脱碳                             碳酸氢盐在高温炉水的条件下分解生成 NaOH 和
                                                                       ), 正常情况下, 凝汽器循环水中漏入的
                                                                  (
            现象。                                               Ca 3 PO 4 2
                 对检验结果进行分析和归纳后认为: 水冷壁爆                         钙、 镁碱性离子可依靠炉内加入的磷酸盐反应生成
            管的主要原因是水冷壁向火面内壁附着有大量腐蚀                             水渣, 并通过连续排污和定期排污去除, 防止水冷壁
            产物, 使 水 冷 壁 发 生 垢 下 碱 性 腐 蚀, 炉 水 中 的               结垢。调查发现, 锅炉运行人员没有严格执行连续
                                                                                                  ) 在水冷壁
                                                                                             (
            NaOH 在 高 温 环 境 下 腐 蚀 内 表 面, 产 生 疏 松 状              排污和定期排污, 导致生成的 Ca 3 PO 4 2
                  , 管壁局部不断减薄, 同时析氢反应生成的氢                       上附着结垢, 形成局部浓酸环境, 加剧了碱腐蚀, 最
            Fe 3O 4
            原子聚集在晶粒边界处, 与珠光体中的渗碳体发生                            终发生水冷壁爆管。
            反应, 使晶界扩展和晶粒分离, 最终发生爆管                  [ 12 ] 。  3 结语与建议
            2.2 腐蚀机理和成因分析
                                                                   综合分析认为, 垢下碱性腐蚀是导致该锅炉水冷
                 机组正常运行时, 锅炉水冷壁管内形成 Fe 2O 3
                                                               壁爆管的主要原因。由于机组凝汽器泄漏, 定期排污
            保护膜, 能有效抑制金属基体的高温腐蚀                  [ 13 ] 。当锅
                                                               不合理, 加药方式不当, 因此炉水内的游离氢氧化钠
            炉水质不符合条件, 即炉水 p H 升高, 碱性化合物较
                                                               偏高, 在水冷壁向火面内部积累磷酸钙沉积物, 这些
            多时, 炉水中游离的碱渗入向火面管壁, 在热负荷和
                                                               沉积物表面吸收并存储大量水分, 在垢下局部出现了
            沉积物的影响下, 沉积物下的炉水发生高度浓缩, 浓
                                                               高浓缩游离碱, 形成槽型腐蚀坑。在高温作用下, 游
            缩态的 NaOH 破坏管壁的磁性氧化铁保护膜, 并发
                                                               离碱进一步浓缩到一定值时, 腐蚀速率加快, 并析出

            生反应。
                                                               大量氢原子, 氢原子与珠光体中的碳原子反应, 导致
                 受浓缩溶液腐蚀的管壁形成凹凸不平的腐蚀
                                                               水冷壁管道内壁局部脱碳, 管道在高温热应力的综合
            坑, 不稳定的腐蚀产物层在高温作用下生成氢氧化
                                                               作用下产生裂缝, 裂纹不断扩展, 导致管道发生爆裂。
            钠和氢气     [ 14 ] , 当反应剧烈时, 大量的氢原子向金属
                                                                   为避免类似爆管事故再次发生, 确保锅炉的安
            基体内部渗透, 与渗碳体结合, 致使珠光体表面层脱
                                                               全运行, 建议采取以下改进措施。
            碳, 沿晶界形成微裂纹。                                           ( 1 )加强水汽品质监测, 严格控制锅炉补给水

                 水冷壁受腐蚀管道内壁发生脱碳现象, 金属变                         和凝结水的硬度、 电导率、 碳酸盐等指标, 一旦水汽
            脆, 在高温和高压下, 微裂纹不断扩展, 使管道最终                         品质恶化, 执行水汽三级处理原则, 避免蒸汽品质不
            发生爆裂。                                              良, 污染汽轮机。
            2.3 碱性腐蚀分析                                             ( 2 )加强电厂的运行监督, 严格执行锅炉定期

                 碱性腐蚀与炉水 p H 过高和局部形成浓缩环境                       排污工作, 保证水冷壁的汽水通畅, 对锅炉本体进行
            有关   [ 15 ] 。引起炉水中 p H 升高的主要原因是炉水                  化学清洗, 避免游离碱发生浓缩。检修期间对热负
                                [ 16 ] 。该锅炉补给水经过二级
            中存在游离的 NaOH                                        荷较高、 汽水循环不良区域的水冷壁进行无损检测,
            除盐处理, 水质一直稳定, 符合国家标准; 仅在启动                         更换异常的水冷壁管。

            初期, 在锅炉中加入磷酸三钠和碱化剂进行水质调                                ( 3 )定期对凝汽器进行泄漏排查。可利用胶球
            节; 正常运行下采用氨 - 联氨加药法调节炉水的 p H ,                     清洗装置加木屑堵漏方式, 严重时对凝汽器进行半
            运行时水质有超标记录, 炉水 p H 最高达到10.56 ,                     面隔绝方式查漏, 极端情况下需申请停机处理。
            可见配药调整对炉水的 p H 有一定影响。该机组近                          参考文献:

            5a来凝汽器泄漏事故时有发生, 查阅水汽检查记录
                                                                [ 1 ]  邹磊, 岳峻峰, 张恩先, 等. 超超临界锅炉水冷壁管材
            和炉水统计结果可知, 在发生爆管事故的一个月内,
            锅炉水 p H 为 9.3~10.5 , 凝结水电导率最高为                          高温腐蚀特性研究[ J ] . 中国电机工程学报, 2018 , 38
                                                                    ( 21 ): 6353-6359 , 6497.

            22.4 μ s / cm , 平均电导率为4.32 μ s / cm , 各指标均高

                                                                [ 2 ]  于英利, 付旭晨, 戴莹莹, 等. 燃煤电站锅炉水冷壁壁

            于 GB / T12145 — 2016 《 火力发电机组及蒸汽动力

                                                                    面高温腐蚀问题分析与对策[ J ] . 化工进展, 2020 , 39
            设备水汽质量》 要求。可见, 该锅炉水冷壁碱性腐蚀                               ( 增刊1 ): 90-96.
            与凝汽器泄漏有关。                                                                            ( 下转第28页)
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