Page 54 - 理化检验-物理分册2023年第十一期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202311011

                                      火电厂水冷壁管爆管原因





                                              李 宇   1 , 2 , 姜 勇 1 , 2 , 巩建鸣 1 , 2


                  ( 1. 南京工业大学 机械与动力工程学院, 南京 211816 ; 2. 极端承压装备设计与制造重点实验室, 南京 211816 )
                    摘 要: 某火电厂多次发生水冷壁管爆管事故。采用宏观观察、 化学成分分析、 力学性能测试、
                 腐蚀产物分析、 扫描电镜分析、 金相检验等方法分析了水冷壁管爆管的原因。结果表明: 爆管位置
                 均位于水冷壁管迎风面上, 钢管内表面均存在腐蚀凹槽, 凹槽中存在硬且脆的腐蚀产物, 在腐蚀产
                                     ,         等中间产物, 说明水冷壁管爆管的原因为碱腐蚀引起的应力腐蚀
                 物中检测出了 NaFeO 2 Na 2 FeO 2
                 开裂。

                    关键词: 水冷壁管; 碱腐蚀; 应力腐蚀开裂


                    中图分类号: TG115.2 ; TB31   文献标志码: B   文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 11-0038-05

                        Causesofwaterwalltubeex p losioninthermal p ower p lants

                                                1 , 2
                                           LIYu , JIANGYon g 1 , 2 , GONGJianmin g 1 , 2

                      ( 1.SchoolofMechanicalandPowerEn g ineerin g , Nan j in gTechUniversit y , Nan j in g 211816 , China ;

                    2.Jian g suKe yLabofDesi g nandManufactureofExtremePressureE q ui p ment , Nan j in g 211816 , China )


                     Abstract : Thewaterwalltubeburstaccidentoccurredman y timesinathermal p ower p lant.Thereasonsfor

                theex p losionof water walltube wereanal y zedb y macrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis ,

                 mechanical p ro p ert y testin g , corrosionp roductanal y sis , scannin gelectronmicrosco pyanal y sisandmetallo g ra p hic

                examination.Theresultsshowthatthe p ositionsoftheburst p i p eswerealllocatedonthewindwardsurfaceofthe

                waterwalltube , andtherewerecorrosiong roovesontheinnersurfaceofthesteel p i p es.Therewerehardand

                brittlecorrosionp roductsinthe g rooves , andintermediate p roductssuchasNaFeO 2andNa 2 FeO 2 weredetectedin



                thecorrosionp roducts , indicatedthatthecauseoftheburstp i p esofthewaterwalltubewasstresscorrosion

                crackin g causedb y alkalicorrosion.


                     Ke y words : waterwalltube ; alkalicorrosion ; stresscorrosioncrackin g
              水冷壁管主要用于吸收锅炉内高温烟气的热                                  某火电厂锅炉装置在1a内连续发生5次水冷

            量。由于其数量多、 服役工况恶劣, 常常发生爆管事                          壁管爆管事故。该电厂所有锅炉的水冷壁管材料均
            故, 导致电厂停运       [ 1-2 ] 。目前, 国内水冷壁管的常用             为20G 无缝钢。管内介质为锅炉水, 工作温度约为
            材料为20G 无缝钢, 20G 钢具有良好的塑性, 在其                      320℃ , 工作压力约为13MPa 。笔者对失效钢管进


            发生失效时, 能观察到明显的塑性变形, 如鼓包、 蠕                         行一系列理化检验, 查明了其爆管原因, 以避免该类
            胀以及喇叭口状外翻变形等              [ 6-10 ] 。在某些特定情况        事故再次发生。
            下, 20G 钢也会发生宏观脆性断裂, 且在断口处看不
            到明显的塑性变形。钢管发生脆性断裂的原因为钢                            1 理化检验
            管内表面发生酸腐蚀或者碱腐蚀, 导致钢管发生应                           1.1 宏观观察
            力腐蚀开裂      [ 11-17 ] 。                                 水冷壁管的爆管位置均位于迎风面, 取3根爆
                                                               裂水冷壁管, 分别编号为试样1~3 , 其宏观形貌如
                收稿日期: 2022-12-09                               图1所示。由图1可知: 试样1发生开裂, 钢管外表
                作者简介: 李 宇( 1998- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事金属材料

                                                               面仅见一条沿轴向贯穿壁厚的裂纹, 裂纹周围无明
            检测、 试验及失效分析工作
                                                               显塑性变形, 沿裂纹人工打开, 可见开裂位置对应的

                通信作者: 姜 勇, j ian gy on g @n j tech.edu.cn.
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