Page 57 - 理化检验-物理分册2023年第十一期
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李 宇, 等: 火电厂水冷壁管爆管原因
试样1和试样3的金相检验结果如图5所示。 腐蚀凹坑位置靠近外表面的珠光体球化等级为2.5
由图5可知: 在试样1腐蚀凹坑处和试样3断口处 级, 试样3腐蚀凹坑位置靠近外表面的珠光体球化
均可见网状裂纹, 放大观察, 可见其为沿晶微裂纹; 等级为1.5级。
试样3内表面的腐蚀产物中有黄色铜颗粒; 试样1
图5 试样1和试样3的金相检验结果
2 综合分析 因此可以排除酸腐蚀的可能。
2.2 碱引起的应力腐蚀开裂
2.1 酸引起的应力腐蚀开裂 碱腐蚀一般是因为发生了碱性物质的浓缩, 在局
为了防止碳钢在锅炉水中发生快速腐蚀, 一般 部出现了强碱性环境 [ 21-22 ] 。碳钢在弱碱环境中会生成
向锅炉水中添加碱性试剂, 使锅炉水呈弱碱性。但 钝化膜, 如果 NaOH 发生局部浓缩, 不仅会破坏
Fe 3 O 4
在实际操作中, 水冷壁管也会发生酸腐蚀。如炉水
金属表面钝化膜( Fe 3 O 4 ) 的完整性, 而且碱会直接与Fe
元素反应, 生成亚铁酸钠和氢气, 随后亚铁酸钠发生水
化学处理不当或凝汽器泄漏会导致 CaCl 2 和 M g Cl 2
等酸性杂质进入炉水中, 在水垢下发生浓缩、 水解, 解, 又生成氢氧化钠和氧化亚铁, 氢氧化钠继续腐蚀金
使局部的 H 浓度升高, 最终发生垢下电化学腐 , 进
+
属, 氧化亚铁被进一步氧化, 生成较为致密的Fe 3 O 4
蚀 [ 18 ] 。另外, 酸泄漏、 酸洗不当等也会引起酸腐 较为致
一步增加空间的封闭性。由于生成的 Fe 3 O 4
蚀 [ 19-20 ] 。金属在酸性环境下发生腐蚀时, 会产生大 密, 如果形成了闭塞区域, 会隔离锅炉水与腐蚀凹坑中
量氢原子, 如果氢原子能够及时扩散到锅炉水中, 并 的物质交换, 使其无法有效稀释碱液并带走生成的氢
不会造成氢脆。但如果水冷壁管壁上有垢层或较厚 原子, 导致闭塞区域一直处于高碱、 高氢状态, 腐蚀持
的腐蚀产物, 产生的氢原子就会被禁锢在附着层与 续进行, 同时生成的氢原子还会进入基体金属中, 使金
金属管壁之间, 导致氢原子扩散进入金属中。由于 属发生沿晶应力腐蚀开裂 [ 23 ] 。
晶界位置的缺陷较多, 为氢原子的扩散提供了通道, 试样1腐蚀产物中检测出了较多的 Na元素及
因此进入金属中的氢原子会向晶界聚集, 引起沿晶 等中间产物, 证明试样1发
NaFeO 2 或者 Na 2 FeO 2
开裂。氢原子还会与 Fe 3 C 反应生成甲烷, 进而发 生了碱腐蚀, 从而导致其发生应力腐蚀开裂, 但是试
分子大得多, 进一 样3中只检测出了 Na元素, 并未检出中间产物, 原
生氢腐蚀。由于 CH 4 分子比 H 2
步加剧了沿晶裂纹的产生及扩展, 造成局部位置的 因是炉管变形或者爆管时发生振动, 试样3的腐蚀
强度、 塑性、 韧性等急剧降低。因此酸腐蚀引起的水 产物几乎完全脱落, 而且锅炉发生泄漏后, 为了防止
冷壁管应力腐蚀开裂不但表现为宏观脆断特征, 还 炉管干烧, 仍然会持续供水, 锅炉水持续从泄漏位置
常伴随裂纹周围的脱碳现象。 喷出, 腐蚀产物被冲刷、 稀释、 氧化。
该水冷壁管的腐蚀产物中未检测出 Cl 、 N 等可 2.3 铜的影响
能引起酸腐蚀的元素, 而检测出了较多的 Na元素, 铜具有良好的导热性能而被广泛应用于蒸汽发
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