Page 59 - 理化检验-物理分册2024年第六期
P. 59
高大伟：某电厂锅炉水冷壁管壁厚异常减薄原因
水冷壁管横截面宏观形貌如图 2 所示。水
冷壁管未见明显变形，背火侧壁厚较为均匀，向
火侧壁厚不均匀，局部减薄非常明显。对水冷壁
管进行壁厚测量，实测水冷壁管背火侧壁厚约为
7.6 mm，壁厚正常；向火侧管壁减薄最严重位置
的壁厚仅为 4.5 mm，减薄量仅有原壁厚的 40%
左右，不符合 DL/T 438— 2016《火力发电厂金
属技术监督规程》中“锅炉受热面管壁厚应无明
显减薄”的要求。对于水冷壁、省煤器、低温段过 图 2 水冷壁管横截面宏观形貌
热器和再热器管，壁厚减薄量应不超过设计壁厚 样进行化学成分分析，结果如表1所示。由表1可知：
的 30%。 试样材料的各元素含量均符合ASME SA-210/SA-
1.2 化学成分分析 210M—2023《锅炉和过热器用无缝中碳钢管子》对
在水冷壁管上截取试样，采用直读光谱仪对试 SA-210C钢的要求。
表1 水冷壁管的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Mn P S Si
实测值 0.26 0.82 0.011 0.007 0.22
标准值 ≤0.35 0.29~1.06 ≤0.035 ≤0.035 ≥0.10
1.3 力学性能测试 应为水冷壁管母材的氧化腐蚀产物。
在水冷壁管背火侧取样，对试样进行拉伸试验 2 综合分析
及硬度测试，结果如表2所示。由表2可知：水冷壁
2.1 试验结果分析
管的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率及布氏硬度均
符合ASME SA-210/SA-210M—2023的要求。 该水冷壁管的化学成分、力学性能均符合
表2 水冷壁管力学性能测试结果 ASME SA-210/SA-210M—2023对SA-210C钢的要
求。水冷壁管管径无明显变形，向火侧母材显微组
屈服强度/ 抗拉强度/ 断后伸长率
项目 硬度/HB 织中珠光体球化级别为2级，组织老化不明显，这说
MPa MPa /%
实测值 292 516 32.0 169 明水冷壁管在运行过程中壁温正常，无过热现象。
标准值 ≥275 ≥485 ≥30 ≤179 水冷壁管向火侧存在不均匀减薄，外径随向火侧壁
厚减薄量的增加而减小，表明水冷壁向火侧壁厚减
1.4 金相检验
薄为外壁腐蚀所致。水冷壁管外表面附着物坚硬且
在水冷壁管上取样，对试样进行金相检验，结果
易碎，能谱分析结果表明附着物为铁的氧化物和硫
如图3所示。由图3可知：水冷壁管向火侧和背火侧
化物，从而判断水冷壁管向火侧发生的腐蚀形式为
的组织形态无明显差异，显微组织为铁素体+珠光
高温硫腐蚀。
体，晶粒度为10级， 珠光体形态较为清晰，边界模糊，
2.2 腐蚀原因分析
晶界上开始有颗粒状碳化物析出，珠光体球化级别 高温腐蚀与煤的种类有很大关系，煤中的硫元
为2级，球化程度较轻，未发现异常或明显的过热组 素和硫化物是形成腐蚀的主要原因，而煤的燃烧特
织，向火侧外表面残留腐蚀附着物，最厚达1.16 mm。 性又是影响腐蚀速率的主要因素之一。锅炉水冷壁
1.5 扫描电镜及能谱分析 腐蚀发生在不完全燃烧中形成的一氧化碳还原性气
对水冷壁管外壁附着物外表面、中间层、内表面 氛中，同时有硫化氢存在，使水冷壁管发生硫化物型
进行扫描电镜及能谱分析，结果如图4~6所示。由 高温腐蚀 [8-10] 。煤中的黄铁矿是引起硫化物型高温
图4~6可知：水冷壁管外壁附着物外表面元素种类 腐蚀的主要原因，其反应机制如下所述。
较多，含Fe、O、S、Zn、Si、Al、Ca、Mn等元素；附着 黄铁矿粉末随高温烟气到达水冷壁管附近，在
物内表面元素种类较少，几乎全部为Fe、O、S元素， 还原性气氛下黄铁矿粉末受热分解出自由原子硫和
43
