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上期文章着重介绍了过热加速高温蠕变导致爆管机理和案例，本期着重介绍烟气侧腐蚀导致的锅炉四关爆管。 锅炉受热面管子外壁烟气侧腐蚀包括高温腐蚀和低温腐蚀。 高温腐蚀主要指的是在高温含硫等烟气环境下在管壁温度较高处所发生的烟气侧金属腐蚀。常见的硫酸盐型高温腐蚀和硫化物型高温腐蚀，另外也有氯化物型高温腐蚀的现象出现。 硫酸盐型高温腐蚀：硅酸盐中的钾通过置换反应释放出来，与烟气中的SO3 反应生成硫酸钠和硫酸钾，其露点温度在877℃左右。熔融的硫酸盐吸收SO3，并在Fe2O3与Al2O3 的作用下, 生成复合硫酸盐K3Fe（SO4）3、Na3Fe（SO4）3 的混合物，硫酸盐沉积厚度增加，炉管表面温度升高至熔点温度时，Fe2O3 氧化膜被复合硫酸盐溶解破坏，导致管壁金属继续腐蚀。在管壁附着层中存在碱性硫酸盐时，由于其熔点很低，在正常壁温下即可在附着层中呈熔融状态，形成反应速度更快的熔盐型腐蚀。 硫化物型高温腐蚀：管壁附近呈还原性气氛并存在含量很高的H2S 气体时，会产生严重的硫化物型锅炉水冷壁腐蚀，而且腐蚀速度与烟气中H2S的浓度几乎成正比。管壁温度达到350 ℃时即会发生硫化反应生成FeS，FeS 缓慢氧化生成黑色磁性氧化铁，使管壁受到腐蚀。硫化物型腐蚀所生成的FeS 熔点为1195℃，在温度较低的腐蚀前沿可稳定存在。但当外层温度较高时，FeS 则与介质中的氧反应，转化为Fe3O4，从而使腐蚀进一步扩展。 氯化物型高温腐蚀：煤中存在一定量的NaCl，其熔点（801℃）和蒸发点远低于火焰温度，进入炉膛以后即迅速汽化，以气态的形式存在，在炉膛内反应生成HCl 气体，生成的HCl 气体使管壁的氧化膜受到严重的破坏，形成汽化点很低的FeCl2，FeCl2马上完全挥发，从而使管壁金属直接受到HCl 的腐蚀，同时由于氧化膜受到破坏，使H2S 也能达金属表面，加速管壁金属的腐蚀速度。400~600℃范围内最为活跃。当煤质中氯的含量较高时（大于0.35%）才可能发生比较严重的氯化物型高温腐蚀, 一般情况下这种腐蚀发生的可能性比较小。 低温腐蚀：一定压力下，烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称“酸露点”，酸露点高于水露点，即烟气在逐渐冷却过程中，硫酸蒸汽比水蒸汽先液化（凝结在管壁上），易于附着在低于酸露点的金属管壁上，由于液态硫酸的蒸发温度高于液态水的蒸发温度，这样就促进了硫酸溶液的浓缩，加剧了受热面的酸腐蚀。这类腐蚀温度较低，故称为低温腐蚀。低温腐蚀的主要特征：受热面发生大面积溃蚀性腐蚀，多发生在低温省煤器和空气预热器管壁上，省煤器的烟温比较低，若尾部有漏风现象，局部烟温更会降低、腐蚀更严重。爆口附近有凹凸不平的腐蚀区、呈拉裂状。金相组织无明显变化，断口处晶粒拉长，为韧性断裂。该腐蚀具有缝隙腐蚀特性。 某厂为亚临界压力中间一次再热的自然循环锅炉，燃烧器布置于下炉膛前后拱上，“W”型火焰燃烧方式。该机组累计运行42324 小时，启停36 次。 机组小修完毕恢复运行。机组负荷238MW，运行时发现炉压波动大，给水流量与蒸汽流量偏差突然增大，炉膛温度突降，检查炉本体发现全大屏过热器位置有泄漏声，确认大屏过热器泄漏。22:00，1 号机组开始滑停， 23:13，锅炉压火。进炉内检查发现泄漏点位于锅炉A 侧往B 侧数第5 屏，前 墙往后墙第9 根管子竖直段，吹损临近第5 至16 根管子，共12 根。大屏过热器位于 炉膛上部，沿炉膛宽度方向共有8 片，每片由45 根Φ51×10mm 管子组成。历次锅炉大修及扩大性小修均对大屏烟气冲刷面的六根管子进行超音速电弧防磨喷涂。爆管材料为12Cr1MoVG，部件规格为Φ51×10mm。 1. 宏观形貌分析 爆口呈菱形，鼓包状，管壁几乎不减薄，爆口比较粗糙，无明显塑性变形，断口附近出现较多纵向蠕变裂纹，如图（a）所示。 管外壁爆口侧进汽端沿管子纵向 140mm 区域内出现纵向蠕变裂纹（b）。 管子邻近的外壁都出现高温腐蚀和氧化层斑驳脱落的现象，如图（c）所示，经测量知氧化层厚度约1~2mm。 2. 金相组织分析 试样用金相砂纸从 240 号到1000 号进行研磨后，采用Cr2O3 粉末机械抛光，4％硝酸酒精浸蚀。在200 或500 倍光学显微镜下进行观察和拍照，试样组织为铁素体 珠光体，珠光体球化2.5～3 级，中度球化，属正常球化范围。 结论 爆管原因为：由于管子处于高温、高硫的环境中运行，使管外壁出现氧化层，煤质中产生的高温硫化物与管壁外的氧化层或其他形成的碱金属氧化物反应，形成强度和熔点都比较低的硫酸盐，在受膨胀力的作用下氧化层开裂后裸露出新的金属部分处于应力集中区再次受到腐蚀，形成恶性循环，管壁产生膨胀蠕变裂纹。在此裂纹中形成应力腐蚀的恶性循环，最终导致爆管，属高温腐蚀爆管。 扫描管理员微信号，邀请加入交流群 交流技术 相互学习 共同进步 请注明：单位 专业 |
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