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锅炉管道的三大主要缺陷及分析
发布时间:2013-10-11   点击次数:538次

  在目前所发生的锅炉事故中,炉内热力管道事故占了三分之二左右。而随着锅炉压力及容量的增加,管道事故的发生率也随之上升。一般来说,电站锅炉内的多种热力管道,如省煤器、水冷壁、过热器、再热器等,由于其工况不同,在长期运行过程中会出现不同的缺陷。俗话说:“知己知彼,百战不殆”,为了提高检测的性,我们很有必要对热力管道的主要缺陷进行了解。

1水冷壁高温腐蚀
水冷壁管的材料一般为20G钢,锅炉压力在14MPa以上时也有部分用Cr-Mo合金钢,如12CrlMoV。管径则与锅炉的类型相关,自然循环锅炉水冷壁管外径大多为50~82mm,强制循环锅炉与直流锅炉水冷壁管外径通常为20~61mm。电站锅炉水冷壁的常见缺陷有鼓包、过热爆管、腐蚀、磨损、开裂等,其中zui易发生的是腐蚀,而在水冷壁管腐蚀中zui常出现且危害zui大的就是高温硫腐蚀。
高温硫腐蚀中的硫主要是由于煤粉中的黄铁矿(FeS2)在炉膛中融化,其中未进行充分燃烧的部分会回落至水冷壁表面,如果未燃带自身存在一定的缺陷或者开裂,FeS2颗粒就有可能直接附着在水冷壁管壁上。FeS2受热分解,以及烟气中的H2S与SO2反应均会产生游离态的硫原子,水冷壁管壁温度通常在400℃左右,在这个温度下游离态的硫原子会与铁发生硫化作用。
zui后形成的硫化亚铁是一种多孔结构的物质,使得腐蚀可以沿管壁内部延伸,并会在高温状态下继续氧化,zui终产物如下图所示,反应不断进行时,水冷壁管壁就会不断发生腐蚀减薄,当厚度降低到一定值后将会引起水冷壁的爆管。
2、过热器再热器腐蚀
在电站锅炉中,过热器管与再热器管也是锅炉事故多发的管道,由于长期处于1000℃的烟气中,管内为450~650℃的过热蒸汽,这些管道通常采用耐高温的低碳钢和各种铬钼合金钢等材料。过热器管外径通常为30~60mm。而事故主要是由于管道的磨损、冲蚀、氧化皮剥落堆积等原因造成的,其中造成氧化皮剥落的原因就是管道的还原性腐蚀及氯腐蚀。
还原性腐蚀及氯腐蚀均会与管壁上氧化皮发生反应,使其失去对管壁的保护作用。还原性气氛的形成主要是由于煤粉的不充分燃烧导致的局部缺氧,而氯腐蚀中的氯主要是以氯化钠的形式与水、二氧化硫等反应生成氯化氢,再与管壁氧化皮发生反应。
当以上的反应发生后,管壁表面的氧化皮被破坏脱落,腐蚀性气体会直接与管壁接触,使得腐蚀更为严重。
3、省煤器腐蚀

省煤器主要用于吸收低温烟气的热量,降低烟气的排烟温度,通常采用外径为30~50mm的碳钢或铸铁管作为排气管道。而引起事故的主要缺陷为氧腐蚀、低温腐蚀和磨损。

在锅炉给水通过省煤器管时,给水中存在的氧会与铁发生反应,生成铁的氧化物Fe2O3与Fe3O4,这就形成了所谓的氧腐蚀。给水温度越高越容易发生省煤器管内氧腐蚀,但由于水中的氧的不断消耗,在高温管段的腐蚀程度反而低于低温管段,氧腐蚀zui后在管壁形成的是点状腐蚀坑。
低温腐蚀主要是由于煤中的硫燃烧生成二氧化硫,与水蒸气形成硫酸蒸汽,进入省煤器的低温受热面后,在温度较低的受热面上发生凝结而造成腐蚀,因此也称为硫酸腐蚀,通常也会出现在空气预热器上。
燃料中的硫含量越高,导致燃烧时产生的二氧化硫越多,越易导致低温腐蚀;燃烧时的过量空气系数越大,也会使得腐蚀更加严重;锅炉的给水温度也会影响低温腐蚀的发生,给水温度越低,省煤器壁温越低,越容易产生低温腐蚀。注意控制低温腐蚀的影响因素,可以有助于减少省煤器管道腐蚀的发生。

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