水冷壁管垢下腐蚀爆管原因分析及对策

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1、水冷壁管垢下腐蚀爆管原因分析及对策水冷壁管垢下腐蚀爆管原因分析及对策廖成实(攀枝花发电公司，四川攀枝花617065)摘要：攀枝花发电公司新庄站二号炉水冷壁管在十天之内连续两次发生爆管，且均为“化学检查监视管、材料为St45.8/Ⅲ”。从对爆口的金相分析、管材的材质分析、化学垢样分析、设备系统缺陷等几方面进行分析爆管的原因，并提出了处理对策和引发思考的问题，为处理类似问题提供一些参考素材。关键词：水冷壁；垢下腐蚀；爆管；原因分析；处理对策攀枝花发电公司新庄站二号炉为DG300/100/-2型，开式炉膛水平炉底，膜式水冷壁结构，直流式正四角布置燃烧器，单烟道单

2、汽包自然循环液态排渣炉。近年来，水冷壁爆管时有发生，就最近在十天之内连续两次发生爆管，且均为2000年更换的“化学检查监视管(材料为St45.8/Ⅲ，以下简称监视管)”，部位均在卫燃带上方约1m处，两次爆管破口形貌基本一致。在扩大对四墙监视管的检查时，又发现后墙监视管(2002年更换)外表面已出现裂纹(轻微鼓包)。在割监视管时，连同其两端焊口及一段老管割下，且在第二次爆管的同部位割下一段相邻管(老管，材料为20G)。从老管和监视管相比较看，监视管向火侧内表面有大量垢块和较深的腐蚀凹坑，而老管的结垢和腐蚀情况则相对较轻。为了弄清爆管的原因，从以下几个方面分析。1爆管

3、的金相分析1.1爆口的宏观分析爆口呈脆性破口，从向火面中心线处爆开后向两边撕开(门窗开户形)，破口截面粗糙，边缘的内表面有明显的腐蚀凹坑，除腐蚀引起减薄外，壁厚减薄不多，因爆破时强大气流冲出，破口处内壁无腐蚀产物。如图1。但沿其爆口的上下两端管壁内表面则有明显的垢块。从垢块的外观看，垢块较为致密且很脆，垢层表面为褐色，内层和底部为黑灰色。从宏观特征看，有典型的垢下腐蚀引起的爆管特征。1.2爆口的微观分析1)取其破口横截面：其背火面组织正常：珠光体+铁素体；但向火面爆口处已严重脱碳，脱碳深度达3mm左右，且在整个脱碳区域有许多晶间裂纹，裂纹方向为管子径向，并且腐

4、蚀坑较深的地方更为突出，沿其周向离破口愈远则愈轻，如图2。　2)取老管横截面：金相组织正常：珠光体+铁素体。由此可判定为垢下酸性腐蚀——即垢下氢腐蚀。2材质分析鉴于上述原因，老管与监视管的腐蚀状况有明显差别，有必要对材料的质量进行检查、分析。二号炉在2000年1月31日(以下简称“1.31”)发生过炉膛爆炸，炉底大面积爆管和四墙部分水冷壁管损伤。当时对其炉底全部水冷壁管和四墙所损伤的管子(包含监视管)进行更换，但使用的管材为河门口站和新庄站钢材库原存管材，管材为两种牌号：20G和St45.8/Ⅲ。虽然均有材料质量证明书，但材料较为繁杂，并且在换管时混杂使用

5、。从“1.31"到这次爆管期间所换管子大部分又都是“1.31”之后所剩余料。这次爆管后取其具有代表性的6根管样进行材质分析，其编号为：Ⅰ—甲侧墙前往后数第35根爆口管样(监视管)；Ⅱ—甲侧墙前往后数第34根管样(老管)；Ⅲ—河门口站钢材库库存St45.8/Ⅲ管样；Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ—均为“1.31”事故换管后所剩余料(化学成分)。从化学成分看：Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ管样基本一致，与St45.8/Ⅲ质保书比较，其成分相当；Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ管样基本一致，与20G钢成分相当。从机械性能看：以上管样(σs在315MPa以上，(b超过445MPa，Ⅰ管样δ5明显低于其它管样是因为有腐蚀引起。虽

6、与质保书中数据有一定差距，但指标均分别符合DIN17175和GB5310标准要求。从外观质量和壁厚测量看：对库存钢管St45.8/Ⅲ抽样进行了宏观检查和壁厚测量。宏观检查未发现可疑之处；壁厚测量均符合GB5310标准(作为参考标准)。从以前的使用情况看：从1996年3月开始至2000年2月分8次共领用354kg(约8根)，零星地用于高温高压锅炉水冷壁管上，均未发生问题。水冷壁管垢下腐蚀爆管原因分析及对策:　通过以上分析，不难判断新庄站二号炉“1.31”事故抢修时所换的管子不存在重大质量问题，但不能排除个别管子有质量问题。3垢样分析为了说明方便，将其管样编号如下：

7、A——甲侧墙前往后数第35根爆口管样(5月30日爆管管样，为2000年9月更换的管子，前述Ⅰ管样)；B——甲侧墙前往后数第34根管样(老管，无更换记录，前述Ⅱ管样)；C——乙侧墙后往前数第24根(5月20日爆管管样，为2000年9月更换的管子)；D——前墙甲往乙数第17根(为2000年9月更换的管子)；E——后墙乙往甲数第20根(为2002年4月更换的管子，裂纹、轻微鼓包，内壁腐蚀状况与爆管管子类同)。3.1外观检查3.1.1酸洗前监视管内壁呈灰褐色或黑褐色，向火侧有连片的腐蚀坑，坑上垢样为片状，致密坚硬，背火侧垢样质地疏松。老管内壁呈砖红色，垢样疏松，向火