10t-h电石尾气余热锅炉过热器翅片管泄漏原因研究

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1、lot/h电石尾气余热锅炉过热器翅片管泄漏原因研究【摘要】一台lot/h电石尾气余热锅炉，在试运行期间发生过热器翅片管泄漏事故，本文对泄漏翅片管取样，并对试样进行材料分析、金相分析、电镜扫描、x射线电子能谱等分析，最后归纳出泄漏原因。【关键词】过热器管泄漏苛性脆化1前言浙江某化工厂一台1OT/H电石尾气余热锅炉，该锅炉为单汽包、自然循环与强制循环相结合的余热锅炉，热量来自密闭电石尾气，将热量依次传递给炉膛、过热器、对流蒸发管束和省煤器，然后离开锅炉。额定蒸汽压力为1.57MPa,额定蒸汽温度250°C,额定蒸发量1OT

2、/H,给水温度104°C,排烟温度W175°C的低压锅炉。锅炉煮炉后5天在锅炉试运行阶段，发现过热器翅片管下部弯头内侧及弯管与直管对接焊缝发生泄漏，经过对泄漏过热器管取样，结合样品的化学分析、金相分析、电镜扫描、X射线电子能谱分析等各个方面的检验检测，对过热器翅片管泄漏原因进行分析。2过热器翅片管介绍及漏点分布过热器采用翅片管结构，翅片管的钢管材质为15CrMoG,规格为①38X3.5,材料进厂复验合格后投入生产。弯管半径为R=50,对部分弯管进行解剖，测量管子椭圆度及管壁减薄量，检测数据符合技术要求。翅片管与弯管采用

3、氫弧焊，焊丝牌号为TIG-R30,焊工持证上岗，焊前对管子及焊材进行光谱检测。过热器焊好后管口经射线(RT)探伤，并做通球和水压试验，合格后包装出厂。锅炉在试运行阶段过热器部件泄漏共十处，泄漏位置分布在对接焊缝、弯头、管子直段上，发生泄漏时候有四个特点：(1)在工作压力不到IMPa时的低压下泄漏；(2)泄漏不是同时发生；(3)泄漏点基本在过热器管系的下端；(1)泄漏点集中在过热器管系的最右五排。3过热器翅片管缺陷处取样分析3.3电镜扫描分析对过热器翅片管泄漏试样进行电镜扫描分析，报告显示裂缝表面覆盖一层黑黄色腐蚀产物，

4、在电镜扫描观察下，腐蚀产物呈多面体，边缘棱角清晰，腐蚀产物与金属存在取向关系。裂缝边缘与金属连接处端口形貌明显，存在大量二次裂缝，均为沿晶开裂。腐蚀产物在1000倍率下表面明亮，导电系数低，疑似成分为四氧化三铁或三氧化二铁3.4X射线电子能谱仪成分鉴定(XPS)用X射线电子能谱仪对黑黄色腐蚀产物进行成分鉴定，鉴定元素为Fe、0、Na、P.4泄漏原因分析对过热器翅片管泄漏特点进行宏观分析，泄漏的原因可能是在制造环节或者煮炉不当碱液溢流到过热器管系产生苛性脆化造成。苛性脆化是锅炉金属的一种特殊部位的腐蚀，主要是由于锅炉水中

5、游离碱被浓缩和金属内部有较高应力引起的。这种腐蚀是沿着金属结晶颗粒的界面进行的，并向着金属内部纵深方向发展而形成细小裂纹，并在应力的作用下形成穿透性的裂缝。造成苛性脆化的主要原因有以下几个方面：(1)金属内部存在着大于其屈服极限的应力；(2)锅炉水中含有较高浓度的氢氧化钠，具有很大的侵蚀性；(3)锅炉结构的某处有锅炉水浓缩的可能，使局部地方的锅炉水高度浓缩。对泄漏处样管进行了金相、电镜扫描及X射线能谱分析。金相检验显示裂缝的周边组织为铁素体加珠光体，裂缝的形态是复式裂缝，裂缝里面存在黑色腐蚀产物。电镜扫描进一步分析，腐

6、蚀产物与金属存在取向关系，二次裂缝很多，且主要是沿晶开裂，符合苛性脆化特性。X射线能谱仪对腐蚀产物进行化学成分定量分析，腐蚀产物主要是四氧化三铁(Fe304)和三氧化二铁(Fe203)组成，产物里面含有Na元素及低于千分之一的P元素，单一的金属材料里面不存在Na元素，考虑到煮炉用的碱液为氢氧化钠(NaOH),因此我们确认过热器部件在煮炉环节过程有部分碱液（NaOH）从锅筒溢流到了过热器下部，蒸发后形成了高浓度碱液（＞70%）,其中的氢氧根（0H_）与材料发生化学反应，最终产生四氧化三铁（Fe3O4）和三氧化二铁（Fe2

7、O3）等产物，使材料产生了裂纹，造成过热器部件在试运行阶段泄漏。5事故总结泄漏事故从上面分析可以总结出是由于锅炉煮炉过程中碱液溢流到过热器管系产生苛性脆化造成，这说明锅炉在选择有相关锅炉安装资质的公司进行安装的同时，煮炉、烘炉、试运行等锅炉安装工程中的各个环节都很重要，不能有一点疏漏，不能偏离法规和标准的规定，操作过程也必须严格按照相关的规章制度实施。参考文献［1］杨卫娟，周俊虎，等•锅炉管道泄漏知识及应用现状,动力工程［J1.2000,20（6）：937-940,950［2］姜锡瑞，罗兆红.锅炉管腐蚀泄漏原因分析，哈

8、尔滨工程大学学报［J］.2OO1,22（2）：63-66[3]李天•锅炉再热器管泄漏原因分析及处理，电力安全技术[J1.2005,7(3)：19-21[3]李灿•热水锅炉低温腐蚀与预防措施探讨，工业锅炉[J1.2001,1：46-48