电站锅炉水冷壁管腐蚀破口失效分析

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1、B技术论文电站锅炉水冷壁管腐蚀破口失效分析口孙凯卢宝义1、概述2、宏观、低倍分析某石化分公司热电厂3号锅炉在运行中水冷壁管水冷壁管破口泄漏处位于向火侧，破口呈缝隙状，发生破口。该水冷壁管材质为20G无缝钢管；管子规格且破口附近有许多密集相互平行的表面横(环)向裂纹；为60ram×5mm。管内的介质为过热水，温度≤350~C，破口泄漏处无明显的塑性变形，该处管壁有减薄现象。压力11．28MPa；管处的介质为炉内高温烟气，火焰温度将水冷壁管上一条未穿透管壁的横(环)向裂纹打开，可为950~(2，烟气中含

2、有一定量的CO、CO。、SO、sO3及未见裂纹从管外壁向内扩展，裂纹内充满腐蚀产物。在向燃尽的煤粉等。火面水冷壁管的内壁有棕红色的腐蚀产物，但未明显地水冷壁管发生腐蚀破口的位置在锅炉前墙燃烧区结垢。从对这两根失效的水冷壁管向火面外表面破损状偏上的中间部位(上一次风喷口标高)。况的宏观与低倍分析，表明该水冷壁管的损坏具有热应入厂煤成分平均值为：挥发分40．46；硫含量0．61％力腐蚀性疲劳开裂的特征。(最高1．76％)；灰分18．38％；灰渣特性3．25(弱膨胀粘3、化学分析结；不膨胀粘结)。对钢管材

3、质进行化学成分分析，水冷壁管材质的化(接上页)7、有效自由度4、标准不确定度一览表亚5标准不确定度分■不确定度来源标准不确定度值自由度肋加踟U(Ⅵ)测量重复性1．71×10_69U(标准器准确度5．77×10_650巫0U(X)被检电桥调节平衡不完全2．04×1050洳渤U(X数据修约2．89×10-+50U(D)测量重复性2．93×1O吒98、扩展不确定度p标准器准确度5．77×10-+50置信概率为95％，近似取为100，查表得：置信因子己，(I)被检电桥调节平衡不完全2．04×l0-650k=

4、1．984；v~近似取为100，查表得：置信因子皋1．984，则：U(D】数据修约2．89×10"-650电容比率示值测量结果的扩展不确定度为：5、灵敏系数U=kJ×Ucl=1．984×6．98×10-6=-14×10_5．灵敏系数：ctaXx=1c：aD．=1介质损耗示值测量结果的扩展不确定度为：L，。_×u=1．984×7．92×10-6=-16×10_56、合成标准不确定度．9、测量不确定度报告以上各项不确定度互不相关，合成得：高压电容电桥整体检定装置检定QS30A型高压电电容比率的合成标准不

5、确定度：容电桥(X：O．005级，D：0．5级)：Ucl"~、／U2()+【J2())+U2())+L严(XN=6．98×10-6电容比率鲁=卺点的示值测量结果的扩介质损耗的合成标准不确定度：展不确定度为：U=I．4×10k=2ua=VL产()+U2(D+L严()+U2(D)介质损耗0．O1点的示值测量结果的扩展不确定度=7．92×10-6为：U=I．6×l0-s，k=2。(作者单位：沈阳计量测试院)S学成分符合20G钢的标准化学成分。(硫化氢等)便开始与铁发生反应，使管壁产生腐蚀。4、金相分析3号

6、锅炉水冷壁管的高温腐蚀属严重硫化物型腐水冷壁管向火侧管壁组织为铁素体+珠光体；珠光蚀，腐蚀反应包括氧化和硫化反应，其过程如下：体呈带状，组织正常；外壁有氧化物层；外壁裂纹沿着圆①煤粉中的黄铁矿(FeS)受灼热分解，产生自由态周发展，局部区域有许多相互平行的疲劳裂纹，从外向的硫原子。里扩展，最深的已经要穿透整个管壁；管壁减薄；裂纹内FeS2=FeS+S充满了腐蚀介质和腐蚀产物，裂纹走向为穿晶型，星楔②管壁周围存在一定浓度的H和SO，也会生成形；裂纹尖端变锐，裂纹长度和宽度比值高，表明裂纹扩自由的硫原子

7、。展速度很快；楔形裂纹中的中心区域的腐蚀产物呈灰白2H2S+SO2=2H20+3S色，旁边区域的腐蚀产物呈灰黑色。③分解出来的硫，由于缺氧，硫的燃烧和SO的形5、扫描电镜分析成比较困难，便会与管壁金属反应生成FeS。取水冷壁管向火面带横(环)向裂纹的金相样品，进FeS+H2s=FeS+H20行裂纹的观察和分析。裂纹呈楔形，由水冷壁管的向火④生成的FeS进一步氧化就生成了Fe，0．，将水冷面外壁向内深入，裂纹内的腐蚀产物由灰白色和灰黑色壁管腐蚀，在管子外壁形成腐蚀层，即通常所说的氧两部分组成；灰白色的

8、腐蚀产物一般在裂纹的中间区化皮。域，灰黑色的腐蚀产物多在与管材金属接触处；灰白色．3FeS+502=Fe304+3S02的腐蚀产物为Fes或Fe、S、O元素组成，s的含量高，⑤腐蚀使水冷壁管向火侧外壁不断减薄，也使生成而灰黑色的腐蚀产物为Fe、o或Fe、s、o元素组成，o的楔形裂纹中充满着硫化铁和氧化铁等腐蚀产物。的含量高。(2)如果水冷壁管向火面只受到高温烟气腐蚀作用的话，是不会产生大量的横(环)向裂纹的。横(环)向裂纹6、分析与讨论的产生说明该处水冷壁管受到了很大