水泥窑余热锅炉低压段蒸发器管屏穿孔失效分析.pdf

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1、第33卷第2期腐蚀与防护Vol_33No．22012年2月CORROSION&PROTECTIONFebruary2012水泥窑余热锅炉低压段蒸发器管屏穿孔失效分析刘劲松，常治平，吴进强。陈江龙。(1．川润股份材料研究所，自贡643000；2．川I润股份锅炉设计技术部，自贡643000)摘要：某水泥厂余热锅炉窑尾段低压蒸发器管屏投运不到半年时间即发生穿孔泄漏，且穿孔存在规律性特征。使用扫描电镜、能谱仪等进行了失效分析。结果表明，造成该低压段管屏穿孔失效的原因是等离子与溶解氧共同作用引发点蚀，形成了氧浓差腐蚀电池。由于还同时受到流速、温度等的影响，该腐蚀现象表现

2、出极强的选择性。关键词：余热锅炉；氧腐蚀；失效分析中图分类号：TK224．9文献标识码：B文章编号：1005—748X(2012)02—0152—04FailureAnalysisofEvaporatorPanelPerforationinLowPressureSectionofWasteHeatBoilerinaCementKilnLIUJin-song，CHANGZhi—ping，WUJin-qiang，CHENJiang-long(1．MaterialsResearchInstitute，SichuanCRUNCo．，Ltd．，Zigong643000，

3、China；2．TechnologyDept，SichuanCRUNCo．，Ltd．，Zigong643000，China)Keywords：wasteheatboiler；oxygencorrosionfailureanalysisl概述某水泥厂购置的3500t／d熟料生产线纯低温余热锅炉工程SP窑尾余热锅炉，在投产运行约半年左右，于2009年12月锅炉受热面低压蒸发器发生首次穿孔泄漏。该低压段蒸发器管束采用水平蛇形管布置，设计压力0．17MPa，工作温度约170℃，内部工质为汽水混合物，管屏材料为20G(GB／T穿孔集中在最下层管屏5310-2008)。观

4、察发现，泄漏有如下特点：图1穿孔位置示意图(1)泄漏部位集中在低压段最下层蒸发器管屏(如图1)，并以靠炉墙低温部位居多，根据估算，低压段近壁部分流速约0．184m／s，而穿孔位置也集中在最下层管子的正下方(背烟侧)，有少量分布于管侧壁。■I一(2)部分区域管子正下方泄漏点沿轴线呈直线分布，如图2所示。图2首次泄漏部位图3第三次泄漏宏观形貌宏观形貌2010年3月，蒸发器管屏第二次发生泄漏，特征与第一次相同。律性的频发穿孔泄F11013102．事故，公司立即组织2011年2月，新更换的管屏再次发生穿孔泄开展了失效分析工作。漏，特征仍然与第一次相同，如图3所示。2材

5、料冶金质量分析针对这台余热锅炉受热面管屏在同一部位有规2．1化学成分分析收稿日期：2011—04—11在图3中右侧钢管管端取样，采用美国热电通讯作者：刘劲松，工程师，liujinsong_sc@163．cornTHERMO3460直读光谱仪进行分析，分析结果如刘劲松等：水泥窑余热锅炉低压段蒸发器管屏穿孔失效分析表1所示。如表1所示，失效的20G管件各化学元为部件在加工过程中受到外力冲击或电弧灼烧等物素含量均符合GB／T5310-2008要求。理损伤造成。2．2．3失效管件纵截面宏观检测表1失效管材的化学成分(质量分数。)为了提取更多与失效有关的信息，沿管子轧制

6、CSiMnPS方向剖开钢管进行宏观检测。检测并未发现内壁存在钢管轧制、加工缺陷，但有大量弥散分布、大小不一、形态各异的鼓包附着在管侧壁。清理掉部分鼓包后，在鼓包下方发现部分较浅的蚀坑。如图52．2金相分析所示。为判断材料失效类型，对失效管件进行非金属夹杂与金相组织分析。选取图3中短钢管作为金相分析试样，使用线切割方法将钢管沿穿孔部位剖开，取样示意图如图4所示。图5穿孔部位管内壁鼓包形貌种种迹象显示，钢管极可能在工质侧发生了某种腐蚀，造成了内壁大量的鼓包，在鼓包下方还存在图4试样取样位置不意图部分蚀坑，经过长期运行，蚀坑不断生长直至穿孔。因此，问题的关键在于揭示

7、鼓包的产生，寻找更多关2．2．1非金属夹杂检测于腐蚀产物的信息，从而找到钢管屡次穿孔泄漏的对穿孔部位近区与远离穿孔位置的母材部位非原因。金属夹杂进行对比，在100倍视场下取非金属夹杂最严重区域观测。根据GB／T10561-2005附录A3锅炉管道20G钢穿孑L机理标准评级图，两对比试样非金属夹杂检测结果并无针对锅炉受热面碳钢管道工质侧腐蚀，常见以实质差异，均为D类球状氧化物粗系0．5级，细系1氧腐蚀、碱腐蚀(垢下腐蚀)居多。金属材料由氧引级(上限均为3级)。非金属夹杂检测结果表明，穿起的电化学腐蚀现象，称为氧腐蚀[2]。作为氧腐蚀孔部位与未穿孔部位非金属夹杂程

8、度并无区别，该的重要特征，氧腐蚀鼓包(