在目前所發生的鍋爐事故中,爐內熱力管道事故占了三分之二左右。而隨著鍋爐壓力及容量的增加,管道事故的發生率也隨之上升。一般來說,電站鍋爐內的多種熱力管道,如省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器等,由于其工況不同,在長期運行過程中會出現不同的缺陷。俗話說:“知己知彼,百戰不殆”,為了提高檢測的性,我們很有必要對熱力管道的主要缺陷進行了解。
1、水冷壁高溫腐蝕
水冷壁管的材料一般為20G鋼,鍋爐壓力在14MPa以上時也有部分用Cr-Mo合金鋼,如12CrlMoV。管徑則與鍋爐的類型相關,自然循環鍋爐水冷壁管外徑大多為50~82mm,強制循環鍋爐與直流鍋爐水冷壁管外徑通常為20~61mm。電站鍋爐水冷壁的常見缺陷有鼓包、過熱爆管、腐蝕、磨損、開裂等,其中zui易發生的是腐蝕,而在水冷壁管腐蝕中zui常出現且危害zui大的就是高溫硫腐蝕。
高溫硫腐蝕中的硫主要是由于煤粉中的黃鐵礦(FeS2)在爐膛中融化,其中未進行充分燃燒的部分會回落至水冷壁表面,如果未燃帶自身存在一定的缺陷或者開裂,FeS2顆粒就有可能直接附著在水冷壁管壁上。FeS2受熱分解,以及煙氣中的H2S與SO2反應均會產生游離態的硫原子,水冷壁管壁溫度通常在400℃左右,在這個溫度下游離態的硫原子會與鐵發生硫化作用。
zui后形成的硫化亞鐵是一種多孔結構的物質,使得腐蝕可以沿管壁內部延伸,并會在高溫狀態下繼續氧化,zui終產物如下圖所示,反應不斷進行時,水冷壁管壁就會不斷發生腐蝕減薄,當厚度降低到一定值后將會引起水冷壁的爆管。
2、過熱器再熱器腐蝕
在電站鍋爐中,過熱器管與再熱器管也是鍋爐事故多發的管道,由于長期處于1000℃的煙氣中,管內為450~650℃的過熱蒸汽,這些管道通常采用耐高溫的低碳鋼和各種鉻鉬合金鋼等材料。過熱器管外徑通常為30~60mm。而事故主要是由于管道的磨損、沖蝕、氧化皮剝落堆積等原因造成的,其中造成氧化皮剝落的原因就是管道的還原性腐蝕及氯腐蝕。
還原性腐蝕及氯腐蝕均會與管壁上氧化皮發生反應,使其失去對管壁的保護作用。還原性氣氛的形成主要是由于煤粉的不充分燃燒導致的局部缺氧,而氯腐蝕中的氯主要是以氯化鈉的形式與水、二氧化硫等反應生成氯化氫,再與管壁氧化皮發生反應。
當以上的反應發生后,管壁表面的氧化皮被破壞脫落,腐蝕性氣體會直接與管壁接觸,使得腐蝕更為嚴重。
3、省煤器腐蝕
省煤器主要用于吸收低溫煙氣的熱量,降低煙氣的排煙溫度,通常采用外徑為30~50mm的碳鋼或鑄鐵管作為排氣管道。而引起事故的主要缺陷為氧腐蝕、低溫腐蝕和磨損。
在鍋爐給水通過省煤器管時,給水中存在的氧會與鐵發生反應,生成鐵的氧化物Fe2O3與Fe3O4,這就形成了所謂的氧腐蝕。給水溫度越高越容易發生省煤器管內氧腐蝕,但由于水中的氧的不斷消耗,在高溫管段的腐蝕程度反而低于低溫管段,氧腐蝕zui后在管壁形成的是點狀腐蝕坑。
低溫腐蝕主要是由于煤中的硫燃燒生成二氧化硫,與水蒸氣形成硫酸蒸汽,進入省煤器的低溫受熱面后,在溫度較低的受熱面上發生凝結而造成腐蝕,因此也稱為硫酸腐蝕,通常也會出現在空氣預熱器上。
燃料中的硫含量越高,導致燃燒時產生的二氧化硫越多,越易導致低溫腐蝕;燃燒時的過量空氣系數越大,也會使得腐蝕更加嚴重;鍋爐的給水溫度也會影響低溫腐蝕的發生,給水溫度越低,省煤器壁溫越低,越容易產生低溫腐蝕。注意控制低溫腐蝕的影響因素,可以有助于減少省煤器管道腐蝕的發生。
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