1 爆管事故情况
2005年1月4日,炉膛后墙乙向甲第60根水冷壁管(标高8ｍ)因内部腐蚀而爆管,爆口约5ｃｍ×5ｃｍ(见图1)。并吹损第59根管,同时查出第68 根管壁外侧有严重的纵向裂纹(图2为从管壁内侧拍摄的照片),均换管处理。水压试验时,发现后墙乙向甲第44根管泄漏,乙侧墙后向前第33根管泄漏。处理后再次水压试验时,后墙的管子再次泄漏(标高约20ｍ)。1月12日,后墙乙向甲第39根管又发生爆管,爆口约3ｃｍ×3ｃｍ,处理后超压试验时,第40 根管泄漏。从现场检查的情况看,内部腐蚀呈长条状,宽约30ｍｍ,腐蚀面呈蜂窝状。水冷壁管频繁爆漏,严重危及安全生产。
2 试验方法及结果
2.1 金相检验
水冷壁乙→甲第60根管(标高8ｍ)经金相检验(采用机械抛光,浸蚀液为4%硝酸酒精,检验仪器为ＬＣ-500),金相组织为铁素体+珠光体,珠光体球化三级,见图3。管子内壁腐蚀坑凹凸不平,坑上覆盖有叠片状腐蚀产物,坑下金属的金相组织无脱碳现象,见图4、图5。
2.2 垢样测定
采用刮垢法测定,水冷壁乙→甲第60根管(标高8ｍ)爆破口周围结垢量达630ｇ/ｍ2左右,腐蚀产物呈磁铁状,较疏松。由于从爆破口周围所采集的垢样目视可见不均匀性,故将垢样依外状分成3份,用扫描电镜和Ｘ射线能谱仪分别进行了检测,其结果如表1所示,分别为氧化铁垢、硅酸盐水垢和铜垢。用转靶ＸＲａｙ衍射仪测定得知,垢样中氧化铁成分主要以Ｆｅ3Ｏ4的形式存在,Ｆｅ2Ｏ3的含量较少。
3 爆管原因分析
从谏壁发电厂#4锅炉水冷壁管爆破部位的外状、金相检验及垢样检测结果判断,符合碱腐蚀的基本特征[1]。首先,水冷壁管爆破口呈凿槽型,是碱性腐蚀的典型形状。其次,金相检验表明,腐蚀坑下金属的金相组织无脱碳现象,完全排除了氢腐蚀致脆的可能性。第三,从爆破口周围金相检验及附着腐蚀产物的显微检测结果,可初步排除酸式磷酸盐腐蚀的可能性。金相检验结果表明,腐蚀坑周围金相组织除发生三级球化(属中度球化,因垢下金属轻微过热引起)外,并无腐蚀裂纹, 显然腐蚀坑下金属的机械性能不可能发生明显变化,因而失效不能归属金属机械性能的变化所致。此外,显示酸式磷酸盐腐蚀的基本特征是腐蚀产物主要以磷酸亚铁钠的形式存在,而对3份垢样检测的结果均表明不存在这种物质。粉末样及块状样2中虽检测出磷酸盐,但均未检测出钠;块状样1虽检测出较多的钠,但又未检测出磷酸盐。第四,从长期的炉水品质统计结果可彻底排除酸式磷酸盐腐蚀的可能性。酸式磷酸盐腐蚀的特征产物磷酸亚铁钠是磁性氧化铁与磷酸二氢钠、磷酸氢二钠 (而不是磷酸三钠)发生反应的产物[2]。因此,发生酸式磷酸盐腐蚀的必要条件是炉水中长期含有酸式磷酸盐(包括磷酸二氢钠及磷酸氢二钠)。谏壁发电厂 #4锅炉炉水长期处于高ｐＨ值(一般在10.0左右)状态(见图6),而磷酸根含量通常维持在3.5～7.0ｍｇ/Ｌ范围内。Ｎａ/ＰＯ4摩尔比Ｒ值总是超过3.0,经常高达4.0以上,不可能存在酸式磷酸盐。相反,存在可观的游离氢氧化钠,具有明显的碱腐蚀倾向。综上所述,判定谏壁发电厂#4锅炉水冷壁管的腐蚀类型属于沉积物下的碱腐蚀。
4 结论
该高压汽包锅炉炉膛水冷壁管频繁爆管是由于炉水中存在过量的游离碱以及水冷壁管存在局部过热所引起的
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