鍋爐管道的三大主要缺陷及分析

  在目前所發(fā)生的鍋爐事故中，爐內(nèi)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(fā)生率也隨之上升。一般來說，電站鍋爐內(nèi)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(yùn)行過程中會出現(xiàn)不同的缺陷。俗話說：“知己知彼，百戰(zhàn)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(jìn)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(guān)，自然循環(huán)鍋爐水冷壁管外徑大多為50～82mm，強(qiáng)制循環(huán)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(fā)生的是腐蝕，而在水冷壁管腐蝕中zui常出現(xiàn)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(jìn)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，F(xiàn)eS2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(yīng)均會產(chǎn)生游離態(tài)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(tài)的硫原子會與鐵發(fā)生硫化作用。
zui后形成的硫化亞鐵是一種多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，使得腐蝕可以沿管壁內(nèi)部延伸，并會在高溫狀態(tài)下繼續(xù)氧化，zui終產(chǎn)物如下圖所示，反應(yīng)不斷進(jìn)行時，水冷壁管壁就會不斷發(fā)生腐蝕減薄，當(dāng)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(fā)的管道，由于長期處于1000℃的煙氣中，管內(nèi)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(fā)生反應(yīng)，使其失去對管壁的保護(hù)作用。還原性氣氛的形成主要是由于煤粉的不充分燃燒導(dǎo)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(yīng)生成氯化氫，再與管壁氧化皮發(fā)生反應(yīng)。
當(dāng)以上的反應(yīng)發(fā)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(yán)重。
3、省煤器腐蝕

省煤器主要用于吸收低溫?zé)煔獾臒崃浚档蜔煔獾呐艧煖囟龋ǔ２捎猛鈴綖?0～50mm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(fā)生反應(yīng)，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(fā)生省煤器管內(nèi)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(diǎn)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(jìn)入省煤器的低溫受熱面后，在溫度較低的受熱面上發(fā)生凝結(jié)而造成腐蝕，因此也稱為硫酸腐蝕，通常也會出現(xiàn)在空氣預(yù)熱器上。
燃料中的硫含量越高，導(dǎo)致燃燒時產(chǎn)生的二氧化硫越多，越易導(dǎo)致低溫腐蝕；燃燒時的過量空氣系數(shù)越大，也會使得腐蝕更加嚴(yán)重；鍋爐的給水溫度也會影響低溫腐蝕的發(fā)生，給水溫度越低，省煤器壁溫越低，越容易產(chǎn)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(fā)生。