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锅炉炉底承压管海水腐蚀爆管的原因与防治(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/23 19:48:42   

 关键词:  锅炉 腐蚀 爆管

摘要:针对湛江发电厂锅炉水封槽顶部水冷壁管及底部加热管腐蚀较严重,多次出现腐蚀爆管停炉,介绍出现海水腐蚀的环境,并对形成机理进行详细分析,就锅炉防海水腐蚀对策进行探讨。

  关键词:锅炉;炉管;海水腐蚀;电弧喷涂;防腐技术

  1概况

  湛江发电厂装有4台单机容量为300MW的燃煤发电机组,锅炉型号为DGl025/18.2-Ⅱ,属亚临界、一次中间再热、自然循环、单炉膛、全悬露天布置、固态排渣、平衡通风、尾部双烟道燃煤汽包炉。1号、2号机组分别于1995年2月和12月投产,3号、4号机组于1999年投产。锅炉水冷壁用钢均为20C,规格为Φ63.5×7.5mm。按照设计要求,锅炉的底部渣斗需要用水冷却,上部锅炉管需要用水密封及冷却。4台锅炉的渣斗冷却水均为海水,1号、2号锅炉的水封槽密封水为海水,3号、4号锅炉的水封槽密封水为淡水。2002年8月,1号锅炉发生水封槽顶部水冷壁管爆管;2003年4月15日和11月4日,3号锅炉运行中发生水封槽顶部水冷壁管爆管;2003年11月21日,2号锅炉发生底部加热管爆管。连续的、相同部位的锅炉管爆裂,不但给电厂的安全运行带来严重的威胁,同时也严重的影响电厂的经济效益。

  2原因分析

  2.1腐蚀爆管环境

  现对3号锅炉爆管作为重点分析,3号锅炉2次爆管都发生在水封槽顶部的密封插板与水冷壁灰渣挡板之间的小室顶部。东方锅炉厂设计时,在渣斗顶部有环形海水管道作为渣斗混凝土防火墙的冷却用水,从3号锅炉爆管现场检查发现环形管道全部没有了。初步分析认为:机组经过几年运行,阀门、阀心与阀座的接合面被海水腐蚀并漏水,环形管在海水的腐蚀下全部腐烂完并被冲走,只剩下每侧6根埋在渣斗防火混凝土墙里的供水小管,海水从小管喷出,垂直喷到水封槽顶部的水冷壁管上。从现场看每个小管喷口正上方的水冷壁管都形成一个明显的腐蚀半径痕迹。因此,海水的腐蚀导致锅炉管壁的减薄进而导致管壁强度下降是锅炉管发生爆裂的主要原因。

  2.2爆口金相分析

  3号锅炉2次水封槽顶部水冷壁管爆管的现象都相同,管子靠水封槽一侧严重减薄,破口具有明显的塑性变形特征,管子是因此而破裂爆管的。爆口周围的管壁也明显减薄,减薄趋势为是以爆口中心最薄,以爆口为圆心向外逐步减薄趋势减缓。水冷壁管有直径约为15cm的腐蚀痕迹。微观检查结果表明:管子金相组织正常,不存在管子老化现象,管子爆口晶粒拉长,说明管子开裂时伴随着明显的塑性变形,管子内表面的表层还保留着管子加工时产生的脱碳层,说明管子内壁不存在减薄现象;在管子外壁表层的金相组织与基体一样,管壁腐蚀减薄是产生于外壁,由外向内扩展,其腐蚀表面较为平整,表面没发现有微裂纹,没有发现明显的点腐蚀与晶间腐蚀,见图1。

  3腐蚀机理分析

  从金相分析看,3号锅炉水冷壁管爆管的腐蚀表面均匀,腐蚀类型应以均匀腐蚀为主。从腐蚀机理上分析,金属材料与电解质溶液相接触时,在界面上将发生有自由电子参加的氧化和还原过程,致使接触面金属变成单纯离子而溶解或生成氢氧化物、氧化物等稳定化合物。海水是一种强电解质,由于金属化学组织、成分及物理状态的不均匀,在金属表面与海水电解质接触时形成微观腐蚀电池。

  电化学反应过程中,金属和溶液的界面上形成双电层电位差,电位差随时间延长而减小,即极化,电位差的减小抑制金属的进一步失去电子面腐蚀。但由于3号炉的海水垂直喷到水冷壁的表面,海水对水冷壁管表面形成冲刷,海水与壁管表面的流速较快,进入溶液中的金属迅速被海水带走,金属表面不能很好地形成极化,极化过程被减弱,腐蚀加速。

  另外,海水中氧的存在会发生氧去极化反应,由此引起金属不断溶解的氧去极化腐蚀。发生氧去极化反应主要由扩散过程控制,腐蚀电流受氧去极化的极限电流密度影响,而极限电流密度与氧的扩散系数、氧的浓度及扩散层厚度有关。


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来源:中国电站集控运行技术网
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