阳煤集团发供电分公司第三热电厂4#炉水冷壁爆管原因分析

摘要：文章通过对阳煤集团发供电分公司第三热电厂4#炉水冷壁爆管进行宏观分析、化学成分分析、机械性能试验及金相试验，认定此次水冷壁爆管主要是由碱腐蚀造成的。

关键词：水冷壁；爆管；机械性能；金相试验

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）32-0113-02

1　概述

阳煤集团发供电分公司第三热电厂4#锅炉系济南锅炉厂生产的YG270/9.8-1型汽包炉。主要参数为：额定蒸发量：270t/h；主汽压力9.8MPa；主汽温度540℃。

4#炉自2006年11月投入运行，截至本次爆管累计运行约2.6万小时。自投产运行以来，4#锅炉水冷壁曾发生过三次爆管，爆管位置基本都在锅炉标高17～24m之间，且爆口位置均在向火面。本次爆管位置为从后向前数第27排。水冷壁管材质为20G，规格为Φ60×5mm，电厂在进行宏观分析后，又委托电科院对水冷壁取样进行试验分析，以确定爆管原因，并采取相应措施。

2　分析以及试验情况

2.1　宏观形貌分析

爆口沿水冷壁管纵向开裂，爆口长约210mm，爆口张开较小，最大为23mm，管壁减薄不多，爆口断面粗糙不平，有一层较厚的氧化皮，无明显的塑性变形，呈典型脆性断口特征。爆口处管径无明显胀粗，爆口尖端内壁上有许多大小不等、连接成片的腐蚀坑。腐蚀坑为圆形，最深约为1mm。内部未见明显的腐蚀产物。爆口附近管子向火面内壁也有少量的腐蚀坑。在管子背火面内壁未发现有明显的腐蚀。在管子内壁有拉拔留下的沟槽。

2.2　化学成分分析

委托电科院在水冷壁爆管上取样进行化学成分分析，分析结果如下表1：

从试验结果可知材料的化学成分满足GB5310-2008标准的要求。

2.3　机械性能试验

电科院在水冷壁管爆管附近取样，加工成条状试样，按GB/T228-2002标准进行拉伸试验，其结果如下表2：

从机械性能的试验结果可看出除一个试样的抗拉强度略高于GB5310-2008的标准要求，一个试样的延伸率低于GB5310-2008的标准要求，其他试样的性能指标满足GB5310-2008的标准要求。

2.4　金相试验

电科院在水冷壁管爆口处、爆口对面及远离爆口处取样进行金相试验，发现爆口尖端有许多从沿爆口向内发展的沿晶裂纹。并且在爆口尖端及紧靠爆口内壁有许多由内壁向内发展的沿晶裂纹，在爆口尖端外壁有氧化皮。爆口处的金相组织为铁素

体＋珠光体，珠光体球化1级，在靠近内壁处珠光体呈带状分布。在管子向火面内壁有腐蚀坑存在，深度约1mm，腐蚀坑周围的金相组织为铁素体＋珠

光体。

在爆口对面以及远离爆口处的金相组织均为铁素体＋珠光体，珠光体球化1级，在靠近内壁处珠光体呈带状分布，在管子内、外壁处均有一层较薄的氧化皮，管子内、外壁有少量脱碳。在管子向火面内壁有腐蚀坑存在，腐蚀坑周围的金相组织为铁素体＋珠光体，珠光体球化1级。

3　结果分析

（1）爆口狭长，无明显的塑性变形现象，爆口断面粗糙不平，管壁减薄不多，呈脆性断口特征。沿爆口内壁有成串的腐蚀坑，且仅在爆口附近的向火面有腐蚀坑存在。腐蚀坑形态及分布属于碱腐蚀。

（2）管子爆口处的金相组织正常，未发现有过热。材料的化学成分满足GB5310-2008标准的

要求。

（3）电厂化学水质正常。炉水加磷酸三钠处理，pH值控制在9～10之间。保证炉水呈微碱性。磷酸三钠水解后可生成氢氧化钠，对于碳钢水冷壁管，在氢氧化钠浓度较低时，它在钢的表面会生成一层保护性的盐膜。但当氢氧化钠的浓度较高时，盐膜的保护作用就会减小或消失。在一定温度作用下，钢中的铁会以铁酸盐的形式进入溶液中，使水冷壁管受到腐蚀。

（4）爆管发生在锅炉标高17～24m之间，是锅炉热负荷较高的区域，为水汽蒸发区，极易造成炉水浓缩。形成高浓度的磷酸盐混合物，附着在金属管壁上，与其他沉积物反应，使管子内壁结垢，在结垢或管子表面有缺陷的局部区域就形成氢氧化钠浓缩。该现象一旦出现会在向火面连续扩散，形成高温碱腐蚀，并在一个区域形成腐蚀坑。

（5）在管子内壁拉拔留下的沟槽尖角处会产生应力集中，在此区域也会形成氢氧化钠浓缩，当氢氧化钠浓度达到一定量时，在应力高的区域会产生应力腐蚀，产生沿晶界的裂纹。最终导致水冷壁管在腐蚀坑连片区域发生脆性爆破。

4　结论及建议

（1）水冷壁爆管是由于碱腐蚀造成的。

（2）建议定期割管检查水冷壁的结垢和腐蚀情况。

（3）按相关标准要求定期检验。

作者简介：刘海亭（1971-），男，河北井陉人，阳煤集团发供电分公司热能动力工程师。