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????? 鍋爐省煤器管穿孔原因分析

????? 馬燕勤，李佟年，游　菊

????? （上海市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所，上海 200062 ）

????? 摘　要：某型號(hào)為KCTK35/402100 鍋爐省煤器，在運(yùn)行兩年多時(shí)間內(nèi)發(fā)生
多次爆管事故。采用化學(xué)分析、金相檢驗(yàn)及掃描電鏡等分析方法對(duì)鍋爐省煤器穿
孔漏水原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，省煤器管內(nèi)外壁共同腐蝕是引起其快速穿孔
的原因，內(nèi)壁產(chǎn)生了溶解氧腐蝕，外壁產(chǎn)生了氧化腐蝕及硫腐蝕。

????? 關(guān)鍵詞：省煤器管；溶解氧腐蝕；氧化腐蝕；硫腐蝕

????? 某單位一臺(tái)KCTK35/402100 鍋爐于1994年底投入運(yùn)行，在運(yùn)行兩年多時(shí)間
內(nèi)省煤器管發(fā)生多次爆管漏水事故。1996年該鍋爐第三層省煤器管發(fā)生漏水現(xiàn)象，
在恢復(fù)運(yùn)行了兩個(gè)月后第二層省煤器管又出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。該鍋爐工作壓力3.9MPa
；蒸發(fā)量3.5t/h；省煤器管材料為20g 鋼，規(guī)格為< ；28mm×3mm.為防止類似
事故重復(fù)發(fā)生，對(duì)第二層省煤器管穿孔原因進(jìn)行了分析研究。

????? 1 　理化檢驗(yàn)

????? 1.1 　宏觀檢驗(yàn)

????? 穿孔管段位于省煤器下部，其管外壁氧化皮呈片狀剝落，在穿孔附近剝落
更為嚴(yán)重，見圖1.管內(nèi)壁存在較多大小及深度不一的圓形腐蝕斑及腐蝕凹坑，腐
蝕凹坑的尺寸一般為< ；5mm ×1.2mm ～< ；1.5mm ×0.3mm ，凹坑內(nèi)有黑
色腐蝕產(chǎn)物；除此之外，管內(nèi)壁上還存在大小不等的圓形腐蝕鼓包，直徑為1 ～
5mm ，鼓包表面呈現(xiàn)磚紅色，其內(nèi)有黑色粉末狀物，剝?nèi)ス陌梢姷揭粷兛樱?BR>坑內(nèi)堆著黑色腐蝕產(chǎn)物，且腐蝕產(chǎn)物越多，腐蝕坑就越深，穿孔管段內(nèi)壁形貌見
圖2.

????? 在穿孔處及穿孔附近其管子壁厚都有減薄現(xiàn)象，最厚為2mm ，減薄了1mm
；在穿孔處壁厚僅為0.2mm ，減薄了2.8mm ；在內(nèi)壁腐蝕不很嚴(yán)重處，其壁厚也
有減薄現(xiàn)象，表明該處壁厚減薄是由于外壁腐蝕而引起的，見圖3.整段管子內(nèi)壁
水垢均很薄，水垢厚約為0.5mm.

????? 1.2 　化學(xué)成分分析

????? 在穿孔管上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），結(jié)果列于表1.可見，該
穿孔管化學(xué)成分符合GB/T699-1998標(biāo)準(zhǔn)中20g 鋼的技術(shù)要求。

????? 1.3 　金相檢驗(yàn)

????? 在穿孔部位截取縱向及橫向試樣，經(jīng)磨制、拋光，在光學(xué)顯微鏡下觀察，
該管子材料非金屬夾雜物按GB/T10561-1989《鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法》
標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定為A1和D1（總量為2 級(jí)）；橫截面試樣經(jīng)4%硝酸酒精溶液侵蝕后觀察，
管內(nèi)壁有腐蝕凹坑，凹坑內(nèi)充滿灰黑色氧化物，見圖4 ；穿孔管子顯微組織為鐵
素體+ 呈片狀的珠光體，見圖5.

????? 1.4 　掃描電鏡及能譜分析

????? 用PHILIPS 公司XL230 掃描電鏡（SEM ）及DX24X 射線能譜色散譜（EDS ）
分別對(duì)穿孔處內(nèi)外壁不同區(qū)域進(jìn)行觀察。穿孔管內(nèi)壁腐蝕鼓包處及腐蝕凹坑處經(jīng)
能譜分析含較多的氧，電鏡觀察到的腐蝕產(chǎn)物為氧化物，表明管子內(nèi)壁發(fā)生了氧
腐蝕。圖6 為腐蝕鼓包形貌，圖7 為腐蝕凹坑處腐蝕產(chǎn)物的形貌。

????? 在穿孔管外壁檢測(cè)到較多的氧和硫，其腐蝕產(chǎn)物的電鏡形貌見圖8 ，表明
管子外壁受到氧和硫的腐蝕。各區(qū)域的能譜分析結(jié)果列于表2.

????? 2 　結(jié)果分析

????? （1 ）化學(xué)成分分析結(jié)果表明，省煤器管材料符合GB/T699-1998中20g 鋼
的規(guī)定要求。

????? （2 ）金相檢驗(yàn)結(jié)果表明，穿孔管材料中夾雜物含量不高，其顯微組織正
常。

????? （3 ）穿孔管內(nèi)壁水垢很薄，可判定該鍋爐給水硬度合格。

????? （4 ）穿孔管內(nèi)壁存在較多大小不等的紅褐色鼓包，且其內(nèi)有黑色粉狀物，
剝?nèi)ス陌鼊t呈現(xiàn)一潰瘍坑，這些是氧腐蝕的宏觀特征。金相檢驗(yàn)及掃描電鏡也都
觀察到了氧化物腐蝕產(chǎn)物。能譜分析結(jié)果表明，腐蝕鼓包及腐蝕凹坑處均含較多
的氧，這也說明穿孔管內(nèi)壁發(fā)生了較嚴(yán)重的氧腐蝕，表明了給水除氧處理不良。
經(jīng)調(diào)查，在運(yùn)行過程中，除氧設(shè)備曾發(fā)生過故障，因未能及時(shí)修理導(dǎo)致了除氧不
良。

????? （5 ）在穿孔管外壁檢測(cè)到較多的氧和硫，掃描電鏡也觀察到各種形態(tài)的
腐蝕產(chǎn)物，表明了管子減薄處外壁產(chǎn)生了氧化腐蝕和硫腐蝕。經(jīng)調(diào)查，上層省煤
器曾數(shù)次發(fā)生爆管漏水現(xiàn)象，致使管內(nèi)爐水大量噴射到下部爐管上，由于管子溫
度較高，遇到爐水后會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈氧化腐蝕，形成大量氧化皮剝落。硫腐蝕的產(chǎn)生
是由于煙氣中含有一定量的SO2 和SO3 ，在正常狀態(tài)下，氣態(tài)的SO2 和SO3 在不
很高的溫度下對(duì)金屬不產(chǎn)生腐蝕作用，但如果SO2 和SO3 遇到水就會(huì)生成弱的亞
硫酸和硫酸，它們對(duì)金屬有腐蝕作用。由于上層省煤器泄漏水條件的存在，極易
發(fā)生硫腐蝕。另外，當(dāng)省煤器溫度較低時(shí)，煙氣中的水蒸氣如果凝結(jié)成水，也會(huì)
與煙氣中的SO2 和SO3 結(jié)合生成弱的亞硫酸和硫酸，并凝聚在省煤器管外表面，
使其受到硫腐蝕，這種硫腐蝕通常發(fā)生在煙氣溫度低于“露點(diǎn)”時(shí)。據(jù)有關(guān)資料
介紹，煙氣中SO2 和SO3 含量越高，則露點(diǎn)溫度越高，無SO3 的煙氣，露點(diǎn)約為
50℃，若煙氣中含有少量SO3 ，就會(huì)使露點(diǎn)溫度明顯升高，可達(dá)120 ～160 ℃，
管壁溫度愈低或煙氣的露點(diǎn)溫度越高，則愈易發(fā)生硫的低溫腐蝕。

????? 3 　結(jié)論

????? 該省煤器管在外壁受到嚴(yán)重氧化腐蝕和硫腐蝕的同時(shí)，給水中的溶解氧對(duì)
其內(nèi)壁也產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致其在短時(shí)間內(nèi)穿孔漏水。應(yīng)該指出的是，外壁的氧化腐
蝕為化學(xué)腐蝕，而內(nèi)壁的腐蝕是溶解氧腐蝕，為電化學(xué)腐蝕，兩者腐蝕機(jī)理不同。

????? 4 　預(yù)防措施

????? （1 ）燃燒脫硫。使用添加劑（如石灰石、白云石等）以吸收或中和煙氣
中的SO3 ，避免結(jié)露，從而減少煙氣中的SO3 含量，達(dá)到控制燃燒的目的。

????? （2 ）加強(qiáng)運(yùn)行管理，切實(shí)做好除氧工作。