李仁忠

[摘 要]在火電廠運行的過程中經(jīng)常會發(fā)生鍋爐再熱器管被高溫腐蝕的情況，本研究將以TP304H的再熱器管作為研究對象進行分析.高溫腐蝕的現(xiàn)象主要是由水蒸氣的存在引起的，水蒸氣一般存在于再熱器管的內(nèi)、外兩個表面，然后經(jīng)過一定的時間，便會出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象。

[關鍵詞]鍋爐再熱器管；高溫；腐蝕

火電廠鍋爐再熱器是鍋爐爆漏事故最為頻繁的部件之一。近年發(fā)展起來的以受熱面管工作溫度來判斷其超溫服役狀態(tài)的剩余壽命評價與計算， 為現(xiàn)場生產(chǎn)和檢修提供了有力的技術支持。獲得實際運行中管排溫度場分布數(shù)據(jù)的常用手段， 是在檢修中冷態(tài)測量管子內(nèi)壁氧化皮厚度及管子的剩余厚度， 依據(jù)氧化皮厚度與溫度的經(jīng)驗關系計算管子的工作溫度和平均壁厚消耗速度， 估算哪些管子處于超溫區(qū)。由于評價體系中采用的測度， 估算哪些管子處于超溫區(qū)。由于評價體系中采用的測度， 估算哪些管子處于超溫區(qū)。由于評價體系中采用的測皮的生長規(guī)律并不完全清楚以及氧化皮的存在造成了傳熱變化。

一、火電廠鍋爐再熱器管的高溫腐蝕

（一）火電廠鍋爐再熱器管的內(nèi)壁腐蝕火電廠的鍋爐再熱器管出現(xiàn)孔洞，一般都是在內(nèi)層與外層之間。此時，內(nèi)層與外層之間出現(xiàn)一定的間隔，內(nèi)氧化層與基層也會間斷，內(nèi)層變得比較獨立，同時會出現(xiàn)很多大小不一的顆粒，這些顆粒就是氧化的結果。通過傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析我們可以看到，內(nèi)層的氧化物一般是由鉻的氧化物形成的。內(nèi)氧化是伴隨著外氧化發(fā)生的，在內(nèi)氧化層與外氧化層之間會形成一定的通道，很多的水蒸氣與氧氣會通過這個通道，在內(nèi)層發(fā)生更為嚴重的腐蝕，嚴重的時候甚至會發(fā)生脫落掉皮的現(xiàn)象。我們應該認識到，火電廠再熱器管的內(nèi)部是一個比較復雜的環(huán)境，它存在各種水蒸氣與熱氣，整個化學反應過程都是由水與氧氣共同參與的。對于比較新的鍋爐再熱器管來說，參與最多的金屬是鐵與鉻，這兩種金屬元素分別在水與氧的環(huán)境之下生成相應的氧化物，再生成一定的還原氫。此外，在氧化時，鐵會生成各種形式的氧化物。通過上述化學反應的分析，我們可以知道，腐蝕物的主要成分是各種鐵的氧化物。在整個過程中，氫也參與了相應的反應，但是因為氫參與的反應比較多且復雜，到目前為止并沒有統(tǒng)一的定論。目前學術界比較認可的一種說法是，氫在還原鐵的氧化物方面發(fā)揮了比較大的作用。在這之后，便產(chǎn)生了水，水的形成又會對這個環(huán)境產(chǎn)生一種促進的作用。而且，因為在氧化的過程中，各種反應是隨機發(fā)生的，所以，我們可以看到各種孔洞的形狀也是比較隨機的，出現(xiàn)不規(guī)律的情況。

（二）火電廠鍋爐再熱器管的外壁腐蝕。 火電廠鍋爐再熱管的外壁腐蝕具有不同于內(nèi)壁腐蝕的一些特征。例如，它在外觀的表現(xiàn)方面，內(nèi)壁發(fā)生腐蝕的是不均勻的，具有顆粒大小不一的特點。但是發(fā)生在外壁的腐蝕，外觀用顯微鏡觀察的時候才可以發(fā)現(xiàn)很多的致密物質存在于外壁上。并且這些致密的氧化物之間也不是完全充實的，它們之間存在著一些微小的孔洞，這些孔洞的存在是因為硫的氧化物與氧氣逐漸發(fā)生了滲透而形成的。我們通過觀察可以看出，外層氧化的基本金屬仍然是鐵與鉻。但是這種氧化物不同于內(nèi)壁上，在水與氧氣的氛圍中形成的氧化物，這種氧化物一般是在含硫的氧化物與氧氣的氛圍中形成的。因為外壁會受到來自各個方面的；中擊、摩擦等，所以所生成的各種氧化物不會長久地存在于外壁上，一般在生成不久就會被磨掉。外壁因為受到嚴重腐蝕的同時也受到了一定的摩擦與撞擊，所以外壁在很短的時間之內(nèi)就會受到比較嚴重的磨損，并且這種磨損并不是沒有規(guī)律存在的，它是按照一定規(guī)律形成的。一般是按照拋物線的形式，當然，這并不僅僅是簡單的拋物線方程。它存在一定的系數(shù)，這個系數(shù)的存在幫助我們計算外壁使用的時間。

二、火電廠鍋爐再熱器管腐蝕物的形成對于溫度的影響

鍋爐再熱器管的外壁與內(nèi)壁會因為氧氣、水、硫的氧化物的存在與鐵、鉻發(fā)生氧化還原反應，生成相應的氧化物，這些氧化物的存在會對內(nèi)壁與外壁形成一定程度的腐蝕，讓鍋爐的再熱器管形成孔洞。同時這些氧化物的存在會對于導熱性形成～定的影響，這些氧化物的導熱性，必定比原先金屬的導熱性差很多。很多的實驗數(shù)據(jù)都證明了這一點，當氧化物形成的時候，鍋爐再熱器管的兩端并沒有發(fā)現(xiàn)比較大的溫度變化，但是在鍋爐再熱器管運行的過程中，我們卻可以明顯測量出溫度的升高。一般對于一個鍋爐再熱器管而言，它是存在于一定的溫度范圍內(nèi)的，但是因為這些氧化物的存在，使熱量沒有辦法傳導出去，因此，鍋爐再熱器管便會在高于自身極限溫度的情況下運行。這樣的情況會使鍋爐再熱器管的壽命急劇下降，并且高溫本身會加快氧化還原反應，使得腐蝕物的形成更加迅速，整個過程便會形成惡性循環(huán)。一般我們在預測鍋爐再熱器管的壽命時，會忽略溫度的影響，導致我們的預測存在比較大的偏差。

三、火電廠鍋爐再熱器管高溫腐蝕的對策

鍋爐再熱器管內(nèi)壁腐蝕主要是低氧壓環(huán)境的高溫水蒸氣腐蝕，氧化層由內(nèi)層和外層兩部分組成，在內(nèi)、外層之間存在大量孔洞，在基體前沿的區(qū)域形成了以鉻的氧化物為主的不均勻內(nèi)氧化物，外氧化層有明顯的剝落傾向。在火電廠的鍋爐再熱器管外壁受到的腐蝕是由于二氧化硫與氧氣的存在造成的，并且在腐蝕的作用之下，還伴隨著一定程度的撞擊與摩擦。腐蝕物的存在對于鍋爐再熱器管的外壁是具有一定保護作用的，它使得氣體與金屬的反應面積減小，降低了內(nèi)部的腐蝕面積。但是因為撞擊與摩擦的存在，使得整個過程更加劇烈。根據(jù)高溫氧化和腐蝕基本拋物線規(guī)律。及鍋爐再熱器管運行過程中氧化皮生長規(guī)律和管壁減薄的情況，可以估算TP304H鍋爐再熱器管的爆管時間，這一方法與現(xiàn)場的實際情況較為吻合。

四、結語

火電廠鍋爐TP304H 再熱器管在實際運行中發(fā)生了較為嚴重的腐蝕。管子內(nèi)壁主要是低氧壓環(huán)境的高溫水蒸汽腐蝕， 氧化層由內(nèi)層和外層兩部分組成， 在內(nèi)/ 外層之間存在大量孔洞， 在基體前沿的區(qū)域形成了以 Cr 的氧化物為主的不均勻內(nèi)氧化物，外氧化層有明顯的剝落傾向；管子外壁遭受的是低硫壓 SO2+ O2混合氣體的高溫腐蝕及煙氣沖刷磨損的聯(lián)合作用。在沖刷較輕的部位， 形成了連續(xù)的腐蝕產(chǎn)物； 在沖刷較嚴重的彎頭部位， 則沒有腐蝕產(chǎn)物的留存， 強烈加劇了腐蝕的進行；根據(jù)高溫氧化和腐蝕基本遵從拋物線規(guī)律， 及管子運行過程中氧化皮生長規(guī)律和管壁減薄的情況， 可以估算 TP304 鍋爐再熱器管子的爆管時間， 這一方法與現(xiàn)場的實際情況較為吻合。

參考文獻：

[1] 李希超.1025.鍋爐高溫再熱器失控機理及狀態(tài)評估[J].西北電力技術.2002.（1）：2-7.

[2] 李耀君.劉數(shù)濤等高溫鍋爐壽命預測技術及其應用[J].熱力發(fā)電.1999（5）.50-64.