宋劍華

（紹興市特種設(shè)備檢測院，浙江 紹興 312071）

低溫過熱器管作為電站鍋爐的重要部件，運(yùn)行過程中管內(nèi)承受高溫高壓，管外承受煙氣沖蝕，鍋爐低溫過熱器管的可靠性直接關(guān)系到電廠機(jī)組的安全有效運(yùn)行。某企業(yè)垃圾焚燒鍋爐(型號為SLC400-5.3/450)于2019 年8 月投入使用，2020 年3 月開始出現(xiàn)低溫過熱器管（20G）頻繁爆管，破口處基本為迎風(fēng)面。現(xiàn)場采樣后切取5 個(gè)不同腐蝕程度的試樣，通過宏觀檢查、壁厚測定、硬度分析、金相檢驗(yàn)、掃描電鏡能譜分析等方法對爆管管子外表面腐蝕開裂進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

1 試驗(yàn)分析

1.1 宏觀形貌

爆管處宏觀檢查：破口位于低溫過熱器管迎風(fēng)面，破口張口較大，邊緣較為鋒利，無漲粗現(xiàn)象，破口周圍壁厚減薄嚴(yán)重，破口另一側(cè)壁厚基本正常，有明顯的韌性斷裂特征。爆管管子及切取的5 個(gè)試樣（外表面已局部打磨）見圖1、圖2。

1.2 壁厚測定

對切取的5 個(gè)試樣進(jìn)行壁厚測定，測定結(jié)果見表1。

1.3 硬度分析

對1#～5#試樣已打磨處進(jìn)行硬度分析，分析測定部位包括了試樣整個(gè)壁厚分布，結(jié)果見表2。

圖1 爆管管子（切取試樣后）

圖2 切取的5個(gè)試樣（1#～5#）

表1 低溫過熱器管試樣測定結(jié)果

表2 水冷壁管硬度檢測結(jié)果（HB）

硬度分析結(jié)果表明，1#～5#試樣硬度值符合DL/T 438-2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督》中對20G 的參考值（120～160HB）。

1.4 金相檢驗(yàn)

對1#～5#試樣外表面打磨、拋光、4%硝酸酒精溶液腐蝕，金相組織形態(tài)見圖3 ～7。

圖3 1#試樣外表面400×

圖4 2#試樣外表面400×

圖5 3#試樣外表面400×

圖6 4#試樣外表面400×

圖7 5#試樣外表面400×

圖3 ～7 可以看出，5 個(gè)試樣基體組織為鐵素體+珠光體，珠光體局部2.5 級球化，其他未見明顯異常。

1.5 掃描電鏡能譜分析

對1#～5#試樣外表面進(jìn)行掃描電鏡觀察，腐蝕產(chǎn)物形貌見圖8，局部腐蝕產(chǎn)物堆積，呈疏松狀。對1#～5#試樣外表面腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果基本一致。這里選取1#試樣進(jìn)行分析，選取的6 個(gè)能譜點(diǎn)分析區(qū)域見圖8，6 個(gè)能譜點(diǎn)的譜圖元素種類和譜峰分布基本相同見圖9。各元素重量百分比歸一化處理結(jié)果見表3。

圖8 1#試樣外表面腐蝕產(chǎn)物形貌

圖9 譜圖元素種類和譜峰分布

表3 各元素重量百分比歸一化處理

可以得出外表面腐蝕產(chǎn)物中含有鐵、碳、氧、硫、硅、鈣等元素。經(jīng)分析，碳、鐵來自鋼材基體，氧、硫來自鐵的氧化物。

2 原因分析

1#～5#試樣內(nèi)表面無明顯腐蝕現(xiàn)象，外表面均存在腐蝕減薄現(xiàn)象，壁厚測定最薄處僅為1.0mm；硬度分析無異常，金相分析珠光體局部2.5 級球化，其他無異常，腐蝕產(chǎn)物能譜分析為鐵的氧化物。根據(jù)該垃圾焚燒爐鍋爐環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測報(bào)告，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有大量的二氧化硫、氮氧化物等酸性氣體，加上該鍋爐的吹灰方式為蒸汽吹灰（飽和蒸汽），從而在鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生了酸性環(huán)境，使管子外表面發(fā)生酸性腐蝕，加上煙氣沖蝕，最終導(dǎo)致管子壁厚減薄強(qiáng)度不足而爆管。

3 預(yù)防及改進(jìn)措施

3.1 加強(qiáng)運(yùn)行巡檢

運(yùn)行人員在巡檢時(shí)應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場存在的問題，在低溫過熱器爆管后及時(shí)監(jiān)控進(jìn)出煙溫，進(jìn)出蒸汽溫度及汽水流量差，防止事故的擴(kuò)大化。

3.2 更換吹灰系統(tǒng)

該鍋爐發(fā)生低溫過熱器管爆管后，使用單位通過停用蒸汽吹灰系統(tǒng)改后，得到了較好的效果，由此我們可以通過更換吹灰系統(tǒng)大大減少低溫過熱器管的酸性腐蝕及沖蝕，延長管子的使用壽命。

3.3 加裝不銹鋼防磨護(hù)瓦

針對管子外表面（迎風(fēng)面）發(fā)生的酸性腐蝕及煙氣沖蝕，我們可以在低溫過熱器管迎風(fēng)面加裝不銹鋼防磨護(hù)瓦。防磨護(hù)瓦耐高溫和耐腐蝕的特性，保護(hù)了低溫過熱器管，延長了管子的使用壽命。