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珠光體球化導致余熱鍋爐蒸發管開裂案例分析

珠光體球化導致余熱鍋爐蒸發管開裂案例分析

某石化廠引進的發電機組余熱鍋爐運行156h 后發生蒸發管漏水事故。在堿溶液中的應力腐蝕開裂 堿脆 ),余熱鍋爐蒸發管開裂,余熱鍋爐燃氣進口溫度518 ,出水溫度200 ,蒸發管為95mm (翅片直徑) ×50.8mm (中心管外徑) ×4.5mm (壁厚) , 材質為ASTM A192 高壓鍋爐管, 工作壓力1.57MPa。

1,檢驗結果

漏水蒸發管的硬度 (64.7HRB) 比原始態(76.5HRB) 下降16%。

漏水蒸發管的珠光體組織比原始態發生了明顯球化。

通過試驗數據對比, 漏水管的工作溫度達450 ,高于未嚴重腐蝕的蒸發管。

腐蝕坑中的腐蝕產物為 Fe3O4 +α-Fe2O3 , 是在300~500形成的, 腐蝕產物為多孔疏松狀、 與金屬附著力差。

掃描電鏡觀察腐蝕坑底的形貌為沿晶和二次裂紋特征。

爐水采用純磷酸鈉處理, PO34+ 含量為6~44mg· L-1 , pH 值為8.8~11.2, 說明爐水中存在游離的 NaOH。

2,運行記錄

從調試記錄中發現, 為解決循環泵壓低-報警-停機的矛盾, 調試時在蒸發器聯箱入口處增加了一塊?28mm 的節流板。

由于原設計中該處無此板, 這對原設計中的水力參數和熱力參數帶來一系列重大影響。

鍋爐的 ( 平均) 循環倍率K 降至1.87, 小于控制指標的2.5。因此, 蒸發器管束的運行工況遠離設計點, 處于危險狀態。從運行記錄中發現, 試運行鍋水的 PO34-含量偏離了規定指標。規定在 pH值為10.5~11.5, PO34-應為50~100mg· L-1 , 但實際為6 ~44mg· L-1 。

究其原因是電廠當時因 Na2 HPO4 未到貨而未進行協調磷鹽處理。導致鍋水pH值和PO34-指標大都在含有游離的NaOH 范圍, 當爐管結垢或發生汽水分離時, 極易造成堿腐蝕。水力偏差分析, 在平均循環倍率1.87 , 遠離法蘭的一組或幾組管束的實際循環倍率很可能降至1 或接近于1, 必然會造成鍋水停滯和汽水分離現象。

3,結論

綜合分析結果為, 蒸發管局部過熱、 內壁高溫堿腐蝕和堿脆、 汽水腐蝕是早期腐蝕穿孔的主要原因。

5,改進措施

經計算增設一塊?66mm 的孔板, 流量為120m3 · h-1 , 循環倍率為5.0, 符合余熱鍋爐的設計規定, 同時循環泵揚程由0.20MPa 升高到0.25MPa, 這不僅使泵功率降低, 而且改善了蒸發器的水力特性。對鍋爐重新進行化學清洗和煮爐, 以清理鍋水濃縮時的爐管積垢, 重新建立Fe3O4 保護膜。該余熱鍋爐已安全運行了10a。

5,處理措施
全部更換, 氬弧焊打底, J427 蓋面。

② 630消除應力, 安裝6 條金屬軟管。

加強伴高溫線使用管理。

 

延伸閱讀:什么是珠光體?

珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物稱為珠光體,用符號P表示。其力學性能介于鐵素體和滲碳體之間,強度較高,硬度適中,有一定的塑性。珠光體是鋼的共析轉變產物,其形態是鐵素體和滲碳體彼此相間形如指紋,呈層狀排列。按碳化物分布形態又可分為片狀珠光體和球狀珠光體二種。

圖一 片狀珠光體200倍                 圖二 球狀珠光體500倍             圖三 球狀珠光體1000倍

1)片狀珠光體:又可分為粗片狀、中片狀和細片狀三種。

2)球狀珠光體:經球化退火獲得,滲碳體成球粒狀分布在鐵素體基體上;滲碳體球粒大小,取決于球化退火工藝,特別是冷卻速度。球狀珠光體可分為粗球狀、球狀、細球狀和點狀四種珠光體。

測試儀器設備導讀:超聲高溫耦合劑、鐵素體測試儀。


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