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水冷壁用不锈钢高压锅炉管失效及开裂分析
时间:2021-06-15 09:01:54        点击量:【 】次


电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台采用扫描电镜、光镜和X射线能谱仪等实验分析方法,对高压锅炉水冷壁管失效、开裂的原因进行了分析调查。结果表明,水裂高压锅炉壁管因应力腐蚀开裂而开裂,同时存在氢气。

高压锅炉是电厂的关键设备。高压锅炉管是高压锅炉的特殊材料。其使用条件苛刻,技术要求严格。在高压锅炉的长期安全运行中,要求高压锅炉管具有良好的工艺性能。同时还必须具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、抗热疲劳等性能[]。本钢电厂高压锅炉水冷壁管未达到使用寿命就泄漏。泄漏部分的水冷壁管被打开。现场检查发现,高压锅炉内壁有许多大小不一、深度不一的圆形氧化孔,锈蚀的孔洞已经穿透管壁到达壁管外壁进水,造成水冷壁将水滴入这些部件的管道。为保证和延长水冷壁管的使用寿命,必须找出水冷壁管内壁锈蚀的原因。

1 情况调查

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台本溪钢铁电厂高压锅炉水冷壁管所用钢材为20G,其化学成分及各项性能指标符合GB5310中20G的要求,工作压力为1500,工作压力1213MPa,水冷壁管处于无氧状态。管内介质为去离子蒸汽混合物,蒸汽混合物介质温度在320340之间。管内介质成分分析表明,介质中含有P、Na、Fe、Cu、Ca、Mg、Si等杂质元素。介质的pH值在10到12之间,呈碱性。

2 抽样检验和检验结果

2.1 抽样检查

鉴于本溪钢铁电厂高压锅炉水冷壁管在运行过程中腐蚀严重,泄漏部位断口已严重腐蚀,因此,选取泄漏部位附近的样品。检查和分析的部分。首先,对截取的样品进行观察和拍照。用尺子测量水冷壁管的尺寸;接着,从水冷壁管内壁氧化孔处取样,远离氧化孔,制备金相样品。用JSM-5600LV电子显微镜、0X-1光学显微镜和NCAX射线能谱仪扫描,对样品进行观察和分析。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台2.2 高压锅炉水冷壁管宏观检验结果

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台截取的高压锅炉水冷壁管样品进行宏观检查,其宏观外观如图1所示。从图1中可以看出,高压锅炉水冷壁管内壁比较粗糙,深度较深。内壁氧化坑未到达水冷壁管外壁。坑内充满腐蚀产物,除锈坑外其他部位均有不同程度的腐蚀。

用尺子测量高压锅炉水冷壁管的尺寸。水冷壁管外径60mm,壁厚5mm。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台2.3 高压锅炉水冷壁管显微检验结果

在JSM-5600LV扫描电子显微镜下观察氧化物井中的样品。观察面是垂直于氧化物阱表面的平面。观察表明,氧化坑内及周围有细小的晶间裂纹。这些晶间裂纹,很多形状像树根,上面布满了腐蚀产物。锈坑是这些晶间裂纹的裂纹起源区域。裂纹从水冷壁管内壁向外壁不连续扩展,有较大和较小的微裂纹水壁微裂纹从壁管水内壁向外壁交替扩展,直至延伸至外壁,导致高压锅炉水冷壁管失效开裂,如图2所示。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台对锈蚀坑内外试样进行金相检验。从金相检验结果可知,钢中的非金属夹杂物符合GB5310的要求。用3% 的硝酸酒精溶液蚀刻样品并观察微观结构。钢的显微组织为铁素体和珠光体。该钢在氧化坑处和远离氧化坑处的铁素体晶粒尺寸分别为9.0。及10.0级,见图3、图4。为保证高压锅炉水冷壁管的高温性能,对成品水冷壁管进行正火,正火温度为900930。正火处理后水冷壁管的显微组织为铁素体和珠光。成品管实际晶粒度应不小于4级,可见水冷壁管用钢的氧化坑等部位组织正常,铁素体晶粒度符合要求.通过GB5310。另外,从图3中可以看出,裂纹沿着铁素体和珠光体晶粒的边界或铁素体和铁素体晶粒的边界延伸。因此,显微组织检查结果进一步证实了高压水冷壁管开裂锅炉有沿晶体形状的裂纹。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台2.4 X射线能谱分析结果

高压锅炉水冷壁管内壁氧化坑表面腐蚀产物和微裂纹腐蚀产物的X射线能谱分析表明,锈蚀坑表面腐蚀产物的主要成分为微裂纹中的腐蚀产物。成分为Fe和O,也有微量Al、Si、P、Ca、Mg和Cu。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台本钢电厂高压锅炉水冷壁管处于无氧状态。根据氧化坑表面腐蚀产物和微裂纹腐蚀产物的X射线能谱分析结果,水冷壁管在使用过程中的化学反应为:

3Fe + 4H20 Fe3O4 + 4H2

3 分析

水冷壁管的钢级是保证高压锅炉水冷壁管在高温高压下正常运行的关键。从渗漏部位水冷壁管金相检验可以看出,钢中的非金属夹杂物、钢的显微组织和铁素体晶粒度均符合GB5310的要求。

高压锅炉的水冷壁管在正常工况下始终处于高温高压状态。温度可以增加所有化学反应的速率,电化学腐蚀的速率也随着温度的升高而加速。在高压条件下,水冷壁管内的高温蒸汽混合介质会局部腐蚀水冷壁管,但当管内介质呈弱碱性时,有利于水冷壁管壁上钝化膜的形成。水冷壁管壁起到钝化保护作用,降低水冷壁管腐蚀速度。本溪钢铁电厂高压锅炉水冷壁管内介质的pH值一般控制在89之间,但试纸的分析结果表明,介质的pH值在管在10-12之间,高于对照值,但不会引起过钝化和溶解,破坏钝化性能。

众所周知,钝化膜中所有可能出现的水冷壁管壁缺陷或微裂纹都可能是发生形核的腐蚀坑(即微裂纹)。它们显着提高了水冷壁管的工作压力。腐蚀倾向。水冷壁管内介质成分分析结果表明,管内介质含有P、Na、Fe、Cu、Ca、Mg、Si等杂质元素。在管内水冷壁工作过程中,这些杂质元素很容易吸附在水冷壁上。壁管内壁成为锈渍产生核的地方,加速了水冷壁管的局部腐蚀速度。锈蚀坑产生成核后,锈蚀坑内形成一组膜电池,引起电化学腐蚀过程,使微观裂纹继续向深度扩展,直至穿透水冷壁管壁。造成水冷壁管开裂漏水。通过扫描电镜观察,可以看出微观裂纹沿铁素体和铁素体之间或铁素体和珠光体之间的晶界延伸。因此,可以确定高压锅炉水冷壁管的开裂是顺晶型抗应力腐蚀的。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台在正常工作条件下,高压锅炉水冷壁管处于无氧状态。电化学腐蚀后,会出现新的生态[H]。这种新生态[H]被吸附并扩散到钢中,在晶界处积累O晶界缺陷,当压力B达到一定水平时,水壁管就会发生脆性开裂。沿晶型开裂也是氢脆导致开裂的一种方法。

4。结论

综合以上分析,可以得出本钢高压锅炉水冷壁管失效开裂是工作压力和高压共同作用引起的应力腐蚀开裂。 - 工作过程中管内水汽混合介质的温度,以及氢气的温度。水冷壁管中间的杂质元素吸附在管壁上,成为氧化坑的形核点。在工作压力的作用下,水冷壁管局部腐蚀速度加快。


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