鍋爐爆管的原因課件

鍋爐“四管”爆漏原因探討國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院鍋爐技術(shù)研究所楊劍鋒2013年09月鍋爐“四管”爆漏原因探討1.概述

鍋爐承壓部件的爆漏占主要有“四管”爆漏，當(dāng)然還包括爐內(nèi)其它一些管段的泄漏和爆破?！八墓堋北┦侵稿仩t水冷壁管、過(guò)熱器管、再熱器管和省煤器管產(chǎn)生泄漏及爆破。鍋爐的“四管”爆漏是火電廠中常見(jiàn)性、多發(fā)性故障，是長(zhǎng)期困擾火電廠安全生產(chǎn)的一大難題，其引發(fā)事故率高，通常需停爐處理，故對(duì)發(fā)供電和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響很大。從我國(guó)近年來(lái)大型電站機(jī)組設(shè)備事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，鍋爐設(shè)備事故中“四管”爆漏的事故所占比例較大，在所發(fā)生的非計(jì)劃停運(yùn)事故中，有近一半是鍋爐“四管”爆漏造成的。鍋爐“四管”爆漏對(duì)機(jī)組可用率的影響，NERC（北美電力可靠性委員會(huì)）的統(tǒng)計(jì)分析表明，每減少1%的可用率意味著3000~7000萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何更加有效地開(kāi)展鍋爐“四管”爆漏防治工作，提高設(shè)備的可用率，進(jìn)而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)具有現(xiàn)實(shí)意義的課題。1.概述1.1省內(nèi)電站鍋爐2010-2012四管爆漏次數(shù)統(tǒng)計(jì)

廠名鍋爐臺(tái)數(shù)×容量2010年2011年2012大唐石門(mén)電廠2×300MW410華電石門(mén)電廠2×300MW211耒陽(yáng)電廠2×200MW+2×300MW451湘潭電廠2×300MW+2×600MW420株洲電廠2×310MW000金竹山電廠3×600MW561益陽(yáng)電廠2×300MW+2×600MW553華能岳陽(yáng)電廠2×335MW+2×300MW+2×600MW030華電長(zhǎng)沙電廠2×600MW010創(chuàng)元電廠2×300MW332漣源電廠2×300MW013黔東電廠2×600MW未統(tǒng)計(jì)1國(guó)電寶慶電廠2×600MW未投產(chǎn)0統(tǒng)計(jì)鍋爐臺(tái)數(shù)323337總爆管次數(shù)（次）272812平均每臺(tái)爆漏次數(shù)（次）0.840.850.321.1省內(nèi)電站鍋爐2010-2012四管爆漏次數(shù)統(tǒng)計(jì)1.22013年省內(nèi)電站鍋爐四管爆漏情況

2012年共發(fā)生鍋爐爆管12次，臺(tái)均次數(shù)為0.32次/臺(tái)，創(chuàng)歷史最好水平，總體上可歸結(jié)為“人努力，煤質(zhì)好，天幫忙”。2013年鍋爐爆管情況如下：1-6月：0次（考核）6次（實(shí)際）7-9月：9次（考核）10次（實(shí)際）

至9月底，鍋爐爆管考核次數(shù)為9次，實(shí)際已達(dá)16次，特別是7月份以來(lái)，隨著發(fā)電量的增加，爆管次數(shù)也急劇上升，形式不容樂(lè)觀！1.3四管爆漏部位統(tǒng)計(jì)

（單位：次）水冷壁過(guò)熱器再熱器省煤器合計(jì)2012年7132122013年7801161.22013年省內(nèi)電站鍋爐四管爆漏情況1.3四管爆1.4四管爆漏原因統(tǒng)計(jì)爆管原因爆管次數(shù)（單位：次）2012年2013年異物堵塞，短期超溫44設(shè)計(jì)、制造、安裝遺留缺陷33磨損22吹灰器吹損11膨脹受阻、應(yīng)力不能有效釋放13垮焦（或其它物件）02腐蝕10遺留缺陷未徹底處理01合計(jì)12161.4四管爆漏原因統(tǒng)計(jì)爆管原因爆管次數(shù)（單位：次）2011.5近年來(lái)鍋爐四管爆漏深層次原因分析管理不到位：逢停必檢執(zhí)行不到位；重點(diǎn)部位檢查不到位，如易飛灰磨損區(qū)域檢查、受熱面內(nèi)部異物檢查；運(yùn)行管理不到位，如存在短、長(zhǎng)期超溫現(xiàn)；消缺管理不到位，如以前發(fā)現(xiàn)的缺陷未徹底處理。設(shè)計(jì)、制造缺陷仍然存在：典型的如某廠#1爐省煤器缺陷、某廠#1爐中隔墻下集箱疏水管管材規(guī)格等級(jí)偏低。技術(shù)難題無(wú)法徹底解決：如某廠#3爐水冷壁、包墻過(guò)熱器膨脹受阻，局部應(yīng)力得不到釋放，拉裂受熱面；某廠#1、#2鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，跨焦砸傷冷灰斗水冷壁；某些廠折焰角擾流吹灰裝置技術(shù)不成熟。其他原因：如燃燒器鈍體安裝不牢，脫落砸傷水冷壁管；火檢冷卻風(fēng)安裝角度不對(duì)磨損水冷壁管等，說(shuō)明電廠在大、小修施工質(zhì)量管理上存在漏洞。1.5近年來(lái)鍋爐四管爆漏深層次原因分析1.6近兩年電科院所做工作下現(xiàn)場(chǎng)，抓指標(biāo)。對(duì)各個(gè)電廠進(jìn)行專題走訪，宣貫鍋爐四管防磨防爆要求，通報(bào)常見(jiàn)事故，分解全年指標(biāo)，督促省內(nèi)各電廠重視鍋爐“四管”防磨防爆工作，建立健全制度、完善組織建設(shè)。完善組織建設(shè)、規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)檢查。2012年修訂了《湖南省電力行業(yè)在役鍋爐“四管”防磨防爆技術(shù)措施》，根據(jù)各廠鍋爐歷年爆管特點(diǎn)和設(shè)備狀況有針對(duì)性的編寫(xiě)了《各并網(wǎng)火力發(fā)電廠鍋爐防磨防爆等工作重點(diǎn)》和《2012年湖南省并網(wǎng)主力火力發(fā)電廠鍋爐“四管”防磨防爆工作要求》，以宏觀指導(dǎo)電廠開(kāi)展工作；為規(guī)范非、異停管理，以技術(shù)中心名義，出臺(tái)下發(fā)了《關(guān)于上報(bào)機(jī)組事故/異常信息的通知》。2013年制定了《關(guān)于強(qiáng)化火力發(fā)電廠鍋爐“四管”及承壓部件防磨防爆組織管理與現(xiàn)場(chǎng)檢查要求的通知》并下發(fā)至各分公司、電廠，對(duì)組織建設(shè)、事故通報(bào)、現(xiàn)場(chǎng)檢查等進(jìn)行了規(guī)范，確保體系運(yùn)轉(zhuǎn)正常。實(shí)行專業(yè)承包、單位承包，落實(shí)監(jiān)控職責(zé)。制定了《湖南省電力技術(shù)中心“四管”及承壓部件防磨防爆管理分工細(xì)則》，明確電科院各部門(mén)、人員責(zé)任。規(guī)范流程，提高質(zhì)量。修編了定期檢驗(yàn)原始記錄、報(bào)告格式及編寫(xiě)、審批制度，提高報(bào)告質(zhì)量。1.6近兩年電科院所做工作1.6省內(nèi)防止四管爆漏執(zhí)行過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決辦法

存在的問(wèn)題：領(lǐng)導(dǎo)重視不夠。文件制度電廠沒(méi)有落到實(shí)處。組織機(jī)構(gòu)沒(méi)有或不健全。人員流動(dòng)大。沒(méi)有及時(shí)報(bào)告，隱瞞事故，導(dǎo)致同類型事故重復(fù)發(fā)生。

解決辦法：領(lǐng)導(dǎo)重視，帶頭包干，要把抓非異停工作當(dāng)做抓煤耗工作來(lái)抓就一定能搞好。落實(shí)已有制度。按要求建立、健全組織機(jī)構(gòu)，有專責(zé)，最好分公司有專人分管。電科院：監(jiān)督檢查中納入該內(nèi)容。1.6省內(nèi)防止四管爆漏執(zhí)行過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決辦法2.四管爆漏原因及機(jī)理分析2.1數(shù)據(jù)的分析和歸類盡管鍋爐“四管”爆漏的機(jī)理復(fù)雜，目前已知的有20余種，但是基于對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)絕大部分爆漏問(wèn)題可以劃歸在3類型式中。（1）慢性、累積型爆管：包括由蠕變、疲勞、腐蝕和磨損等引起的爐管爆漏。這類問(wèn)題一般與運(yùn)行時(shí)間相關(guān)，隨著機(jī)組運(yùn)行累計(jì)時(shí)間的延長(zhǎng)和設(shè)備的老化，這類問(wèn)題呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。（2）先天缺陷引起的爆管：這往往由于制造、安裝或檢修等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制問(wèn)題引起，如焊接缺陷、缺陷部位的壽命因缺陷程度的大小變化很大。這類爐管爆漏隨時(shí)間的推移呈逐漸下降的趨勢(shì)。（3）快速、隨意型爆管：這類爆管往往是由于運(yùn)行中的短期異常問(wèn)題引起，比如運(yùn)行中的汽水回路流量中斷、吹灰器異常吹損等。與前面兩類不同，這類爐管爆漏問(wèn)題一般是由短期因素作用引起，它的發(fā)生機(jī)率和機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間無(wú)關(guān)。

2.四管爆漏原因及機(jī)理分析2.1數(shù)據(jù)的分析和歸類區(qū)分了以上3類爆管的特點(diǎn)，就可以采用不同的處理方案第1類爆管數(shù)量上一般占總爆漏次數(shù)的50%以上。對(duì)于此類爆管，針對(duì)爆漏失效機(jī)理可采取相應(yīng)的預(yù)防、控制措施。第2類爆管問(wèn)題可以通過(guò)加強(qiáng)質(zhì)量管理，抓好從管材采購(gòu)到制造、安裝各環(huán)節(jié)的檢查和檢驗(yàn)工作得到控制。

第3類爆管的發(fā)生雖然呈現(xiàn)一定的隨意性，但是通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備技術(shù)管理工作也可以降低其發(fā)生的機(jī)率。

爆管類型及特點(diǎn)

區(qū)分了以上3類爆管的特點(diǎn)，就可以采用不同的處理方案爆管類型及通過(guò)故障事故的分析，引起鍋爐四管爆漏可歸納如下幾方面原因：超溫過(guò)熱：短期過(guò)熱；長(zhǎng)期超溫。磨損：管內(nèi)工質(zhì)磨損；爐內(nèi)飛灰、吹灰磨損。腐蝕：管內(nèi)壁腐蝕；煙氣側(cè)腐蝕；應(yīng)力腐蝕。疲勞：振動(dòng)疲勞；熱疲勞；腐蝕疲勞。質(zhì)量缺陷：焊接缺陷；材料缺陷。異種鋼焊接及機(jī)械損傷。四管爆漏原因及機(jī)理分析引起四管爆漏的原因很多，包括設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢修、運(yùn)行及煤種等多方面，某一四管爆漏故障往往非單一因素所致，而是多種因素同時(shí)存在并交互作用的結(jié)果。根據(jù)全國(guó)大機(jī)線鍋爐四管爆漏事故的統(tǒng)計(jì)，磨損、焊縫、過(guò)熱、腐蝕、拉裂等是引起鍋爐四管爆漏的主要原因。四管爆漏原因及機(jī)理分析一、超溫過(guò)熱(一)類型1.短期過(guò)熱：受熱面的工作溫度短時(shí)超過(guò)材料的下臨界溫度時(shí)，材料強(qiáng)度明顯下降，在內(nèi)壓力作用下發(fā)生脹管和爆管現(xiàn)象。2.長(zhǎng)期超溫：受熱面的工作溫度處于設(shè)計(jì)允許溫度以上而低于材料的下臨界溫度，在內(nèi)壓力作用和長(zhǎng)時(shí)間高溫高壓條件下產(chǎn)生塑性變形和蠕度（局部脹粗），最后導(dǎo)致爆管。(二)超溫過(guò)熱的主要原因1.熱偏差的影響：氣粉分配不均勻、爐膛火焰中心偏移，造成爐膛出口的煙氣溫度偏差較大；受水冷壁吸熱影響，使?fàn)t膛出口處中間煙氣溫度高于兩側(cè)，造成局部受熱面的熱負(fù)荷過(guò)高。2.蒸汽質(zhì)量流速設(shè)計(jì)偏低和流量分配不均勻。3.管內(nèi)嚴(yán)重結(jié)垢或被異物（金屬碎片、焊渣、泥砂等）阻塞而使蒸汽流量減少或停滯。完全堵塞會(huì)造成短時(shí)超溫破壞，部分阻塞或流通不暢，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成長(zhǎng)期超溫蠕變損壞。4.煤質(zhì)的影響：實(shí)際燃煤發(fā)熱量低于鍋爐設(shè)計(jì)用煤時(shí)，要滿足鍋爐的設(shè)計(jì)出力，須增加燃煤量，而制粉細(xì)度受到設(shè)計(jì)出力的限制，粗煤粉顆粒影響爐內(nèi)的著火和燃燒，使火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高。一、超溫過(guò)熱5.三次風(fēng)量大及鍋爐漏風(fēng)的影響：爐底除渣門(mén)經(jīng)常開(kāi)啟，爐底漏風(fēng)量加大以及三次風(fēng)量大均造成火焰中心上移，使過(guò)熱器管壁溫度升高。

6.高壓加熱器投入率低，給水溫度低于設(shè)計(jì)值，為維持鍋爐的設(shè)計(jì)出力，勢(shì)必要加大鍋爐的進(jìn)煤量，這樣會(huì)引起過(guò)熱汽溫上升，造成過(guò)熱器管壁超溫。7.設(shè)計(jì)制造方面的原因：設(shè)備制造缺陷或材料成份偏析而導(dǎo)致受熱面局部超溫。8.運(yùn)行因素：減溫器投入不當(dāng)，造成部分管段過(guò)熱；升爐時(shí)爐火、汽溫控制不嚴(yán)，使低溫過(guò)熱器超溫；鍋爐啟、停，鍋爐負(fù)荷過(guò)低、負(fù)荷變化過(guò)快、甩負(fù)荷、旁路投入不及時(shí)等，使再熱器過(guò)熱燒損。

9.過(guò)熱器管內(nèi)表面的氧化垢或其它化學(xué)沉積物，使傳熱效果下降，造成管壁金屬過(guò)熱，性能降低。10由于上游管子損壞而使冷卻工質(zhì)中斷，造成下游管子得不到足夠的冷卻。

過(guò)熱是受熱面運(yùn)行溫度超過(guò)了該金屬的許用溫度，其顯微組織發(fā)生了變化，出現(xiàn)珠光體球化、石墨化及熱脆性等，大大地降低了金屬的許用應(yīng)力。這時(shí)受熱面管在內(nèi)壓力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力就有可能大于金屬的許用應(yīng)力。在長(zhǎng)期高溫高壓的條件下產(chǎn)生塑性變形和蠕變，最后導(dǎo)致爆管。

5.三次風(fēng)量大及鍋爐漏風(fēng)的影響：爐底除渣門(mén)經(jīng)常開(kāi)啟，爐底漏二、磨損磨損引起的爆漏占比例也是比較大的。磨損有飛灰磨損和機(jī)械磨損，以飛灰磨損為主。飛灰磨損與爐型結(jié)構(gòu)、受熱面布置方式、煙氣流速、制造安裝質(zhì)量、煤灰特性、煙氣含塵濃度等多種因素有關(guān)，它主要表現(xiàn)在受熱面結(jié)構(gòu)布置或煙氣通道被積灰阻塞造成局部流通阻力小，或管夾燒損、變形后出現(xiàn)管排散亂、出列，這些均會(huì)形成煙氣走廊造成局部煙速過(guò)大，

還有管排錯(cuò)列布置、設(shè)計(jì)煙速高或運(yùn)行中采用過(guò)大的過(guò)?？諝饬慷篃熕龠^(guò)高等。(一)類型1.飛灰磨損：煙氣中燃燒氣體和飛灰構(gòu)成氣—固兩相流對(duì)管壁進(jìn)行沖刷和切削，這種對(duì)管壁造成的磨損危害甚大。2.吹灰器造成的磨損：鍋爐運(yùn)行要求吹灰器（利用高壓水或蒸汽）定時(shí)將受熱面管壁沉積的煤灰、污垢吹掃干凈，以改善傳熱，但若吹灰器安裝或運(yùn)行操作不當(dāng)?shù)仍?，?huì)造成對(duì)管壁的磨損損傷。吹灰器吹灰行程不夠，吹灰角度不準(zhǔn)，吹灰蒸汽溫度過(guò)高、壓力過(guò)大，吹灰器與受熱面管壁距離太近，吹灰器故障卡澀退不回原位、吹灰器閥門(mén)內(nèi)漏，吹灰器定點(diǎn)吹掃時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等是吹灰器附近或下方受熱面管爆漏的主要原因。3.振動(dòng)磨損：屏式過(guò)熱器管夾經(jīng)常燒損，導(dǎo)致管排零亂，過(guò)熱器受熱面固定不牢，運(yùn)行中管圈出位發(fā)生振動(dòng)造成管子間的機(jī)械磨損。4.管內(nèi)汽水沖刷：汽水流速很快，不斷對(duì)換熱器管內(nèi)壁進(jìn)行沖刷，在管道拐彎處尤為嚴(yán)重二、磨損(二)飛灰的磨損機(jī)理飛灰和煙氣構(gòu)成的氣—固兩相流（含SiO2、Fe2O3、Al2O3等）對(duì)管壁造成兩種磨損：塑性磨損和切削磨損。塑性磨損是固體顆粒長(zhǎng)期重復(fù)撞擊管壁，金屬自行脫落形成班點(diǎn)磨坑；切削磨損是氣—固兩相流高速運(yùn)動(dòng)中，灰粒切削管壁危害性極大的磨損。管壁的磨損量可按下式計(jì)算：

g/m2 (3-1)式中 T——管壁表面單位面積造成的磨損量

c——飛灰磨損性系數(shù)

——飛灰撞擊管壁的機(jī)率

——煙氣中的飛灰濃度g/m2

w——飛灰速度，以煙氣流速替代

——鍋爐的運(yùn)行小時(shí)數(shù)1.飛灰速度（w）的影響管壁的磨損正比于飛灰沖擊管壁時(shí)的動(dòng)能mw2，m為飛灰質(zhì)量（等于飛灰濃度與體積的乘積）。當(dāng)飛灰速度（或煙氣流速）達(dá)到30~40m/s時(shí)磨損最嚴(yán)重，在1104~5104h期間有可能使管子磨穿。煙氣中的飛灰顆粒冷卻到700℃以下，其硬度增大，高速較大硬度的飛灰對(duì)受熱面的磨削，逐漸減薄管壁以致爆管。局部煙氣流速過(guò)高或煙氣不均勻流動(dòng)均會(huì)加劇受熱面的磨損損傷。(二)飛灰的磨損機(jī)理1.飛灰速度（w）的影響2.飛灰濃度（）的影響 （3-2）式中 Ay——燃煤中的灰分

fh——飛灰占總含灰量的份額

Vy——燃料燃燒后的容積（m3/kg）(主要決定于燃料中的碳?xì)浜?由上可知，燃用比設(shè)計(jì)煤種灰份高的低質(zhì)煤是飛灰濃度增加的根本原因3.灰磨損性系數(shù)（C）的影響

C與飛灰物理性能有關(guān)，在同等煙速、飛灰濃度下，省煤器的磨損大于過(guò)熱器的磨損。因?yàn)槭∶浩魈幍臒煖氐陀谶^(guò)熱器煙溫，加之漏風(fēng)加速飛灰冷卻變硬，若再出現(xiàn)不完全燃燒，飛灰中固定碳增加，這樣既加大了飛灰濃度，又增加了灰粒硬度，加劇受熱面磨損。4.飛灰撞擊管壁的機(jī)率（）的影響飛灰慣性mw2大，撞擊機(jī)率高；煙氣粘度小，撞擊機(jī)率高。2.飛灰濃度（）的影響(三)磨損故障的相關(guān)因素1.煤質(zhì)的影響若燃用煤質(zhì)灰分高于設(shè)計(jì)值，因制粉設(shè)備出力的限制，煤粉直徑大的粗顆粒將加劇對(duì)受熱面管壁的沖刷磨損。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素?zé)煔庵苯記_刷管子彎頭和局部煙速過(guò)高，會(huì)造成爐后包復(fù)管及彎頭的嚴(yán)重磨損。3.煙氣走廊的影響因設(shè)計(jì)、安裝、檢修質(zhì)量諸原因，低溫再熱器與煙道的后墻包復(fù)和兩側(cè)包復(fù)管之間的間隙較大，形成了“煙氣走廊”，加速了包復(fù)過(guò)熱器的磨損。4.對(duì)流過(guò)熱器積灰渣的影響對(duì)流過(guò)熱器積灰渣阻塞煙氣通道，使未堵部份煙氣流速急劇增加，造成該區(qū)域受熱面管壁的嚴(yán)重磨損。5.管材選用不當(dāng)?shù)挠绊懩畴姀S引進(jìn)法國(guó)330MW配套鍋爐，中溫過(guò)熱器布置在折焰角附近的高煙速、高熱負(fù)荷區(qū)，管道選材只注意熱強(qiáng)性，而忽略了耐磨性的要求，外圈管段選用的奧氏體鋼不耐磨，中溫再熱器用于管排定距的水冷卻隔離管選用了非耐磨鋼，造成多次因磨損而爆管。6.爐膛設(shè)計(jì)高度偏低，導(dǎo)致?tīng)t膛出口處（大屏后）煙氣速度大大增加，而飛灰磨損速率與煙速的3.2次方成正比關(guān)系，可見(jiàn)因煙速飛灰磨損將增加數(shù)倍。(三)磨損故障的相關(guān)因素7.爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)分布不盡合理，使實(shí)際燃燒時(shí)假想切圓偏大，造成受熱面磨損加劇。8.管排上的管夾因過(guò)熱變形或開(kāi)焊造成管排振動(dòng)及膨脹滑動(dòng)，使管壁與管夾、梳形卡子、定位板之間產(chǎn)生磨損導(dǎo)致再熱器管爆漏。9.管束結(jié)構(gòu)的影響煙氣對(duì)管道的橫向沖刷比縱向沖刷造成的磨損嚴(yán)重；橫向沖刷時(shí)，錯(cuò)列管束比順列管束的磨損嚴(yán)重；飛灰對(duì)管壁表面沖刷時(shí)的沖角為30~55°時(shí)磨損最嚴(yán)重。

在過(guò)去的200MW機(jī)組上，因鍋爐的再熱器汽溫達(dá)不到要求，常采用煙氣擋板調(diào)節(jié)汽溫，將擋板開(kāi)足增加低再側(cè)的煙氣量，使再熱蒸汽溫度提高，但煙氣流速增加加劇低再和低再側(cè)省煤器管子的磨損（磨損量與煙氣流速的3.2次方成正比）。

機(jī)械磨損常有：煤粉噴嘴及三次風(fēng)嘴附近的水冷壁管受帶粉氣流沖刷（如燃燒器噴嘴燒壞變形）；管排上的管夾因過(guò)熱變形或焊接不牢固而開(kāi)焊，造成管子振動(dòng)并與管夾相磨。吹損主要是由于吹灰器運(yùn)行不正常引起的，濕蒸汽帶水或飛灰?guī)氪祷医橘|(zhì)中，也會(huì)吹損爐管。7.爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)分布不盡合理，使實(shí)際燃燒時(shí)假想切圓偏大，三、腐蝕鍋爐受熱面外部受燃燒氣體包圍，由于燃料中含硫，燃燒中會(huì)氧化成SO2、SO3，最后產(chǎn)生H2SO4對(duì)受熱面產(chǎn)生腐蝕，受熱面上還有鐵、釩、Si、Al、Na等氧化物的積灰存在，加之管壁附近的還原氣氛和腐蝕性氣體均對(duì)受熱面管外壁產(chǎn)生腐蝕。管內(nèi)水中的溶解氧和游離NaOH均對(duì)管內(nèi)壁帶來(lái)腐蝕。腐蝕故障在四管爆漏事故中在200MW、300MW及以上的機(jī)組中占有相當(dāng)比例。(一)類型1.管內(nèi)壁腐蝕：也稱水汽側(cè)腐蝕，包括溶解氧腐蝕、沉積物垢下腐蝕、堿腐蝕、氫損傷、銅氨化合物腐蝕、氧化皮等。2.煙氣側(cè)腐蝕：可分為高溫腐蝕、低溫腐蝕3.應(yīng)力腐蝕：也稱沖蝕，它是管道受到腐蝕和拉（壓）應(yīng)力的綜合效應(yīng)三、腐蝕(二)腐蝕故障機(jī)理

1.管內(nèi)壁腐蝕(1)溶解氧腐蝕由于Fe與O2、CO2之間存在電位差，形成無(wú)數(shù)個(gè)微小的腐蝕電池，F(xiàn)e是電池中的陽(yáng)極，溶解氧起陰極去極化作用，F(xiàn)e比O2等的電位低而遭到腐蝕。當(dāng)pH值小于4或在強(qiáng)堿環(huán)境中，腐蝕加重，pH值介于4~13之間，金屬表面形成致密的保護(hù)膜（氫氧化物），腐蝕速度減慢。隨著給水速度提高、鍋爐熱負(fù)荷增加、溶解氧腐蝕也隨之加劇。腐蝕速度與溶解氧的濃度成正比。(2)沉積物垢下腐蝕由于給水質(zhì)量不良或結(jié)構(gòu)缺陷防礙汽水流通，造成管道內(nèi)壁結(jié)垢。垢下腐蝕介質(zhì)濃度高，又處于停滯狀態(tài)，會(huì)使管內(nèi)壁發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，這種腐蝕與爐水的局部濃縮有關(guān)。如果補(bǔ)給水或因凝汽器泄漏（河水）使?fàn)t水含碳酸鹽，其沉積物下局部濃縮的爐水（沉積著高濃度的OH-）pH值上升到13以上、發(fā)生堿對(duì)金屬的腐蝕。如果凝汽器泄漏的是海水或含Cl-的天然水，水中的MgCl2、CaCl2將進(jìn)入鍋爐、產(chǎn)生強(qiáng)酸HCl，這樣沉積物下濃縮的爐水（很高濃度的H+）pH值快速下降，而發(fā)生對(duì)金屬的酸性腐蝕。

(二)腐蝕故障機(jī)理(2)沉積物垢下腐蝕(3)堿腐蝕游離堿會(huì)在多孔性沉積物和管內(nèi)表面濃縮，濃縮的強(qiáng)堿會(huì)溶解金屬保護(hù)膜而形成鐵酸根與次鐵酸根離子的混合物當(dāng)管壁表面局部堿濃度超過(guò)40%時(shí)，會(huì)釋放出氫氣，從而形成金屬表面深而廣的腐蝕，也稱延性腐蝕。

pH值在8.5~10.3范圍內(nèi)，一般不會(huì)發(fā)生堿腐蝕

(4)氫損傷一般情況下給水與管壁（Fe）發(fā)生反應(yīng)生成H2和Fe3O4

保護(hù)膜Fe3O4阻隔H2進(jìn)入管壁金屬而被爐水帶走，當(dāng)給水品質(zhì)不佳或管內(nèi)結(jié)垢會(huì)生成Fe2O3和FeO。

Fe2O3、FeO比較疏松、附著性很差，有利于H2向管壁金屬的擴(kuò)散，高溫下晶界強(qiáng)度低，H2與鋼中的碳和FeC反應(yīng)生成CH4。

(3)堿腐蝕(4)氫損傷

管壁金屬脫碳，CH4積聚在晶界上的濃度不斷升高，形成局部高壓以致應(yīng)力集中，晶界斷裂，產(chǎn)生微裂紋并發(fā)展成網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致金屬?gòu)?qiáng)度嚴(yán)重降低，使金屬變脆而斷裂。(5)銅氨化合物腐蝕在爐水處理中使用脫氧劑和中和胺等均可能產(chǎn)生游離氨。在pH值大于8.3且含溶解氧的情況下，氨會(huì)侵蝕以銅合金為材質(zhì)的冷凝管。一旦銅離子進(jìn)入鍋爐而沉積在管壁上，便會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕而損傷爐管，其化學(xué)反應(yīng)式為：(6)超（超）臨界機(jī)組“氧化皮”在無(wú)溶解氧的水中，鐵和水反應(yīng)生成金屬氧化物，在金屬表面形成一層氧化膜。管壁溫度在570℃以下時(shí)生成的氧化膜是由Fe2O3、Fe3O4組成，F(xiàn)e2O3和Fe2O3

都比較致密(尤其是Fe3O4)，因而可以保護(hù)鋼材被進(jìn)一步氧化。當(dāng)管壁溫度超過(guò)570℃時(shí)，氧化膜由Fe2O3、Fe3O4

、FeO三層組成(FeO在最內(nèi)層)，其厚度比約為1：10：100，即氧化皮主要是由FeO組成，因FeO不致密，因此破壞了整個(gè)氧化膜的穩(wěn)定性，這樣氧化過(guò)程得以不斷繼續(xù)。管壁金屬脫碳，CH4積聚在晶界上的濃度不斷升（1）高溫硫腐蝕鍋爐水冷壁管向火側(cè)的高溫腐蝕，也稱為“還原氣氛腐蝕”，是在鍋爐燃用煤種含硫量偏高、爐內(nèi)局部缺氧而存在一氧化碳的還原氣氛、并有未完全燃燒的煤粉沖刷水冷壁表面的條件下形成的。高溫硫腐蝕主要有2種類型：硫酸鹽型；硫化物型。硫酸鹽型高溫腐蝕煤粉在爐內(nèi)燃燒時(shí)，礦物質(zhì)中的鈉揮發(fā)、升華，非揮發(fā)性硅酸鹽中的鉀通過(guò)置換反應(yīng)釋放出來(lái)，鈉和鉀與煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸鈉和硫酸鉀，其露點(diǎn)溫度在877℃左右。當(dāng)汽態(tài)的硫酸鈉與硫酸鉀擴(kuò)散到“較冷的水冷壁管表面”時(shí)，便凝結(jié)在管壁氧化膜上。由于汽相擴(kuò)散速率較硅酸鹽灰粒慣性撞擊沉積的速率快，所以爐管表面上首先沉積的是硫酸鈉（Na2SO4）和硫酸鉀（K2SO4），其沉積速度與揮發(fā)鈉的數(shù)量及煙氣溫度有關(guān)，特別是與煙氣及壁面的溫度梯度有關(guān)。水冷壁管高溫腐蝕的機(jī)理2.煙氣側(cè)腐蝕

煙氣側(cè)腐蝕可以分為高溫腐蝕和低溫腐蝕（1）高溫硫腐蝕水冷壁管高溫腐蝕的機(jī)理2.煙氣側(cè)腐蝕硫酸鹽腐蝕過(guò)程主要有2種途徑一種是在附著層中堿性硫酸鹽參與作用的氣體腐蝕，即受熱面是熔融的硫酸鹽吸收SO3，并在Fe2O3與AL2O3的作用下,生成復(fù)合硫酸鹽：3Na2SO4+Fe2O3+3SO3→2Na3Fe(SO4)33K2SO4+Fe2O3+3SO3→2K3Fe(SO4)3K2SO4+Al2O3+3SO3→2KAl(SO4)3

在復(fù)合硫酸鹽K3Fe(SO4)3、Na3Fe(SO4)3

的混合物中，鉀與鈉的摩爾比值在1∶1~4∶1之間時(shí)，熔點(diǎn)會(huì)降低至552℃。當(dāng)硫酸鹽沉積厚度增加，爐管表面溫度升高至熔點(diǎn)溫度時(shí)，F(xiàn)e2O3氧化膜被復(fù)合硫酸鹽溶解破壞，導(dǎo)致管壁金屬繼續(xù)腐蝕。另一種途徑是堿金屬的硫酸鹽腐蝕：3Na2S2O7+Fe2O3→2Na3Fe(SO4)33K2S2O7+Fe2O3→2K3Fe(SO4)3

在附著層中存在堿性硫酸鹽時(shí)，由于它的熔點(diǎn)很低，在通常壁溫下即可在附著層中呈熔融狀態(tài)，形成反應(yīng)速度更快的熔鹽型腐蝕。實(shí)驗(yàn)研究表明：熔融硫酸鹽積灰層對(duì)金屬壁面的腐蝕速度比氣相狀態(tài)要快得多。硫酸鹽腐蝕過(guò)程主要有2種途徑

硫化物型高溫腐蝕運(yùn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管壁附近呈還原性氣氛并存在含量很高的H2S氣體時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的硫化物型鍋爐水冷壁腐蝕，而且腐蝕速度與煙氣中H2S的濃度幾乎成正比。由黃鐵礦硫造成的腐蝕黃鐵礦粉末隨高溫?zé)煔饬鲃?dòng)到管壁上，在還原性氣氛下受熱分解釋放出硫化亞鐵和自由原子硫：FeS2→FeS+[S]

當(dāng)管壁附近有一定濃度的H2S和SO2

時(shí)，也可能生成自由原子硫：2H2S+SO2→2H2O+3[S]

在還原性氣氛中，自由原子硫由于缺氧可單獨(dú)存在，當(dāng)管壁溫度達(dá)到350℃時(shí)會(huì)發(fā)生硫化反應(yīng)：Fe+[S]→FeSH2S還可以透過(guò)疏松的Fe2O3，與較致密的磁性氧化鐵（Fe3O4

即Fe2O3—FeO）中復(fù)合的FeO反應(yīng)生成FeS：FeO+H2S→FeS+H2OFeS緩慢氧化生成黑色磁性氧化鐵，使管壁受到腐蝕：3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

硫化物型腐蝕所生成的FeS，熔點(diǎn)為1195℃，在溫度較低的腐蝕前沿可穩(wěn)定存在。但當(dāng)外層溫度較高時(shí)，F(xiàn)eS則與介質(zhì)中的氧反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為Fe3O4，從而使腐蝕進(jìn)一步擴(kuò)展。硫化物型高溫腐蝕

硫化氫氣體腐蝕

H2S除了能促進(jìn)硫化物型腐蝕外，還會(huì)對(duì)管壁直接產(chǎn)生腐蝕作用，是水冷壁管腐蝕的另一主要因素，其腐蝕反應(yīng)為：2H2S+Fe→FeS+H22H2S+FeO→FeS+H2O

生成的硫化亞鐵又進(jìn)一步氧化形成氧化亞鐵。FeS與FeO的混合物是多孔性的，不起保護(hù)作用，可使腐蝕繼續(xù)進(jìn)行。另外，貼管壁氣氛中的CO也是發(fā)生高溫腐蝕的必要條件。煙氣中的H2S濃度與CO濃度的關(guān)系如下圖所示：硫化氫氣體腐蝕高溫腐蝕的判斷依據(jù)發(fā)生高溫腐蝕的最重要的內(nèi)在條件是燃煤中存在S、K、Na等物質(zhì)。我國(guó)燃煤含S量高，含K、Na很少，故存在于煙氣中的腐蝕性氣體SO2、SO3與H2S含量高，從而致使高溫硫腐蝕產(chǎn)生。由爐內(nèi)高溫氣流的劇烈擾動(dòng)所引發(fā)的水冷壁的高管壁溫度、煤粉火焰貼墻、以及水冷壁面附近的高還原氣氛則構(gòu)成了外部條件。因此，要確定大型鍋爐水冷壁是否發(fā)生了高溫腐蝕，可以通過(guò)停爐檢修時(shí)的水冷壁壁厚普查和運(yùn)行時(shí)的壁面氣氛試驗(yàn)測(cè)定，其依據(jù)為：燃煤中的S≥1.0~1.5%；水冷壁附近O≤2.0%，CO＞0.5%，H2O≥0.01%；腐蝕區(qū)域的水冷壁管壁溫度t＞350℃高溫腐蝕的判斷依據(jù)（2）氯化物型高溫腐蝕煤中存在一定量的NaCl，其熔點(diǎn)（801℃）和蒸發(fā)點(diǎn)遠(yuǎn)低于火焰溫度，進(jìn)入爐膛以后即迅速汽化，以氣態(tài)的形式存在，在爐膛內(nèi)可能發(fā)生如下一些反應(yīng)：NaCl+H2O→NaOH+HCl2NaCl+SO2+1/2O2+H2O→Na2SO4+2HCl2NaCl+SiO2+H2O→Na2SiO3+2HCl

生成的HCl氣體使管壁的氧化膜受到嚴(yán)重的破壞，形成汽化點(diǎn)很低的FeCl2，F(xiàn)eCl2

馬上完全揮發(fā)，從而使管壁金屬直接受到HCl的腐蝕，同時(shí)由于氧化膜受到破壞，使H2S也能達(dá)金屬表面，加速管壁金屬的腐蝕速度。

HCl氣體對(duì)管壁可能發(fā)生的腐蝕反應(yīng)如下：Fe+2HCl→FeCl2+H2FeO+2HCl→FeCl2+H2OFe2O3+2HCl+CO→FeO+FeCl2+H2O+CO2Fe3O4+2HCl+CO→FeO+FeCl2+H2O+CO2

上述反應(yīng)在400~600℃范圍內(nèi)最為活躍。當(dāng)煤質(zhì)中氯的含量較高時(shí)（大于0.35%）才可能發(fā)生比較嚴(yán)重的氯化物型高溫腐蝕,一般情況下這種腐蝕發(fā)生的可能性不是很大。（2）氯化物型高溫腐蝕影響燃煤鍋爐水冷壁高溫腐蝕的因素煤中含硫量高煤中的硫是造成水冷壁高溫腐蝕的重要原因。煤中的硫可分為無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫。我國(guó)煤中的硫，約有60~70%為無(wú)機(jī)硫，30~40%為有機(jī)硫。在無(wú)機(jī)硫中,絕大多數(shù)為黃鐵礦硫，硫酸鹽硫只占較少比例。而黃鐵礦對(duì)結(jié)渣和腐蝕影響極大，故有必要測(cè)定電廠燃煤的全硫及各種形態(tài)硫。管壁溫度與熱負(fù)荷較高較高的管壁溫度為高溫腐蝕提供了條件，因在H2S濃度不變時(shí)，若管壁溫度低于300℃，則水冷壁不腐蝕或腐蝕很慢；若壁溫在300~500℃范圍內(nèi)，則腐蝕速度與壁溫呈指數(shù)關(guān)系，即壁溫每升高50℃，腐蝕速度增加一倍。因此，高參數(shù)鍋爐容易出現(xiàn)水冷壁的高溫腐蝕。

煤粉細(xì)度太粗的煤粉不易燃盡，火焰拖長(zhǎng)，從而使水冷壁表面附近集中了大量煤粉顆粒，沖刷并磨損水冷壁，破壞了水冷壁管的氧化保護(hù)膜，使管子的腐蝕減薄惡化；另外，煤粉在缺氧的條件下燃燒，形成還原性氣氛，也會(huì)產(chǎn)生腐蝕。

煤粉細(xì)度與爐內(nèi)貼壁氣氛的關(guān)系影響燃煤鍋爐水冷壁高溫腐蝕的因素煤粉細(xì)度煤粉細(xì)度與爐內(nèi)

爐內(nèi)燃燒的風(fēng)粉分離爐內(nèi)燃燒的風(fēng)粉分離是四角切圓燃燒鍋爐普遍存在的問(wèn)題，這是導(dǎo)致水冷壁高溫腐蝕的空氣動(dòng)力因素。目前在鍋爐機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行操作中，為了保證穩(wěn)定燃燒，往往采用較低的一次風(fēng)率和風(fēng)速（貧煤、無(wú)煙煤：20~25m/s），而二次風(fēng)速一般為40~45m/s，致使一、二次風(fēng)的射流剛性相差較大。一、二次風(fēng)射流噴出燃燒器后，由于爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的橫向推力的作用及射流兩側(cè)補(bǔ)氣能力的不同，即偏離了噴口的幾何軸線、向背火側(cè)偏轉(zhuǎn)，同時(shí)因射流剛性差異而導(dǎo)致一、二次風(fēng)分離。部分煤粉在射流下游水冷壁附近缺氧燃燒，形成局部還原性氣氛，從而導(dǎo)致高溫腐蝕。爐內(nèi)切圓直徑偏大運(yùn)行實(shí)踐表明，由于四角切圓燃燒的鍋爐爐內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)的切圓太大，有的鍋爐的最大風(fēng)速處距水冷壁只有1~2m，且由于熱態(tài)時(shí)氣流膨脹，實(shí)際燃燒的直徑還會(huì)進(jìn)一步增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爐內(nèi)火焰的沖墻貼壁，這就使水冷壁附近形成強(qiáng)烈燃燒區(qū)，而爐膛中心卻相對(duì)成為弱燃燒區(qū)，一方面造成水冷壁溫升高且附近缺氧而生成大量的還原性氣體，另一方面貼壁風(fēng)速高加強(qiáng)了煤粉顆粒對(duì)水冷壁管表面的沖刷磨損而使新的壁面暴露出來(lái)，從而加劇了高溫腐蝕過(guò)程。

爐內(nèi)燃燒的風(fēng)粉分離

配風(fēng)狀況差如果在運(yùn)行中操作不當(dāng)，加上風(fēng)、粉配比不合理，則會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)配風(fēng)狀況很差，爐內(nèi)氧量及溫度的波動(dòng)過(guò)于劇烈，氧化氣氛與還原氣氛交替在水冷壁附近出現(xiàn)，一、二次風(fēng)混合不完全，煤粉著火和燃盡程度差，且形成海綿狀的氧化層更有利于腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。水質(zhì)不佳與水流量不均水質(zhì)不佳與水流量不均勻?qū)?dǎo)致部分水冷壁管內(nèi)結(jié)垢，管壁變厚，熱阻增加，管子的熱流密度不均勻，傳熱效果不良，促使管壁超溫，為高溫腐蝕提供了條件。參與變負(fù)荷調(diào)峰當(dāng)前，為了滿足經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的要求，電網(wǎng)的峰谷差增大，要求大型鍋爐參與變負(fù)荷調(diào)峰。在調(diào)峰過(guò)程中，由于頻繁啟停和變負(fù)荷運(yùn)行，鍋爐水冷壁熱脹冷縮，易使壁面的氧化膜脫落，為高溫腐蝕提供了有利條件。另外，如果負(fù)荷變化太快而影響正常的水循環(huán)，導(dǎo)致水冷壁局部溫度升高，也會(huì)加速高溫腐蝕。配風(fēng)狀況差減輕和防止水冷壁高溫腐蝕的措施合理配風(fēng)與強(qiáng)化爐內(nèi)的湍流混合該項(xiàng)措施的目的是避免爐內(nèi)出現(xiàn)局部還原性氣氛，以減少H2S和硫化物型腐蝕。可采用以下方法：適當(dāng)縮小切圓直徑，以使強(qiáng)燃燒區(qū)向爐膛中心轉(zhuǎn)移；適當(dāng)調(diào)整燃燒工況以使火焰均勻地充滿爐膛，避免火焰長(zhǎng)期固定地偏向一邊。合理分配各燃燒器負(fù)荷，以控制燃燒器區(qū)域的壁面熱流密度和單只火嘴的熱功率，降低爐膛內(nèi)局部火焰的最高溫度?？蛇m當(dāng)開(kāi)大直流式燃燒器的燃料風(fēng)擋板，使一次風(fēng)粉被高速的周界風(fēng)包圍起來(lái)，增加其剛性且避免大的偏轉(zhuǎn)。合理調(diào)整一次風(fēng)風(fēng)速。適當(dāng)增加直流燃燒器的一次風(fēng)速有利于防止氣流偏轉(zhuǎn)。而旋流燃燒器的一次風(fēng)率直接影響到煤粉氣流著火的快慢，特別是對(duì)燃用低揮發(fā)分的煤種，為加快著火，應(yīng)限制一次風(fēng)量，使煤粉著火的穩(wěn)定性較好；如果受到一次風(fēng)率的限制難以降低一次風(fēng)速，則可改造一次風(fēng)口，減小其截面積來(lái)降低一次風(fēng)速。檢查與調(diào)整各風(fēng)量擋板的調(diào)節(jié)位置，以避免配風(fēng)工況紊亂、燃燒過(guò)程難以控制以至于風(fēng)粉氣流刷墻等情況。減輕和防止水冷壁高溫腐蝕的措施

均勻供粉在運(yùn)行中，若不能保證向各燃燒器均勻送粉，則各燃燒器煤粉空氣配比就不可能保持均勻，易導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)局部缺氧、著火困難和燃燒不穩(wěn)定。因此，對(duì)于煤粉管道，一方面應(yīng)盡量減少它的彎頭及長(zhǎng)度，另一方面可在管道內(nèi)裝設(shè)十字形的整流裝置來(lái)盡量消除氣流旋轉(zhuǎn)、加裝導(dǎo)流板來(lái)減輕因彎頭而引起的煤粉慣性分離；對(duì)于中儲(chǔ)式系統(tǒng)，應(yīng)保持粉倉(cāng)粉位高于最低粉位，防止出現(xiàn)煤粉流量及爐溫、氧量的大幅波動(dòng)；對(duì)于直吹式系統(tǒng)，應(yīng)注意控制一次風(fēng)壓不可太低；對(duì)于個(gè)別給粉機(jī)，應(yīng)避免周期性地啟停。適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度煤粉較粗將會(huì)導(dǎo)致火焰沖墻、壁面附近燃燒強(qiáng)度高、煤粉難于燃盡等，從而引起高溫腐蝕與磨損。試驗(yàn)表明，當(dāng)煤粉細(xì)度較粗時(shí)，水冷壁管外的高溫腐蝕較嚴(yán)重，尤其是燃燒器供粉不均或供風(fēng)工況受到破壞時(shí)更是如此。因此要根據(jù)具體情況，控制好適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度，以避免高溫腐蝕。監(jiān)控水質(zhì)因結(jié)垢與水質(zhì)有直接的關(guān)系，該措施可防止因水冷壁管內(nèi)結(jié)垢引起的熱阻增大、受熱面熱負(fù)荷局部升高、管壁溫度升高從而導(dǎo)致的高溫腐蝕。均勻供粉

一次風(fēng)反切該措施既可防止高溫腐蝕，又可提高鍋爐的穩(wěn)燃能力，預(yù)防結(jié)焦。其原理為：在切圓燃燒的鍋爐上，將一次風(fēng)噴口偏轉(zhuǎn)一定角度，使一次風(fēng)在爐膛中心區(qū)形成一個(gè)與原假想切圓方向相反的、直徑較小的假想切圓。一次風(fēng)射流的初始方向就與主氣流旋轉(zhuǎn)的方向相反，并受到上游高溫氣流的阻礙與擾動(dòng)，其速度衰減很快，一方面使煤粉在高溫?zé)煔庵械耐Ａ魰r(shí)間延長(zhǎng)，有助于其預(yù)熱、著火和穩(wěn)燃；另一方面一次風(fēng)射流相對(duì)于二次風(fēng)氣流偏離水冷壁面較遠(yuǎn)，從而使大量煤粉顆粒集中于爐膛中心附近，防止尚未燃燒或燃盡的可燃物沖刷水冷壁管，減少水冷壁附近的還原性氣體，以減輕和防止高溫腐蝕的發(fā)生。采用側(cè)邊風(fēng)側(cè)邊風(fēng)技術(shù)對(duì)爐內(nèi)燃燒過(guò)程影響很小，它是在高溫腐蝕區(qū)域的上游水冷壁或在高溫腐蝕的水冷壁上安裝噴口，并將一定數(shù)量的二次風(fēng)由此送入爐內(nèi)，其目的是使壁面高溫腐蝕區(qū)的還原性氣體減少、含氧量增加。根據(jù)結(jié)構(gòu)與布置方式，側(cè)邊風(fēng)可分為貼壁型和射流型兩種貼壁型側(cè)邊風(fēng)是依據(jù)腐蝕面積的大小來(lái)確定進(jìn)風(fēng)孔數(shù)，并將孔開(kāi)在蝕區(qū)的水冷壁管的鰭片上。經(jīng)小孔進(jìn)入爐膛的二次風(fēng)因受旋轉(zhuǎn)氣流的推力作用而偏轉(zhuǎn)，在壁面附近形成一層空氣保護(hù)膜，阻擋煤粉氣流沖刷水冷壁，改善壁面的氣氛，抑制水冷壁管的腐蝕速度。射流型是在高溫腐蝕區(qū)上游位置安裝側(cè)邊風(fēng)噴口，噴口的大小、入射角度和射流剛性對(duì)燃燒及高溫腐蝕均有影響。當(dāng)射流與上游高溫?zé)煔庀嘤鰰r(shí)，氧化煙氣中的還原性氣體并使煤粉顆粒迅速燃燒。使水冷壁附近的氣氛呈弱氧化性或中性狀態(tài)，防止引發(fā)高溫腐蝕。一次風(fēng)反切

采用滲鋁管采用滲鋁管作為水冷壁管也可以防腐。鋼材經(jīng)表面滲鋁后，其正常的滲層結(jié)構(gòu)應(yīng)由三部分組成，外層是鋁原子濃度較高的氧化鋁殼，中間為鋁鐵合金區(qū)，內(nèi)層是基本金屬，從而使鋼材具有復(fù)合材料的性能，可以大大提高其抗高溫氧化、抗腐蝕和抗飛灰磨損的能力。噴涂防磨防腐合金采用電弧噴涂與等離子噴涂工藝，在水冷壁可能發(fā)生腐蝕的區(qū)域噴涂防磨防腐合金，可有效地保護(hù)水冷壁，使其不再發(fā)生高溫腐蝕。該法工藝簡(jiǎn)單，涂層很薄，對(duì)水冷壁幾乎沒(méi)有傳熱影響，但價(jià)格太高。目前，采用等離子體噴涂水冷壁，有效使用周期可達(dá)五年，能滿足電廠正常檢修的需要。國(guó)內(nèi)外許多電廠都采用了這種方法，并取得了很好的防止高溫腐蝕的效果。采用滲鋁管前后墻對(duì)沖燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕加貼壁風(fēng)后的溫度場(chǎng)未加貼壁風(fēng)的溫度場(chǎng)前后墻對(duì)沖燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕加貼壁風(fēng)后的溫度場(chǎng)未加貼壁風(fēng)水冷壁硫化物型高溫腐蝕

用金相顯微鏡和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了系統(tǒng)研究，腐蝕產(chǎn)物橫截面呈明顯的分層結(jié)構(gòu)：外層疏松、多孔，呈灰黑色，為煤灰顆粒。中間層為灰沉積層，分布大量黑點(diǎn)，為煤灰顆粒。中間層富集的顆粒主要是灰顆粒和未完全反應(yīng)的煤顆粒。

內(nèi)層致密，呈白亮色，為腐蝕反應(yīng)層。腐蝕產(chǎn)物主要為磁黃鐵礦Fex-1Sx和鐵硫化物FeS，少量的鈣硫化物CaS和磁鐵礦Fe3O4、赤鐵礦Fe2O3和鈣硫酸鹽CaSO4。

水冷壁硫化物型高溫腐蝕用金相顯微鏡和場(chǎng)發(fā)射掃低溫腐蝕機(jī)理這是煙氣中的硫酸蒸汽在空氣預(yù)熱器、省煤器管壁上驟然冷凝時(shí)發(fā)生的腐蝕。一定壓力下，煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度稱“酸露點(diǎn)”，酸露點(diǎn)高于水露點(diǎn)，即煙氣在逐漸冷卻過(guò)程中，硫酸蒸汽比水蒸汽先液化（凝結(jié)在管壁上），易于附著在低于酸露點(diǎn)的金屬管壁上，由于液態(tài)硫酸的蒸發(fā)溫度高于液態(tài)水的蒸發(fā)溫度，這樣促進(jìn)了硫酸溶液的濃縮，加劇了受熱面的酸腐蝕。這類腐蝕溫度較低，故稱為低溫腐蝕。3.應(yīng)力腐蝕碳鋼在氫氧化鈉的水溶液中或受熱面局部區(qū)域出現(xiàn)游離濃堿，同時(shí)又受到拉（壓）應(yīng)力的作用就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，應(yīng)力腐蝕使金屬產(chǎn)生裂紋，造成脆性斷裂。奧氏體鋼在含氯離子的介質(zhì)和高溫的腐蝕環(huán)境由于拉（壓）應(yīng)力作用亦會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。啟動(dòng)和停爐時(shí)可能有含氯和氧的水團(tuán)進(jìn)入管道，奧氏體鋼在濕空氣中，也有可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。低溫腐蝕機(jī)理3.應(yīng)力腐蝕

四.疲勞疲勞是周期性形變或交變應(yīng)力作用引起的損傷故障

(一)類型1.振動(dòng)疲勞：因煙氣沖刷、卡門(mén)渦流引起管排振動(dòng)、爐膛振動(dòng)造成的疲勞損傷。2.熱疲勞：因低周（鍋爐啟停引起的交變熱應(yīng)力）、中周（汽膜的反復(fù)出現(xiàn)、消失引起的熱應(yīng)力）和高周（振動(dòng)引起的熱應(yīng)力）交變作用而發(fā)生的疲勞損傷。3.腐蝕疲勞：在充滿S、Na、K、Cl等致腐介質(zhì)中引起的疲勞損傷。

(二)疲勞損傷原因及機(jī)理分析

1.振動(dòng)疲勞

“卡門(mén)渦流”：當(dāng)氣流橫向流過(guò)管束，在管束的氣體尾流呈現(xiàn)一種交替脫落的順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的渦流稱為“卡門(mén)渦流”。(1)管束振動(dòng)煙氣流過(guò)管束時(shí)，會(huì)形成卡門(mén)渦流，使管束產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)卡門(mén)渦流的頻率與管束的固有頻率接近，會(huì)出現(xiàn)共振發(fā)出強(qiáng)烈噪音，產(chǎn)生疲勞損傷?？ㄩT(mén)渦流激振頻率的計(jì)算式為： （3-3）式中w——煙氣流速(m/s)；d——管束直徑；St——斯特羅哈數(shù)（Re2105時(shí)，St=0.20，Re16.5106時(shí)，St=0.27）一般易發(fā)生共振的頻率為40~100Hz。某電廠300MW機(jī)組鍋爐由于后水冷壁延伸懸吊光管管布置有缺陷造成其固有頻率與煙氣渦流激振頻率相接近發(fā)生共振而爆管損壞。四.疲勞(2)爐膛振動(dòng)燃燒不穩(wěn)定時(shí)，火焰著火前沿波動(dòng)較大，引起燃燒室內(nèi)壓力波動(dòng)。當(dāng)燃燒壓力波動(dòng)的頻率與爐墻鋼架或爐膛內(nèi)某區(qū)域的管排的固有頻率相接近時(shí)，會(huì)發(fā)出爐鳴或發(fā)生共振。燃燒壓力脈動(dòng)頻率范圍某實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為8.75~9.45Hz。燃燒器旋轉(zhuǎn)氣流激起的切向波頻率與爐膛內(nèi)橫向煙氣的自振頻率相接近時(shí)，會(huì)激起共振。爐膛振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成爐墻開(kāi)裂，鋼架變形，管排拉裂等振動(dòng)疲勞事故。2.熱疲勞是爐管遭受鍋爐啟停，間斷性蒸汽停滯或急冷引起水側(cè)金屬周期性冷卻、汽膜反復(fù)出現(xiàn)消失等引起交變熱應(yīng)力作用而產(chǎn)生的疲勞損傷。引起熱疲勞的原因有：使用水或蒸汽吹灰時(shí)，爐管金屬壁溫急劇下降，這種間斷性的脹縮造成管壁的熱疲勞；基本負(fù)荷機(jī)組參予調(diào)峰運(yùn)行，頻繁啟停和變負(fù)荷運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生低周熱疲勞；省煤器支撐板與鰭片管焊在一起，由于膨脹不一致，運(yùn)行中管束受到支撐板的脹縮拉壓作用產(chǎn)生熱疲勞（縱向裂紋）損傷。

鍋爐運(yùn)行時(shí)，水冷壁管向火側(cè)壁溫高，向火側(cè)與背火側(cè)管壁溫差大且不能自由膨脹，在向火側(cè)管壁產(chǎn)生很大的軸向壓應(yīng)力，出現(xiàn)較大的塑性變形。熄火停爐后水冷壁向火側(cè)壁溫低于平均溫度，殘余塑性變形使向火側(cè)產(chǎn)生軸向拉應(yīng)力，可見(jiàn)向火側(cè)管壁存在較大的交變應(yīng)力，在循環(huán)次數(shù)較多時(shí)，發(fā)生熱疲勞損傷。(2)爐膛振動(dòng)

由于鍋爐設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、制造及安裝上的不合理，國(guó)產(chǎn)300MW機(jī)組鍋爐的水冷壁管發(fā)生疲勞拉裂最為突出。因設(shè)計(jì)的水冷壁管內(nèi)徑小、管屏剛性差、管子熱敏感性強(qiáng)，且爐內(nèi)熱負(fù)荷偏差大，剛性梁結(jié)構(gòu)不合理，使水冷壁膨脹受阻，導(dǎo)致屏間、管間的鰭片拉裂管子。在啟、停過(guò)程中或調(diào)峰時(shí)，又因升、降負(fù)荷速率過(guò)快，受熱面間的膨脹更是不暢，引起更多的拉裂或留下隱患，形成了惡性循環(huán)。

側(cè)包覆過(guò)熱器與側(cè)墻水冷壁鰭片焊縫處的拉裂爆漏，在300MW機(jī)組鍋爐和600MW機(jī)組的鍋爐上時(shí)有發(fā)生。由于過(guò)熱器和水冷壁的介質(zhì)溫度不同，兩者材質(zhì)的膨脹系數(shù)和膨脹量存在差異，使水冷壁和側(cè)包覆過(guò)熱器之間的鰭片產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，容易在鰭片焊縫處產(chǎn)生拉裂；聯(lián)箱短管角焊縫因受熱面管屏膨脹不暢，且短管與聯(lián)箱的連接形式較薄弱，容易造成角焊縫開(kāi)裂。

3.腐蝕疲勞爐管內(nèi)的介質(zhì)由于所含氧的去極化作用，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在管內(nèi)的鈍化膜破裂處發(fā)生點(diǎn)蝕形成腐蝕介質(zhì)，在腐蝕介質(zhì)和循環(huán)應(yīng)力（包括頻繁起停調(diào)峰、振動(dòng)引起的應(yīng)力）的共同作用下造成腐蝕疲勞。某電廠1025t/h直流鍋爐試驗(yàn)研究表明，由于介質(zhì)中含Cl、SO42-、NO3、NO2等離子，啟停過(guò)程中局部軸向拉壓應(yīng)力較高，使前屏過(guò)熱器夾持管產(chǎn)生晶間應(yīng)力腐蝕裂紋而爆漏。煙氣中含有S、Na、K、V、Cl等有害物質(zhì)將大大促進(jìn)腐蝕疲勞故障的發(fā)生。由于鍋爐設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、制造及安裝上的不合理，國(guó)產(chǎn)300MW五、質(zhì)量缺陷(一)類型1.焊接缺陷鍋爐四管爆漏事故中焊接缺陷原因所占比重很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)300MW鍋爐有安裝焊縫2萬(wàn)多個(gè)，制造焊縫3萬(wàn)多個(gè)；600MW、1000MW鍋爐則更多。我國(guó)的爆管統(tǒng)計(jì)，焊接質(zhì)量原因占18~28%。2.材料缺陷管材選用等級(jí)偏低或裕度不夠（對(duì)變負(fù)荷、短時(shí)超負(fù)荷狀態(tài)下的材料耐受性考慮不夠）；對(duì)管材綜合使用性能考慮不周（如注意材料的耐熱性，忽略抗磨損性能；考慮了材料的抗高溫蠕變性能，忽略的抗腐蝕性能）；管材結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜（為降低成本，將同級(jí)換熱管系設(shè)計(jì)成不同強(qiáng)度和不同壁厚的組合，給實(shí)際運(yùn)行造成復(fù)雜的脹縮或應(yīng)力狀態(tài)）。五、質(zhì)量缺陷(二)質(zhì)量缺陷的特征與原因1.焊接缺陷(1)裂縫：焊接接頭區(qū)域出現(xiàn)的金屬局部破裂現(xiàn)象。(2)未焊透：焊件間隙或邊緣未被電弧熔化而留下的空隙，同樣會(huì)降低接頭的機(jī)械強(qiáng)度并引起應(yīng)力集中。(3)夾渣：焊縫中夾有焊渣或雜質(zhì)，降低了接頭的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)，并引起應(yīng)力集中。(4)氣孔：這是焊接中常見(jiàn)缺陷，氣孔中主要含氫和一氧化碳。(5)未熔合：一種假焊，填充金屬（焊條）與母材間沒(méi)有熔合一起，受外力后容易開(kāi)裂。(6)咬邊：電弧將焊件邊緣熔化后，沒(méi)得到金屬的補(bǔ)充。(7)焊瘤：焊縫邊緣和母材熔合的堆積金屬，焊瘤通常夾渣和未焊透。(8)弧坑：這是焊縫收尾處產(chǎn)生的下陷現(xiàn)象，弧坑常存有氣孔，裂縫、夾渣等，大大減弱了焊縫的強(qiáng)度。(9)其他：焊接方法不對(duì)，破口形式不對(duì)，焊條型號(hào)不對(duì)，焊前未預(yù)熱，焊后未熱處理等。

(二)質(zhì)量缺陷的特征與原因2.材料缺陷過(guò)熱器選材有的溫度安全裕度不夠。由于運(yùn)行工況不穩(wěn)定或調(diào)節(jié)不當(dāng)，鋼材有可能超過(guò)許用溫度產(chǎn)生高溫蠕變而爆管。中溫過(guò)熱器布置在折焰角附近的高煙速、高熱負(fù)荷區(qū)，設(shè)計(jì)中有的只考慮了熱強(qiáng)性忽略了耐磨性要求，外圍管段選用了不耐磨的奧氏體鋼而發(fā)生爆管事故。中溫過(guò)熱器、高溫再熱器用于管排定距的水冷卻隔離管，布置在兩側(cè)墻間的煙氣走廊中，由于選用了不耐磨的15CD205鋼，發(fā)生多次磨損爆管事故。同一級(jí)再熱器過(guò)熱器，甚至水冷壁管設(shè)計(jì)成不同強(qiáng)度不同壁厚管道的組合，運(yùn)行期間，因脹差各異，在管卡或焊口處產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力，導(dǎo)致管系形移、錯(cuò)列、勢(shì)必讓設(shè)計(jì)承受較低熱負(fù)荷的管段直接暴露為向火排，容易使其過(guò)熱爆管。材質(zhì)問(wèn)題：一方面是母材本身的缺陷，如在冶煉、軋制、鍋爐制造、運(yùn)輸和安裝、檢修過(guò)程中，造成機(jī)械損傷，有重皮、折疊、裂紋、壁厚不均和表面機(jī)械損傷等，甚至鋼材的機(jī)械性能和化學(xué)成份達(dá)不到部頒或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。另一方面是人為因素造成的，如在設(shè)計(jì)中選材不當(dāng)；在制造、安裝和檢修中，檢查不嚴(yán)，造成錯(cuò)用管材，或材料保管不善，錯(cuò)發(fā)鋼材；代用鋼材不妥，性能偏低。

2.材料缺陷六、異種鋼焊接及機(jī)械損傷(一)異種鋼焊接

兩種熱脹系數(shù)相差很大的鋼材焊在一起（如奧氏體鋼和珠光體鋼），溫度升高后，膨脹系數(shù)大的奧氏體鋼一端對(duì)膨脹系數(shù)小的珠光體鋼一端產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力；奧氏體鋼與鐵素體異種鋼管焊接接頭由于蠕變強(qiáng)度和熱脹系數(shù)不匹配以及焊接界面附近的碳遷移，可能造成焊接界面斷裂失效。如水冷壁與低溫再熱器復(fù)式壁的連接定位卡，過(guò)熱器和再熱器蛇形管管排定位卡結(jié)構(gòu)，兩種管子高溫下相對(duì)膨脹不暢，管段起拱亂排、卡件脫落拽傷管壁。側(cè)包覆與側(cè)水冷壁間的鰭片較寬且滿焊，兩者工質(zhì)溫度不一致，膨脹量相差大，形成較大的溫差應(yīng)力而拉裂；頂棚過(guò)熱器運(yùn)行中熱脹不暢，產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，導(dǎo)致?tīng)t頂管塌陷、密封燒穿，引起嚴(yán)重漏灰、漏煙，且管子鰭片拉裂造成爐頂管爆漏。(二)機(jī)械損傷：1.在制作、吊裝運(yùn)輸、安裝施工中均可能造成機(jī)械損傷(1)被硬件物體砸傷（起吊落物、爐膛掉焦）(2)被電焊燒傷2.運(yùn)行中的應(yīng)力拉傷某鍋爐尾部旋轉(zhuǎn)吹灰器的固定板與冷段再熱器管壁焊接一起，固定板被煙氣加熱，溫度高于管壁溫度，焊接處存在焊接殘余應(yīng)力，在焊接內(nèi)應(yīng)力和熱應(yīng)力的頻繁作用下，管壁產(chǎn)生環(huán)形裂紋，導(dǎo)致再熱器爆管。膨脹受阻，導(dǎo)致屏間、管間的鰭片拉裂管子。聯(lián)箱短管角焊縫因受熱面管屏膨脹不暢，造成角焊縫開(kāi)裂。

六、異種鋼焊接及機(jī)械損傷3.1.2四管爆漏故障診斷識(shí)別一、超溫過(guò)熱(一)短期超溫1.位置：一般在過(guò)熱器和再熱器的向火側(cè)2.斷口形狀(1)一般爆口較大呈喇叭狀，管壁嚴(yán)重減薄邊緣鋒利。(2)爆口塑性變形大（為韌性斷面），外表呈蘭黑色氧化組織，管徑明顯脹粗。(3)斷口處為羽毛狀?yuàn)W氏體組織或?yàn)殍F素體加塊狀珠光體，珠光體有一定程度的球化。(二)長(zhǎng)期過(guò)熱1.位置：高溫過(guò)熱器外圈、過(guò)熱器、再熱器和水冷壁的向火側(cè)（如熱段再熱器的屏式管下部等），也有發(fā)生在過(guò)熱器和再熱器管子中。2.斷口形狀(1)

一般爆口較小呈喇叭狀或鼓包狀，斷口邊緣是鈍邊。(2)

斷口粗糙、脆性斷裂，管徑無(wú)明顯脹粗、管壁幾乎不減薄，有坑穴。(3)

爆口周圍有較厚的氧化皮，有密集的縱向裂紋或空洞。(4)

斷面金相組織可能發(fā)生再結(jié)晶，為沿晶蠕變斷裂，所以也稱蠕變損壞。向火面發(fā)生珠光體球化，甚至石墨化。有碳化物析出，并聚集長(zhǎng)大。3.1.2四管爆漏故障診斷識(shí)別二、磨損(一)位置1.

主要發(fā)生在高溫段省煤器，在過(guò)熱器，再熱器煙氣進(jìn)口處時(shí)有發(fā)生。2.

省煤器和低溫再熱器磨損多發(fā)生在并列管組彎頭處和管組彎頭與豎井側(cè)墻之間的煙氣走廊處迎煙氣流側(cè)。3.

低溫過(guò)熱器和高溫再熱器磨損多發(fā)生在靠?jī)蓚?cè)墻的煙氣走廊和后豎井進(jìn)口前、后墻的煙氣走廊。4.

過(guò)熱器和再熱器入口處的彎頭，尾部煙道管子后彎頭與包覆管之間的煙氣走廊，出列管子和橫向節(jié)距不均勻的管子最大煙氣速度位置磨損最嚴(yán)重。5.

吹灰器附近的管束、吹灰器噴口下方的省煤器管，燃燒器及三次風(fēng)咀附近的水冷壁管。(二)斷口形狀1.

向火面斷口管壁嚴(yán)重磨損減薄、呈刀刃狀，屬韌性斷裂。2.磨損表面平滑呈灰色或管面金屬自行脫落形成麻址班點(diǎn)，磨出小坑。3.

管徑一般不脹粗。4.

金相組織無(wú)明顯變形、爆口邊緣的鐵素體晶粒無(wú)拉長(zhǎng)現(xiàn)象。二、磨損三、磨蝕(一)熔解氧腐蝕1.位置：在汽包的水線及空間部位、在省煤器入口段內(nèi)壁、省煤器中部乃至后爐膛水冷壁管可能產(chǎn)生嚴(yán)重的局部溶解氧腐蝕。2.斷口形狀(1)主要特征是潰瘍腐蝕。管內(nèi)壁產(chǎn)生點(diǎn)狀或坑狀腐蝕，坑內(nèi)有黑色沉積物（Fe3O4），比較疏松基本無(wú)結(jié)垢覆蓋。(2)爆口金相分析為正常的鐵素體加珠光體組織，晶粒沿爆口方向拉長(zhǎng)，為韌性斷裂。(二)堿性腐蝕1.位置：一般發(fā)生在水冷壁的向火側(cè)，通常在流動(dòng)受干擾、爐水雜質(zhì)易于沉積的地方。(1)爐水流動(dòng)受干擾的位置，主要有焊接接口，向火側(cè)有很多水垢處，爐管方向驟變及管內(nèi)徑改變處等。(2)高熱負(fù)荷部位，如燃燒器附近。(3)容易出現(xiàn)膜態(tài)沸騰的部位，如水平管及斜管處。2.斷口形狀(1)外觀為典型的鑿槽型金屬耗蝕（也稱苛性槽蝕）。(2)管內(nèi)壁腐蝕坑凹凸不平，坑上覆蓋有疊片狀腐蝕物或爆口周圍可見(jiàn)層狀腐蝕產(chǎn)物。(3)爆管處金屬管壁明顯減薄。(4)金相組織無(wú)脫碳現(xiàn)象、金相組織為鐵素體加珠光體。三、磨蝕(三)氫損傷1.位置(1)水冷壁的高熱負(fù)荷、彎頭、水平或傾斜管段。(2)爆管位置均處于燃燒器附近。(3)常發(fā)生在爐管的向火側(cè)以及有比較致密的沉積物（水冷壁管內(nèi)壁）或多孔的沉積物下面。(4)在酸性（pH值為4~5）至弱堿性（pH值為7~9）的寬泛范圍內(nèi)均能發(fā)生氫損傷。2.斷口形狀(1)爆口無(wú)明顯的變形、脹粗、減薄或“縮頸”現(xiàn)象。(2)爆口斷面平齊、粗鈍，呈掀開(kāi)狀為脆性斷裂特征。(3)爆口附近有凹凸不平的貝殼狀腐蝕坑（坑內(nèi)含氧化鐵），坑內(nèi)金屬的金相組織及機(jī)械性能均未改變。(4)金相組織為鐵素體加珠光體，無(wú)明顯球化。(5)從金相分析看，管壁面多有微裂紋存在，這些裂紋或網(wǎng)狀，管外壁完好、裂紋由內(nèi)壁向外壁擴(kuò)展，為沿晶裂紋。向火面內(nèi)壁有明顯的脫碳現(xiàn)象珠光體消失，但無(wú)石墨化現(xiàn)象，晶間裂紋嚴(yán)重。(三)氫損傷(四)高溫腐蝕1.位置(1)水冷壁向火側(cè)的管束(2)燃燒器位置上下以及周圍四面的水冷壁管(3)過(guò)熱器和再熱器及吊掛定位零件的向火側(cè)表面2.斷口形狀(1)受熱面的沾污積灰前沿是產(chǎn)生腐蝕的初級(jí)階段，腐蝕沿著向火面局部浸入呈坑穴狀。(2)爆口附近有一大片腐蝕區(qū)、腐蝕區(qū)凹凸不平，無(wú)明顯棱角存在，斷口附近管壁減薄，呈拉裂狀為韌性斷裂。(3)腐蝕面表面的覆蓋層較厚，一般為四層。第一層為積灰；第二層為疏松積灰和氧化鐵的混合物；第三層為爐灰和Fe2O3的褐色脆性燒結(jié)物；第四層為Fe3O4呈深灰蘭色類似搪瓷狀。在腐蝕前沿的金屬表面可能發(fā)生晶界腐蝕現(xiàn)象。

(四)高溫腐蝕(五)低溫腐蝕1位置：多發(fā)生在低溫省煤器和空氣預(yù)熱器管壁上，省煤器的煙溫比較低，若尾部有漏風(fēng)現(xiàn)象，局部煙溫更會(huì)降低、腐蝕更嚴(yán)重。2.斷口形狀：爆口附近有凹凸不平的腐蝕區(qū)、呈拉裂狀。金相組織無(wú)明顯變化，斷口處晶粒拉長(zhǎng)，為韌性斷裂。該腐蝕具有縫隙腐蝕特性。(六)應(yīng)力腐蝕1.位置(1)主要發(fā)生在低壓汽包鍋爐的鉚釘、鉚釘孔、管子帳口和汽包孔座處。(2)過(guò)熱器和再熱器的高溫區(qū)管和取樣管可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕故障。2.斷口形狀(1)管內(nèi)壁有一層氧化皮，有腐蝕斑點(diǎn)，在裂紋處有明顯的凹坑及溝槽，裂紋內(nèi)有灰色腐蝕產(chǎn)物，腐蝕產(chǎn)物中氯含量較高。(2)斷口具有冰糖塊狀花樣或呈顆粒狀，斷口周圍無(wú)塑性變形，為脆性斷裂，裂紋具有樹(shù)枝狀的分叉特點(diǎn)，其走向?yàn)檠鼐突虼┚?，裂紋較粗，較直，裂紋從腐蝕處產(chǎn)生，裂源較多。(五)低溫腐蝕四、疲勞(一)振動(dòng)疲勞１.位置(1)尾部對(duì)流受熱面（省煤器及管式空氣預(yù)熱器）及尾部煙道。(2)爐墻及剛性梁的支桿和拉桿(3)燃燒器附近，燃燒室。(4)臥式過(guò)熱器的管道。(5)水冷壁管，后水冷壁延伸懸吊光管。２.斷口形狀(1)斷口處管徑正常、金屬壁厚無(wú)減薄現(xiàn)象。(2)管內(nèi)、外部環(huán)向裂紋特征一致，內(nèi)外裂紋已貫穿、斷口整齊、無(wú)明顯伸長(zhǎng)跡象；裂紋斷口呈脆性，可見(jiàn)貝紋線及二次穿晶裂紋為典型的疲勞斷口；疲勞裂紋源起于焊接缺陷處，沿周向擴(kuò)展。(3)連接焊縫或部件拉裂后包墻管和側(cè)包墻管焊縫拉開(kāi)水冷壁密封片、穿墻、連桿焊點(diǎn)撕裂、泄漏爐墻及剛性梁的支桿、拉桿變形水冷壁鰭片焊縫撕裂或拉裂水冷壁管空氣預(yù)熱器管箱熱風(fēng)管拉裂四、疲勞(二)熱疲勞1.位置(1)煙氣側(cè)熱疲勞發(fā)生在水冷壁和過(guò)熱器管(2)水汽側(cè)熱疲勞發(fā)生在水冷壁的汽水分層處、省煤器進(jìn)口聯(lián)箱、省煤器管和停爐時(shí)鍋爐管下部分積水處。(3)拉裂熱疲勞：水冷壁四角采用密封鋼板時(shí)，因熱脹受阻，經(jīng)多次熱循環(huán)導(dǎo)致拉裂；聯(lián)箱上的彎頭管座，因連接各屏管子之間的熱負(fù)荷差，熱應(yīng)力大而被拉裂。(4)應(yīng)力集中區(qū)域，如彎頭、焊口和表面缺陷處。２.斷口形狀(1)斷口有明顯脹粗(2)金相分析發(fā)現(xiàn)晶內(nèi)和晶界分布著大顆粒碳化物，珠光體球化、石墨化及熱脆性。(3)向火面管壁超溫，裂紋處珠光體球化程度向火側(cè)比背火面嚴(yán)重。(4)裂紋粗而短，沿晶開(kāi)裂，存在二次沿晶裂紋，裂尖端不連續(xù)，其擴(kuò)展方向垂直于管軸方向。(5)裂紋中充滿腐蝕介質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物，呈楔型，在裂源處有熔鹽和煤灰沉積，具有硫蝕特征。

(二)熱疲勞(三)腐蝕疲勞１.位置：鍋爐內(nèi)存在腐蝕介質(zhì)，在振動(dòng)疲勞和熱疲勞可能發(fā)生的部位，均可能產(chǎn)生腐蝕疲勞，某鍋爐左右墻水冷壁，尤其右墻水冷壁因焊接，母材缺陷等頻繁發(fā)生腐蝕疲勞大范圍泄漏。２.斷口形狀：(1)管徑無(wú)明顯脹粗、減薄現(xiàn)象，沒(méi)有塑性變形，呈脆性斷裂。(2)裂紋斷口面較平齊，與管子壁厚垂直，但不光滑。(3)內(nèi)外壁的表面有許多微裂紋，裂紋擴(kuò)展和分布方向都與徑向或45角，裂紋內(nèi)有腐蝕介質(zhì)（Fe3O4），裂紋附近呈現(xiàn)大范圍的脫碳現(xiàn)象，金相組織為鐵素體+珠光體（細(xì)顆粒狀）+碳化物顆粒。(4)腐蝕疲勞常以多裂紋源方式發(fā)生，因此斷面上常有獨(dú)特的多齒狀特征。(三)腐蝕疲勞4．“四管”爆漏的監(jiān)測(cè)及預(yù)防4.1加強(qiáng)防爆漏的管理工作（1）各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)重視防爆漏工作，明確防爆漏工作和各崗位責(zé)任制，加強(qiáng)有關(guān)的技術(shù)監(jiān)督和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，使防爆漏工作落到實(shí)處。從組織管理著手，建立防爆漏檢查網(wǎng)，明確各有關(guān)專業(yè)的崗位責(zé)任制，建立健全各項(xiàng)獎(jiǎng)懲考核制度，做到層層把關(guān)，使防爆漏工作納入正常的軌道，對(duì)防爆漏起到了積極、有效的作用。（2）對(duì)所發(fā)生的爆漏，組織分析原因，研討防治技術(shù)措施。組織各級(jí)專業(yè)人員對(duì)“四管”爆漏問(wèn)題技術(shù)攻關(guān)、消缺和改進(jìn)，避免類似的爆漏發(fā)生。（3）防爆漏是一項(xiàng)綜合性工作，須有整體觀念。如汽機(jī)凝汽器泄漏影響水汽品質(zhì)；化學(xué)對(duì)水汽品質(zhì)和垢量的監(jiān)控；金屬對(duì)爆漏管子的金相分析、焊口的探傷、材質(zhì)的光譜分析等，都會(huì)影響防爆漏工作的成效。因此，各相關(guān)專業(yè)要鼎力相助，協(xié)調(diào)關(guān)系，加強(qiáng)配合。（4）加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)和交流。組織有關(guān)專業(yè)人員赴防爆漏工作較好電廠進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，借鑒他們的防爆漏措施，做好本單位的防爆漏工作。（5）加強(qiáng)在役鍋爐的定期檢驗(yàn)和防爆漏檢查工作，切實(shí)掌握設(shè)備現(xiàn)狀和爆漏特點(diǎn)，采取有效的措施，全面提高“四管”的健康水平。4．“四管”爆漏的監(jiān)測(cè)及預(yù)防4.2加強(qiáng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造監(jiān)管4.2.1設(shè)計(jì)方面完善設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加大安全裕度是防止“四管”爆漏最根本的措施。如果在設(shè)計(jì)時(shí)能選用較合適的布置、合理的熱強(qiáng)度、較好的鋼材、較多的交叉混合及周到的膨脹系統(tǒng)，則爆漏的機(jī)率是會(huì)大大減少的。4.2.2制造方面制造方面主要是加強(qiáng)新建鍋爐的檢驗(yàn)，包括制造廠家的質(zhì)量檢驗(yàn)及鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中心的制造安裝質(zhì)量監(jiān)檢。雖然制造廠對(duì)鍋爐設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越重視，制定了各種質(zhì)量方針和相應(yīng)的規(guī)章制度，對(duì)防止鍋爐“四管”爆漏也有具體措施，但是鍋爐設(shè)備制造廠家仍存在焊接質(zhì)量、母材缺陷、錯(cuò)用管材等問(wèn)題，造成鍋爐“四管”爆漏。為此，強(qiáng)化鍋爐制造安裝質(zhì)量監(jiān)檢，查找、發(fā)現(xiàn)鍋爐存在的問(wèn)題，將鍋爐“四管”爆漏隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

4.2加強(qiáng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造監(jiān)管4.3加強(qiáng)鍋爐檢驗(yàn)和防爆漏檢查應(yīng)加強(qiáng)在用鍋爐壓力容器的定期檢驗(yàn)。結(jié)合鍋爐壓力容器的定期檢驗(yàn)進(jìn)行鍋爐“四管”的防爆的檢查。檢查時(shí)要力求全面、仔細(xì)，堅(jiān)持：“大修全面查，小修重點(diǎn)查，臨修創(chuàng)造條件查”。檢查內(nèi)容和部位有：（1）水冷壁管主要檢查其磨損、拉裂、高溫腐蝕和機(jī)械磨損。燃燒器兩側(cè)易被煤粉磨損；水冷壁管與側(cè)包覆交界處、爐膛四角易被拉裂；衛(wèi)燃帶上方易發(fā)生高溫腐蝕；冷灰斗斜坡易被焦塊砸壞；這些地方應(yīng)重點(diǎn)檢查。除仔細(xì)檢查其外觀狀況外，還要視情況測(cè)量水冷壁管壁厚。（2）省煤器管主要檢查磨損，其次是檢查管內(nèi)腐蝕。靠墻、彎頭及節(jié)距不均處，易形成煙氣走廊，管卡和防磨罩易變形松動(dòng)，有異物處及出列管，都是磨損最劇烈之處，須重點(diǎn)檢查。檢查可用手摸、眼看、測(cè)厚，對(duì)不能摸、看、測(cè)到的地方可割出幾排管，人鉆進(jìn)去檢查。為了掌握管內(nèi)結(jié)垢情況，應(yīng)在大修時(shí)割1~2根省煤器管，檢查管內(nèi)結(jié)垢情況。（3）過(guò)熱器管主要檢查是否過(guò)熱燒壞及磨損。對(duì)熱負(fù)荷最高的管段和屏過(guò)下部，應(yīng)重點(diǎn)檢查蠕脹。立式布置的過(guò)熱器蛇形管下部如處在水平煙道或斜坡處，常存在煙氣走廊，重點(diǎn)檢查該處管子的磨損。頂棚過(guò)熱器應(yīng)重點(diǎn)檢查向煙道內(nèi)側(cè)突出的管子，包覆過(guò)熱器應(yīng)重點(diǎn)檢查其它受熱面與其靠近處，因?yàn)檫@些地方易出現(xiàn)磨損。（4）再熱器管對(duì)水平布置的低溫再熱器，重點(diǎn)檢查邊排管和彎頭的磨損情況，對(duì)立式布置的高溫再熱器除檢查磨損外，還應(yīng)檢查其蠕脹情況。

4.3加強(qiáng)鍋爐檢驗(yàn)和防爆漏檢查4.4檢修的管理（1）認(rèn)真落實(shí)檢修責(zé)任制和驗(yàn)收責(zé)任制，加強(qiáng)檢修中的焊接質(zhì)量管理，健全焊接質(zhì)量保證體系，搞好檢修施工中焊接質(zhì)量的過(guò)程控制，對(duì)目前大容量鍋爐中越來(lái)越多的異種鋼焊口尤為重要。（2）檢修中要始終把質(zhì)量放在第一位，加強(qiáng)受熱面檢查處理，對(duì)受熱面重點(diǎn)部位要設(shè)立固定監(jiān)視段，給與長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)督監(jiān)測(cè)，掌握規(guī)律，檢修焊口要做的無(wú)損探傷檢驗(yàn)，并做額定水壓試驗(yàn)。對(duì)易磨損部位采取噴涂耐磨材料、加防護(hù)裝置或其它措施等。利用各種檢修機(jī)會(huì)對(duì)鍋爐“四管”進(jìn)行外觀檢查和割管檢查（金相分析），及時(shí)消除可能出現(xiàn)的爆漏。（3）保證鍋爐檢修質(zhì)量。各種管件管路暢通、管內(nèi)無(wú)積垢、不泄漏；汽水分離器結(jié)構(gòu)完整，垂直擋板嚴(yán)密，百葉窗清潔無(wú)積垢，無(wú)破損；水冷壁管、凝渣管、過(guò)熱器管、對(duì)流管內(nèi)積垢，管外灰渣及時(shí)清除。

4.4檢修的管理（4）鍋爐“四管”判廢界限（以最新標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)）對(duì)已磨損、過(guò)熱、損傷的管子，應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重程度裁定其是否判廢，對(duì)已判廢的受熱面管應(yīng)立即更換。以下為某電力公司評(píng)價(jià)鍋爐“四管”壽命報(bào)廢的界限：a.管壁磨損，減薄≥30%壁厚；b.碳鋼管脹粗>3.5%D，合金鋼管脹粗>2.5%D（D為管子原始外徑）；c.表面氧化皮厚度>0.9mm；d.管子表面有裂紋；e.管子鼓包。凡具備上述條件之一者，即為判廢。

（4）鍋爐“四管”判廢界限（以最新標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)）4.5運(yùn)行的管理（1）嚴(yán)格遵守鍋爐安全操作規(guī)程鍋爐負(fù)荷在允許范圍之內(nèi)，超負(fù)荷情況要嚴(yán)加控制，啟停爐時(shí)應(yīng)適量蒸汽流經(jīng)過(guò)熱器。汽包水位在允許范圍內(nèi)波動(dòng)，不滿水。防止汽壓突降，或者突升使汽包安全閥起跳。加強(qiáng)鍋爐的燃燒調(diào)整，防止氣流刷墻、貼壁、火焰偏斜，減少煙溫偏差和受熱面熱偏差；調(diào)整制粉系統(tǒng)，控制煤粉細(xì)度；嚴(yán)格控制鍋爐運(yùn)行參數(shù)，加強(qiáng)管壁溫度監(jiān)視，監(jiān)視汽包爐的水位防止缺水，引起受熱面瞬間超溫；防止?fàn)t膛結(jié)焦，如發(fā)現(xiàn)大焦應(yīng)及時(shí)處理，以防大焦落下砸壞冷灰斗；運(yùn)行人員加強(qiáng)巡檢。（2）重視吹灰器正常投入和退出的可靠性，不但要確保其機(jī)械部分能正常運(yùn)行，而且從其控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)置來(lái)確保吹灰器的正常投入和退出，避免吹損受熱面管。（3）加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督工作，確保鍋爐給水、鍋水水質(zhì)遵循鍋爐給水、鍋水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，保證給水、鍋水水質(zhì)合格。嚴(yán)格執(zhí)行化學(xué)清洗導(dǎo)則規(guī)定的相關(guān)條例，做好鍋爐停用保護(hù)工作。

4.5運(yùn)行的管理鍋爐“四管”爆漏原因探討國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院鍋爐技術(shù)研究所楊劍鋒2013年09月鍋爐“四管”爆漏原因探討1.概述

鍋爐承壓部件的爆漏占主要有“四管”爆漏，當(dāng)然還包括爐內(nèi)其它一些管段的泄漏和爆破?！八墓堋北┦侵稿仩t水冷壁管、過(guò)熱器管、再熱器管和省煤器管產(chǎn)生泄漏及爆破。鍋爐的“四管”爆漏是火電廠中常見(jiàn)性、多發(fā)性故障，是長(zhǎng)期困擾火電廠安全生產(chǎn)的一大難題，其引發(fā)事故率高，通常需停爐處理，故對(duì)發(fā)供電和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響很大。從我國(guó)近年來(lái)大型電站機(jī)組設(shè)備事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，鍋爐設(shè)備事故中“四管”爆漏的事故所占比例較大，在所發(fā)生的非計(jì)劃停運(yùn)事故中，有近一半是鍋爐“四管”爆漏造成的。鍋爐“四管”爆漏對(duì)機(jī)組可用率的影響，NERC（北美電力可靠性委員會(huì)）的統(tǒng)計(jì)分析表明，每減少1%的可用率意味著3000~7000萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何更加有效地開(kāi)展鍋爐“四管”爆漏防治工作，提高設(shè)備的可用率，進(jìn)而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)具有現(xiàn)實(shí)意義的課題。1.概述1.1省內(nèi)電站鍋爐2010-2012四管爆漏次數(shù)統(tǒng)計(jì)

廠名鍋爐臺(tái)數(shù)×容量2010年2011年2012大唐石門(mén)電廠2×300MW410華電石門(mén)電廠2×300MW211耒陽(yáng)電廠2×200MW+2×300MW451湘潭電廠2×300MW+2×600MW420株洲電廠2×310MW000金竹山電廠3×600MW561益陽(yáng)電廠2×300MW+2×600MW553華能岳陽(yáng)電廠2×335MW+2×300MW+2×600MW030華電長(zhǎng)沙電廠2×600MW010創(chuàng)元電廠2×300MW332漣源電廠2×300M