超高压循环流化床锅炉水冷壁管垢下腐蚀 引发氢损伤爆管原因分析治理（一）

摘要:本文针对华亭发电公司超高压循环流化床机组运行中连续发生水冷壁因垢下腐蚀引发氢损伤多次爆管导致机组无法启动运行，造成很大的经济损失。我们分别从公司管理、原始系统设计、技术监督、小指标竞争、锅炉运行工况、水质情况、仪表检测、炉内处理方式等方面进行了全面的分析排查，提出了相应的治理方案及解决措施，机组投运后不仅达到长周期安全运行，也为处理类似热力系统垢下腐蚀引发氢损伤爆管问题提供技术借鉴。

关键词：循环流化床锅炉 水冷壁垢下腐蚀爆管 原因分析治理

1概述

华亭公司2*145MWji机组是超高压、高温循环流化床锅炉。锅炉设计采用单汽包、高温气冷旋风分离器、自然循环膜式水冷壁工艺。锅炉型号为DG-480/13.73-II 2,设计最大蒸发量为480t/h。DG-480/13.73-11 2循环流化床锅炉为自然循环锅炉。锅炉水循环采用集中供水，分散引入、引出的方式。省煤器和水冷壁材质为20G。机组为东方汽轮机厂设计制造的超高压、直接空冷凝汽式汽轮机。

2存在的问题分析

华亭发电电公司机组投运初期，水汽品质较差（尤其式超温喷水）和投运保养工作等未能起到作用，造成了管子的腐蚀，形成了初始腐蚀坑点，在运行期间由于水冷壁、过热器、在热气等有明显和较长的超温情况，管子表面氢化皮覆盖，沉积物量（垢量）严重超标高达2362g/m，造成运行中连续发生水冷壁爆管，导致机组无法启动运行，停机检修2个多月，造成严重的经济损失。为避免类似事故再次发生，我们分别针对#1、2锅炉炉管分别从性能、能谱、金相、垢量等进行全方位检验试验分析，认为水冷壁因垢下腐蚀引发氢损伤爆管，分析如下：

2.1宏观检查分析

我们对#1锅炉中隔墙水冷壁爆管样进行宏观形貌检查，管样爆口呈窗口形式，爆口边缘为钝边，爆口边缘略有减薄（管子壁厚约8mm，爆口边缘厚度约6~7mm）呈厚唇型脆性爆管，爆口轴向方向长度约为270mm，爆口形貌（见图1-1）；其中部分管样中管子对接焊缝部位存在环向开裂现象，开裂部位均匀为对接焊缝下部，管样内壁均附着有垢层，部分垢层形貌见图1-2.垢层厚度约为2.5mm，垢层厚而坚硬。

2.2内壁垢成分能谱分析

对部分管样内壁脱落想垢层进行X射线能谱分析，分析结果见表1-1，能谱分析位置见图1-1.由分析结果可以看出，管样内壁垢层主要是氢化物，含有一定量的Na、Si、S等元

表1-1管样内壁垢层能谱分析结果（wt%）

2.3水冷壁检查及垢样分析

#1、#2炉双停时，对水冷壁管内的结垢腐蚀情况进行了取样检查，发现汽腐蚀、结垢严重，按腐蚀及结垢类型可归纳为以下几种：

2.3.1内表面因氢脆腐蚀而发生大量片状垢脱落的管样，管垢样厚度在0.5~2.5mm左右，其主要集中在双面水冷壁及水冷壁管热负荷较高的区域。

2.3.2内表面有明显的似留疤状、且分布均匀，局部腐蚀很严重的管样，留疤状腐蚀面积0.05~1.4mm2；腐蚀坑深0.5~2mm，此类留疤状的腐蚀主要分布在水冷壁销钉焊接处和热负荷在较高区域。

2.3.3内表面有似留疤状。且整体结垢相对较严重，留疤呈条形状不规则分布的管样;疤状腐蚀面积1~5mm2不等；腐蚀坑深0.5~2mm，此类留疤状的腐蚀主要分布在水冷壁减薄补焊区域。

2.3.4内表面腐蚀产物均匀、且整管结垢较少看似表面光滑的管样，此类腐蚀、结垢主要分布在四面水冷壁区域。

对上诉四种管样分别进行垢量测定及清洗试验，结果表明，管垢样中含有较多的Fe、O及少量的Ca、Si等元素组成的化合物，其主要成分是Fe₃O₄,约为90.14%；其次是Fe₂O₃,约为6.54%；含有少量的Cu,约为3.32%，这些物质的存在表明炉水水汽品质较差，炉水中含有较多的铁等腐蚀产物。

2.4断口扫描电镜分析

从管样1-1爆口部位与开裂部位取样进行断口扫描电镜观察，由于断口表面存在附着物，对断口弱酸清洗后进行观察，结果见图1-5、1-6.可见断口呈脆性断裂特征，断面上可见沿晶开裂特征。

2.5硬度检测分析

在1-1管样母材与对接焊缝部位、1-3管样母材、1-4管样母材、1-1管样爆口部位取样进行硬度值检测，试验机型号为HVS-50，试验载荷为10kgf,加载时间为10sec，硬度值检测结果见表1-2.DL/T438-2009《火力发电金属技术监督规程》中对20硬度值要求为106~159HB，约为111~168HV.DL/T869-2012《火力发电厂焊接技术规程》中对焊缝硬度合格标准要求为：同种钢焊接接头热处理后焊缝的硬度不超过母材布氏硬度加100（HBW），且合金总量小于或等于3%时，布氏硬度值不大于270HBW；焊缝硬度不应低于母材硬度的90%。

表1-2硬度值检测结果（HV）

由表1-2可见，1-1、1-3、1-4管样基体的硬度值满足标准要求；1-1管样开裂部位对接焊缝的硬度值满足标准要求；1-1管样爆口部位硬度值与1-1管样基体硬度值未见明显差异；爆口部位管样外壁的硬度值略高于管样内壁的硬度值，这可能与爆管过程中外壁存在轻微的形变及爆口内壁存在一定的脱碳有关。