余热锅炉受热面管泄漏失效探究

刘亚培

东莞深燃天然气热电有限公司 广东东莞 523000

[摘要]伴随能源结构及各项政策的不断调整，天然气属于清洁能源，其应用范围在不断扩大，这也对余热锅炉实际运行过程的安全可靠性提出更高要求。因余热锅炉当中受热面管的泄漏失效是制约着锅炉总体运行安全的重点问题。故本文主要围绕着余热锅炉当中受热面管的泄漏失效情况及其解决对策开展深入的研究和探讨，仅供参考。

[关键词]余热锅炉；泄漏失效；受热面管

前言：

本文将以结合工程案例对余热锅炉受热面管泄漏失效问题开展综合分析，并提出相应的解决措施较为必要。

1、实例分析

1.1工况

某厂区在对9F以上机组卧式的余热锅炉开展机组调试相关工作期间发现，其热面管模块底部位置有滴水现象存在，从前期整体启动到泄漏失效情况被发现后停机共13d，处于满负荷状态下运行时间约10h。经停机检查了解到，部分受热面管的内部腐蚀现象严重。该锅炉内部共有5125根受热面管，其中有21根发生泄漏问题，内壁腐蚀严重但并未泄漏受热面管有140根。对此，现结合该厂区余热锅炉实际情况，对余热锅炉当中受热面管的泄漏失效开展实例分析。

1.2检测分析

1.2.1在分析元素成分层面

借助激光质谱专用仪器对于试样管材料及其焊缝实施光谱分析，分析数据和现行标准相比较分析后了解到，光谱分析最终结果当中化学成分与现行要求相符，表明该厂并未使用错焊材及钢材[1]。

1.2.2在裂纹表面部位缺陷检测层面

通过解剖试样，实施表面处理之后，结合宏观检测不难发现样管内部有横向多条裂纹存在，部分裂纹已经明显贯穿，还有部分并未贯穿，因考虑调试运行期间受热面管多次有泄漏失效情况出现，故该缺陷问题暴露有着延迟性存在。

1.2.3在微观金相、电镜及射线分析层面

裂纹周围组织为F+P，与裂纹宏观层面形貌分析相结合可确定的是，裂纹从属脆性断裂，若想要更进一步将脆性断裂情况诱发原因确定下来，还需对试样开展电镜分析。结合图1的电镜扫描显示可了解到，裂缝表面部位覆盖着黑黄色的一层腐蚀产物，有腐蚀性过渡区域明显存在。电镜扫描下通过细致观察能够了解到，腐蚀产物总体生呈多面体状，且边缘棱角较为清晰，该腐蚀产物和金属实际存在取向有着密切联系。裂缝边缘和金属连接部位端口形貌较为突出，二次裂缝大量存在，都是沿晶开裂，属于应力腐蚀典型开裂。1000倍率条件之下腐蚀产物表面明亮，呈较低的导电系数，成分疑似为FeO3或是FeO4；此外，借助X射线的电子能谱专用仪器，对黑黄色的腐蚀产物开展成分鉴定分析后，在鉴定元素上主要包含着P、Na、O、Fe。经分析了解到，Fe元素实际存在形式是FeOa或者FeO3存在于Na元素当中。

图1电镜扫描下腐蚀性过渡区域显示结果示意图

1.3泄漏失效具体分析与其解决措施

1.3.1失效分析

9F以上机组卧式的余热锅炉前期调试运行整改过程当中，受热面管产生了泄漏失效情况，共包含10处，发生漏水位置集中于管子弯头及其对接焊缝、管子和鳍片焊接位置，漏水失效所具体特点集中表现于：＜1MPa低压条件下发生泄漏，且泄漏并非同天发生；泄漏位置处于过热装置管系下端位置，集中过热装置管系内部最右五排位置[2]；泄漏失效发现位置应力相对集中。在停炉后，将锅筒打开，经细致检查该锅筒内件后可发现有3组波形板的汽水分离装置，过热器管系最右侧提供着饱和蒸汽所在1组的汽水分离装置波形板明显发生脱落情况。对于漏水处样管开展表面检测，并通过实施微观金相、现场电镜扫描和X射线的能谱分析等发现，其裂缝周围组织是F+P，整个裂缝呈复式裂缝形态，裂缝内部有黑色的腐蚀产物存在。电镜扫描及分析后发现，腐蚀产物和金属实际存在取向有着密切联系，有着较多的二次裂缝很多，大部分沿晶开裂，与脆变特性相符。X射线的能谱仪器之下，对去腐蚀产物基本化学成分实施定量分析后可确定的是，腐蚀产物是FeO3或是FeO4。该产物内部是Na元素和千分之一以下P元素。在单一金属材料当中，无Na元素存在，重复考虑煮炉所用碱液多是NaOH，过热装置管系处于煮炉节点，由于波形板的汽水分离相应元件脱落，以至于汽水分离呈较差效果，蒸汽携带着碱液及锅水进入到过热装置管系下部，在充分蒸发后，促使高浓度的碱液形成，OH和材料之间产生各种化学反应，生成物最终是FeO及FeO3。由此可了解到，过热装置管系处于煮炉运行整个过程当中完全满足于碱脆基础环境条件主要包含着，高温、高苛性的碱浓度及高拉伸应力等。通过各项检测分析后，可确定泄漏部位和苛性脆化基本特征相符，苛性脆化致使材料破裂情况出现，最终致使过热装置部件处于调试运行阶段有漏水情况出现，是受热面管泄漏失效的重要诱因。此外，发现蒸发装置及上下级的省煤装置受热面管相继有局部腐蚀这一情况出现，位置分别是临近下级省煤装置进口集箱第一及二排的省煤装置管子位置；连接着上级的省煤装置出口集箱部位第一排的省煤装置管子弯头位置；连接着蒸发装置出口集箱处第一排的蒸发装置管子弯头位置；结合图2当中显示可了解到，受腐蚀受热面管外壁位置凹坑、点蚀现象明显，腐蚀深度在0.5mm以上，部分区域明显已穿孔泄漏，周边受热面管由于受到汽水冲刷所影响，致使冲蚀减薄情况出现；对锅炉运行期间实施检查后发现8m层的高压过热器所在出口疏水管座明显有泄漏现象出现，局部温升，冒出少量蒸汽，泄漏点在管座角的焊缝下沿位置，沿着管座处角焊缝和母管热影响的融合线呈横向开裂，总体开裂长度达到45mm。

图1蒸发装置与上级的省煤装置受热管整个腐蚀区域示意图

图2 出口疏水管座的泄漏失效情况示意图

1.3.2解决措施

那么，通过以上对于9F以上机组卧式的余热锅炉前期调试运行整改过程当中，受热面管总体泄漏失效具体情况所开展分析、全面了解后，确定如下解决措施或方案：一是，对该9F以上机组卧式的余热锅炉当中已受损的过热装置系，实施更换处理，对于锅筒内部已脱落波形板的汽水分离相应元件实施修复处理；二是，充分考虑到实现余热最大化利用及投资经济可行性相关因素，把下级的省煤装置管材改成耐低温的腐蚀性质ND钢材，确保低温腐蚀所致省煤装置管子不会再有泄漏失效情况出现；三是，针对部分存在泄漏失效问题的蒸发装置和上级省煤装置出口集箱，应当及时移至管箱外部位置。经过结构整改后，烟道当中烟气的流动死区得以有效消除，受热面管整个管壁可得到烟气有效冲刷，烟气涡流所致积灰现象得以避免，受热面管不会再有低温腐蚀相关泄漏失效情况出现；四是，针对高压过热器所在出口疏水管座明显有泄漏失效问题。结合裂纹整个打磨消除过程，裂纹沿着角焊缝下方呈横向延伸，整个表面由45mm逐渐扩展至内部50mm，无纵向裂纹，不会对母管造成影响。故选择手工打磨处理，将裂纹消除，经PT检测分析，确认裂纹已经完全消除后，打磨焊接坡口角度，再手工预热至150-200℃，实施焊接修复处理，焊后清理好整个表面焊缝，确保焊缝和管道能够圆滑过渡。

2、结语

综上所述，针对余热锅炉当中受热面管所产生的泄漏失效相关问题，需要技术员通过积极开展元素成分现场测定分析、裂纹表面部位缺陷检测及分析、微观金相、电镜及射线分析等，将泄漏失效的具体情况与其诱因确定下来，以此提出最具针对性及有效性的解决对策，便于尽最大可能地维持整个余热锅炉的运行安全及可靠性。

参考文献：

[1]袁浩,高惠华,肖申,等.一起余热锅炉低压蒸发器泄漏故障分析[J].湖南电力,2021.

[2]陈鑫,董树青,杜双明,等.热电厂余热锅炉疏水管爆管失效分析[J].热加工工艺,2021,50(10):3.