电厂锅炉水冷壁腐蚀性爆管原因分析及对策

电厂锅炉水冷壁腐蚀性爆管原因分析及对策

朱旺

四川广安发电有限责任公司  四川 广安   638000

摘要：近年来，随着科学技术的高速发展，现代化的电厂锅炉技术也得到不断发展。电厂锅炉是电厂的关键设备，一旦它发生泄漏会引起锅炉内部水位变化，这不但影响电厂的稳定运行，而且还会引发安全事故，威胁到广大职工生命。因而电厂锅炉泄漏不单是一个技术问题，更是一个安全问题。因而这就要求安全管理人员、操作人员和维护人员要在日常运行中及时发现锅炉设备隐患，同时也要清楚了解锅炉设备的设备参数、特点和泄漏原因面安全人员要及时制定有效措施避免发生设备事故和安全事故，使锅炉处于安全平稳运行。

关键词：电厂锅炉；水冷壁；腐蚀性爆管；原因分析；对策

1调查及原因分析

1.1追溯调查

结合水冷壁宏观检查、金相分析以及力学性能，总结出上述缺陷水冷壁管有如下特点：

(1)缺陷水冷壁的内表面附有大量水垢，且集中于向火侧，背火侧基本光滑；

(2)炉管外部形态基本正常，无明显腐蚀特征。坑穴状腐蚀发生于向火侧水垢处，背火侧管内形态良好，无明显缺陷；

(3)炉管力学性能正常，有明显结垢特征的炉管皆伴随有球化情况，球化等级不一致。说明炉管内部结垢后，20G管材的导热系数变差，向火侧管壁温度高，结垢严重的炉管金属球化速度加快。开展如下调查工作：

追查2016年1#机组大修时割管检查结果，情况见表1：

表1 2016年1#机组大修时水冷壁割管检查结果

从表1可知，1#锅炉炉管在2016年割管检验时，垢量已经超标，需要进行酸洗除垢，但当时因大修工期原因，实际酸洗工作未开展。

随机抽查2019年9月-12月炉水品质化验结果情况，见表2：

表2随机抽查2019年年底1#锅炉炉水水质情况

由表2可知，炉水水质主要指标控制基本正常，虽偶有超标，但能很快调整至达标范围。

1.2原因分析

炉管向火面表面出现缺陷的可能原因主要为应力断裂、腐蚀、疲劳、磨损、质量控制失误（含外力影响）等，每一种失效形式起因及特征表现方式不一。应力断裂主因是过热运行；疲劳失效时伴有氧化皮、裂纹特征；管壁冲击磨损发生于外壁，主要外观特征为外壁减薄；炉管高温腐蚀与低温腐蚀发生于烟气环境中，主要失效宏观特征坑穴状、麻点或浅沟槽，覆盖有灰及铁质氧化物质，发生部位在炉管外壁。

本案例中，由于缺陷水冷壁基本不存在过热运行工作环境、炉管外壁正常、无横向裂纹等特征，加之综合检查分析情况并结合理化分析结果，判定此次集中性爆管故障原因为垢下腐蚀（碱腐蚀）。钢电1#锅炉于1994年投运，运行至今已经有25年，垢量日积月累加之炉水电导偶有超标，根据表2中结果显示，水冷壁积垢量已经超出正常范围。

当受热面管内壁有水垢时，由于垢的传热性很差，垢下金属管壁的温度升高，渗到垢下面的锅炉水会发生急剧蒸浓，炉水的高度浓缩，炉水中的OH-在垢层下方富集，具有很强的侵蚀性，水冷壁内壁保护膜受到破坏，铁和水形成碱性电池，发生碱性腐蚀，伴随有氧腐蚀（缺陷炉管内部有黑红色铁氧化物等生成物）

电化学腐蚀主要化学反应式为：

阳极Fe-2e→Fe2+

阴极2H++2e→H2

垢层下方的生成的H2与钢中的渗碳体反应后铁的体积缩小，结构变化使得水冷壁管强度降低，加之垢层导致炉管工作温度升高，球化速度加快，金属管薄弱处无法承受管内汽水介质压力，导致爆管事故发生。

2电厂锅炉水冷壁泄漏解决对策
　　根据电厂锅炉水冷壁泄漏的原因，笔者从安全角度出发借鉴其他单位经验与设计人员、设备人员和生产操作人员探讨，并制定出以下措施减少电厂锅炉水冷壁泄漏故障发生供国内相关单位参考。
　　2.1优化电厂锅炉设计
　　在设计过程中，设计单位要依据用户需求制定一个完整的设计方案，然后进行系统分析，按照模块化的方法对系统中的每一个部分和环节进行设计，设计完毕后还要进行系统仿真试验。与此同时，设计单位在锅炉设计过程中还需要借鉴用户单位得使用经验和兄弟单位得设计经验，全面分析电厂锅炉在使用过程中发生泄漏的原因和哪些位置易发生泄漏，并针对泄漏的原因和易发生泄漏的位置进行设计优化和修改。

2.2合理安排锅炉起停
　　由于频繁起停会导致电厂锅炉水冷壁泄漏故障，所以制定合理的锅炉起停十分重要。在锅炉平稳运行的情况下，尽量延长定修周期，从而减少电厂锅炉得起停次数，保持它的稳定运行状态。利用现代技术对其状态进行检测，强化保养减少停机维护。做好状态和预防性维修，提前规划好定修项目，减少故障停机次数。在锅炉检修完成后，进行仔细检查和做好项目验收，避免运行中出现故障。做好锅炉运行状态监测，保证电厂锅炉长时间稳定运行。
　　2.3保障内部水循环顺畅
　　电厂锅炉内部水循环是否流畅对于电厂锅炉的稳定运行至关重要，因此，为保障锅炉内部水循环流畅，一方面在设计上要与现代化传感器技术相结合，利用现代化技术对它进行检测；另一方面要安排人员对其状态进行定期检测，保证内部水循环流畅。在定修过程中，要改善锅炉内部水循环受阻的部位，从而减少水循环受阻。在定修时也要对锅炉内部结垢进行清理，保障内部水循环流畅。若采用加酸和加热得方法进行除垢，需要严格控制酸浓度和温度，避免对锅炉内部造成腐蚀。

　　2.4做好泄漏点统计和分析
　　笔者根据自身的生产实践结合国内一些文献发现，一些电厂锅炉使用单位存在哪里出现问题就修哪里，并且一直重复着这样工作，这只能暂时的解决锅炉运行中的泄漏，但是效率低下。结合设计图纸，运用统计学方法对一段时间内发生泄漏得故障点进行统计分析，对锅炉运转状态进行详尽分析，在检修过程中认真研究分析每一处泄漏点得泄漏原因并进行总结记录。将锅炉故障点统计，运行状态、原因分析、检修记录结合在一起形成一个数据库，将有利于电厂锅炉的运行、保养和维修。利用这些记录可以指导定修人员，做出常见故障点的定修安排和检修方案。
　　2.5做好人员培训
　　为了有效地保障锅炉稳定运行，对操作和维护人员培训，是非常重要的。锅炉的稳定运行离不开工作人员参与。电厂锅炉稳定地运行需要大量的专业人才，他们能够通过专业知识和技能处理电厂锅炉运行中的各种问题，最大限度地保证电厂锅炉稳定运行。因此，定期组织人员培训是非常必要的。人员培训可以从对设计图纸学习，理论培训，事故案例和职工之间互相交流等几个方面着手。

结束语
　　电厂锅炉水冷壁泄漏是电厂锅炉得主要故障，它严重影响着电厂的日常稳定运行和安全，降低了电厂的经济效益。因此，电厂锅炉在生产运行、养护、维修过程中，工作人员一定要认真监测和全面调查分析它的运行状态，认真统计、分析、总结它的主要故障原因，并制定出长期有效的措施。

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