1工况条件及腐蚀情况宏观检查

    某电厂燃煤锅护的燃料为褐煤。锅炉的烟气温度为1050-1100℃，水冷壁为锅炉的蒸发受热面。该锅炉水冷壁为鳍片管结构。水冷壁管的规格为 38 mm × 5 mm不锈钢管。材质为西德进口钢材2520。管内壁温度约为370℃.运行10余年。靠近鳍片处受热面管壁上粘附着一些颗粒状物质，造成管壁粗糙不平;受热面的管冠处出现大量腐蚀坑.腐蚀坑形状不规则、尺寸在1mm X 1 mm-2 mm X 2 mm之间.深度在0.1 mm-0.3mm之间.对比分析命近鳍片处和管冠处的腐蚀产物以及管冠处腐蚀坑的形成原因。

2金相检查

    将不锈钢管的横截面预磨抛光，用4%酸酒精侵蚀.制得金相样品，再用金相显徽镜观察横截面和腐蚀产物形貌.水冷壁管横截面的金相组织为铁素体+珠光体.不锈钢管的受热面覆盖着腐蚀产物，管冠处的腐蚀产物厚度不均匀、有些腐蚀产物似楔子伸向基体，最深处达0.35 mm.局部地方有腐蚀产物剥落现象，靠近鳍片处的腐蚀产物厚度较均匀。

3显微分析

    用线切割方法截取水冷壁管，扫描电镜(SEM )观察其受热面的表面形貌.受热面管冠处、有形状不规则的腐蚀坑，高倍观察发现腐蚀坑底部腐蚀产物有龟裂现象，有些地方腐蚀产物有孔洞.靠近鳍片处受热面管壁上粘附着一些颗粒状物质.造成管壁粗糙不平.

    用扫描电镜上的能谱仪(EDS)分析不锈钢管受热面物质的化学成分，结果列于表1，可以看出虽然管冠处和靠近鳍片处的表面形貌不一致，但面扫描的结果显示它们表面物质的化学成分相当，除含有Fe元素外，还含有一定数量的S,AI,Si,K等元素，这些元素可能来自烟中的灰份。

    将不锈钢管横截面预磨抛光，采用定点测a方式用电子探针由外表面向荃体依次定量测童腐蚀产物和基本的化学成份，结果列于表2中.其中第6点和第10点为基体的成分，其余点为腐蚀产物的成分.可以看出管冠处和靠近绪片处受热面的腐蚀产物化学成份相当，都含有较多硫元素，最多处重量百分比超过20%，图3为硫在腐蚀产物中的分布.在腐蚀产物表面吸附一些AL,Si和少量K元素，产物内部A1,Si,K较少，说明Al,Si,K来自枯附在表面的灰份.在基体中Mo,Si,S等元家含t墓本符合15Mo3的成份范围。

    用X射线衍射分析仪分析腐蚀产物的相组成.首先将黏附在不锈钢管上的颗粒状物质和较疏松的腐蚀产物刮下，研磨成较细的粉末，进行X射线衍射，对管冠处管壁进行原位X射线衍射分析，结果显示它们的衍射峰相一致.腐蚀产物主要由Fe3O4 , Fe2O3和FeS组成。

4腐蚀坑形成原因分析

    结合电子探针和能谱仪分析结果，可以看出腐蚀产物中含有S元素，最多处达20%(重量百分比),X射线衍射分析表明腐蚀产物主要由Fe3O,,Fe2O，和硫化物((FeS)组成，分析认为腐蚀产物是在高温载化和硫腐蚀过程中形成的.水冷壁管的受热面与锅炉内的高温烟气接触，烟气中的氧将与不锈钢管表面层起作用，产生高温氧化现象，在这一过程中，金属表面生成氧化膜.碳钢约在570℃以下，氧化膜由Fe3O。和Fe20，组成，含氧比例较大的Fe2O3在外面，这种氧化膜能起到良好的保护作用.考虑到不利因索后，一般认为碳钢在540℃以下不必担心氧化间题，碳钢的热强性在500℃以上明显下降，故碳钢的使用温度取决于热强性，所以对水冷壁管15Mo3材质而言，高温权化不是主要问题.

    高压锅炉水冷壁管的外壁常发生高温硫腐蚀.在然烧器高度区域内，尚未燃尽的火焰直接冲刷水冷壁管.由于继续嫉烧，消耗大量氧，形成还原性或半还原性介质条件，在这种情况下产生硫腐蚀现象。

    煤粉中黄铁矿(FeS2)冲到管壁上因受热分解出自由的原子硫和硫化亚铁，当壁温约为350℃时，原子硫与铁发生反应，生成硫化亚铁(FeS).而后缓慢氧化生成黑色的磁性氧化铁(Fe3O4).腐蚀产物中含硫量高及硫化物相的存在，说明硫腐蚀是引起腐蚀和腐蚀坑形成的主要原因。

    SEM观察结果(图2)看出腐蚀产物龟裂，有孔洞，说明腐蚀产物膜有不完整性，S,O等元素在膜开裂处向内扩散，不断与铁发生反应，形成铁的硫化物和氧化物，腐蚀产物局部剥落形成腐蚀坑.同时在腐蚀产物开裂处。腐蚀不断径向发展，形成楔子样的腐蚀产物。

5结论及防护措施

    根据上述实验和分析，初步认为水冷壁管受热面管冠处腐蚀坑是由于硫腐蚀造成的，腐蚀坑有向径向继续发展的可能性.靠近鳍片处受热面上的腐蚀产物与管冠处腐蚀产物相同，由于靠近鳍片处相对背风，煤燃烧产生的粉尘和剥落的腐蚀产物在此枯附.建议尽量使用含硫量低的煤;在然烧的过程中增加供氧量，避免形成还原或半还原性气氛.以控制硫腐蚀.同时对腐蚀情况定期检查，以免发生事故.也可以采用相应的涂层进行防护。