不锈钢锅炉管的失效类型主要有过热破裂、磨损失效、腐蚀失效、焊接泄漏、钢材误用等。分析故障特征和原因,并提出相应的预防措施。
与机械设备相比,不锈钢锅炉管不存在运动机械的磨损、振动和高疲劳等问题,但由于工作条件差,受纯碱和水质、运行条件、烟囱等因素的影响。气流及其他情况爆炸事故多发,据统计,2003年中铝山西分公司热电厂8#炉关闭15次,其中6次因3次爆炸关闭。 2004年关停7#炉7座,其中漏管3次,停炉4次,占57%。因此,防止不锈钢锅炉管爆炸成为提高电厂安全经济运行的关键。不锈钢锅炉管的主要失效类型有:过热管破裂、磨损失效、腐蚀失效、热疲劳失效、焊缝泄漏、钢材误用等。
1 过热爆管
过热管按温度范围的不同分为长期过热管和短期过热管。
1.1 管子长期过热
如果过热范围不太大,材料的持续强度会下降,蠕变率会增加,不锈钢管会膨胀直至破裂。这称为长期过热破裂。 1) 故障特征。断口一般粗糙而脆,边缘粗糙无光泽,一般呈阵风状小而膨大,外表面有厚厚的氧化膜,内外壁有许多纵向裂纹。进水口开不明显,断裂处的不锈钢管周长通常增加较少,结构变化频繁。碳化物明显球化,珍珠岩石墨化,有时偏析到晶界,使合金元素从固溶向碳化物转变,在晶界形成蠕变孔,蠕变降低了材料的断裂韧性和塑性。 2)失败的原因。不锈钢锅炉管长期在过热状态下运行,可能是锅炉过载、汽水循环不良、燃烧中心偏离和内部污染等原因造成的。管壁。 3) 预防措施。运行工况稳定、运行温度监测、燃烧条件调整和改善、锅炉酸洗、内壁除垢
1.2 短期过热管破裂
1) 故障特征。缝隙边缘锋利而薄,靠近缝隙的不锈钢管有较大的鼓包,缝隙常呈大喇叭形,外壁未氧化,无与缝隙平行的轴向裂纹。裂纹部位的金属组织结构因过热程度不同而不同淬火组织或淬火组织中常加入铁素体裂纹硬度明显高于其他部位管壁温度为Ac1以下管子破裂后的组织拉拔铁、体和珠光体,管壁温度为Ac1Ac3或更高,组织由断裂后喷射的工作液的冷却能力决定,可分别得到低C马氏体、贝氏体、珠光体和铁素体.身体的力量,钢铁已经急剧下降。
2)失败的原因。异物堵塞不锈钢管、锅炉燃烧不稳定、蒸汽流量低、汽水层、温度控制不准确、结垢等。
3) 预防措施。它去除炉内的异物,稳定操作条件,并改善燃烧条件。
2磨损失效
1) 故障特征。磨损区明显,磨损变薄直至管子破裂,与粉煤灰的攻角为3045时磨损最大。
2)失败的原因。煤质差,飞灰伴有硬质颗粒清洁不锈钢管表面。 3) 预防措施。选择合适的煤种,合理设计省煤器结构,保证局部烟速不会过高,安装阻流板,不锈钢管表面安装耐磨罩。
3 腐蚀失效
3.1 外管壁高温腐蚀
1) 故障特征。裂纹短而粗,裂纹中充满腐蚀性介质和产物,具有腐蚀性硫的特性,开裂倾向超晶。
2)失败的原因。
a) 燃料中的硫成分引起高温腐蚀,燃烧后产生硫氧化物,使管外壁变薄腐蚀,因不能承受管内压力而发生破裂泄漏.
b) 管壁承受轴向交变应力,这可能是由于锅炉启停时的热胀冷缩,以及炉管振动引起的。
3) 预防措施。改进交变应力集中区的构件结构,避免运行时的机械振动。
3.2 外管壁低温腐蚀
它通常发生在烟道温度较低的省煤器和空气预热器中,后者危害最大,在烟气中,它被气态SO和水蒸气结合形成硫酸液体,加速外腐蚀。是管壁低温段省煤器腐蚀造成泄漏的原因之一。在低温下,SO被催化剂转化并增加,这是与高温腐蚀时产生的SO最大的区别,低温腐蚀影响锅炉的安全经济,需要彻底预防和管理。预防。提高空气预热器冷酸温度,采用低氧燃烧,降低烟气露点,定期吹除油烟,保持受热面清洁,使用耐腐蚀材料。
3.3 氧腐蚀
1) 故障特征。省煤器、过热器、给水管内壁腐蚀呈点状或坑状腐蚀区域无过热可能存在腐蚀疲劳裂纹省煤器和给水管主要发生在运行过程中,停炉时发生。
2)失败的原因。 a) 管内壁保护膜破裂,破裂时发生电化学腐蚀。 b) 弯头中的应力集中会促进点蚀。 c) 弯头的热冲击使弯头内壁产生疲劳裂纹。 d) 炉子关闭时管道中有水。
3) 预防措施。使用前,加强对不锈钢锅炉管的保护,保持水质合格,严格控制PH值和含氧量,注意锅炉保护。
4 热疲劳断裂
此类损坏主要发生在金属温度变化较大的过渡点,如无保护套的汽包给水管孔、省煤器、水冷壁、下联箱、减温器等。
1) 故障特征。出现大量裂纹,但无明显塑性变形,裂纹沿晶粒延伸,裂纹周围存在腐蚀产物,珠光体量减少,通常伴有局部过热和球化,组织为铁素体和珠光体,和粒状添加碳化物。
2)失败的原因。温度循环变化,导致更高的交变压力和损坏,机械限制在应力集中产生裂纹。
3) 预防措施。 a) 改进构件结构以适应热负荷的强烈变化; b) 启动时,提高进入集管等厚壁部件的供水温度。 c) 控制减温器的温度。 d) 解除机械约束以减少应力集中。
5 焊缝泄漏
焊缝质量过低,造成作业时漏气。主要的预防措施是加强焊缝质量检查。 1994年因蒸汽管道误用钢材发生铝厂爆炸事故,采取了预防措施,如对钢材在使用前和使用过程中进行光谱分析,加强对钢材的管理,防止误用钢材。金属零件。