电厂锅炉水冷壁腐蚀性爆管原因分析及对策
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电厂锅炉水冷壁腐蚀性爆管原因分析及对策
发布时间：2021-05-25T03:12:20.419Z 来源：《防护工程》2021年4期 作者： 黄尧
[导读] 近年来，随着电厂机组容量的提高，机组运行的稳定性和安全性也受到了严重考验。发生了水冷壁爆管现象事故，成为机组异常停机的主要原因。如果发生爆管，电厂将遭受巨大的经济损失，可能造成生命损失。本文总结电厂冷壁爆管的常见原因，提出相应对策，为
处理发厂冷壁爆管提供参考。
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摘要:近年来，随着电厂机组容量的提高，机组运行的稳定性和安全性也受到了严重考验。发生了水冷壁爆管现象事故，成为机组异常停机的主要原因。如果发生爆管，电厂将遭受巨大的经济损失，可能造成生命损失。本文总结电厂冷壁爆管的常见原因，提出相应对策，
为处理发厂冷壁爆管提供参考。
关键词:火电厂;水冷壁;爆管;原因;措施
电厂锅炉冷壁高温腐蚀已成为发电厂安全运行的主要风险。一些燃煤发电厂也有高温腐蚀，此外，为了控制NOx的排放，炉内采用分级燃烧或低氮燃烧，在锅炉冷壁附近创造还原性氛围，加剧了锅炉冷壁的高温腐蚀，还发生了由以下原因引起的水冷壁破裂事故，因此，
迫切需要研究锅炉冷壁高温腐蚀，根据冷壁腐蚀特性、锅炉运行方式和设备状况确定高温腐蚀原因，并找出预防和应对方法。
一、水冷壁爆管主要原因分析
从理论上讲，水冷壁爆管的原因是多方面的，绝大多数爆管事故不是单一原因造成的。根据工作经验和典型案例，分析了火力发电厂水冷壁爆管的主要原因。
1.材料控制缺陷。是水冷壁的基础质量，用料不当或原材料质量不合格，必然造成严重后果。近年来，电厂物资管理趋于规范化，物资确认手段相对先进，因此，电厂物资管理中不存在物资滥用问题。然而在某些情况下，由于各种原因，可能会使用不合格的材料。
2.焊接缺陷。近年来，电厂水冷壁管的耐磨防爆性能越来越受到人们的重视，在每台机组的检修中，几乎所有的水冷壁管都需要更换。水冷壁换管的焊接质量直接影响机组的安全运行，如果焊接接头存在裂纹、未焊透、未熔合、夹渣等有害缺陷，在运行中极有可能发生爆
管事故。对某300MW机组水冷壁焊接缺陷进行了统计分析，返修片子缺陷率为4%未熔合，25%未焊透，56%气孔，15%多孔密集。焊接缺
陷主要为未焊透和气孔，占81%，但这些数据来源于锅炉的统计数据，也在一定程度上反映了冷壁焊接的主要缺陷。这种焊接缺陷不仅存
在于水冷壁管的更换焊口中，还可用于散热器与冷壁管的焊接，由于对鳍片与管子的焊接质量重视不够，鳍片与管的焊接成为冷壁的薄弱
环节。维修时，鳍片焊接通常在维修结束时进行。该工艺剩余时间有限，未充分考虑鳍片焊接。因此，它没有加压，因此在焊接过程中存
在许多无证操作现象，为了赶上工期，焊接大电流的采用，因可以提高焊接速度，但也会产生较高的焊接残余应力，严重时会在水冷壁管
的焊接过程中产生裂纹或烧穿。
1.管壁变薄。如果水墙壁厚降低到最小允许厚度以下，则会发生管爆事故。磨损和腐蚀是火电厂水冷壁管减薄的主要原因。（1）壁薄。水冷壁管磨损的主要原因是炉内燃料的高速流动，这是循环流化床锅炉中普遍存在的现象。循环流化床锅炉的燃料颗粒大、移动快，
容易造成炉管磨损。水冷壁管磨损的另一个原因是结构设计不当。如果锅炉的某个部件设计不当，该部件就会频繁磨损。锅炉长杆吹灰器
设计不当，会造成附近水冷壁管的吹损和减薄。（2）气体腐蚀。冷壁碳钢管高温氧化形成的氧化皮结构复杂。从铁的氧化皮结构可以看
出，它是由几层不同的铁氧化物组成的。各氧化铁层的厚度与氧化温度、氧化时间、大气成分及铁碳合金成分有关。在铁的氧化皮中，FeO
是p型半导体氧化物。在高温下，许多铁离子借助于FeO晶体中大量的阳离子空穴而扩散，并在氧化皮/气体O2界面上氧化。氧化铁是一种不
稳定物质，没有氧化性能和保护作用。另外，水冷壁碳钢在高温下与气体介质如O2、H2O、H2等气体相互作用时，这些气体可能与表面的
Fe3C发生反应，导致表层渗碳体减少，称为脱碳。脱碳，由于气体反应物的形成，导致表面膜的完整性被破坏，从而降低膜的保护作用。脱碳的结果也会引起金属力学性能的变化，降低其表面硬度和疲劳极限。
4.过热水冷壁管。当炉膛直接暴露于火焰高温辐射之下，管道堵塞或水流不畅等异常运行状态可能导致冷水冷壁管温度过高。冷壁管过热可分为长期和短期过热。长期过热是指冷壁在允许的工作温度下长期运行。长期管过热会提高材料偏差的敏感性，降低高温断裂强度，
导致管破裂。长期过热爆炸的主要特点是管径增大较小；小切口，粗糙部分；破损的边缘是钝化的而不是切割的；切口附近存在平行于切
口的轴向裂纹；外表上有氧化的皮肤短期过热意味着冷却条件恶化，温度迅速上升，钢的短期抗拉强度急剧下降，塑性首次出现变形，管
壁变薄，爆炸发生。短期过热爆炸管的主要特点是:管变形，裂纹尖锐；管内壁几乎没有氧化皮；裂纹金相组织为MCU或MCU，裂纹硬度
提高。无论是长期过热还是短期过热，由于冷水墙运行条件差和水循环运行不良，温度都在上升。
二、应对措施及建议
1.严格控制材料质量。材料是所有工艺的基础，必须严格控制。在采购材料时，应选择大型工厂的产品，必要时进行现场验收，以确保材料的化学成分和物理化学性质符合相关标准。材料验收合格后进行验收，委托具有相应检验资质的单位检验材料的化学成分和力学性能，合格后使用。采取必要措施禁止材料的滥用。
2.严格控制焊接质量，为避免冷水管焊接中出现过大缺陷，应控制焊接工艺。在源位置控制流程。严格控制材料、人员资格、焊接工艺、检查等方面的每项操作。为了防止材料的滥用，确保焊工持有就业许可证，并确保焊接过程的准确性。焊接工艺完成后，由合格单位
对新焊接接头进行无损检测。同时提高机翼焊接质量也很重要机翼焊接还应规定相应的焊接工艺，未经许可不得上岗。必须留出足够的操
作时间，以避免由于拆卸和修理而造成焊接质量差。
3.防止水冷壁管磨损和腐蚀的有效措施是将水冷壁管表面涂上防磨漆。在严重磨损的情况下，可将喷涂与防磨挡板相结合。条件允许时，分析炉膛和燃烧方法，在进行机组深度检修的同时进行改造，从根本上解决磨损问题。同时必须严格控制炉内煤粉的质量和粒度。冷
壁管道硫腐蚀的主要原因是煤燃烧，锅炉煤的质量应严格控制，应注意火力发电厂煤的质量控制，严格控制其硫含量，使其符合标准，避
免在300至500℃的范围内，烟气的腐蚀速率每升增加50℃就增加一倍。因此，应保持炉内燃烧状态，以避免加热表面的局部温度过高。
4.防止冷水壁管温度过高运行。加强锅炉运行管理，严格监控冷水墙运行，防止过热和过压运行。加强锅炉化学监测，保证汽水质量，避免因水质差导致冷壁结垢结，造成局部过热。维护时，要做好防磨防爆工作。对于条件异常的管道，可以割管执行物化检验。检修完成
后，应检查并清理冷水墙内的碎片，防止碎片堵塞造成过热；如有必要，清洁锅炉。
电厂水冷壁爆管的原因多种多样。本文总结了几个原因，并提出了适当的措施。在实践中，由于机组容量和参数不同，冷水壁爆管不是由单一因素造成的，维修时应做好防磨防爆工作。同时，如果更换冷壁管，必须严格控制焊接过程中的所有因素。冷水墙爆炸事故发生
后，应认真分析原因，吸取经验教训，改进缺陷，防止类似事故再次发生，确保机组安全稳定地运行。
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