永安火电厂6号炉水冷壁爆管分析
铖生,)(
第19卷第2期(总第73期)福建电力与电工1999年6月 ,
永安
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厂
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嚣1'1I10,(福州福建省电力试验研究所张明芳'U,ql1I1上l摘要对永安火电厂6妒
水母壁爆管进行试骚分,1.1-.峭i,k其失效展固是水质,壁温及焊接艺综夸作用的
关键词水母壁热影响区垢下腐蚀氩脆
1概述
l997年?月5日永安火电厂6炉水玲壁甲角三 次风炉前打焦门左数第三根管子(
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
为st458-.规 格为60mitt×5mm焊缝附近发生开裂事故.其爆管 位置如图1所示.该管当年7月2日采用电焊打底电 焊盖面工艺进行焊接,这段时间共起停炉四次,超温运 行两次
左
侧
墙
第三撮
口炉前打焦
门
囤'爆管证置示意图
2试验分析
2.1外观检查
割管样外壁呈褐色,氧化层较薄.管径无胀粗,管 外壁有销钉,其中新管段长70mm,旧管段长10mm. 裂纹位于新管段向火侧焊缝附近.精环向裂透35mm 长,两边备向新管母材扩展呈脆性断?如图2所示 .I牲雕-,
2.2垢样成分分析
取管子内壁裂纹附近长条状凹坑与母材凹槽处氧 化铁垢做垢样成份分析,结果见
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
1.
衰1垢样舟斩结果
舟析项目定值分析项目测定值
900?灼斑增量Al203
o2CaO+M
Fe38050Zn012.0
0
由表1可以看出.垢样中氧化铁成分占8050. 氧化铜成分占5.70,其余为钙,镁,锌,硅等氧化物. 另从该炉[997年7月份起汽水质量运行月报表得知. 给水铁离子含量检查台格率为t00.pH值检查台格 率为t00.铜离子检查合格率见表2,
衰2培术第离子音格串
月份l健在次数l台格率月份l世查次数l合格率 7l5次l809l5捉l20
8l束检l/0lOl5状l125
显然,该炉从7月份起给水中铜离子含量台格率 严重超标.
2.3管子化学成分分析
对新管,旧管进行五元素分析.结果见表3 2
??/\?
/
,
]
裹3化学成傍分析
元素CSP
新管o.23o.026
旧管o.24o.o1S
出厂质保书.o-210.61o.250013o.oo7
GB5310—9So.36o.17<ooso<oO30
(20g】,o65,o.37
由表3可知,焊缝两边的新管,旧管都符台 GB5310—95(20g)要求.
2.4管子盘相分析
切取带焊缝与裂纹的纵向试样做金相检查,腐蚀 荆使用4硝酸酒精,试验结果如下:
(1)新管远离焊缝区母材盒相组织为铁紊体+珠 光体t组织正常,呈带状,如图4所示
图4新管远离焊缝处母材金相组织400× (2)在焙合线附近有一条小裂纹,从内壁开始向外 壁延伸,裂纹精晶发展,并有旁枝.裂纹周围特别是靠 近内壁处脱碳严重,如图5所示.
(3)过热区组织粗大,有方向性,为魏氏组织,晶界 有黑色条状微裂纹,有脱碳现象,如图6所示. (4)主裂纹位于过热区,从内壁灰色氧化铁垢处开 始,向外壁扩展,主裂纹旁边组织为铁索体+珠光体, 球光体已稀少.晶界有黑色微裂纹,有脱碳现象,如图 7周8所示.
,
一0
一蠢?
萎:s
图s培台线附j丘裂纹显散照片200
图8主裂纹辩近金相组织400×
25分析
从以上试验结果可以得知:该炉从1997年7月份 起给水中铜离子含量合格率严重超标,且有四次起停 炉围而在焊口附近的焊渣下容易产生垢下腐蚀.即炉 水在焊渣下浓螭,使得局部铜离子浓度增大并产生电 化学反应:
4CuO一3Fe一一FsO'+4Cu
其中,氧化铁瑟氧化铜构成阴极.而受热面的钢管 内表面为阳极,因而钢管内壁(阳极)就不断地被腐蚀. 垢样分析结果中垢的主要成分为氧化铁,氧化铜翼步 量钙,镁,锌等氧化物也证明了这一点由于垢的传热 ?
55?
系数仅为钢管的1/200~1/400,因而积垢将造成局部 管壁热负荷增高,而管壁热负荷的增高叉加速了氧化 铁垢的形成,如此循环反复,致使局部管壁温度急剧增 高又由于爆管段位于燃饶带上方向火帼,为热负荷最 高区域,因此最容易结垢.焊缝根部成形不理想,新管 帼过热区金相组织不良也促进氧化铁垢的形成在以 上几种因素共同作用下,使新管内壁焊缝热影响区产 生垢下腐蚀,井由此引起管内壁温度上升
当管内壁温度超过4o0?时,水玲壁管内将产生 蒸汽停滞或汽水分层,蒸汽释管壁接触,会产生下述化
学反应;
4H2O(蒸汽)+3n,一Fe.+8[H]
此时产生的氢不能马上被汽水混和物带走,溶入 铜中,并发生下列化学反应;
氢分子与铜中渗碳体反应
2H2+FelC一一3Fe+CH.
氢分子与铜中同溶体中的碳反应
4[H]+c一_.cHt
以上反应生成甲烷(c}II)聚集在钢中晶界上,当 甲烷越集越多时,一方面使基体脱碳,另一方面在晶界 上产生很大的局部应力,而诱发沿晶徽裂纹,由于傲裂 纹的不断扩展,破坏了晶粒间的联系.使金属强度和塑 性大大降低,进而导致管于脆性断裂
3结论与建议
3.1结论
永安火电厂6炉水玲壁甲角三次风炉前打焦门 左数第三根管向火侧焊口附近发生爆管是由于炉水中 铜离子含量台格率严重超标}爆管处管壁热负荷高I短 期内多次起停炉I焊缝成形不良及焊缝热影响区金相 组织不良等因素引起焊口边缘产生垢下腐蚀井导致氢 脆
3.2建议
建议电厂加强锅炉汽水品质监督,严格控{目l炉水 中铁,铜离子含量,井做好停炉防腐保护.杜绝超湿超 压运行,以防管壁过热.按照DL5007--92(电力建设施 工及验收技术规范》火力发电厂焊接篇要求,压力P? 4MPa,厚度8?6ram的锅炉受热面管焊接时应采用氩 孤焊打底工艺,以提高焊接接头的质量.
参考文献
昊非文.J上力发电厂高温金属运行.北京水利电力出 版社,i979.350,354,
(收稿日期;l998—12.28)
(上接;53页)
馏水各5ml,放置l0,15rain后进行比色.以水为空 白(Z=530rim)测定虢光度.
Mo碳化物%=×100%
3.2铬的嗣定——二苯胺基屎比色法
3.2.1测定要点
在酸性介质中,用高锰酸钾将铬氧化成高价,以亚 硝酸钠还原高锰酸钾,再加入二苯胺基尿使高价铬生 成紫红色溶蔽,借此作为铬的比色测定. 3.2.2试剂
(1)淀合酸溶液:于750ml蒸馏水中依次加30m1 硝酸,120ml硫酸与100ml磷酸
(2)磷酸:I:5
(3)高锰酸钾;o.5%
(4)尿素溶液:l0(当日配制)
(5)亚硝酸钠溶液1
(6)--苯胺基尿溶液:称取苯二甲酸酐4g溶于热 乙i00ml中,冷却后加入二苯胺基尿0.25g. 3.2.3分析溶液的制取
碳化物溶液:吸取碳化橱l0m1于三角烧杯中,加 混合酸溶液2ml,煮沸,除尽氮化物后,加蒸馏水 20肺l左右,滴加高锰酸钾l,2}商至稳定紫色后再加 热煮沸2,3min,玲却后加尿素2ml,滴加亚硝酸钠 ?56?
至紫色消失,而后将该溶液移入5Oml容量瓶中待用. 嗣溶体溶液:吸取同溶体溶藏2ml于三角烧杯
中,加入混合酸溶液2m1,低温加热至接近冒硫酸自 烟时再漓加浓硝酸,以破坏柠檬酸,当溶液中授有气泡 时.再加硝酸至溶液澄清,继续冒硫酸白烟.待溶液玲 却后用蒸馏水冲洗瓶壁.继续加热至冒硫酸白烟 0.5rain,取下加入蒸馏水,滴加高锰酸钾溶痕1,2滴 使溶液呈紫色,不褪色,加热煮沸2,3rain玲却后加 尿素2m】.井{蓠加亚硝酸钠至紫色消失,而后将该溶 液移入50m1容量瓶中待用
3.2.4测定方法
在已移入容量瓶中的碳化物溶液和同溶体溶液 中,最次各加I:1磷酸溶液4m1.二苯胺基尿溶液 2.5ml,以水稀释至刻度,播匀后立即用530nm波长 的搪光片测定,以水为空白.
.碳化物=XIO0%
4应用效果
用本方法对火力发电厂主蒸汽管道进行碳化物合
不仅工效较破坏性提高5倍,而且还减步 金元素分析,
了切割监视段进行鉴定带来的损失该方法已多次在 我省火电厂应用,其试验结果均符台要求,宜大力推 广
(收稿日期{1999—02一fl2'