碱回收锅炉_级过热器腐蚀原因分析

碱回收锅炉_级过热器腐蚀原因分析 ?过热器腐蚀 ? 碱回收锅炉?级过热器 腐蚀原因分析 唐 杰 盖红德 游 怡 (山东省特种设备检验研究院，山东济南，250101) 摘 要:某碱回收锅炉?级(高温)过热器发生严重腐蚀，通过对燃料、材质、腐蚀产物成分分析 及金相分析，确定造成腐蚀的主要原因是设计缺陷和燃料问题。 作者简介:唐杰先生，高级 关键词:碱回收锅炉;高温过热器;燃料;腐蚀中图分类号:TS733+.8 文献标识码:B 文章编号:0254-508X(2012)08-0045-03 工程师;主要从事锅炉安全检验和能效测试等工作。 ————————————————————————————————————————————————————— CorrosionReasonAnalysisfor?StageSuperheaterofRecoveryBoiler TANGJie GAIHong-de* YOUYi (ShandongSpecialEquipmentInspectionInstitute，Ji'nan，ShandongProvince，250101) (*E-mail:gired@163(com) Abstract:Seriouscorrosionoccurredin? stagesuperheaterofarecoveryboiler， thereasonwasinvestigatedthroughfuelcomponenttest， metalmaterialanalysis， compositionanalysisofcorrosionmattersandmetallographicexamination(Theresultsshowedthatthedesignlimita-tionandfuelcomponentwerethem ainreasonsthatledtotheseriouscorrosion(Keywords:recoveryboiler;superheater;fuel;corrosion 某纸浆厂的碱回收锅炉额定蒸发量为194t/h， 额定蒸汽压力为6.8MPa，额定蒸汽温度为480?，日处理造纸黑液固形物1204t(见图1)。运行4年后对其内部进行检验时，发现?级过热器高温段管子存在严重的腐蚀。?级过热器管屏结构形式见图2。该管屏由六根管子并联，烟气与蒸汽逆流布置，管子 T22，规格为Ф44.5mm×5.6mm 。材质为SA213- ————————————————————————————————————————————————————— 1运行记录检查 查阅锅炉的运行记录发现，?级过热器运行时， 实际进口蒸汽温度为415?，出口蒸汽温度为460?，蒸发量约为180t/h。该锅炉的炉膛温度、烟气温度、过热蒸汽温度、工作压力等运行参数均在规定范围内，未发现超负荷运行现象。2 黑液成分分析 碱回收锅炉的燃料为造纸黑液，比较特殊。黑液由水和固形物组成，固形物中有机物(木素、糖、有机酸等)占65%,70%，无机物(碱类、硫化物 ,1-3, 。由于黑液燃烧时会产生腐等)占30%,35% 蚀性很强的碱金属化合物，对锅炉造成腐蚀性损,+ 伤，尤其黑液中Cl、K含量超标，易造成炉内飞失碱灰的熔点下降，在?级过热器管面结焦造成腐 ,+,4, 蚀。所以需要限制黑液中Cl、K的含量。该碱 ,+ 回收锅炉的黑液中Cl、K等元素均超出设计要求， 图1 《中国造纸》2012年第31卷第8期 碱回收锅炉总图图2?级过热器管屏结构形式 收稿日期:2012-03-27(修改稿) ————————————————————————————————————————————————————— ?45? 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 设计要求实测结果 ,+ 黑液成分中Cl、K含量分析% K+0.5 Cl,0.11.05 硫酸盐及氯化物，其中K、Cl元素含量偏高。外层腐蚀产物与烟气直接接触，因此成分较为复杂，但主要为Fe的氧化物，并有少量Na、K硫酸盐及氯化物等。内层黑色腐蚀产物主要为Fe的氧化物、氯化物及少量硫酸盐;内层绿色腐蚀产物主要为Fe的氧化物，并有少量钠盐;内层棕色腐蚀产物主要为Fe的氧化物，并有少量钠盐、钾盐及其氯化物、硫酸盐等。 对?级过热器管子 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 进行化学成分分析，具体结果见表3。分析结果显示管子材料的化学成分符合ASME标准对SA213-T22材料的规定,5,。5 微观金相分析 对烟气侧第2根管子腐蚀严重区域割管并进行金 管子焦块和腐蚀产物化学成分分析结果 K0.39——0.41 Ca—2.34——— Mg—0.32——— ————————————————————————————————————————————————————— Al———— Fe— Mn— Cr——— O26.422.62 Cl0.80— S1.00—0.55 41.383.1821.34 2.35 如表1所示。3 宏观检查 ?级过热器管子表面存在大量结焦(见图3)，每屏烟气侧前3根管子变形较为严重，其中以第2根最严重(见图4)。去除表面结焦后可以看到，受热面管子外壁存在较厚的棕红色氧化皮(见图5)。内层腐蚀产物呈黑色、绿色或棕色，并且管子表面存在不规则的沟槽(见图6和图7)。对烟气侧第2根管子割管检查后，发现管子内壁洁净，无沉积物，内径不均匀，烟气侧存在明显局部减薄，经测量剩余壁厚最小为3.0mm(见图8)。4 化学成分分析 对管子表面焦块、外层腐蚀产物及内层腐蚀产物分别取样进行化学成分分析，结果见表2。从表2可以看出，焦块成分主要为碱金属Na、K的 ————————————————————————————————————————————————————— ?46? C ASME标准规定 实测值 0.05,0.15 0.09 管子表面焦块外层腐蚀产物内层黑色腐蚀产物内层绿色腐蚀产 物内层棕色腐蚀产物 表2 Na2.94—0.881.47 % Si—1.220.45—— 27.516.60 0.5563.570.37 59.610.3676.5060.03 —— 4.6322.6411.091.220.4734.952.12 表3 Si 管子材料化学成分分析结果 Mn0.30,0.60 0.46 —————————————————————————————————————————————————— ——— P S Cr2.01 ?0.025?0.0251.90,2.60?0.020?0.019 % Mo0.87,1.13 1.03 ?0.50?0.41 ChinaPulp,PaperVol.31，No.8， 2012 相检验。钢管的基体金相组织如图9所示，该材料组织为粒状珠光体加铁素体，晶粒度为10级，符合GB/T5310—2008标准的要求，但珠光体已严重球化，部分沿晶界分布，球化等级为中度。过热器管子内外表面微观组织如图10和图11所示。从图10可见，该管子外表面腐蚀较严重，表面脱碳现象严重，产生了明显的腐蚀产物(氧化皮)。从图11可见，该钢管内表面腐蚀较轻，有脱碳现象，碳化物大部分消失，剩余部分主要是铁素体晶粒，出现沿晶腐蚀裂纹。6 腐蚀原因分析 坑或晶间开裂。当温度达到550?时，金属的高温氧 ,6, 化速度会大大增加。 由于碱回收锅炉燃料及运行的特殊性，其烟灰中含有一定的Na、————————————————————————————————————————————————————— K、Cl及硫酸盐等成分。因流速、流向及管子的拦截作用，高温烟气携带的灰及烟气在通过过热器时会在管子上形成积灰乃至结焦，这种积灰中的碱金属、硫化物和氯化物经过反应后对过热器烟气侧及易积灰处管壁造成严重高温灰腐蚀，腐蚀区域凹凸不平，呈浅沟槽状。并且该台碱回收锅炉入炉黑 ,+ 液中的Cl、K含量大大超过设计要求，飞灰熔点的下降更严重加剧了?级过热器的高温焙物腐蚀7 结 论 ,7, 。 (1)根据设计图可知，相对于?级过热器管子 的平均值，烟气侧第二根管子长度增加约30%、弯头数目增加约25%，因此其流动阻力增加，蒸汽流速降低，蒸汽流量减少，带走的热量也相应减少，管子壁温提高。据初步估算烟气侧第二根管子壁温较平均值高出约30,50?，其管壁温度超过了550?，该管长时间处于过热状态。 (2)由金相图片可知，烟气侧第二根管子长期在超温状态下运行，使渗碳体中的碳元素不断聚集为球状，并向晶界聚集，造成材料持久强度降低。另外，外表面金属组织产生了晶间腐蚀。 (3)管子内壁(蒸汽侧)发生了蒸汽腐蚀。因管壁温度超温，————————————————————————————————————————————————————— 内壁与蒸汽发生如下反应:4H2O+3Fe?Fe3O4+8H。反应产生的氢原子穿入晶粒之间，与扩散来的碳发生如下反应而脱碳:4H+C?CH4。 (4)管子外壁产生高温氧化和高温熔融物腐蚀。外壁腐蚀产物中含有大量Fe的氧化物，并且内层与金属基体直接接触的黑色腐蚀产物中含有大量的氯化物，所以管子外壁发生了高温氧化和高温熔融物腐蚀。 高温氧化是高温状态下，金属与烟气中的氧结合发生的化学反应，通常较为均匀，生成氧化皮。但在某些情况下会产生不均匀的局部腐蚀，表现为形成凹《中国造纸》2012年第31卷第8 期 由于该纸浆厂的碱回收锅炉存在?级过热器管屏 结构局部设计不合理，运行过程中黑液成分尤其是Cl,、K+含量不符合设计要求等问题，使得?级过热器管子产生了变形，管外表面高温腐蚀、高温氧化，管内表面蒸汽腐蚀、金属珠光体球化、晶间腐蚀等缺陷。 参 考 文 献 ,1,刘江燕，武 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 彬，郭伊丽(制浆黑液固形物与工业木质素热解液 J,(林产化学与工业，2008，28(4):65(化产物分析, ————————————————————————————————————————————————————— ,2,杨丰科，姜晶晶(黑液气化技术在制浆造纸中的应用,J,(中国 2011，30(6):69(造纸，,3,武书彬，谭,4,陈安江，刘,5,潘 扬，郭伊丽，等.黑液的热失重特性及其动力学分刚(硫酸盐法制浆苛化系统的腐蚀及其防护 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 的 J,(华南理工大学学报:自然科学版，2007，35(6):59(析, J,(中国造纸，2010，29(5):67(探讨, 峰，颜云峰，徐宝顺，等(高压锅炉管用T22钢的热处理研J,(管加工，2010，39(1):60(究, ,6,林俊滨(超(超)临界锅炉高温管内氧化皮形成机理及堵塞规律 D,(广州:华南理工大学，2010(研究, ,7,吴立群，戚永宜，谭 耕，等(碱回收炉飞灰中氯钾元素的影响 J,(中国造纸，2010，29(5):51.及其去除技术, (责任编辑:郭彩云) ?47? —————————————————————————————————————————————————————