鍋爐鎧裝熱電偶腐蝕爆管分析

摘要:某電廠投運(yùn)一年左右后,檢修時(shí)鍋爐大包上方部分鎧裝熱電偶發(fā)現(xiàn)有三分之二左右有不同程度的腐蝕,同時(shí)還有部分產(chǎn)品出現(xiàn)了爆管現(xiàn)象。本文詳細(xì)分析腐蝕、爆管的原因及總結(jié)經(jīng)驗(yàn),給后續(xù)熱電偶的安裝提供借鑒。
0引言
　　火電機(jī)組中鍋爐鎧裝熱電偶很少出現(xiàn)腐蝕、爆管等情況,此文以某電廠熱電偶大批出現(xiàn)腐蝕、爆管為研究對(duì)象,分析其產(chǎn)生原因及總結(jié)其經(jīng)驗(yàn),給后續(xù)熱電偶的安裝提供借鑒。
1背景
　　某電廠投運(yùn)一年左右后,檢修時(shí)鍋爐大包上方部分鎧裝熱電偶發(fā)現(xiàn)有三分之二左右有不同程度的腐蝕,同時(shí)還有部分產(chǎn)品出現(xiàn)了爆管現(xiàn)象。為了查明鎧裝熱電偶出現(xiàn)局部腐蝕及爆管的原因，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的具體情況進(jìn)行分析,另外抽取現(xiàn)場(chǎng)的鎧裝熱電偶進(jìn)行化學(xué)成分分析、硬度測(cè)試、金相組織分析及晶間腐蝕試驗(yàn)。
2安裝情況及取樣分析
2.1現(xiàn)場(chǎng)安裝分析
　　鍋爐爐頂熱電偶穿大包處一般安裝是直接敷設(shè)保溫澆注料,澆注料將熱電偶和爐頂大包結(jié)合為一個(gè)整體。而此電廠安裝期間為了后續(xù)檢修、更換熱電偶方便,在熱電偶穿頂棚大包處加設(shè)了-批不銹鋼儀表管,將每根熱電偶從單一的儀表管中穿出大包,之后用保護(hù)膜將一批熱電偶進(jìn)行捆扎在一起。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況儀表管管口、管口附近區(qū)域的鎧裝熱電偶外殼及該區(qū)域綁扎的鐵絲均出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的銹蝕,其余位置的外套管、鎧裝熱電偶外殼及綁扎的鐵絲未見(jiàn)明顯銹蝕痕跡。根據(jù)此現(xiàn)象可以判斷熱電偶銹蝕與增加的儀表管密切相關(guān),靠近儀表管管口位置銹蝕嚴(yán)重,遠(yuǎn)離儀表管的位置沒(méi)有銹蝕現(xiàn)象。由此可以判斷銹蝕與新增加的儀表管有關(guān),另外銹蝕處有水跡存在,為了進(jìn)一步查明鎧裝熱電偶銹蝕、爆管原因,現(xiàn)場(chǎng)查看大包內(nèi)情況，發(fā)現(xiàn)受熱面存在漏點(diǎn),由此能解釋熱電偶銹蝕處水跡的來(lái)源。
 
2.2金屬成分分析
　　在實(shí)驗(yàn)室分析鎧裝熱電偶外殼的化學(xué)成分，外殼材質(zhì)為321不銹鋼，其成分滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T14975的要求。
2.3組織分析
　　在實(shí)驗(yàn)室對(duì)鎧裝熱電偶外殼進(jìn)行金屬組織分析,其組織未見(jiàn)明顯異常。利用顯微鏡進(jìn)行觀察鎧裝熱電偶外殼開(kāi)裂處的組織,發(fā)現(xiàn)裂紋源于外表,由外向內(nèi)擴(kuò)展。部分末端位置呈根須狀,為穿晶+沿晶裂紋,與應(yīng)力腐蝕裂紋相符。
3原因分析
　　對(duì)鎧裝熱電偶進(jìn)行了外觀、成分、硬度、組織、晶間腐蝕等分析檢測(cè),結(jié)果顯示321外殼的成分、熱處理狀態(tài)等未見(jiàn)異常。
　　鎧裝熱電偶僅在外套管口附近區(qū)域(即冷熱交界區(qū)附近)出現(xiàn)局部銹蝕的原因與產(chǎn)品長(zhǎng)期接觸鍋爐內(nèi)排出的水蒸氣、外表包裹保護(hù)膜、用鐵絲捆綁等密切相關(guān)，幾種因素共同作用,加速了鎧裝熱電偶銹蝕的速度。
　　鎧裝熱電偶出現(xiàn)局部銹蝕的原因如下:
1)爐頂大包內(nèi)因受熱面出現(xiàn)泄漏,泄漏的高溫蒸汽沿儀表管與熱電偶之間的間隙往大包外移動(dòng)，水蒸氣在大包外遇冷凝結(jié),而且鎧裝熱電偶外包裹了一層保護(hù)膜,導(dǎo)致凝結(jié)后的水滴都聚集在此處。
2)鎧裝熱電偶外殼(321不銹鋼)在潮濕環(huán)境下,尤其是在200℃~300℃環(huán)境中耐蝕性明顯下降,從而出現(xiàn)銹蝕。
3)此外，管口附近綁扎的金屬絲材質(zhì)為鐵絲,與321不銹鋼存在較大的電位差,在水蒸氣等電解質(zhì)環(huán)境中,易發(fā)生電偶腐蝕,加速銹蝕的產(chǎn)生。
　　鎧裝熱電偶僅在外套管口附近區(qū)域出現(xiàn)局部銹蝕,此處是泄漏的高溫蒸汽和自然環(huán)境的結(jié)合點(diǎn),冷熱交替嚴(yán)重，此因素加速了鎧裝熱電偶銹蝕的速度。
　　鎧裝熱電偶爆管的原因:爆管位置均出現(xiàn)在冷熱交界區(qū)附近,區(qū)域鎧裝熱電偶因溫差自身存在一定的熱應(yīng)力,加之在安裝及打圈過(guò)程的反復(fù)彎折，尤其是在彎曲半徑較小的部分,將不可避免地產(chǎn)生殘余應(yīng)力;321不銹鋼在已出現(xiàn)了銹蝕的情況下，在含氧及含氯離子水蒸氣環(huán)境中,因熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力的存在,進(jìn)而引發(fā)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂;開(kāi)裂后，鎧裝熱電偶外殼內(nèi)的氧化鎂絕緣材料長(zhǎng)時(shí)間吸收水蒸氣等雜質(zhì),最終出現(xiàn)體積膨脹而導(dǎo)致爆管。
4總結(jié)
　　國(guó)內(nèi)火電機(jī)組中很少出現(xiàn)熱電偶出現(xiàn)如此大面積的腐蝕、爆管,下面對(duì)此案例進(jìn)行總結(jié),給后續(xù)火電機(jī)組安裝熱電偶提供一些參考意見(jiàn),有效的避免類(lèi)似的事情再次發(fā)生。
1)為了避免出現(xiàn)電偶腐蝕,不能用鐵絲捆綁鎧裝熱電偶。建議綁扎用的鋼絲、外套管材質(zhì)應(yīng)與鎧裝熱電偶外殼材質(zhì)(321不銹鋼)一樣。
2)安裝時(shí)熱電偶穿大包處不能留有縫隙,必須進(jìn)行密封處理,防止大包內(nèi)泄漏的熱蒸汽與爐外熱電偶進(jìn)行接觸。
3)安裝鎧裝熱電偶時(shí),盡量減少反復(fù)彎折的情況,減小應(yīng)力預(yù)防應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的出現(xiàn)。