在堿溶液中的應力腐蝕開裂 （ 堿脆 ）:余熱鍋爐蒸發管開裂

澤普石化廠引進的發電機組余熱鍋爐運行156h 后發生蒸發管漏水事故。余熱鍋爐燃氣進口溫度518℃ ,出水溫度200℃ ,蒸發管為95mm (翅片直徑) ×50.8mm (中心管外徑) ×4.5mm (壁厚) , 材質為ASTM A192 高壓鍋爐管, 工作壓力1.57MPa。

①漏水蒸發管的硬度 (64.7HRB) 比原始態(76.5HRB) 下降16%。

②漏水蒸發管的珠光體組織比原始態發生了明顯球化。

③通過試驗數據對比, 漏水管的工作溫度達450℃ ,高于未嚴重腐蝕的蒸發管。

④腐蝕坑中的腐蝕產物為 Fe3O4 +α-Fe2O3 , 是在300~500℃形成的, 腐蝕產物為多孔疏松狀、 與金屬附著力差。

⑤掃描電鏡觀察腐蝕坑底的形貌為沿晶和二次裂紋特征。

⑥爐水采用純磷酸鈉處理, PO34+ 含量為6~44mg· L-1 , pH 值為8.8~11.2, 說明爐水中存在游離的 NaOH。

從調試記錄中發現, 為解決 “循環泵壓低-報警-停機” 的矛盾, 調試時在蒸發器聯箱入口處增加了一塊ϕ28mm 的節流板。

由于原設計中該處無此板, 這對原設計中的水力參數和熱力參數帶來一系列重大影響。

鍋爐的 ( 平均) 循環倍率K 降至1.87, 小于控制指標的2.5。因此, 蒸發器管束的運行工況遠離設計點, 處于危險狀態。

從運行記 錄 中 發 現, 試 運 行 鍋 水 的 PO34-含 量 偏 離 了 規 定 指 標。規 定 在 pH 值 為10.5~11.5時, PO34- 應為50~100mg· L-1 , 但實際為6 ~44mg· L-1 。

究其原因是電廠當時因 Na2 HPO4 未到貨而未進行協調磷鹽處理。導致鍋水pH 值和 PO34- 指標大都在含有游離的 NaOH 范圍, 當爐管結垢或發生汽水分離時, 極易造成堿腐蝕。

水力偏差分析, 在平均循環倍率1.87 時, 遠離法蘭的一組或幾組管束的實際循環倍率很可能降至1 或接近于1, 必然會造成鍋水停滯和汽水分離現象。

綜合分析結果為, 蒸發管局部過熱、 內壁高溫堿腐蝕和堿脆、 汽水腐蝕是早期腐蝕穿孔的主要原因。

經計算增設一塊ϕ66mm 的孔板, 流量為120m3 · h-1 , 循環倍率為5.0, 符合余熱鍋爐的設計規定, 同時循環泵揚程由0.20MPa 升高到0.25MPa, 這不僅使泵功率降低, 而且改善了蒸發器的水力特性。

對鍋爐重新進行化學清洗和煮爐, 以清除鍋水濃縮時的爐管積垢, 重新建立Fe3O4 保護膜。該余熱鍋爐已安全運行了10a。

①全部更換, 氬弧焊打底, J427 蓋面。

② 630℃消除應力, 安裝6 條金屬軟管。

③加強伴熱線使用管理。

（來源：壓力容器人）