800 MW機(jī)組低溫再熱器內(nèi)壁腐蝕原因分析及治理

程玉貴，閆洪勇，高繼錄，張守恒

(1.神華國(guó)華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222;2.遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

800 MW機(jī)組低溫再熱器內(nèi)壁腐蝕原因分析及治理

程玉貴1，閆洪勇1，高繼錄2，張守恒1

(1.神華國(guó)華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222;2.遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

針對(duì)綏電公司2×800 MW超臨界機(jī)組鍋爐出現(xiàn)的低溫再熱器管路內(nèi)壁腐蝕問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)介紹，分析了產(chǎn)生腐蝕的原因，并針對(duì)所采取的防腐蝕措施進(jìn)行闡述，經(jīng)驗(yàn)證所采取的防腐措施效果明顯，能為電站鍋爐防止低溫再熱器腐蝕提供借鑒。

鍋爐;低溫再熱器;內(nèi)壁腐蝕;原因分析;治理措施

火力發(fā)電廠的鍋爐汽水管道、汽輪機(jī)、凝汽器、給水泵等都是受腐蝕影響較嚴(yán)重的設(shè)備，溶解氧腐蝕是熱力設(shè)備常見(jiàn)的一種腐蝕形式［1-4］。溶解氧腐蝕是指腐蝕微電池的陰極過(guò)程為溶解在溶液中的氧而發(fā)生還原反應(yīng) (生成OH-或H2O)的一種腐蝕。熱力設(shè)備在安裝、運(yùn)行和停備期間都可能發(fā)生氧腐蝕，其中以鍋爐在運(yùn)行和停運(yùn)期間的氧腐蝕最為嚴(yán)重［5-6］。對(duì)于低溫段再熱器，在現(xiàn)行的化學(xué)、金屬監(jiān)督規(guī)程中均沒(méi)有監(jiān)督規(guī)定，本文針對(duì)綏電公司低溫再熱器氧腐蝕現(xiàn)象，采取了行之有效的措施。

1 設(shè)備概況

綏電公司一期工程是俄羅斯生產(chǎn)的ПП-2650-25-545KT型超臨界中間再熱直流鍋爐，于2000年投產(chǎn)運(yùn)行，至發(fā)生腐蝕泄漏累計(jì)運(yùn)行約8萬(wàn)h。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。鍋爐在爐膛上部及水平煙道沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾糜腥?、一?jí)屏式過(guò)熱器、二、三級(jí)屏式過(guò)熱器、費(fèi)斯頓Ⅰ、高溫段過(guò)熱器、費(fèi)斯頓Ⅱ、高溫段再熱器和費(fèi)斯頓Ⅲ，在對(duì)流豎井煙道內(nèi)沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾玫蜏囟卧贌崞骱褪∶浩?。低溫再熱器入口?lián)箱規(guī)格為D377 mm×20 mm，材質(zhì)為12Cr1MoV，介質(zhì)溫度為296℃，壓力為3.89 MPa;低溫再熱器管路規(guī)格為D50 mm×4 mm，材質(zhì)為12Cr1MoV，介質(zhì)溫度為372℃，壓力為3.84 MPa。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2 低溫再熱器管路腐蝕狀況

2010年4月，綏電公司1號(hào)鍋爐豎井內(nèi)部受熱面泄漏，在1號(hào)機(jī)組備用停運(yùn)后，確認(rèn)為A側(cè)豎井前數(shù)第5個(gè)聯(lián)箱、內(nèi)側(cè)前數(shù)第13排低溫再熱器管路泄漏，割管后檢查發(fā)現(xiàn)泄漏原因?yàn)楣軆?nèi)壁腐蝕 (見(jiàn)圖1、圖2)。隨后，在1號(hào)機(jī)組停備、C級(jí)檢修及2號(hào)機(jī)組停備期間，對(duì)整個(gè)低溫再熱器管排進(jìn)行檢查，采取導(dǎo)波抽查和割管檢查對(duì)2臺(tái)機(jī)組低溫再熱器進(jìn)行腐蝕情況檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁腐蝕情況較嚴(yán)重，已經(jīng)威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。通過(guò)歸納，管路腐蝕分布有如下特征。

a. 腐蝕管路最嚴(yán)重的位置在再熱器蛇形管排的彎頭部位，向水平直管方向逐步減輕。

b. 再熱器蛇形管排4條管束的最下層管束腐蝕嚴(yán)重，其上面3層較輕。

c. 再熱器下體腐蝕嚴(yán)重，檢修空間上體有輕微腐蝕。

d. 2臺(tái)鍋爐的1、2流道，對(duì)應(yīng)A側(cè)第5、6、7、8聯(lián)箱管路腐蝕較其它位置嚴(yán)重。

e. 2臺(tái)機(jī)組腐蝕程度:1號(hào)鍋爐2 560根低溫再熱器入口聯(lián)箱處管子導(dǎo)波檢查發(fā)現(xiàn)，壁厚腐蝕深度小于0.5 mm的26根，大于0.5 mm的60根，共86根;2號(hào)鍋爐2 560根低溫再熱器入口聯(lián)箱處管子導(dǎo)波檢查發(fā)現(xiàn)，壁厚腐蝕深度小于等于0.5 mm的10根，0.5～1.5 mm的80根，共90根。

3 低溫再熱器管路內(nèi)壁腐蝕原因分析

3.1 腐蝕宏觀特性分析

低溫再熱器管泄漏部位及內(nèi)壁腐蝕情況如圖1～圖4所示。泄漏點(diǎn)外壁無(wú)變形及壁厚減薄現(xiàn)象，見(jiàn)圖1。內(nèi)壁可見(jiàn)潰瘍狀腐蝕坑，腐蝕坑大多在彎管內(nèi)壁一側(cè)中性面附近，腐蝕坑由內(nèi)壁向外壁發(fā)展。管子內(nèi)壁呈棕紅色，腐蝕坑處呈黑色，見(jiàn)圖2～圖4。腐蝕宏觀特征類似于鍋爐管溶解氧電化學(xué)腐蝕。

3.2 腐蝕金相分析

在腐蝕坑處取樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)，腐蝕坑邊緣未見(jiàn)氧化層及脫碳現(xiàn)象，金相組織結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。基體組織為網(wǎng)狀鐵素體加貝氏體，見(jiàn)圖6?；w夾雜物見(jiàn)圖7，按GB/T 10561—2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法》評(píng)定，DS(單顆粒球狀類)為2級(jí)。

3.3 斷口能譜分析

圖1 再熱器管泄漏點(diǎn)外壁形貌

圖2 再熱器管泄漏點(diǎn)內(nèi)壁形貌

圖3 再熱器管內(nèi)壁腐蝕坑

圖4 腐蝕坑沿管壁向外發(fā)展

圖5 腐蝕坑邊緣組織

對(duì)黑色腐蝕坑處及內(nèi)表面棕紅色平整區(qū)域進(jìn)行掃描電鏡微區(qū)能譜分析。黑色腐蝕坑處主要成分為O、Fe，還有微量的 Al、Si、Na、Cr及 Mo。內(nèi)表面棕紅色平整區(qū)主要成為分O、Fe，未見(jiàn)其它元素。微區(qū)能譜檢驗(yàn)結(jié)果表明，該腐蝕屬于氧腐蝕。

圖6 基體組織

圖7 基體夾雜物

3.4 積水腐蝕原因分析

清河、撫順、通遼等多家電廠都曾發(fā)生過(guò)低溫再熱器積水腐蝕問(wèn)題，主要是由于停爐期間系統(tǒng)抽真空沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，低溫再熱器管子內(nèi)存有大量的濕蒸汽，冷卻后凝結(jié)成水。停爐后管道、閥門檢修時(shí)冷空氣進(jìn)入低溫再熱器系統(tǒng)的影響極小，可忽略不計(jì)。綏電公司停機(jī)時(shí)鍋爐系統(tǒng)采用關(guān)門方式抽真空，布置在鍋爐尾部低溫再熱器內(nèi)的濕蒸汽不能有效抽走，盡管抽真空時(shí)間很長(zhǎng)，但效果不太好，造成大量濕蒸汽存留，冷凝成水。1號(hào)機(jī)組停機(jī)后，鍋爐低溫再熱器割管檢查發(fā)現(xiàn)有大量濕蒸汽，對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。

通過(guò)對(duì)腐蝕管路內(nèi)壁腐蝕坑形貌特征及試驗(yàn)分析，判定低溫再熱器腐蝕原因主要是停爐期間低溫再熱器管保護(hù)不當(dāng)，造成管路內(nèi)積水而引發(fā)的溶氧性電化學(xué)腐蝕。鍋爐在停機(jī)期間，如不采取相應(yīng)的保護(hù)措施或保護(hù)措施不當(dāng)，再熱器管內(nèi)蒸汽排放不凈，會(huì)有局部凝結(jié)水殘留，如管路系統(tǒng)密封不嚴(yán)，管內(nèi)會(huì)充滿潮濕空氣，某些部位在短期內(nèi)就會(huì)引發(fā)溶解氧電化學(xué)腐蝕，現(xiàn)場(chǎng)割管檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)管路內(nèi)有積存凝結(jié)水流出。

鋼材在冶煉、軋制過(guò)程中有夾雜物，其電極電位高于基體，電極電位較高的雜質(zhì)成為陰極，電極電位較低的金屬成為陽(yáng)極，產(chǎn)生的電位差引起電子從陽(yáng)極向陰極運(yùn)動(dòng)。如果鍋水中有溶解氧，溶解氧會(huì)不斷從陰極吸收電子，使陽(yáng)極不斷有電子向陰極運(yùn)動(dòng)，而陽(yáng)極上的鐵離子不斷移入鍋水，腐蝕不斷加劇。

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，停用鍋爐爐管內(nèi)相對(duì)濕度大于20%，會(huì)引發(fā)溶解氧腐蝕，濕度越大，腐蝕速度越快。鍋水中氯離子含量高、管壁積垢處、管子內(nèi)壁應(yīng)力較大、材質(zhì)不好及經(jīng)受冷加工變形區(qū)域、氧氣容易集聚處都會(huì)引發(fā)溶解氧電化學(xué)腐蝕破壞。

4 低溫再熱器腐蝕管路的處理及防治措施

4.1 管路腐蝕的現(xiàn)場(chǎng)檢修措施

1號(hào)鍋爐低溫再熱器管路發(fā)生泄漏后，當(dāng)判定泄漏是由管路腐蝕導(dǎo)致，隨即安排了割管擴(kuò)大檢查，發(fā)現(xiàn)腐蝕比例較大，此時(shí)面臨是否進(jìn)行大面積換管。導(dǎo)波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)苈穬?nèi)壁及母材進(jìn)行缺陷檢測(cè)，并能對(duì)內(nèi)部腐蝕的嚴(yán)重程度進(jìn)行判斷，通過(guò)此檢測(cè)措施，為優(yōu)化檢修方案開(kāi)辟了新途徑。但導(dǎo)波檢測(cè)費(fèi)用高，綜合設(shè)備安全性、工期、費(fèi)用等因素，采取了如下檢修方案。

a. 采取導(dǎo)波檢測(cè)和割管檢查相結(jié)合的方式，在檢測(cè)的管路中抽取部分管路進(jìn)行割管檢查，根據(jù)具體情況調(diào)整檢測(cè)精度等級(jí)，提高檢測(cè)準(zhǔn)確度。

b. 首先對(duì)鍋爐16個(gè)聯(lián)箱 (單臺(tái)鍋爐)對(duì)應(yīng)管排各抽取50排的4個(gè)管束，上下體進(jìn)行檢測(cè)，初步判斷腐蝕分布情況。

c. 通過(guò)對(duì)全爐腐蝕分布情況的判斷，決定對(duì)腐蝕嚴(yán)重的下體再熱器蛇形管排入口聯(lián)箱處2 560根彎頭進(jìn)行全面檢測(cè)，對(duì)超標(biāo)的管路進(jìn)行更換。

d. 對(duì)上體再熱器管路、腐蝕輕微的下體再熱器管路設(shè)置監(jiān)督管段，跟蹤腐蝕發(fā)展趨勢(shì)。

4.2 防止積水的停爐防腐保護(hù)措施

a. 采用開(kāi)門抽真空方式。停機(jī)后打開(kāi)低溫再熱器系統(tǒng)空氣門、再熱器安全門聯(lián)箱的2個(gè)空氣門和汽—汽交換器的2個(gè)空氣門進(jìn)行抽真空。

b. 保證再熱器抽真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，連續(xù)抽真空8 h，抽真空過(guò)程中監(jiān)視各受熱面金屬溫度，發(fā)現(xiàn)降溫過(guò)快時(shí)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

c. 停爐過(guò)程中應(yīng)盡量降低豎井內(nèi)的溫降速度，避免管路內(nèi)蒸汽遇低溫快速冷凝。

d. 停爐后定期對(duì)抽真空過(guò)程中打開(kāi)的4個(gè)空氣門的管座進(jìn)行金屬探傷檢驗(yàn)，防止或及時(shí)消除該管座因降溫過(guò)快造成的缺陷和隱患。

e. 將低溫再熱器割管取樣分析列入化學(xué)及金屬監(jiān)督項(xiàng)目，在機(jī)組檢修中進(jìn)行割管取樣分析，并及時(shí)評(píng)估。

5 結(jié)束語(yǔ)

綏電公司在發(fā)現(xiàn)低溫再熱器管路腐蝕問(wèn)題后，進(jìn)行了深入分析研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取了一系列措施，取得較好效果。檢修方面，采用導(dǎo)波無(wú)損檢測(cè)方式，并進(jìn)行割管檢查以提高準(zhǔn)確性，優(yōu)化檢修策略;停爐防腐方面，采取開(kāi)門抽真空方式，通過(guò)停爐后實(shí)際割管驗(yàn)證，管路內(nèi)蒸汽及積水明顯減少，防止管路內(nèi)積水措施非常有效，能夠解決低溫再熱器管路內(nèi)壁溶解氧電化學(xué)腐蝕問(wèn)題。

［1］ 于國(guó)強(qiáng)，佟 鵬，鄭占國(guó).1 025 t/h鍋爐水冷壁高溫腐蝕的機(jī)理分析及對(duì)策 ［J］.東北電力技術(shù)，2007，28(7):35-39.

［2］ 鄒天舒，齊全友，張振興.超臨界直流鍋爐膜式水冷壁溫度的測(cè)量方法［J］.東北電力技術(shù)，2006，27(3):22-24.

［3］ 王孟浩，王 衡，陳朝柱.高參數(shù)大容量電站鍋爐過(guò)熱器再熱器的超溫問(wèn)題和爐內(nèi)壁溫在線監(jiān)測(cè)［J］.鍋爐技術(shù)，2009，40(1):5-11.

［4］ 席春燕.鍋爐水冷壁高溫腐蝕的機(jī)理影響因素及預(yù)防措施［J］.裝備制造技術(shù)，2007，35(10):147-148.

［5］ 徐遠(yuǎn)鵬.鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因及對(duì)策［J］.中國(guó)電力，2005，38(10):76-79.

［6］ 張志平.鍋爐過(guò)熱器爆管原因分析及對(duì)策 ［J］.河北電力技術(shù)，2007，26(6):26-28.

Reason Analysis on Inner Wall Corrosion and Countermeasure of Low Temperature Reheater in 800 MW Unit

CHENG Yu-gui1，YAN Hong-yong1，GAO Ji-lu2，ZHANG Shou-heng1
(1.Shenhua Guohua Suizhong Power Co.，Ltd.，Huludao，Liaoning 125222，China;
2.Electric Power Research Institute of Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

Inner wall corrosion problem of low temperature reheater for 2×800 MW supercritical boiler in Suizhong power plant is introduced，and the reasons of corrosion are analyzed.Treatment measures on corrosion pipeline and anti-corrosion measures on corrosion reason are given.Practice shows that effect of anti-corrosion measures is obvious.The paper can provide good reference for corrosion prevention of low temperature reheater in power station boiler.

Boiler;Low temperature reheater;Inner wall corrosion;Reason analysis;Countermeasure

TK223

A

1004-7913(2013)03-0041-04

程玉貴 (1980—)，男，學(xué)士，工程師，主要從事大型火力發(fā)電廠設(shè)備管理工作。

2012-12-16)