程瑜:锅炉烟管泄漏原因分析及预防措施 |
| 2012-10-27 09:42 作者：程瑜 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月27日讯】据《科技与生活》杂志2012年第16期刊文称，烟管泄漏是在用锅炉较易发生的事故，锅炉烟管穿孔后，将会导致无法维持正常水位及无法正常燃烧，给运行带来直接影响，给企业带来经济损失，必须紧急停炉，并上报当地安全监察部门。
某单位一台额定蒸发量为6t/h的进口卧式内燃烟火管燃油蒸汽锅炉，额定压力1.0Mpa，运行压力0.78Mpa，在进行例行检查时，发现该炉后烟箱下部有滴水痕迹，要求立即停止运行，停炉冷却后打开烟箱，可见管板下部有渗水滴水现象，放掉锅水，择日进行了内部检验，发现烟管发生腐蚀穿孔泄漏，具体位置为二回程入口从上向下最后一排、从左向右第2根，同时发现该炉二回程烟管水侧靠近回燃室端存在溃疡状氧腐蚀。
1检验及分析
1.1宏观检验
烟管穿孔部位在靠近管子与管板连接的焊缝处，在穿孔部位存在灰褐色腐蚀产物，刮下腐蚀产物后呈腐蚀凹坑，最深2.9mm，在穿孔部位附近切割截取横断面样管，可见腐蚀凹坑的腐蚀起源于管子外壁，位于焊缝旁，腐蚀凹坑底部壁厚明显减薄，最薄处已穿透。
1.2资料调查
现场检查该台锅炉的产品质量证明文件，发现该台锅炉产品具有完备的材质证明和检验证明，文件资料齐全，烟管使用符合德国TRD201St37.8，规格φ63.5×2.9mm，相当于国内20#锅炉管（GB3087）。
1.3运行调查
1）该蒸汽锅炉的用途为提供酒店洗衣场日常用气、通过热交换器负责日常生活热水的加热以及担负冬季空调系统的热源。
由于设有备用炉，该锅炉并非长时间满负荷运行，全年运行状态为间歇使用，每年合计运行期约为4个月，运行期间蒸汽压力保持范围为0.68Mpa～0.78Mpa。
2）该炉采用大楼水池供水，原水为市政给水，为保证水池水质卫生标准，物业人员向水池内投放了从卫生防疫站购买的缓释氯球，但未监测水中余氯。
该炉配热力除氧器，由于种种原因，热力除氧器处于间断运行状态，2005年停用热力除氧，改为化学除氧，但加药浓度常年不变且未进行除氧水水质检验。
该锅炉回用蒸汽系统的冷凝水。软水器出水进入一钢质敞口水箱，冷凝回水也直接进入该水箱，两者简单混合后再由该水箱直接向锅炉供水，目前给水温度平均40℃～50℃，最高可达70℃左右。
2腐蚀机理及原因分析
1）氧腐蚀及其成因。对锅炉受压元件来说，水侧以电化学腐蚀为主，火侧（或烟气侧）以化学腐蚀为主。氧腐蚀属电化学腐蚀，主要原因是水中溶解的氧导致的。常温下，水中溶解的氧浓度约为9.1mg/L（1绝对大气压，20℃），而GB1576-2001《工业锅炉水质》要求额定蒸汽压力≤1.0MPa，溶解氧浓度≤0.1mg/L，过高很有可能会导致金属腐蚀。其机理是铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池，在腐蚀电池中铁的电位总是比氧的电极电位低，所以铁是电池的阳极，锅水是一种有极性的电解质，在水的极性分子的吸引下，钢材表面的一部分铁原子，开始移入锅水而成为带正电的铁离子，而钢材上保留多余的电子带负电荷。若铁离子不断进入锅水，则使钢板（管）上逐渐出现坑洞，产生了腐蚀。
锅水中的溶解氧具有去极化作用，会使这一过程加剧。而去极化作用的强弱与含氧量多少有关，也就是说溶解氧的含量多少决定着腐蚀的强弱，且两者成线性正比关系。影响氧腐蚀的主要因素是水中溶解氧的浓度。溶解氧腐蚀随着水中的溶氧量的增加和水温的提高，腐蚀性也就愈强。
2）氯腐蚀及其成因。氯离子交换对金属腐蚀率很高，这是由于氯离子半径小，而且是典型的活化阴离子，在具有溶解氧存在时，更具有活性。随着锅炉的运行，如果锅水的含盐量增加，氯离子浓度不断升高，氯离子在锅炉底部、烟管及水循环较弱的地方，就会出现较多的沉积物。当氧腐蚀发生后，金属不断溶解，腐蚀坑内金属阳离子不断增加，为维持电荷平衡，水中的氯离子不断向腐蚀坑内迁移，使坑内氯离子浓度不断升高，使腐蚀不断加剧。
3）氧腐蚀和氯腐蚀的共同作用。当发生氧腐蚀时，由于氯离子浓度较高，因此氯离子的参与也大大加快了腐蚀速度，且随着氯离子的浓度加大而加大。水中离子的化学组成不同，溶解氧的腐蚀速度也有所不同。如水中含有C1-，C1-有破坏保护膜的能力，因而会促进腐蚀。在氧作用下的内部腐蚀，会由于水中含有氯化物和硫酸盐而加剧，它们使钢铁表面形成疏松锈垢后，会破坏钝化膜，加速局部损伤的发展。
4）该锅炉结构为烟管和管板采用焊接，该处存在较大的焊接应力，通常在应力集中处腐蚀会更严重，若焊接前没有采取预涨消除间隙或预涨不到位，局部形成环形水膜，另锅炉起停频繁，压力波动大，也会促使、加剧温度交变应力的负面作用。
3处理和预防措施
1）为减少管板处的入口效应，在目前锅炉结构不能变动的情况下，应加强燃气燃烧器的运行调整，对燃烧器火焰的长度和直径进行必要的压制，严格控制过剩空气量。适当时可在管板表面敷上薄耐火层。
2）强化给水除氧。锅炉给水除氧方式多种多样，多年来大家一直都在探求既高效经济又稳定安全的除氧方法，但这必须结合炉型和实际情况，本案例锅炉订货时技术条件明确锅炉进水温度为104℃，现采用化学除氧，进水温度最高才70℃，已经明显脱离设计运行工况，是否最为经济值得深入探讨。
即使采用化学除氧，也必须立即安排配备必要的在线或便携式的分析仪器或设备，保证实时掌握状况，主动而及时调整加药比例浓度，保证除氧效果。
3）慎重回用蒸汽冷凝水。目前常用的冷凝水处理技术是化学药剂法，通过在蒸汽出口或炉前投加皮膜胺和挥发性氨的方法在回水管线内成膜或提高回水的PH值，来阻止腐蚀的发生，达到回用标准。但这种方法只适用于蒸汽用途单一，管道不长的换热系统，对于蒸汽用途复杂的工况，常常达不到预想的处理效果，其原因很多，有系统本身的问题，也有特定工艺造成的，所以，用药剂改善回水系统的腐蚀是有局限性的。若投资进行硬件改造，增加除铁除硬设施也不太现实，目前唯一的做法是慎重考虑回用蒸汽冷凝水，这应从比较安全和经济两者的关系重要性上予以取舍。
4）控制锅水的PH值在合理范围。按照GB1576-2001《工业锅炉水质》规定，锅水PH=10～12，因为在这个范围内不仅能防垢，也能防腐，但是其前提是给水进行了充分除氧。
从本案例锅炉目前运行情况看，给水除氧效果并不理想，在这种情况下要根据实际情况进行一定调整。锅水处于高温状态下时，当PH＜8或PH＞13时，锅炉金属表面的保护膜都会因溶解氧而遭到破坏，从而使金属腐蚀加剧，当7≤PH＜10时，主要发生氧的去极化和氢氧化亚铁被氧化的反应，但都很微弱，当PH≥10后，钢材的腐蚀由均匀转为局部，并具备了溃疡和孔蚀的条件，从绝大部分研究的结果看：如果锅炉给水未除氧或除氧不完全，锅水的PH值控制在8～10左右能够有效的防止氧腐蚀。
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