燃用生物质锅炉末级过热器管腐蚀原因分析_刘蕊

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＋［（）中图分类号］ＴＫ文献标识码］文章编号］２２３．３２［Ｂ［１００２３３６４２０１３０２００９８０３－－－
［／ＤＯＩ编号］１０．３９６９３３６４．２０１３．０２．０９８．ｉｓｓｎ．１００２－ｊ
：）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｔｈｉｒｄｓｔａｅｓｕｅｒｈｅａｔｅｒ（ｕｓｉｎＴＰ３４７Ｈｓｔｅｅｌｏｆａｂｉｏｍａｓｓｆｉｒｅｄｂｏｉｌｅｒｓｕｆｆｅｒｅｄｓｅ－ｇｐｇ，ｒｉｏｕｓｓｕｒｆａｃｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｆｔｅｒｂｅｉｎｉｎｓｅｒｖｉｃｅｆｏｒ４０００ｈｏｕｒｓ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｓｉｓｅｎｅｒｓｅｃ－ｇｙｇｙｐｔｒｕｍａｎａｌｓｉｓａｎｄＸ－Ｒａｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎａｌｓｉｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅｃｏｒｒｏｄｅｄｔｕｂｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｙｙｙ，ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｕｎｉｆｏｒｍｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｂｏｕｎｄａｒａｔｔａｃｋｂｏｔｈｏｃｃｕｒｒｅｄ．Ｉｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｌａｅｒｔｈｅｒｅｒａｉｎｙｙｇｏｔａｓｓｉｕｍｒａｉｎｗｅｒｅｍａｉｎｌｃｈｌｏｒｉｎｅａｎｄｃｏｍｏｕｎｄｓｗｈｉｌｅｔｈｅｃｈｒｏｍｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｌｏｗ．Ｔｈｅｐｇｙｐ，ｂｏｕｎｄａｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｏｄｕｃｔｓｍａｉｎｌｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆＣｒａｎｄＦｅｏｘｉｄｅｓａｍｏｎｗｈｉｃｈｔｈｅＣｒｃｏｎｔｅｎｔｙｐｙｇｗａｓｈｉｈｅｒ．Ｔｈｅｃｈｌｏｒｉｎｅｉｎｂｉｏｍａｓｓｗａｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓｔｈｅｍａｏｒｆａｃｔｏｒｔｈａｔｃａｕｓｉｎｔｈｅｒａｉｄｃｏｒ－ｇｊｇｐ，ｒｏｓｉｏｎｏｎｔｕｂｅｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｈｅｅｕｔｅｃｔｉｃｗｉｔｈｌｏｗｍｅｌｔｉｎｆｏｒｍｅｄｂａｌｋａｌｉｍｅｔａｌａｎｄＦｅａｎｄｏｉｎｔｇｙｐ，ｏｔｈｅｒｅｌｅｍｅｎｔｓｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．Ｔｈｕｓｓｏｍｅｍｅａｓｕｒｅｓｌｉｋｅｃｏｆｉｒｉｎｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｗｉｔｈｃｏａｌｓｇｒｏｏｓｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｕｂｅｓｉｎｂｉｏｍａｓｓｂｏｉｌｅｒ．ｗｅｒｅｐｐ：；；；；；ＫｅｗｏｒｄｓｂｉｏｍａｓｓｂｏｉｌｅｒｓｕｅｒｈｅａｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎＴＰ３４７Ｈ；ａｌｋａｌｉＣｌｐｙ以及低含量的生物质中高含量的碱金属和氯，硫使得以其为燃料的锅炉各级受热面均存在严重的积灰、结渣和腐蚀，与燃煤相比，这种燃料腐蚀速率较高
ＣｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＴＰ３４７Ｈｆｉｎａｌｓｕｅｒｈｅａｔｅｒｏｎａｂｉｏｍａｓｓｂｏｉｌｅｒｐ
，ＬＩＵＲｕｉＹＵＥＺｅｎｗｕｇ
，，，ＳｈａｎｄｏｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＳｈａｎｄｏｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｒｏｒａｔｉｏｎＪｉｎａｎ２５０００２，ＳｈａｎｄｏｎＰｒｏｖｉｎｃｅＣｈｉｎａｇｇｐｇ
燃用生物质锅炉末级过热器管腐蚀原因分析
刘蕊，岳增武
山东电力研究院，山东济南２５０００２［摘要］某台燃用生物质锅炉在累计运行４末级过热器管（材质为Ｔ外壁０００ｈ后，Ｐ３４７Ｈ）发生了较严重的腐蚀，对腐蚀部位进行显微组织、能谱成分及Ｘ射线衍射分析。结、末级过热器管存在均匀腐蚀及晶界腐蚀；腐蚀层主要含Ｃ果表明，ｌＫ离子而Ｃｒ含量相对较低；晶界腐蚀产物主要为Ｃ其中Ｃｒ和Ｆｅ的氧化物，ｒ含量较高。分析认为生物质中的氯离子是导致管外壁快速腐蚀的主要原因，而碱金属与Ｆｅ等其它元素，形成的低熔点共晶体促进了腐蚀过程。对此，提出去除燃料中的部分Ｋ和Ｃ将生ｌ物质与煤混燃等措施。［关键词］锅炉；过热器；腐蚀；碱金属；生物质；氯离子ＴＰ３４７Ｈ；
第４２卷第２期２０１３年２月
热力发电
ＴＨＥＲＭＡＬＰＯＷＥＲＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ
ｏ．２Ｖｏｌ．４２ＮＦｅｂ．２０１３

由图３可见，由于晶界的优先腐蚀，管表面的部分晶粒已经与基体完全脱离，部分晶粒被包围在垢垢层（图３点１处）除基体中应层中。由图４可见，、、、有的成分Ｆ主要含有ＣｅＣｒ和少量ＡｌＳｉ外，ｌＫ；（）及少量Ｓ等元素晶界腐蚀产物图３点２处中
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。某台以木片、棉秆、玉米秆、小麦秸秆、锯
／末、木梢和树皮等为主要燃料的ＹＧ１３０９．２型高温高压水冷振动炉排锅炉的末级过热器出口蒸汽温度
收稿日期：２０１２０３０１－－，作者简介：刘蕊（女，毕业于兰州大学，工程师，从事电站设备金属材料失效分析、寿命评估等的研究。１９８０－）：ｅ＿Ｅ－ｍａｉｌｌｆ２１３＠１６３．ｃｏｍ：：ｔｔｒｌｆｄ．ｃｏｍ．ｃｎｔｔｌｆｄ．ｅｒｉｏｄｉｃａｌｓ．ｎｅｔ．ｃｎｈ ∥ｗｗｗ．ｈ ∥ｒｐｐｐ
１分析检测
过热器管母材的金相组织主要为单相奥氏体，。而管外壁发生存在孪晶，金相组织无异常（图１））。了沿晶界的优先腐蚀，晶界充满腐蚀产物（图２
）图４管外壁附近能谱（对应图３的点１、２、３Ｆｉ．４ＥＤＸａｎａｌｓｉｓｎｅａｒｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｇｙ（）Ｃｏｒｒｅｓｏｎｄｉｎｔｏ１－３ｉｎＦｉ．３ｏｉｎｔｓｐｇｇｐ
图２管外壁附近金相组织（未侵蚀）Ｆｉ．２Ｍｅｔａｌｌｕｒｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｔｕｂｅｓｕｒｆａｃｅｇｇ（）ｗｉｔｈｏｕｔｅｔｃｈｉｎｇ
第２期
刘蕊等燃用生物质锅炉末级过热器管腐蚀原因分析
９９
垢物不致密并大多脱５ｍｍ。腐蚀垢层呈黄褐色，落，残留垢层最厚约１ｍｍ，局部附着有浅色炉灰。管内壁无异常。为探明腐蚀特点，对管外壁附近进行了显微组、腐蚀物形貌观察（能谱分析（织分析、ＳＥＭ）ＥＤＸ）和Ｘ射线衍射（分析等，并针对生物质燃料锅ＸＲＤ）炉的碱金属腐蚀问题提出了相应的缓解措施。
［１，２］
材质为Ｔ规格为Ｄ为５４０ ℃，Ｐ３４７Ｈ，３３．７ｍｍ× ，，成分为：５．６ｍｍ，０．０６％Ｃ，０．０８％Ｓｉ１．６％Ｍｎ，，余量为０．０２％Ｓ，０．０２％Ｐ，１９．０％Ｃｒ１１．０％Ｎｉ。在累计运行约４末级过热器管外壁Ｆｅ０００ｈ后，发生了严重的腐蚀。宏观检查发现，管外壁的腐蚀略显不均，管剩余壁厚最薄处约４．最厚处约５ｍｍ，
图１管母材金相组织Ｆｉ．１Ｍｅｔａｌｌｕｒｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｂａｓｅｍｅｔａｌｇｇ
、基体成分（图３点３处）符合ＣｌＫ的含量减小；要求。去除管壁外层的腐蚀产物，将管外壁用锉刀轻微打磨，直至部分露出金属光泽，利用ＸＲＤ分析晶界腐蚀产物的物相组成，结果见图５。由图５可分、辨出的物相有基体奥氏体、ＫＣｌＦｅＣｒ２Ｏ４和少量ＣｒｅＣｒｒ２Ｏ３。其中Ｆ２Ｏ４和Ｃ２Ｏ３是奥氏体不锈钢在空气或氧中高温氧化的主要产物。