亚临界锅炉水冷壁管腐蚀机理研究

周公文*

（泰安市特种设备检验研究院）

0 前言

某燃煤电厂亚临界锅炉停机检修时，发现水冷壁管向火侧外表面存在大面积结焦，去除结焦层后发现管壁出现明显减薄现象，现场测量该管道的最小壁厚仅为3.2 mm。该水冷壁管规格为 45 mm×5.4 mm（内螺纹管），材质为20G，设计温度为369 ℃，设计压力为21 MPa。锅炉投产后又进行了低氮燃烧器改造，改造前水冷壁管未发生明显减薄现象。低氮燃烧器改造的原理是将燃料方式在锅炉内集中燃烧改为双尺度分级燃烧，从而降低锅炉出口的NOx排放量。在低氮燃烧器改造完成之后，锅炉内大量投用了高硫煤，通过该次检修发现，锅炉水冷壁管发生了严重的减薄现象。

本文对减薄的水冷壁管进行理化分析检验，通过化学成分分析、机械性能试验、强度计算和金相组织分析，找出引起水冷壁管发生严重减薄的主要原因，并给出了相应的改进建议。

1 试验过程和试验仪器

对减薄的水冷壁管进行了宏观检查并对其运行状态进行了强度计算。通过采用X 射线荧光光谱分析测试水冷壁管表面腐蚀层的化学成分。取减薄严重处水冷壁管镶嵌金相试样，经磨制抛光后，采用4%（质量分数）硝酸酒精溶液腐蚀，采用Carl Zeiss Axio Observer A1m 型金相显微镜观测水冷壁管的金相组织形态。在水冷壁管向火面和背火面上各取一个拉伸试样，试样规格尺寸应按照GB/T 228.1—2010《金属材料 拉伸试验 第1 部分：室温试验方法》标准规定，在材料万能试验机上检验材料的拉伸性能。利用HBE-3000A 布氏硬度计，在金相试样上进行宏观布氏硬度检验。……