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摘要：电厂锅炉水冷壁管内部的水投入之前，会经过化学处理，防止出现水垢问题，然而从实际的实践成果上来看，即使经过了全面的水体处理，但是依然会由于一些因素的存在，导致在锅炉的长期运行中，逐渐出现内腐蚀现象，因此在具体的处理阶段，必须要能够通过对内腐蚀现象成因的分析之后，建立专业性的管理标准和维修制度。
关键词：电厂锅炉；水冷壁管；内腐蚀缺陷
引言
锅炉水冷壁管为锅炉水汽系统的重要承压部件，敷设于炉膛的四面炉墙上，水冷壁管内的高压给水被炉膛内煤粉燃烧产生的热量加热变为饱和蒸汽，进入过热器进一步加热为过热蒸汽，最后进入汽轮机。水冷壁管的服役环境较恶劣，高温气氛、煤粉中腐蚀性介质以及煤粉中硬质颗粒的冲刷等易引发管壁的磨损和腐蚀，因此，磨损和腐蚀成为了火电机组电站锅炉水冷壁管最主要的两个失效形式。
1电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷原因
1.1故障基本情况
本文的研究过程中，以某电厂的锅炉水冷壁管为研究对象，发现该系统内还有两台锅炉，炉膛的周围由φ60×6.5毫米，节距为80毫米的管道组成，该区域内的所有管道材质为20G，炉膛的宽度为11.92米，深度为10.8米，高度为45米。水冷壁管整体上可以分为上部、中部、下部以及燃烧器区域四个部分，煤粉燃烧器的配置高度为14.4~20.2米，前后区域内的水冷壁下部管道倾斜度为50°，并且在其中构成的冷灰斗中或许笼壁上部内，向炉膛内部弯折3米，从而构成折焰角，前后和两侧的水冷壁管最终构成了四个回路，形成了16路循环系统。1#锅炉连续发生了三次水冷壁爆管问题，且爆管之后发现基础的补水率急剧提升，补水量最大的时间点上达到了30t/h，且炉膛出口水平处的烟道运行中，排烟区域的最大温度差值达到了150℃。
1.2内腐蚀成因
炉管表面出现缺陷的成因可能包括应力断裂、疲劳磨损、腐蚀以及质量控制失误等，而所有的失效形式，成因和表现特征不同。对于应力断裂，主要是处于过热运行状态；疲劳失效则通常意味着有氧化皮和裂纹特征；管壁冲击磨损主要发生在管道的外壁区域，特征为管道的外壁厚度减小；高温腐蚀和低温腐蚀则主要集中和发生在烟气区域内，失效表现的宏观为出现坑穴状、麻点状的沟槽。在本文分析的案例过程中，发现在所有缺陷的形成阶段中，水冷壁上并不存在过热运行工作环境，同时整个炉管的外壁处于正常工作状态，并不存在横向性的裂纹，因此通过对之前已经取得所有综合分析信息的探索，可以判定集中式爆管的故障原因为垢下腐蚀，其原因在于，由于该管道运行时间过长，为25年，因此即使在日常的工作过程，已经对水体本身进行了处理，但是依然会在长年累月的工作过程中，在管壁上逐渐生成水垢。在水垢出现之后，由于水垢本身具有极差的传热性，因此该区域的金属管壁温度会急剧提高，之后锅炉内的水会逐渐渗入到水垢下，会在该区域内发生急剧的蒸浓作用，炉水出现高度浓缩现象时，炉水中的氢氧根会在管壁中最终形成简化腐蚀环境，从而让水冷壁的内壁保护膜受到破坏。在炉水的作用下，形成碱性原电池效应，并且该过程伴随有氧腐蚀，阴极上发生的反应会生成氢气，而氢气能够和钢中的渗碳体反应，使得铁的体积缩小，让管道的结构变化，从而使得管壁强度下降，且该区域的问题影响速度加快，此时管壁的薄弱处无法承受汽水介质的压力，从而发生爆管问题。
2电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷处理对策
2.1确保汽水品质稳定达标
提高化学监督管理力度，化验站加强对炉水、给水及其他汽水品质的在线监督工作，严格按照操作标准执行化验步骤，仪表做好保养和定期标定，并由生产技术室每周执行至少3次抽样复检，确保合格的炉水品质。此外，增加锅炉定期排污频次，由以往每周3次定期排污，增加为每周5次，以控制炉水电导稳定达标，减少出现炉水品质不合格而被动调整的情况。
2.2扎实做好金属监督工作
水冷壁设计使用年限约10万h，钢电两台锅炉水冷壁管实际已超过设计年限，加之机组启、停次数相对频繁，需进一步强化金属监督力度，严格按照DL438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》、DL/T939-2005《火力发电厂锅炉受热面管道监督检验技术导则》中相关要求开展金属监督工作。
2.3汽水品质达标
在具体工作阶段，必须要能够落实对锅炉水、给水系统以及其他汽水品质的监督工作，并且要能够完全依照作业标准、设定模式以及工作规范，对所有的汽水品质进行抽样检查，每次抽样都需要借助专业的工作模式，让所有的人员把最终所取得的工作参数进行高精准度的记录，同时抽样检测次数不得少于3次。另外在锅炉的后续运行过程，要定期或不定期排放其中存在的污水，通过增加频率的方法，可以防止由于各类水质本身的问题，导致其中存在的污水中离子在管壁上积累。
2.4构造自控系统
自动控制系统的建设过程中，企业可以通过对整水冷壁管系统运行过程中所有参数的监管和记录，系统性分析当前系统运行过程中是否存在安全隐患。比如针对水质的检查系统，考虑到在管道的运行过程中，只是对于其中一些金属离子的沉降，最终形成了水垢，因此需要在系统内，全面配置针对这类离子的专业检查传感器，且该传感器要能够直接和报警系统与运行控制中枢关联，发现存在运行问题时，要第一时间发出警报信息，从而让所有的人员参与到对水质的进一步协调和处理工作。另外也需要对水冷壁管中的一些设施运行过程中，所存在的薄弱点加强检查，尤其是对于水冷壁管的温度，更是需要通过实时的监管工作，研究当前是否处于高稳定运行状态。
2.5缺陷部分更换
从取得的解剖结果上来看，水冷壁管中存在大量的水垢，最终会让该区域的管道壁厚参数大幅度下降，从而整个管道内部不具备酸洗条件，另外由于四个炉墙的工作环境处于基本相同状态，因此产生的缺陷也基本相同，所以可以推测的是，即使其他区域并未出现爆管问题，但是在后续运行过程，依然存在较高的爆管问题发生概率，因此为了能够保障该机组的安全运行状态，必须要能够对已经发生腐蚀区域的水冷壁管进行全面性的更换。为了能够确定更换的高度，需要对锅炉后墙上不同区域水冷壁管落实具体的检查工作。在本文研究的案例中，对1#锅炉后部墙体中，甲向乙方向上的第58根和第115根管道进行扩大区域的检查工作，最终发现，在锅炉标高13米高度处向下，和33米向上两个部分，并不能够依靠肉眼直接观察到水壁管的结垢问题，并且管道的内壁状态良好，因此可以确定这两个区域无需进行管道的更换。而在锅炉标高13~33米的区域内，需要对其中所有的水冷壁管进行大规模的更换。
结语
综上所述，电厂锅炉水冷壁内腐蚀现象的原因是，管道长期运行过程中，会在管道内生成水垢，而且由于水垢导热性较差，会在水垢下方形成原电池反应环境，从而让管道出现腐蚀问题，降低了承力性能。对于内腐蚀缺陷的缓解，可以采取的方法包括对已经腐蚀管道的全面替换、构造自动控制系统、落实自动监督工作等。
参考文献
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