高压锅炉用水冷壁管失效开裂分析.pdf

第33卷第3期
Vol.33、No.3
2007年6月
Scicncc Tcchnology of Baotou Sccl(Group )Corporation
Junc、2007
高压锅炉用水冷壁管失效开裂分析
高峰
本溪钢铁(集团)有限责任公司技术心,本溪117000
摘要:?用扫描电镜、光学显徽鏡及X射线能谱仪等实验分析方法、对高压炉用水冷壁管失效开裂原肉进行
析硏究,结果表明,高压锅炉用水冷壁管开裂为应力腐蚀丌裂,同时还有氢脆的作用。
关健词:水冷壁管;失效开裂:应力腐蚀开裂;氰脆
中图分类号:TGi72
文献标识码:B
文章编号:100905438(2007)03-0011-03
Analysis on Creviced Failure of the Pire a the Water Ceo!ed Wall
of the Hig Pressure Boiler
G4/ Feng
lechnology Center d Benxi dron Steel(Gou)Co Ltd Benxi 117000, Liaoning, China
Abstract hc crcc failur of the pipc in th watcr led wall of th ih prcssurc boilcr is studied by somc mcthods such
as scanning elec ron microscope, optical microscope, spectrometer, X-ray analysis, elc. The results show that the creviced failure of
the pipe is caused by the stress corrosion and the hydrogen embrittlement
Key words pip in walcr cooled wall cvcc failur strcss corrosion raclurc, hydrogcn cmbriltlcmcn
高锅炉是发电厂的关键设备,高床锅炉管是高20G的要求,T作温度为1500C,工作压力为12
乐锅炉的专用材,其使用条件恶劣,技术要求苛刻为13MPa,水冷壁管内为无氧状态,管内介质是去离子
使高压锅长期持久的安全运行,要求高压锅が管即水汽的混合物,水汽混合物介质的温度在320~340
要有艮女好的工艺性能,可时更要有耐高温、耐高、耐C之间。对管内介质进行成分分析,分析结果为
腐蚀,抗热叛劳等性能山。本钢发电厂高锅炉用水质中含有PNa、Fe、Cu、(aJMg、i等杂质元素,加试
冷壁管代木达到服役期限时发生满水、将漏水部位水纸实验,介质的pH值在10~12之间,呈僦性。
冷壁管剖斤现场检查发现其内壁有许多尺寸、深浅
不等的近似圆形的锈斑坑,其中有的锈斑坑贯穿管
2取样检验及检验结果
壁个水冷壁管外壁,从何导致水冷壁管在这些部漏
取样及检验
水。为了保证及延长水冷壁管的使用寿命,有必要查
于本钢发电厂高锅炉用水冷壁管在运行过
明水冷壁管内壁锈斑坑产生的原因。
程中腐蚀较严重,漏水部位断口表而口被严重锈蚀
1情况调查
因此,选择在靠近漏水部位的位置截取试料进行檢
本钢发电厂高床锅炉用水冷壁管用钢为206,验分析。首先对截取的试料进行肉眼观察并照相
其化学成分和各项性能指标均符合GB53102中用直尺测量水冷壁管尺寸;然后在水冷壁管内壁锈
收稿日期
作者简介
に羅2女デ流用市人、念属材料业高级工程,主要从車产品质量研究工作。
o1994-2007chinaacademicoumaElectronicPublishingHouse.Arightsreseedhttp:/www.cnkiner
包钢科技
第33卷
斑坑处及远离绣斑坑的部位取样,制备成金相试样,
对锈斑坑处及远离锈斑坑潞位的试样进行相
应用JSM-560oLV打描电镜、?X-1光学显微镜及检验,山金相检验结果可知,钢中的非金属夹杂物符
NCAX-射线能谱仪,对试样进行观察检验。
合GB5310要求2。用3%硝酸洒精溶液浸蚀试样
高压锅炉用水冷壁管宏观检验结果
进行显微组观察,钢的显微组织为铁素体利和珠光
对截取的高斥锅炉用水冷壁管试料进行宏观檢体,锈斑坑处及远离锈坑部位钢的铁素体晶柆度
验,其宏观形貌见图1。山图1可见,高压锅炉用水分别为9.0级利10.0级,见图3科I图4。为保证高
冷壁管的内壁较粗糙,内壁上的锈斑坑深度均未达锅炉用水冷壁管应具有的高温性能,成品水冷壁
到水冷壁管外壁,锈斑坑内布满了腐似产物,锈斑坑管采取止火处理,正火处理温度为900~930C,h
以外的其他部位也均有不同程度的腐蚀。
火处理后水冷壁管的显微组织为铁素体和珠光体,
成品管的实际晶粒度应不小于4级2,可见,水冷壁
管用钢锈斑坑处及其它部位的显微组纵属」止常组
织,铁素体晶粒度符合GB5302要求。另外,由图3
可看到,裂缝滑铁素体和垛光体晶界或铁素体和铁
素体晶界扩展,因此,出显微组织檢验结果进一步证
实了高压锅炉用水冷壁管廾裂为沿品型廾裂
1高压锅炉用水衿壁管的宏项形貌
用直尺对高压锅炉用水冷壁管的尺寸进行测
量,水冷壁管外径为60mm,壁厚为5mm
高压锅炉用水冷壁管观检验结果
在JSM-5600LV扫描电镜下对锈斑坑处试样
进行观察,观察而为与锈斑坑表而垂直的平面,观察
图3裂缝的扩肢方式×00
可见,锈斑坑处及其周围分布着细密的沿晶裂缝,这
些沿晶裂缝分枝较多,呈树根状,其内布满了腐蚀产
物,銹斑吭是这些沿晶裂的裂源区,裂缝由水冷壁
管内壁向外壁不连续的扩展,并且较粗大的显微裂
逄和细小的显微裂缝是相互交替着巾水冷壁管内壁
向外壁扩展的,直至扩展到外壁,引起高压锅灯用水
冷壁管失效开裂,见图2。
图4基体显微组织×00
4X-射线能谱分析结果
对高压锅炒用水冷壁管内壁锈斑坑表面的腐蚀
产物及显微裂缝内的腐似产物进行X-射线能谱分
析,分析结果表明,銹斑坑表面的腐蚀产物及显微裂
图2锈斑坑的微观形貌×00
缝内腐蚀产物的十要组分均为Fe和O,此外还有微
量的Al、S、P、CaMg、Cu元素
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