余熱鍋爐一起疏水管泄漏原因分析和預(yù)防處理

陸定康，錢松鋒

（1.江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司生產(chǎn)技術(shù)部；2.江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司檢修機務(wù)分部，江蘇 常州 213000）

余熱鍋爐是聯(lián)合循環(huán)電站中回收燃氣輪機排汽余熱產(chǎn)生蒸汽，推動蒸汽循環(huán)的發(fā)電換熱設(shè)備。余熱鍋爐只有汽水系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)，傳熱溫差小，受熱面螺旋鰭片管進行強化傳熱，燃氣輪機排氣熱量得到了充分利用，有利于提高電廠熱效率。余熱鍋爐一般“四管防爆”工作重點放在膨脹拉裂、流動加速腐蝕等方面，筆者列舉了一次典型電站余熱鍋爐的波紋伸縮節(jié)內(nèi)部疏水管泄漏，并對其進行分析，提出處理的方法和針對性的預(yù)防措施。

1 現(xiàn)場情況

某發(fā)電有限公司現(xiàn)有6臺機組：F級一期1#、2#2臺機組配備余熱鍋爐為三壓、再熱、臥式、無補燃自然循環(huán)，室外布置，由廣東新會—福斯特惠勒動力機械有限公司（FWPM）設(shè)計監(jiān)造；E級5#、7#2臺機組配備杭鍋兩套雙壓、臥式、無補燃、自身除氧、自然循環(huán)燃機余熱鍋爐。F級二期3#、4#兩臺機組配備杭鍋兩套三壓、再熱、臥式、無補燃、自身除氧、室外布置的自然循環(huán)燃機余熱鍋爐。

F級二期余熱鍋爐至2015年投產(chǎn)以來發(fā)生過高溫過熱器爐內(nèi)疏水管因膨脹不暢、布置結(jié)構(gòu)不佳、三通材料塑韌性不夠造成輸水管脆性斷裂。經(jīng)過對輸水管布局和膨脹補償波紋的改造已經(jīng)避免了這類重復(fù)性缺陷的產(chǎn)生。安全運行3～4年，到2020年11月24日發(fā)生一起疏水管泄漏事件，發(fā)現(xiàn)在中壓省煤器1疏水管泄漏，漏點在不銹鋼波紋管內(nèi)部，離伸縮節(jié)底板上260mm處，該處有伸縮節(jié)內(nèi)部不銹鋼套管保護。如圖1伸縮節(jié)內(nèi)部管段外表面有明顯腐蝕減薄現(xiàn)象，減薄處2.2mm，該處省煤器輸水管段原為G20Φ32×4，中壓省煤器設(shè)計壓力6.89MPa，溫度254.4℃，內(nèi)部光滑平齊無異常。從切割下來的受損管段現(xiàn)象看是伸縮節(jié)內(nèi)部輸水管表面腐蝕減薄，缺陷逐步發(fā)展直至貫徹造成泄漏，當(dāng)時分析該管段安裝時本身存在表面腐蝕、凹坑等缺陷，由于管段完全包裹在伸縮節(jié)內(nèi)部，平時的鍋檢、四管防爆都無法檢查到，長期運行缺陷擴大造成泄漏。

圖1 第一次泄漏管

2021.7.22巡檢時發(fā)現(xiàn)3#爐催化劑模塊底部、中壓蒸發(fā)器、爐出口伸縮節(jié)多處底部滴水，后檢查發(fā)現(xiàn)中省疏水管3外表面腐蝕，有效壁厚減薄直至泄漏，從圖2看，疏水管的外表面腐蝕減薄很厲害，和第一次情況完全相似。我們便懷疑當(dāng)初判斷安裝管存在原始表面缺陷發(fā)展造成泄漏的判斷。

圖2 第二次泄漏管

2 原因分析

兩次泄漏均發(fā)生在中壓省煤器的疏水穿墻管伸縮節(jié)內(nèi)部，該處管段處于波紋管伸縮節(jié)不銹鋼套管內(nèi)，上部連接至余熱鍋爐底部保溫層，下部為不銹鋼波紋節(jié)地板密封焊接，爐管膨脹正常也不存在拉裂現(xiàn)象。連續(xù)出現(xiàn)相同滲漏情況就需要檢查該現(xiàn)象是否存在普遍性。類似圖2那樣氧化皮厚重、松散、易脫落，脫落后金屬表面坑洼減薄的現(xiàn)象，結(jié)合以往的經(jīng)驗這種情況一般會出現(xiàn)在爐外保溫層內(nèi)部，且保溫層外部裝飾板漏水，雨水進入保溫層內(nèi)部造成金屬腐蝕。

圖3為爐外管典型的保溫內(nèi)腐蝕。保溫層所用的材料大多是無機物，其中含有大量的無機鹽，比如氯化物、氟化物、硫化物；保溫材料通常疏松多孔結(jié)構(gòu)，有很強的吸水能力，一旦保溫層進水就會形成一個高濕度的腐蝕環(huán)境，加速金屬腐蝕的速度。

圖3 爐外管典型的保溫內(nèi)腐蝕

綜上所述碳鋼腐蝕原因在于和水汽的接觸。保溫層面帶來的由以下3個原因造成。

（1）保留水和其他腐蝕性介質(zhì)的環(huán)形空間。

（2）吸水性好的保溫材料。

（3）保材料帶來的污染物來加速腐蝕。

南方的燃機機組夏季一般處于調(diào)峰每天啟停的狀態(tài)，冬季停運狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)來說，不銹鋼波紋伸縮節(jié)頂部充滿保溫層，保溫層和輸水管之間存在間隙讓其自由膨脹，底板和輸水管密封焊接，爐底的冷凝水或其它泄漏造成的水無法排出，長期在伸縮節(jié)套管內(nèi)部造成一個相對密閉的高濕高溫環(huán)境，經(jīng)過較長時間腐蝕脫落層越來越厚，有效壁厚減薄直至無法承受壓力造成泄漏。

3 預(yù)防、處理措施

結(jié)合保溫層內(nèi)碳鋼管的腐蝕原因，我們?nèi)绾伪M量阻斷產(chǎn)生條件或延緩腐蝕的速度，或者說及時發(fā)現(xiàn)泄漏，避免類似問題集中出現(xiàn)。那我們從這幾個方面考慮預(yù)防和處理。

一是加強保溫層的保護，嚴格保溫層的外部裝飾板的安裝工藝，杜絕水進入保溫層而造成的高溫高濕環(huán)境。

二是采用腐蝕性較小的保溫材料，揚子石化章炳華高級工程師曾經(jīng)做過10種保溫材料腐蝕性試驗，試驗結(jié)果對碳鋼的腐蝕性速率大小為：復(fù)合硅酸鹽＞玻璃棉＞巖棉＞硅酸鋁，其中硅酸鋁的腐蝕速度最小，使用硅酸鋁保溫材料會大大降低對碳鋼的腐蝕情況。當(dāng)然還有在鋼管表面涂覆防腐涂料，既要保證涂層在設(shè)備運行過程中高溫環(huán)境下穩(wěn)定，還需要在停運設(shè)備時的低溫環(huán)境下保護鋼管表面不受腐蝕。

保溫層下的鋼管腐蝕發(fā)展有相當(dāng)強的隱蔽性，特別是類似于不銹鋼波紋伸縮節(jié)內(nèi)部的管段，完全處在無法目視的封閉環(huán)境，平時的鍋爐內(nèi)檢、四管防爆都無法檢查到，監(jiān)測難度大。如何及時發(fā)現(xiàn)腐蝕后滲漏，盡快的處理，筆者曾用紅外成像儀拍攝圖片根據(jù)每一個伸縮節(jié)的溫度來判斷內(nèi)部是否存在泄漏，如圖：前、后排左起第一根55.1℃和58.5℃，明顯比中間45.3℃的溫度高，判斷已經(jīng)管段泄漏，同一區(qū)域的管段即使目前缺陷尚未貫穿，我們判斷鋼管的腐蝕已經(jīng)非常嚴重，所有我們割除該區(qū)域所有伸縮節(jié)內(nèi)部管段結(jié)果證實了判斷完全正確，所有管段在不銹鋼高管內(nèi)均有嚴重的腐蝕剝皮，那兩根管段的確已經(jīng)缺陷貫穿，實踐證明紅外成像儀檢查輸水管滲漏還是很有效果的。

既然發(fā)現(xiàn)這類保溫層下腐蝕存在普遍性，筆者就制定了相應(yīng)的處理措施：利用機組調(diào)停時間進行分次、分批更換，更換F級二期3#余熱鍋爐疏水穿墻管段。抽查4#余熱鍋爐中省疏水1根，檢查是否存在輸水管外壁腐蝕現(xiàn)象，如抽查情況類似，同樣更換全部高、中、低省煤器疏水管穿墻。

圖4 伸縮節(jié)紅外成像和割除管段

4 結(jié)語

通過分析這一起中、低溫碳鋼管道保溫層下存在的腐蝕缺陷原因、以及處理情況，說明電站及石油化工行業(yè)的管道保溫層下腐蝕隱蔽性高、危害性強、監(jiān)測難度大的特點，嚴格保溫層外部裝飾板的施工工藝，選取適當(dāng)?shù)谋夭牧?，使用防腐涂層的措施都可以減緩腐蝕的發(fā)展，同樣適當(dāng)周期的抽取管段檢查還是非常有必要的，G20Φ32×4類似于這樣小口徑、薄壁管，經(jīng)過5年左右運行，檢修或運行過程中某些部位泄漏產(chǎn)生的水流入波紋管伸縮節(jié)內(nèi)部，形成高溫高濕的相對密閉環(huán)境，就完全可能造成保溫層下的嚴重腐蝕，定期抽取管段檢查腐蝕減薄的情況和速率，有計劃地進行檢修更換從而確保設(shè)備的健康狀況。