鍋爐取樣冷卻器蛇形管裂紋原因分析及處理
【摘要】：通過對不銹鋼的腐蝕特性和腐蝕機理的分析和研究，根據檢修總結的經驗和反復試驗，在鍋爐取樣蛇形管及取樣箱采取一定的措施后可以消除取樣蛇形管頻繁出現裂紋和斷裂的現象。
本文來源：蘭州西固熱電有限責任公司
【關鍵詞】取樣蛇形管 裂紋 原因分析 處理
0前言
#5～10鍋爐汽水取樣冷卻器蛇形管一般有7—11組不等，各取樣點引出后集中到取樣箱冷卻，冷卻器蛇形管其材質原設計為1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼，全部是由手工彎制而成，取樣冷卻器的冷卻水全部采用工業水，由工業水母管接入。
1 設備概況
自2003年以來，#5～10鍋爐取樣冷卻器蛇形管頻繁發生裂紋、斷裂漏泄，給化學取樣帶來不便，加大了檢修工作量，增加了材料消耗，同時還嚴重影響了鍋爐的安全經濟運行。特別是在鍋爐點爐啟動過程中，每次都會發生取樣管的漏泄問題，為處理取樣管往往會延遲點爐并汽時間。從漏泄后換下的取樣冷卻器蛇形管外觀觀察，發現蛇形管從上往下靠下部2/3表面存在大量的穿透性微裂紋。
為此，鍋爐分公司多次召開專題研討會，并請教有關專家，相關部門大力配合，分析研究和討論#5～10鍋爐取樣冷卻器蛇形管頻繁發生裂紋、斷裂漏泄的原因和處理方法。同時加-了對#5～10鍋爐取樣冷卻器蛇形管的檢查和維護，及時的消除和更換了發生漏泄的取樣冷卻器蛇形管。
#5～10鍋爐取樣冷卻器蛇形管頻繁發生裂紋、斷裂漏泄次數自2004年4月統計為：
| 時間（月） | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 漏泄次數（次） | 10 | 7 | 13 | 26 | 9 | 12 | 15 | 8 | 29 |
2 分析原因
2.1裂紋宏觀特征。
從漏泄后換下的取樣冷卻器蛇形管外觀觀察，發現蛇形管從上往下靠下部2/3表面存在大量的穿透性微裂紋。 裂紋為周向，走向曲折呈鋸齒狀，未穿透的裂紋可以看到是從外表面向內表明發展的。宏觀上表現為樹枝狀。
2.2裂紋的性質。
奧氏體不銹鋼，特別是18-8系列奧氏體不銹鋼極易產生晶間腐蝕裂紋和應力腐蝕裂紋。從裂紋的宏觀特征看，是由2種性質的裂紋組成即：晶間腐蝕裂紋和應力腐蝕裂紋。
2.3取樣蛇形管的工作環境
#5～10鍋爐取樣冷卻器的冷卻水采用工業水冷卻而不是除鹽水?；瘜W分場提供的生水分析報告中，近幾年來生水中氯離子的平均含量為：
| 時間（年） | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 |
| 氯離子平均值（mg/L） | 32.7 | 30.4 | 24.3 | 26 | 26.9 | 34.2 | 36.1 | 41.8 |
在富含氯離子的水質中，奧氏作不銹鋼在350℃左右，發生晶間腐蝕和應力腐蝕速度將急劇增加。#5～10鍋爐取樣蛇形管的工作溫度一般在200～540℃之間，氯離子含量在24～42mg/L之間，這些都是取樣蛇形管產生晶間腐蝕的主要因素；鍋爐取樣蛇形管在彎制過程中，其內側產生壓應力，外側產生拉應力，工作過程中存在很大的溫差熱應力，這些都為應力腐蝕提供了條件。
通過分析，我們認為氯離子的存在，應力的產生，彎制工藝落后，工作條件苛刻等原因都是造成鍋爐取樣冷卻器蛇形管頻繁發生裂紋、斷裂漏泄的主要原因。
3 試驗過程
1、在2003年6月后，取樣冷卻器蛇形管開始頻繁發生裂紋、斷裂漏泄。2003年9月將#5～10鍋爐取樣冷卻器蛇形管逐步更換00Cr17Ni14Mo2不銹鋼管。取樣冷卻器蛇形管發生裂紋、斷裂漏泄的次數仍然頻繁發生。從漏泄的時間規律看，1.5mm厚的不銹鋼管使用45天后開始出現裂紋，2 mm厚的不銹鋼管使用60天后開始出現裂紋。
2、為了提高不銹鋼取樣蛇形管的抗晶間腐蝕能力，我們將不銹鋼取樣蛇形管外委進行固溶處理（將鋼加熱到1050～1150℃后水淬，主要目的是使碳化物溶于奧氏體中，然后快速冷卻。并將此狀態保留到室溫 ，這樣鋼的耐蝕性會有很大改善）。使用過程中，發現取樣冷卻器蛇形管仍然頻繁發生裂紋、斷裂，漏泄的情況并沒有得到明顯改善。
4實施對策
我們經過分析、研究，從以下2 個方面采取對策：
1、降低冷卻水中氯離子的含量。-直接的辦法就是將取樣冷卻水改為除鹽水，但是由于改造系統復雜，運行成本高，-性投入大而一直沒有得到解決。
2、采取在不銹鋼取樣冷卻箱內壁加裝鋼板的方法，利用化學元素擇優選擇的原理進行試驗。由于鐵元素較鉻元素化學性能活潑，使冷卻水中氯離子優先作用到鋼板上進行化學反應，替換了氯離子在不銹鋼管上的作用，同時吸收了冷卻水中的大量氯離子生成氯化物，對不銹鋼取樣蛇形管起到陰極保護作用。減緩了不銹鋼取樣蛇形管晶間腐蝕。同時改變了冷加工工藝，并安排進行了去應力、固溶化處理工藝。
根據實際情況，決定采用在不銹鋼取樣冷卻箱內壁加裝鋼板的方法。
5 效果檢查
自2005年10月我們在#5～10鍋爐汽水取樣裝置的不銹鋼取樣冷卻箱內壁加裝碳鋼鋼板后，截至目前，在正常運行和鍋爐啟動點爐過程中再也沒有發生取樣冷卻器蛇形管裂紋、漏泄問題。完全消除了這一長期困擾生產的疑難問題。
6-語
在#5～10鍋爐汽水取樣裝置的不銹鋼取樣冷卻箱內壁加裝碳鋼鋼板后，成功的-取樣冷卻器蛇形管裂紋、漏泄問題，提高設備的健康水平，同時也為我們解決其它設備問題積累了寶貴的檢修經驗。在今后的檢修工作中，我們還要繼續努力，進一步的拓展思路，積極解決設備存在的疑難問題
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