一、基本情況介紹
威海新力熱電有限公司#7鍋爐，型號為UG-130/3.82-M9，1998年出廠，于2000年底正式投入運行，于2006年11月20日至2007年間先后發生四次低溫過熱器爆管事故。
2006年11月20日低過爆管停運后，通過威海市鍋爐壓力容器檢驗所提供的失效分析報告顯示：失效管段破口宏觀特征為：邊緣粗糙，破口周圍有較多縱向裂紋，并有較厚的氧化鐵層，進一步的金相分析顯示為碳化物球化，鐵素體析出碳化物并聚集長大，屬非常明顯的長時超溫導致蠕變速度相應加快的脆性斷裂特征。另外，從最近的一次爆管停運后，汽包解體檢查發現，旋風分離器頂帽有脫落現象；汽包壁及旋風分離器筒體表面附有暗紅色覆蓋物，并間雜有許多直徑不等的小型鼓包；低過出口聯箱截取部分管段發現內部積垢嚴重，鍋檢所分析結果顯示：內容物含有Cl- 、 Fe3+ , NaOH、 Na3PO4其中的一種或兩種，還有可能存在CO32-、SiO2等物質，對應聯箱東側底部有大量鱗片狀的沉積物。
二、金屬腐蝕的分類
金屬表面和周圍介質發生化學或電化學作用，而遭到破環的現象稱為腐蝕。從金屬腐蝕的分類來看：金屬腐蝕一般可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。化學腐蝕是金屬和周圍介質直接進行化學反應而引起的腐蝕，這種腐蝕多發生在干燥氣體或其他非電解質中。此類反應多發生于爐膛內金屬和高溫煙氣作用下引起的腐蝕；過熱器管道內金屬與蒸汽直接作用引起的腐蝕。當過熱蒸汽溫度高達450℃時，它會與碳鋼發生反應，在450～570℃之間是它們的產物為Fe3O4,當溫度達到570℃以上時，反應產物為Fe2O3，這兩種反應所引起的腐蝕都屬于化學腐蝕，當產生這種腐蝕時，管壁均勻的變薄，腐蝕產物常常呈粉末狀或鱗片狀，多半是Fe3O4 ，在爐內發生汽水腐蝕的部位一般在汽水停滯部位和蒸汽過熱器中。#7爐低過聯箱東側出現的大量鱗片狀沉積物符合水蒸氣腐蝕特征。而造成該部位出現沉積物的原因分析為：前幾次的爆管停爐后，由于爆管部位無法施焊，采取封堵的方式對爆管管系進行了封堵處理，先后封堵了62排管系中的12排，封堵后一方面造成該部位飽和蒸汽流動停滯，另一方面造成剩余管系吸熱量及蒸汽流速增加，有可能造成聯箱局部超溫，流動停滯造成蒸汽中雜質在相應管段沉積造成垢下腐蝕，加之局部超溫造成水蒸汽腐蝕，從而引起聯箱底部臺座形成鐵的氧化物而整體減薄。
電化學腐蝕是金屬和周圍介質發生了電化學反應。金屬處于潮濕的地方或遇到水時特別易發生電化學腐蝕，這類腐蝕在生產中較普遍而且危害較大。溶解氧腐蝕是一種電化學腐蝕，鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕原電池，鐵作為陽極在反應中腐蝕消耗。鋼鐵發生氧腐蝕時，其表面形成許多直徑1～30mm不等的小型鼓包，鼓包表層的顏色由黃褐色到磚紅色不等，次層是黑色粉末狀腐蝕坑陷，在給水系統中最易發生氧腐蝕的部位是給水管道和省煤器，當給水含氧量高或除氧器運行不正常時，有可能造成鍋內發生氧腐蝕。通過汽包解體檢查發現，汽包壁及旋風子表面腐蝕屬明顯的氧腐蝕特征。
三、爆管原因分析
A 、運行工況的影響
#7爐在2000年投運初期，由于安裝質量問題造成虛假水位，致使煮爐過程中藥液進入過熱器管段，對管段可能造成一定的損傷；作為調峰爐，#7爐在前兩年的運行過程中，經常出現超負荷及低負荷運行工況；另一方面從爆管分布的區域來看,主要集中于聯箱東側的十幾排管路,疑似煙氣走廊致使東側管束超溫爆管,而爐內檢查發現過熱器管束安裝分布均勻,間隔梳型板也未出現脫落現象,低過迎風面管束靠近東側的十幾排表面光潔度要比西側高，結合近兩年的運行日志發現，2005年#7爐由于燃用煤種原因，先后兩次出現過熱器掛焦而使鍋爐出現80-100Pa的異常正壓運行工況，其中一次通過更換煤種使狀況改善，另一次被迫停爐，停爐后的檢查發現，西側過熱器掛焦情況要比東側嚴重，這應該是造成東西兩側過熱器管束吸熱不均而導致東側管束超溫的一個影響因素，至于兩側結焦的不均勻性，又與燃燒調整、火焰中心位置及兩側引風機出力等因素有關。另外，鍋爐啟動過程中升溫速度過快、低負荷運行時間過長、點火輸水不充分等都將直接影響到過熱器運行的安全性。
B、汽水品質的影響
#7爐投運后，先后多次出現東側電接點水位計指示波動不準的現象，經更換電接點等措施未見改觀；通過對部分截取的過熱器管段分析發現內部存在積鹽情況，其成分分析為：磷酸根35%,碳酸鈉30.74%，NaHCO3 9.66%, SiO2 0.8%,氯根 0.6%，通過對汽包的解體檢查發現，靠近汽包東側的第5支旋風分離器頂帽脫落，汽包內壁及旋風子筒體紅色物質化驗為氧化鐵含量70-90%，此外含有少量的鈣、鎂、硅和磷酸鹽等物質，通過以上化驗數據及汽包解體檢查分析情況來看，造成過熱器內部積鹽的直接影響因素為飽和蒸汽品質問題，而造成飽和蒸汽品質下降的原因可歸納為：①爐水含鹽量偏高，導致管內壁積鹽，而造成積鹽的可能性又有以下幾個方面：加藥量偏高，或者加藥的不均勻性，導致局部積鹽；凝結水水質不合格也可引起爐水含鹽量增高，尤其是我公司夏季以海水作為循環冷卻水，凝汽器局部泄漏有可能使部分海水通過除氧器進入鍋爐汽包 ②設備故障導致汽水分離效果下降，旋風分離器頂帽脫落直接影響到汽水分離效果經進一步的汽包內部檢查發現，除掉落的一只頂帽外有多達6至7個頂帽點焊松脫，這應該是影響汽水分離效果的直接原因③除氧效果不佳也是造成爐水品質下降的一個影響因素，旋風分離器筒體表面不均勻分布的暗紅色鼓包，為明顯的溶氧點腐蝕特征，而造成給水溶氧的原因，可能為除氧器除氧效果不佳；停爐后的的保養不到位，爐水未及時排放等因素有關。④定排量偏少，造成絮狀水渣沉積，含量過大時隨同蒸汽進入過熱器管段。據統計發現#7爐在運行過程中，定排量每月平均不到一次，明顯達不到要求。
四、防止爆管采取的措施：
1. 加強入爐煤的管理
入爐煤的指標控制入手，避免燃用偏離設計值過大的煤種，通過合理摻配煤達到合格入爐煤標準。
2. 加大運行調整管理力度
依據煤質化驗單及時調整燃燒工況，避免出現火焰偏斜和燃燒中心上移導致超溫情況的發生；避免長期正壓運行工況的出現；嚴格按照升壓曲線要求進行啟動升壓，嚴禁趕火升壓。合理調配負荷，避免出現長期超負荷及低負荷等不正常工況的出現。
3. 加大設備檢修力度
利用負荷低峰期對低溫過熱器管段進行取樣分析，定期對汽包進行解體檢查，重點檢查分離器積垢及焊點情況，必要時進行噴砂打磨及焊接處理；檢查汽包內加藥管及連排管路，以防出現堵塞現象。
4. 加大汽水品質的監控力度
保證合格的除氧溫度，合理控制磷酸鹽的添加量，保證添加藥品的質量合格，做好定期排污工作。
⒌做好停爐后的保養工作
威海新力熱電有限公司#7鍋爐，型號為UG-130/3.82-M9，1998年出廠，于2000年底正式投入運行，于2006年11月20日至2007年間先后發生四次低溫過熱器爆管事故。
2006年11月20日低過爆管停運后，通過威海市鍋爐壓力容器檢驗所提供的失效分析報告顯示：失效管段破口宏觀特征為：邊緣粗糙，破口周圍有較多縱向裂紋，并有較厚的氧化鐵層，進一步的金相分析顯示為碳化物球化，鐵素體析出碳化物并聚集長大，屬非常明顯的長時超溫導致蠕變速度相應加快的脆性斷裂特征。另外，從最近的一次爆管停運后，汽包解體檢查發現，旋風分離器頂帽有脫落現象；汽包壁及旋風分離器筒體表面附有暗紅色覆蓋物，并間雜有許多直徑不等的小型鼓包；低過出口聯箱截取部分管段發現內部積垢嚴重，鍋檢所分析結果顯示：內容物含有Cl- 、 Fe3+ , NaOH、 Na3PO4其中的一種或兩種，還有可能存在CO32-、SiO2等物質，對應聯箱東側底部有大量鱗片狀的沉積物。
二、金屬腐蝕的分類
金屬表面和周圍介質發生化學或電化學作用，而遭到破環的現象稱為腐蝕。從金屬腐蝕的分類來看：金屬腐蝕一般可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。化學腐蝕是金屬和周圍介質直接進行化學反應而引起的腐蝕，這種腐蝕多發生在干燥氣體或其他非電解質中。此類反應多發生于爐膛內金屬和高溫煙氣作用下引起的腐蝕；過熱器管道內金屬與蒸汽直接作用引起的腐蝕。當過熱蒸汽溫度高達450℃時，它會與碳鋼發生反應，在450～570℃之間是它們的產物為Fe3O4,當溫度達到570℃以上時，反應產物為Fe2O3，這兩種反應所引起的腐蝕都屬于化學腐蝕，當產生這種腐蝕時，管壁均勻的變薄，腐蝕產物常常呈粉末狀或鱗片狀，多半是Fe3O4 ，在爐內發生汽水腐蝕的部位一般在汽水停滯部位和蒸汽過熱器中。#7爐低過聯箱東側出現的大量鱗片狀沉積物符合水蒸氣腐蝕特征。而造成該部位出現沉積物的原因分析為：前幾次的爆管停爐后，由于爆管部位無法施焊，采取封堵的方式對爆管管系進行了封堵處理，先后封堵了62排管系中的12排，封堵后一方面造成該部位飽和蒸汽流動停滯，另一方面造成剩余管系吸熱量及蒸汽流速增加，有可能造成聯箱局部超溫，流動停滯造成蒸汽中雜質在相應管段沉積造成垢下腐蝕，加之局部超溫造成水蒸汽腐蝕，從而引起聯箱底部臺座形成鐵的氧化物而整體減薄。
電化學腐蝕是金屬和周圍介質發生了電化學反應。金屬處于潮濕的地方或遇到水時特別易發生電化學腐蝕，這類腐蝕在生產中較普遍而且危害較大。溶解氧腐蝕是一種電化學腐蝕，鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕原電池，鐵作為陽極在反應中腐蝕消耗。鋼鐵發生氧腐蝕時，其表面形成許多直徑1～30mm不等的小型鼓包，鼓包表層的顏色由黃褐色到磚紅色不等，次層是黑色粉末狀腐蝕坑陷，在給水系統中最易發生氧腐蝕的部位是給水管道和省煤器，當給水含氧量高或除氧器運行不正常時，有可能造成鍋內發生氧腐蝕。通過汽包解體檢查發現，汽包壁及旋風子表面腐蝕屬明顯的氧腐蝕特征。
三、爆管原因分析
A 、運行工況的影響
#7爐在2000年投運初期，由于安裝質量問題造成虛假水位，致使煮爐過程中藥液進入過熱器管段，對管段可能造成一定的損傷；作為調峰爐，#7爐在前兩年的運行過程中，經常出現超負荷及低負荷運行工況；另一方面從爆管分布的區域來看,主要集中于聯箱東側的十幾排管路,疑似煙氣走廊致使東側管束超溫爆管,而爐內檢查發現過熱器管束安裝分布均勻,間隔梳型板也未出現脫落現象,低過迎風面管束靠近東側的十幾排表面光潔度要比西側高，結合近兩年的運行日志發現，2005年#7爐由于燃用煤種原因，先后兩次出現過熱器掛焦而使鍋爐出現80-100Pa的異常正壓運行工況，其中一次通過更換煤種使狀況改善，另一次被迫停爐，停爐后的檢查發現，西側過熱器掛焦情況要比東側嚴重，這應該是造成東西兩側過熱器管束吸熱不均而導致東側管束超溫的一個影響因素，至于兩側結焦的不均勻性，又與燃燒調整、火焰中心位置及兩側引風機出力等因素有關。另外，鍋爐啟動過程中升溫速度過快、低負荷運行時間過長、點火輸水不充分等都將直接影響到過熱器運行的安全性。
B、汽水品質的影響
#7爐投運后，先后多次出現東側電接點水位計指示波動不準的現象，經更換電接點等措施未見改觀；通過對部分截取的過熱器管段分析發現內部存在積鹽情況，其成分分析為：磷酸根35%,碳酸鈉30.74%，NaHCO3 9.66%, SiO2 0.8%,氯根 0.6%，通過對汽包的解體檢查發現，靠近汽包東側的第5支旋風分離器頂帽脫落，汽包內壁及旋風子筒體紅色物質化驗為氧化鐵含量70-90%，此外含有少量的鈣、鎂、硅和磷酸鹽等物質，通過以上化驗數據及汽包解體檢查分析情況來看，造成過熱器內部積鹽的直接影響因素為飽和蒸汽品質問題，而造成飽和蒸汽品質下降的原因可歸納為：①爐水含鹽量偏高，導致管內壁積鹽，而造成積鹽的可能性又有以下幾個方面：加藥量偏高，或者加藥的不均勻性，導致局部積鹽；凝結水水質不合格也可引起爐水含鹽量增高，尤其是我公司夏季以海水作為循環冷卻水，凝汽器局部泄漏有可能使部分海水通過除氧器進入鍋爐汽包 ②設備故障導致汽水分離效果下降，旋風分離器頂帽脫落直接影響到汽水分離效果經進一步的汽包內部檢查發現，除掉落的一只頂帽外有多達6至7個頂帽點焊松脫，這應該是影響汽水分離效果的直接原因③除氧效果不佳也是造成爐水品質下降的一個影響因素，旋風分離器筒體表面不均勻分布的暗紅色鼓包，為明顯的溶氧點腐蝕特征，而造成給水溶氧的原因，可能為除氧器除氧效果不佳；停爐后的的保養不到位，爐水未及時排放等因素有關。④定排量偏少，造成絮狀水渣沉積，含量過大時隨同蒸汽進入過熱器管段。據統計發現#7爐在運行過程中，定排量每月平均不到一次，明顯達不到要求。
四、防止爆管采取的措施：
1. 加強入爐煤的管理
入爐煤的指標控制入手，避免燃用偏離設計值過大的煤種，通過合理摻配煤達到合格入爐煤標準。
2. 加大運行調整管理力度
依據煤質化驗單及時調整燃燒工況，避免出現火焰偏斜和燃燒中心上移導致超溫情況的發生；避免長期正壓運行工況的出現；嚴格按照升壓曲線要求進行啟動升壓，嚴禁趕火升壓。合理調配負荷，避免出現長期超負荷及低負荷等不正常工況的出現。
3. 加大設備檢修力度
利用負荷低峰期對低溫過熱器管段進行取樣分析，定期對汽包進行解體檢查，重點檢查分離器積垢及焊點情況，必要時進行噴砂打磨及焊接處理；檢查汽包內加藥管及連排管路，以防出現堵塞現象。
4. 加大汽水品質的監控力度
保證合格的除氧溫度，合理控制磷酸鹽的添加量，保證添加藥品的質量合格，做好定期排污工作。
⒌做好停爐后的保養工作
