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[摘要] 电站锅炉发生锅炉"四管"泄漏，给电厂将造成巨大的经济损失，本文通过结合案例，简要对锅炉"四管"泄漏做出原因分析以及提出预防措施。
[关键字] 电站锅炉 泄露 原因分析 预防措施
[中图分类号]TM62 [文献码] B[文章编号] 1000-405X（2013）-1-184-2
0前言
电站锅炉"四管"是火力发电的重要设备之一，锅炉"四管"能否安全稳定运行，与锅炉、金属、化学、焊接等专业联系紧密，更与机组设计选型、制造、安装、运行、检修、监督密不可分，在电站锅炉内部检验过程中，"四管"的泄露可谓是屡见不鲜，究其原因，大概有以下几种：吹损、飞灰磨损、碰磨、超温、过热、腐蚀，以下将结合部分案例进行具体原因分析，并浅要提出预防措施。
1 主要原因及分析
1.1 吹损
某电厂，吹灰器附近管子由于长时间受吹灰蒸汽吹灰，导致部分管子壁厚大幅度减薄、泄露。
1.1.1 原因分析
锅炉在运行过程中，由于炉膛吹灰器布置不合理、选用不得当、吹灰蒸汽压力过大、吹灰时间过长等原因，使得其附近受热面管子管壁减薄，机械性能下降，强度无法满足运行要求，导致受热面管子泄露。
1.1.2 预防措施浅析
根据炉膛受热面整体结构，选择合适的吹灰器，并合理布置吹灰器，吹灰器压力、时间应根据实际情况计算而得，对已有吹损痕迹的部位采取添加防磨铁、喷涂等措施。
1.2 飞灰磨损
1.2.1 原因分析
锅炉在燃用固体燃料时，烟气中含有大量的飞灰颗粒，这些飞灰颗粒在高速烟气带动下冲刷对流受热面时，使管壁表面受到磨损，管子变薄，强度下降，造成管子的损坏。特别是在低温受热面中，烟气温度低，飞灰颗粒硬化，且此处更易磨损。灰粒对受热面的每次撞击都会从受热面表面削去极微小的金属片，这就是飞灰磨损的过程。一般折焰角、防渣管、燃烧器周围、各门孔两侧、热电偶温度计两侧、吹灰器附近、进风口、落料口以及冷灰斗区域水冷壁管等烟气流速较大部位最易磨损。
1.2.2 预防措施浅析
（1）免局部烟速过高，消除烟气走廊；（2）在易磨损的部分加装防磨保护装置；（3）保持锅炉在额定负荷下运行，尽量避免超负荷；（4）运行时应控制煤粉细度，调整好燃烧，以免飞灰颗粒增大，飞灰浓度增加，颗粒变硬。
1.3 碰磨
粤电某电厂，屏式过热器与气冷定位管碰磨。
1.3.1 原因分析
管屏在锅炉运行中由于变形，摆动，而导致管子与管子之间，管屏与管屏之间，管子与炉墙之间间隙过小，管子与管子、管屏、炉墙长期处于碰撞状态，从而导致管子发生磨损，壁厚减薄。
1.3.2 预防措施浅析
对运行过程中发生变形的管径采取一定恢复措施，使管子与管子之间有足够膨胀余量，对摆动幅度较大的管屏或管子采取固定措施，对已产生碰磨位置添加防磨措施。
1.4 超温、过热
1.4.1 原因分析
锅炉在运行中，由于煤粉燃烧不足，煤粉质量、炉水介质等原因，导致受热面外部结焦、积灰，内部管壁结垢，受热面存在水垢、结焦、积灰的部位传热极差，使得受热面容易超温、过热，管壁金属组织发生变化（蠕变，组织老化等），机械性能下降，比如：鼓包、胀粗部位。超温、过热现象一般位于高热负荷或水循环不良区域，例如：防渣管、燃烧器周围、各门孔两侧以及折焰角处水冷壁管等部位。
1.4.2 预防措施浅析
（1）改善煤粉质量及燃烧方式，使煤粉充分燃烧；（2）对锅炉用水严格控制，位加强日常水质管理，并对现有水垢进行一次化学清洗，定期进行取样分析；（3）对锅炉结焦，积灰及时进行清除，对内部结垢部位采取一定的酸、碱洗措施；（4）保持锅炉在额定负荷下运行，避免超温、超压运行。
1.5 腐蚀
1.5.1 原因分析
腐蚀有内表面腐蚀和外表面腐蚀两种形式，既包括化学腐蚀，又有电化学腐蚀等多种形式存在。
在电站锅炉中，高温硫腐蚀是常见的受热面管外表面的腐蚀，它是由于液态的灰粘结在受热面管壁上而引起的，沉积在管壁上的灰中含有硫及碱性物质，他们形成复合硫酸盐，当温度在550～700℃时，复合硫酸盐处于熔化状态，和管子金属发生反应，造成受热面管子的腐蚀。
氢腐蚀是常见的受热面管内表面腐蚀，发生有二种环境条件，一是氢环境工作条件下，氢直接与Fe3C发生反 应，生成CH4，二是在高温（高于350℃）下，蒸汽与钢中铁元素接触，产生如下反应：4H2O+3Fe→Fe3O4+8[H]，若[H]不能很快被蒸汽带走，也会造成氢腐蚀，另外，水冷壁氢腐蚀应具有以下三个特征：一是发生在向火侧，二是氢从管子内表面进入钢中，与碳反应生成CH4，应造成钢中微裂纹，裂纹中应无腐蚀产物，裂纹周围及钢管内表面，有明显的脱碳现象，破口应有脆性断裂特征。
1.5.2 预防措施浅析
（1）改善煤粉燃烧条件，使煤粉充分燃烧；（2）煤粉质量的控制；（3）严格控制汽水品质。
1.6 内壁氧化皮剥落
安徽某电厂，高温过热器由于氧化皮大量剥落，导致爆管；广东某电厂对高温再热器管（材质：TP347H）进行割管检查，发现其内壁存在大量氧化皮。
1.6.1 原因分析
目前高温过热器管、高温再热器管多为高Cr钢，奥氏体不锈钢较为常见，当高Cr钢长时间处于高温高压的水蒸汽中时，管子内壁会自然的氧化。由于Cr的活性较高，在氧化的初始阶段，管子内表面会生成很薄的Cr2O氧化膜，这层氧化膜的形成阻止了管子内壁进一步氧化。但随着运行时间的增加，氧化膜以下的基体相应地发生Cr的贫化，同时在超温或温度、压力剧烈波动等情况的作用下，外层氧化物出现细微的裂纹，Fe向氧化膜外扩散，大大恶化了其高温下的抗氧化能力，氧化发展速度加快，抗氧化性能降低，氧化层也开始向双层、多层发展。氧化皮的生长速度与温度有着密切的关系。一般说来，在某个温度段 （ 565 ～595℃），温度越高，氧化皮生长速度越快，而锅炉主蒸汽温度为571℃，在该温度下运行，管内壁氧化皮就会生长。奥氏体不锈钢氧化皮的热膨胀系数与基体材料的热膨胀系数有较大差异， 在设备快速启停时，氧化皮容易脱落，脱落后使基材暴露在蒸汽中，而抛物线特征为初期氧化速度极快，导致反复脱落，反复氧化，氧化速度加快，并且脱落的氧化皮反过来也降低此处管材的蒸汽流量，使其容易超温，并使管子氧化速度显著增加。
氧化皮脱落随着机组运行时间的延长，氧化膜的厚度增加，在锅炉的频繁启动、停炉或升降负荷过程中，剥落的量逐渐增大，不断积聚，被堵塞的管子会因为通流量过小而发生堵塞、胀粗爆管或者由于堵塞导致壁温异常升高，造成短期超温爆管。
1.6.2 预防措施浅谈
（1）改善锅炉的运行条件，避免超负荷运行，降低锅炉的启动、停炉次数；
（2）采用氧化皮堆积测量仪、厚度测量仪对内壁氧化皮脱落量及厚度进行定期检查。
2 结束语
认真探讨分析"四管"发生泄漏的原因，明确电厂运行、监督人员工作的侧重点，以达到最大限度地减少"四管"泄漏次数，提高锅炉运行的安全性和经济性。
参考文献
[1]肖作善，王蒙聚，等.熱力发电厂水处理（下）〔M〕.北京：中国电力出版社，1996： 478-479.
[2]湖南省电机工程学会.火力发电厂锅炉受热面失效分析与防护〔M〕.北京：中国电力出版社，2004：18-34.
[3]沈嘉年，周龙江，李铁藩.材料研究学报〔J〕.1998，12（2）：128-132.
[4]李辛庚，傅敏，何家文.材料科学与工艺〔J〕.2004，12（3）：253-257.
[关键字] 电站锅炉 泄露 原因分析 预防措施
[中图分类号]TM62 [文献码] B[文章编号] 1000-405X（2013）-1-184-2
0前言
电站锅炉"四管"是火力发电的重要设备之一，锅炉"四管"能否安全稳定运行，与锅炉、金属、化学、焊接等专业联系紧密，更与机组设计选型、制造、安装、运行、检修、监督密不可分，在电站锅炉内部检验过程中，"四管"的泄露可谓是屡见不鲜，究其原因，大概有以下几种：吹损、飞灰磨损、碰磨、超温、过热、腐蚀，以下将结合部分案例进行具体原因分析，并浅要提出预防措施。
1 主要原因及分析
1.1 吹损
某电厂，吹灰器附近管子由于长时间受吹灰蒸汽吹灰，导致部分管子壁厚大幅度减薄、泄露。
1.1.1 原因分析
锅炉在运行过程中，由于炉膛吹灰器布置不合理、选用不得当、吹灰蒸汽压力过大、吹灰时间过长等原因，使得其附近受热面管子管壁减薄，机械性能下降，强度无法满足运行要求，导致受热面管子泄露。
1.1.2 预防措施浅析
根据炉膛受热面整体结构，选择合适的吹灰器，并合理布置吹灰器，吹灰器压力、时间应根据实际情况计算而得，对已有吹损痕迹的部位采取添加防磨铁、喷涂等措施。
1.2 飞灰磨损
1.2.1 原因分析
锅炉在燃用固体燃料时，烟气中含有大量的飞灰颗粒，这些飞灰颗粒在高速烟气带动下冲刷对流受热面时，使管壁表面受到磨损，管子变薄，强度下降，造成管子的损坏。特别是在低温受热面中，烟气温度低，飞灰颗粒硬化，且此处更易磨损。灰粒对受热面的每次撞击都会从受热面表面削去极微小的金属片，这就是飞灰磨损的过程。一般折焰角、防渣管、燃烧器周围、各门孔两侧、热电偶温度计两侧、吹灰器附近、进风口、落料口以及冷灰斗区域水冷壁管等烟气流速较大部位最易磨损。
1.2.2 预防措施浅析
（1）免局部烟速过高，消除烟气走廊；（2）在易磨损的部分加装防磨保护装置；（3）保持锅炉在额定负荷下运行，尽量避免超负荷；（4）运行时应控制煤粉细度，调整好燃烧，以免飞灰颗粒增大，飞灰浓度增加，颗粒变硬。
1.3 碰磨
粤电某电厂，屏式过热器与气冷定位管碰磨。
1.3.1 原因分析
管屏在锅炉运行中由于变形，摆动，而导致管子与管子之间，管屏与管屏之间，管子与炉墙之间间隙过小，管子与管子、管屏、炉墙长期处于碰撞状态，从而导致管子发生磨损，壁厚减薄。
1.3.2 预防措施浅析
对运行过程中发生变形的管径采取一定恢复措施，使管子与管子之间有足够膨胀余量，对摆动幅度较大的管屏或管子采取固定措施，对已产生碰磨位置添加防磨措施。
1.4 超温、过热
1.4.1 原因分析
锅炉在运行中，由于煤粉燃烧不足，煤粉质量、炉水介质等原因，导致受热面外部结焦、积灰，内部管壁结垢，受热面存在水垢、结焦、积灰的部位传热极差，使得受热面容易超温、过热，管壁金属组织发生变化（蠕变，组织老化等），机械性能下降，比如：鼓包、胀粗部位。超温、过热现象一般位于高热负荷或水循环不良区域，例如：防渣管、燃烧器周围、各门孔两侧以及折焰角处水冷壁管等部位。
1.4.2 预防措施浅析
（1）改善煤粉质量及燃烧方式，使煤粉充分燃烧；（2）对锅炉用水严格控制，位加强日常水质管理，并对现有水垢进行一次化学清洗，定期进行取样分析；（3）对锅炉结焦，积灰及时进行清除，对内部结垢部位采取一定的酸、碱洗措施；（4）保持锅炉在额定负荷下运行，避免超温、超压运行。
1.5 腐蚀
1.5.1 原因分析
腐蚀有内表面腐蚀和外表面腐蚀两种形式，既包括化学腐蚀，又有电化学腐蚀等多种形式存在。
在电站锅炉中，高温硫腐蚀是常见的受热面管外表面的腐蚀，它是由于液态的灰粘结在受热面管壁上而引起的，沉积在管壁上的灰中含有硫及碱性物质，他们形成复合硫酸盐，当温度在550～700℃时，复合硫酸盐处于熔化状态，和管子金属发生反应，造成受热面管子的腐蚀。
氢腐蚀是常见的受热面管内表面腐蚀，发生有二种环境条件，一是氢环境工作条件下，氢直接与Fe3C发生反 应，生成CH4，二是在高温（高于350℃）下，蒸汽与钢中铁元素接触，产生如下反应：4H2O+3Fe→Fe3O4+8[H]，若[H]不能很快被蒸汽带走，也会造成氢腐蚀，另外，水冷壁氢腐蚀应具有以下三个特征：一是发生在向火侧，二是氢从管子内表面进入钢中，与碳反应生成CH4，应造成钢中微裂纹，裂纹中应无腐蚀产物，裂纹周围及钢管内表面，有明显的脱碳现象，破口应有脆性断裂特征。
1.5.2 预防措施浅析
（1）改善煤粉燃烧条件，使煤粉充分燃烧；（2）煤粉质量的控制；（3）严格控制汽水品质。
1.6 内壁氧化皮剥落
安徽某电厂，高温过热器由于氧化皮大量剥落，导致爆管；广东某电厂对高温再热器管（材质：TP347H）进行割管检查，发现其内壁存在大量氧化皮。
1.6.1 原因分析
目前高温过热器管、高温再热器管多为高Cr钢，奥氏体不锈钢较为常见，当高Cr钢长时间处于高温高压的水蒸汽中时，管子内壁会自然的氧化。由于Cr的活性较高，在氧化的初始阶段，管子内表面会生成很薄的Cr2O氧化膜，这层氧化膜的形成阻止了管子内壁进一步氧化。但随着运行时间的增加，氧化膜以下的基体相应地发生Cr的贫化，同时在超温或温度、压力剧烈波动等情况的作用下，外层氧化物出现细微的裂纹，Fe向氧化膜外扩散，大大恶化了其高温下的抗氧化能力，氧化发展速度加快，抗氧化性能降低，氧化层也开始向双层、多层发展。氧化皮的生长速度与温度有着密切的关系。一般说来，在某个温度段 （ 565 ～595℃），温度越高，氧化皮生长速度越快，而锅炉主蒸汽温度为571℃，在该温度下运行，管内壁氧化皮就会生长。奥氏体不锈钢氧化皮的热膨胀系数与基体材料的热膨胀系数有较大差异， 在设备快速启停时，氧化皮容易脱落，脱落后使基材暴露在蒸汽中，而抛物线特征为初期氧化速度极快，导致反复脱落，反复氧化，氧化速度加快，并且脱落的氧化皮反过来也降低此处管材的蒸汽流量，使其容易超温，并使管子氧化速度显著增加。
氧化皮脱落随着机组运行时间的延长，氧化膜的厚度增加，在锅炉的频繁启动、停炉或升降负荷过程中，剥落的量逐渐增大，不断积聚，被堵塞的管子会因为通流量过小而发生堵塞、胀粗爆管或者由于堵塞导致壁温异常升高，造成短期超温爆管。
1.6.2 预防措施浅谈
（1）改善锅炉的运行条件，避免超负荷运行，降低锅炉的启动、停炉次数；
（2）采用氧化皮堆积测量仪、厚度测量仪对内壁氧化皮脱落量及厚度进行定期检查。
2 结束语
认真探讨分析"四管"发生泄漏的原因，明确电厂运行、监督人员工作的侧重点，以达到最大限度地减少"四管"泄漏次数，提高锅炉运行的安全性和经济性。
参考文献
[1]肖作善，王蒙聚，等.熱力发电厂水处理（下）〔M〕.北京：中国电力出版社，1996： 478-479.
[2]湖南省电机工程学会.火力发电厂锅炉受热面失效分析与防护〔M〕.北京：中国电力出版社，2004：18-34.
[3]沈嘉年，周龙江，李铁藩.材料研究学报〔J〕.1998，12（2）：128-132.
[4]李辛庚，傅敏，何家文.材料科学与工艺〔J〕.2004，12（3）：253-257.