某汽包封頭減薄泄漏原因分析

林濤 李信（四川省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，四川成都610061）

某汽包封頭減薄泄漏原因分析

林濤 李信（四川省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，四川成都610061）

某煤氣站用汽包使用僅6個(gè)月出現(xiàn)汽包封頭減薄泄漏。采用化學(xué)成分分析、硬度測(cè)定、宏觀形貌分析、能譜分析測(cè)試等方法對(duì)減薄泄漏處進(jìn)行了檢測(cè)分析。結(jié)果表明,汽包的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理及介質(zhì)水未做去離子和除氧處理兩方面原因，導(dǎo)致汽包封頭沖刷磨損腐蝕，最終減薄泄漏。

汽包；減薄；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；介質(zhì)水

某公司煤氣站用的汽包運(yùn)行僅6個(gè)月，其封頭出現(xiàn)嚴(yán)重減薄的情況。該汽包為?3.4m兩段式冷煤氣站集汽部件，規(guī)格DN=1000mm VN=1m3，汽包封頭材料Q235-B，在用汽包外表面工作溫度約130℃∽135℃，工作壓力表值0.3MPa，滿足設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)工況的要求。封頭減薄區(qū)域正對(duì)高溫水汽混合物進(jìn)氣管口。

1 理化分析

1.1 化學(xué)成分分析

對(duì)減薄區(qū)域并材質(zhì)進(jìn)行光譜分析復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)元素符合GB700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》[1]及GB150-2011《壓力容器》[2]中對(duì)Q235-B的化學(xué)成分要求。結(jié)果見(jiàn)表如1。

表1 化學(xué)成分復(fù)驗(yàn)結(jié)果

1.2 硬度檢驗(yàn)

對(duì)減薄區(qū)使用維氏硬度測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2，依據(jù)DIN 50150-2000《金屬材料試驗(yàn).硬度值的換算》[3]規(guī)定，將硬度值換算為強(qiáng)度值，參考抗拉強(qiáng)度約為480MPa，抗拉強(qiáng)度要求符合GB700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》[1]中要求。

表2 維氏硬度測(cè)試結(jié)果

2 減薄區(qū)低倍宏觀形貌分析

圖1 腐蝕區(qū)域低倍宏觀形貌

對(duì)汽包封頭減薄區(qū)域金屬材料取樣，樣品覆蓋整個(gè)減薄區(qū)域。

減薄區(qū)域形狀呈不規(guī)則橢圓形，邊緣有明顯腐蝕產(chǎn)物沉積，外觀呈灰白色，厚度約0.2∽1.6mm，如圖2#區(qū)域；減薄區(qū)域流線密集、與罐體安裝水平位置方向呈左高右低貫通平行分布，流線寬度1∽3mm不等；減薄區(qū)域邊緣有大量腐蝕坑，呈蜂窩形點(diǎn)狀，凹坑直徑?1∽?5mm不等。減薄表面中有明顯的溝槽，減薄面邊緣如半環(huán)形馬蹄狀。

3 能譜分析測(cè)試

對(duì)減薄區(qū)域表面產(chǎn)物采用EDAX能譜儀進(jìn)行定性、定量分析，經(jīng)測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)表面產(chǎn)物中除基材Fe、Si本身元素外，還含有40.6%O、24.5%Ca、18.2%S等，推斷減薄區(qū)表面產(chǎn)物應(yīng)該是硫酸鈣類物質(zhì)。

4 分析與討論

（1）檢材材料硬度、化學(xué)成分等項(xiàng)目均未發(fā)現(xiàn)明顯異常，金屬材料本身不是引起汽包封頭減薄的原因。

（2）汽包的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致高溫水汽混合物從進(jìn)氣管出口直接沖刷汽包左封頭（即減薄區(qū)域），沖刷作用不斷剝離腐蝕層金屬，導(dǎo)致封頭區(qū)域減薄速度大于其他區(qū)域。

（3）減薄區(qū)域形貌顯示，減薄表面存在大量沿一定方向的腐蝕溝槽，中間存在大量不規(guī)則的腐蝕凹坑，屬典型沖刷腐蝕磨損特征[4-5]。

（4）使用的介質(zhì)水未做去離子和除氧處理，能譜儀測(cè)試分析表明，減薄表面產(chǎn)物中存在Ca、S、O等元素，由此可以說(shuō)明沖刷腐蝕源于使用的介質(zhì)水中含有溶解氧和弱酸性物質(zhì)導(dǎo)致。

5 建議措施

（1）對(duì)介質(zhì)水進(jìn)行去離子和除氧處理并加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)；

（2）改進(jìn)汽包進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)，防止高溫水汽混合物直接沖刷封頭。

[1]GB713—2014鍋爐和壓力容器用鋼板[S].

[2]GB150—2011壓力容器[S].

[3]DIN50150-2000金屬材料試驗(yàn).硬度值的換算[S].

[4]龔洵潔，國(guó)內(nèi)外鍋爐汽包腐蝕問(wèn)題的研究狀況[J].長(zhǎng)沙電力學(xué)院學(xué)報(bào),1995，10（4）：413-416.

[5]郭平，余熱鍋爐汽包的腐蝕分析[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化,2010，8：18.