趙國慶

(大慶市特種設備檢驗研究所，黑龍江 大慶 163311)

近日整理總結檢驗案例時涉及到這樣一次檢驗情況:對大慶某大型供熱企業(yè)在用鍋爐進行定期檢驗時，發(fā)現(xiàn)其多數(shù)煙管有泄漏現(xiàn)象。泄漏點多為與管板連接處，距管板管端7～15 mm處，多數(shù)為煙管下邊緣。經切割后外表面檢查，泄漏點為裂紋，管壁無金屬變形、減薄。此鍋爐結構為單鍋筒(實際是3鍋筒)縱置式鏈條爐排，經資料審查知煙管與管板為脹接連接，結合鍋爐實際運行情況分析得出以下結論:此現(xiàn)象為典型的苛性脆化導致煙管產生裂紋，發(fā)生泄漏，具體分析如下:

1 原因分析

該企業(yè)受檢鍋爐為供暖用水管鍋爐，共三個鍋筒(實際為鍋殼鍋爐)，中間為主，兩邊為副。鍋殼的管板是中間的稍厚，兩邊的稍薄一些。而出現(xiàn)裂紋的煙管多出現(xiàn)在中間鍋筒(鍋殼)與管板相連接處。由于煙管與管板是脹接連接，在脹管時，脹管率的選擇、脹管試脹情況及條件及操作水平和責任心的不同，導致部分脹管質量不合格，在煙管與管板之間形成微小縫隙。由于是以機械壓力形式脹管，在脹口處存在較高應力;在鍋爐運行時，鍋水進入縫隙，不斷蒸發(fā)、濃縮，再進入，再蒸發(fā)，使縫隙中的NaOH濃度不斷增大，久而久之對受高應力的金屬產生腐蝕形成裂紋，使煙管發(fā)生泄漏。從而得到結論:由苛性腐蝕(苛性脆化)產生的裂紋導致煙管泄漏。

2 什么是苛性脆化

不同行業(yè)對苛性脆化的概念有不同的詮釋:

苛性脆化(GB/T 2900.48－1993《電工名詞術語固定式鍋爐》):鍋筒的鉚接或脹接部位因局部應力集中和游離堿含量過高產生晶間裂紋的脆化現(xiàn)象。

苛性脆化(DL/T 882－2004《火力發(fā)電廠金屬專業(yè)名詞術語》):鍋爐用金屬，由于局部區(qū)域出現(xiàn)堿性介質(如氫氧化鈉溶液)的濃縮，使之在拉應力區(qū)產生沿晶一穿晶型腐蝕裂紋的現(xiàn)象，但金屬組織并未發(fā)生變化?？列源嗷卜Q為堿致脆化。

苛性脆化實際上是應力腐蝕中遭受堿性腐蝕的一種特殊情況，是一種電化學腐蝕。鍋爐受壓元件在采用鉚接、脹接、焊接等加工部位，一方面存在較高的應力，另一方面又存在細小的縫隙。這些縫隙中滲入的鍋水，在高溫之下被蒸發(fā)。這樣不斷滲入鍋水又不斷蒸發(fā)，使水中的游離NaOH殘存在縫隙之中。隨著時間的推移，縫隙中NaOH的濃度不斷增大，甚至可以出現(xiàn)固體結晶。這種濃縮的堿性溶液對其周圍受高應力的金屬產生腐蝕，即為苛性脆化。由于堿性腐蝕是沿晶間發(fā)展的，故苛性脆化又稱晶間腐蝕。

3 發(fā)生苛性脆化的條件

從上述分析得知發(fā)生苛性脆化必須存在一定的條件:

(1)在金屬連接處存在較高的局部應力;

(2)由于受壓部件連接處不嚴密，或缺陷部位有縫隙，發(fā)生滲漏，使鍋水不斷濃縮;

(3)鍋水中存在濃度較高的游離NaOH，相對堿度(NaOH/溶解固形物)大于20%。

上述各種情況必須同時存在才能引起苛性脆化，缺少其中一個條件，苛性脆化就不會發(fā)生。

4 苛性脆化的特點及危害性

(1)初期裂紋及其支紋是發(fā)生在晶粒邊緣間的，隨著晶間裂紋的發(fā)展，就會產生穿過晶粒的裂紋(穿晶裂紋)，迅速擴展甚至導致爆炸。

(2)裂紋區(qū)域內五金屬變形，裂紋表面呈暗黑色。

(3)在接縫泄漏處形成苛性鈉溶液(10%以上的NaOH)。

苛性脆化就是晶間腐蝕，腐蝕沿著金屬晶粒的邊界進行，形成極為細小的犬牙交錯的裂紋?？列源嗷坏┌l(fā)生，金屬遭到破壞的速度會加速進行。當能覺察到有裂紋時，金屬的損傷已達到了嚴重的程度。

苛性脆化的危險性就在于這種腐蝕發(fā)生的初期不容易發(fā)現(xiàn)，它不會形成潰瘍點，也不會使金屬變形、變薄，而且一旦有了這種腐蝕時，金屬遭到破壞的速度會加速進行。當能觀察到裂紋時，金屬的損傷可能已達到嚴重的程度。鍋爐苛性脆化的后果是嚴重的，輕者發(fā)現(xiàn)得早，也會使鍋爐不能使用，重者會發(fā)生鍋爐爆炸，造成嚴重的設備損壞和重大的人身傷亡事故。

5 修理方法

苛性脆化裂紋不得補焊修理，只能根據(jù)實際情況挖補或更換。由于苛性脆化對金屬的破壞性，導致金屬的各種性能下降，在各相關規(guī)程中也規(guī)定苛性脆化裂紋只能挖補或更換。

6 預防手段及方法

通過分析苛性脆化產生的必要條件也就得到了預防苛性脆化產生的方法:

(1)盡量減少因焊接或脹接、鉚接產生的局部應力是預防產生苛性脆化的前提;

(2)杜絕受壓部件的細小縫隙。這對施工質量提出了較高的要求。例如本文提到的脹接連接，怎樣避免細小縫隙是質量保證部門和實際施工部門共同努力的結果。這要從脹接前的試脹工作開始，嚴格按照脹接工藝的要求，合理確定脹管率，嚴格檢查脹后質量，從嚴進行返修工作，才能減少細小縫隙的產生。

(3)嚴格控制鍋水中的堿度。加強水質運行管理是保障鍋爐水質安全的主要手段，這要從幾個方面來入手:管理層的重視、規(guī)章制度的完善及操作規(guī)程的實用性、設備及儀器設施的完好性及使用的正確性、操作人員的水平及責任心。2008年國家修訂了工業(yè)鍋爐水質標準，更完善的要求了鍋爐水質標準，這對鍋爐的安全運行起到保駕護航作用。

7 結束語

苛性脆化是鍋爐受熱面失效形式的一種，是常見的腐蝕形式。通過以上分析，我們了解了苛性脆化產生的原因、特點及其危害性，從而得到了實際使用過程中預防苛性脆化產生的方法與措施，這對使用中的鍋爐安全運行有著重要意義。

［1］GB/T 2900.48－1993《電工名詞術語 固定式鍋爐》.

［2］DL/T 882－2004《火力發(fā)電廠金屬專業(yè)名詞術語》.