CN104390992A - 一种锅炉受热面内壁剥落的氧化皮来源检验方法 - Google Patents

Abstract

一种锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮来源检验方法，挑选一面为亮灰色另一面为黑色或暗灰色的氧化皮，利用安装有X射线能谱仪的扫描电子显微镜观察氧化皮黑色或暗灰色的一面，找出氧化皮内层残留物，对氧化皮内层残留物进行X射线能谱分析；将氧化皮内层残留物的X射线能谱分析结果与该受热面管屏中存在的合金钢元素对比，确定剥落氧化皮的来源。该方法可以简单方便地确定管屏中剥落下来的氧化皮是从哪种材料内壁剥落的，从而可以帮助电厂有针对性的治理氧化皮剥落堵管问题。

Description

一种锅炉受热面内壁剥落的氧化皮来源检验方法

技术领域

本发明属于材料检测与分析领域，具体涉及一种锅炉受热面内壁剥落的氧化皮来源检验方法。

背景技术

火力发电机组在长期高温环境中运行，锅炉过热器和再热器管在高温水蒸气的氧化作用下生成氧化皮，由于氧化皮与基体的线膨胀系数差别较大，易在启停炉过程中剥落堵塞在下弯头部位，目前燃煤发电机组高温受热面氧化皮脱落堵管已成为造成机组非计划停机的最重要的原因。

锅炉过热器和再热器从进口到出口方向介质温度逐渐升高，制造厂为了降低成本，管屏一般都由多种合金钢管组合焊接成为U形管屏，过热器和再热器内壁的氧化皮剥落后堵塞在下弯头部位，难以区分是从哪一种合金钢上剥落下来的。只有找出剥落氧化皮的来源才能为后续解决氧化皮剥落堵管制定相应的对策。常用的办法是将发生脱落的管子分段割开，观察内壁是否有氧化皮脱落，但是这种方法费时、费力，并且会对仍可以继续使用的钢管造成很大的浪费，因此有必要寻找一种简单易行的检测方法来确定锅炉受热面内壁剥落的氧化皮来源。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种锅炉受热面内壁剥落的氧化皮来源检验方法，该检测方法简单方便，克服了传统方法费时、费力，并对仍可继续使用的钢管造成很大浪费的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1)从锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮中挑选出一面为亮灰色、另一面为黑色或暗灰色的氧化皮；

2)利用安装有X射线能谱仪的扫描电子显微镜观察氧化皮黑色或暗灰色的一面以找出氧化皮内层残留物，对氧化皮内层残留物进行X射线能谱分析；

3)将氧化皮内层残留物的X射线能谱分析结果与锅炉受热面管屏中存在的材料元素及其材料范围对比，确定剥落氧化皮的来源。

所述的步骤1)中挑选出的氧化皮的片数不少于3片。

所述的步骤2)中氧化皮内层残留物的成分除了Fe和O以外还含有合金钢中的微量元素。

所述的锅炉受热面管屏中存在的材料元素是采用以下方法获取的：根据锅炉受热面管屏材料牌号找出锅炉受热面管屏中每种材料所含元素及其含量范围。

根据锅炉受热面管屏材料牌号找出锅炉受热面管屏中每种材料所含元素的含量范围是采用如下方法进行的：利用确定的材料牌号对照材料成分标准手册查找出锅炉受热面管屏中每种材料所含元素及其含量范围。

所述的步骤3)中是采用如下方法确定剥落氧化皮的来源的：首先根据氧化皮内层残留物的Cr含量确定合金钢中的Cr含量，然后根据氧化皮内层残留物中存在Ti、Nb、Mo、W、Cu、Co中的一种或多种元素，得到氧化皮内层残留物中所含元素及其含量范围；最后将氧化皮内层残留物中所含元素及其含量范围与锅炉受热面管屏中材料所含元素成分及其含量范围进行对比，确定出剥落氧化皮的来源。

根据氧化皮内层残留物的Cr含量确定合金钢中的Cr含量是采用如下方法实现的：

若氧化皮内层残留物中Cr质量百分比在大于等于2％，小于9％，则发生剥落的合金钢中Cr的质量百分比小于9％；若氧化皮内层残留物中Cr质量百分比大于等于9％，小于18％，则发生剥落的合金钢中Cr的质量百分比大于等于9％，小于等于12％；若氧化皮内层残留物中Cr的质量百分比大于18％，且Ni含量大于等于1％，则发生剥落的合金钢为不锈钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于

本发明从锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮中挑选出一面为亮灰色、另一面为黑色或暗灰色的氧化皮，利用安装有X射线能谱仪的扫描电子显微镜观察氧化皮内层残留物，同时对其进行X射线能谱分析，利用其结果与锅炉受热面管屏中存在的材料元素及材料范围对比即可得知氧化皮来源。这是因为锅炉受热面常用的铁素体钢和奥氏体不锈钢管蒸汽侧氧化皮一般分内外层，外层为Fe₂O₃和Fe₃O₄，一般不含合金元素，内层则一般会含有钢中的各种元素。而氧化皮剥落时一般沿着内外层界面剥落，但多少会有局部带有少量残留的内层氧化皮，该残留物保留了大量钢种的元素。因此，本发明检测方法可以简单方便地确定含有管屏中剥落下来的氧化皮是从哪种材料内壁剥落的，从而可以帮助电厂有针对性的治理氧化皮剥落堵管问题，克服了传统方法费时、费力，并对仍可继续使用的钢管造成很大浪费的缺陷。

附图说明

图1为锅炉受热面管屏内壁剥落的1#氧化皮；

图2为锅炉受热面管屏内壁剥落的2#氧化皮；

图3为1#氧化皮黑色或暗灰色一面的典型形貌；

图4为1#氧化皮位置1处的X射线谱图；

图5为2#氧化皮黑色或暗灰色一面的典型形貌；

图6为2#氧化皮位置1处的X射线谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

第一步，从锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮中随机挑选出一面为亮灰色、另一面为黑色或暗灰色的氧化皮；挑选氧化皮时所有外形或颜色明显不同的氧化皮均应包含在内，挑选的数量应各不少于3片。

第二步，利用安装有X射线能谱仪的扫描电子显微镜观察氧化皮黑色或暗灰色的一面，以找出片状的氧化皮内层残留物，对氧化皮内层残留物进行X射线能谱分析；片状的氧化皮内层残留物，该氧化皮内层残留物的成分除了Fe和O以外还有微量元素；

第三步，查阅锅炉受热面管屏的资料，找出锅炉受热面管屏中存在的材料牌号，利用确定的材料牌号对照材料成分标准手册查找出锅炉受热面管屏中每种材料所含元素及其含量范围。

第四步，将氧化皮内层残留物的X射线能谱分析结果与锅炉受热面管屏中存在的材料元素及材料范围对比，确定剥落氧化皮的来源。具体的，首先根据氧化皮内层残留物的Cr含量确定合金钢中的Cr含量，然后根据氧化皮内层残留物中存在Ti、Nb、Mo、W、Cu、Co中的一种或多种元素，得到氧化皮内层残留物中所含元素及其含量范围；最后将氧化皮内层残留物中所含元素及其含量范围与锅炉受热面管屏中材料所含元素成分及含量范围进行对比，确定出剥落氧化皮的来源；根据氧化皮内层残留物的Cr含量确定合金钢中的Cr含量是采用如下方法实现的：

若氧化皮内层残留物中Cr质量百分比在大于等于2％，小于9％，则发生剥落的合金钢中Cr的质量百分比小于9％；若氧化皮内层残留物中Cr质量百分比大于等于9％，小于18％，则发生剥落的合金钢中Cr的质量百分比大于等于9％，小于等于12％；若氧化皮内层残留物中Cr的质量百分比大于18％，且Ni含量大于等于1％，则发生剥落的合金钢为不锈钢。

为了进一步对本发明做详细解释，本发明给出了以下实施例，但仅限于解释，而不在于限定。

图1给出了从某锅炉过热器管屏下弯头处取出的剥落的1#氧化皮，图2给出了从同一锅炉过热器中另一管屏下弯头处取出的剥落的2#氧化皮；利用本专利方法判断其来源。

第一步：从1#锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮中随机挑选8片一面为亮灰色另一面为黑色的1#氧化皮；2#锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮中随机挑选10片一面为亮灰色另一面为黑色的2#氧化皮；

第二步：利用配备了X射线能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)分析8片1#氧化皮和10片2#氧化皮黑色的一面以找出氧化皮内层残留物，对氧化皮内层残留物进行X射线能谱分析，得到1#氧化皮内层残留物的典型形貌及其EDS分析结果(参见图3和图4)，2#氧化皮内层残留物的典型形貌及其EDS分析结果(参见图5和图6)，1#氧化皮内层残留物的EDS分析结果以表格的形式列出(见表1)，2#氧化皮内层残留物的EDS分析结果以表格的形式列出(见表2)；

表1 8片1#氧化皮内层残留物的EDS分析结果

表2 2#氧化皮内层残留物的EDS分析结果

第三步：查阅锅炉过热器管屏的资料，确定两个发生氧化皮脱落的管屏材质牌号均有且仅有TP347H和S30432，对照材料成分标准手册查找出锅炉受热面管屏中每种材料所含元素的含量范围。各种元素的含量范围如表3所示。

表3 S30432和TP347H的元素含量范围

第四步：根据1#氧化皮内层残留物和2#氧化皮内层残留物的EDS分析结果确定出发生的剥落的合金钢为不锈钢，且1#氧化皮内层残留物中要元素为O、Cr、Fe、Ni和少量Si、Mn、Nb，无Cu，判断1#氧化皮来自TP347H。根据2#氧化皮内层残留物中的主要元素为O、Cr、Fe、Ni、Cu，和少量Si、Mn、Nb，S30432含有Cu元素，判断2#氧化皮来自S30432。

Claims (7)

1.一种锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮来源检验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)从锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮中挑选出一面为亮灰色、另一面为黑色或暗灰色的氧化皮；

2)利用安装有X射线能谱仪的扫描电子显微镜观察氧化皮黑色或暗灰色的一面以找出氧化皮内层残留物，对氧化皮内层残留物进行X射线能谱分析；

3)将氧化皮内层残留物的X射线能谱分析结果与锅炉受热面管屏中存在的材料元素及其材料范围对比，确定剥落氧化皮的来源。

2.根据权利要求1所述的锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮来源检验方法，其特征在于：所述的步骤1)中挑选出的氧化皮的片数不少于3片。

3.根据权利要求1所述的锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮来源检验方法，其特征在于：所述的步骤2)中氧化皮内层残留物的成分除了Fe和O以外还含有合金钢中的微量元素。

4.根据权利要求1所述的锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮来源检验方法，其特征在于，所述的锅炉受热面管屏中存在的材料元素是采用以下方法获取的：根据锅炉受热面管屏材料牌号找出锅炉受热面管屏中每种材料所含元素及其含量范围。

5.根据权利要求4所述的锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮来源检验方法，其特征在于，根据锅炉受热面管屏材料牌号找出锅炉受热面管屏中每种材料所含元素的含量范围是采用如下方法进行的：利用确定的材料牌号对照材料成分标准手册查找出锅炉受热面管屏中每种材料所含元素及其含量范围。

6.根据权利要求1所述的锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮来源检验方法，其特征在于，所述的步骤3)是采用如下方法确定剥落氧化皮的来源的：首先根据氧化皮内层残留物的Cr含量确定合金钢中的Cr含量，然后根据氧化皮内层残留物中存在Ti、Nb、Mo、W、Cu、Co中的一种或多种元素，得到氧化皮内层残留物中所含元素及其含量范围；最后将氧化皮内层残留物中所含元素及其含量范围与锅炉受热面管屏中材料所含元素成分及其含量范围进行对比，确定出剥落氧化皮的来源。

7.根据权利要求6所述的锅炉受热面管屏内壁剥落的氧化皮来源检验方法，其特征在于，根据氧化皮内层残留物的Cr含量确定合金钢中的Cr含量是采用如下方法实现的：

若氧化皮内层残留物中Cr质量百分比在大于等于2％，小于9％，则发生剥落的合金钢中Cr的质量百分比小于9％；若氧化皮内层残留物中Cr质量百分比大于等于9％，小于18％，则发生剥落的合金钢中Cr的质量百分比大于等于9％，小于等于12％；若氧化皮内层残留物中Cr的质量百分比大于18％，且Ni含量大于等于1％，则发生剥落的合金钢为不锈钢。