章14 -锅炉系统故障

• 除气器开裂
• 给水管线侵蚀
• 省煤器管
• 由于过热而导致的失败
• 由于腐蚀而导致的失败

成功,蒸发设备的可靠运行要求应用程序可用的最好的方法来防止规模和腐蚀。当设备故障发生时,重要的是,问题的原因被正确识别,可以采取适当的纠正措施,以防止复发。一个不正确的诊断失败会导致纠正措施不当;因此,问题仍在继续。

很多时候,失败的原因是模糊的。在这些情况下,可能需要相当大的调查发现原因。然而,在大多数情况下,问题域显示某些特定的迹象。正确地解释这些特征时,问题的原因和补救措施变得相当明显。

除气器开裂

在众多的除气器,裂缝发展在焊缝附近的焊缝和热影响区。下面head-to-shell焊缝开裂最常发生在存储室的水位。然而,它也可能发生在水位和纵向焊缝。因为裂缝可以开发的设备故障,他们代表一个潜在的安全隐患,要求定期设备检查和批准时,修理或更换。湿荧光磁粉检测建议对裂缝的识别。

大多数除气器开裂的机理已被确认为环境辅助疲劳开裂。虽然不知道确切原因,但我们可以采取措施减少开裂的可能性(例如,用于减压的焊接和最小化的热机械应力在操作)。此外,水化学应该旨在减少腐蚀。

给水管线侵蚀

高速水特别是水/蒸汽混合物导致给水系统侵蚀。最常见的侵蚀的问题发生在热气腾腾的省煤器的发夹弯。这里,蒸汽和水的混合物稀释肘部,留下一个反向马蹄印记特征。

可能遇到类似的问题在给水行高速度创造熟悉的稀疏模式。会发生这些问题即使在温和平均流动速度当一系列的弯曲导致当地速度显著增加。

为了缓解水土流失问题,有助于保持水化学条件,形成最顽强的氧化层。然而,问题不能完全解决没有设计或操作更改。

省煤器管

水管省煤器往往受到严重损害的氧气使(参见图赔率)。最严重的破坏发生在省煤器入口,当礼物,管焊缝。省煤器安装位置,有效的除气加热器操作是绝对必要的。应用程序的快速除氧剂,如催化亚硫酸钠,也有助于保护锅炉的重要组成部分。

而氧水侧腐蚀斑是最常见的导致省煤器管失败,烧碱偶尔会累积在存款和刻薄的欺诈造成的。通常,这种类型的攻击发展在一个省煤器,蒸汽代发生在存款和自由烧碱给水的存在。这个问题最好的解决方案是改善治疗,消除沉积。

其他省煤器故障的常见原因包括疲劳裂纹在轧制管结束,炉边的酸腐蚀造成的冷凝锅炉烟气。

由于过热而导致的失败

管故障发生时由于过热和塑性流动(情况通常与存款有关),原因通常是确定的存款仍然存在,如图比分。存款的一个精确的分析指出问题的根源和校正所需的步骤。金相分析是有用的,有时,在确认是否有短期或长期暴露在过热条件存在之前的失败。这样的分析有帮助也怀疑当金属质量或制造缺陷,尽管这些因素是重要的只有在孤立的情况下。

由于过热,出现管故障时仔细检查失败的管部分显示是否失败是由于管壁温度或长期的快速升级,逐步积累存款。当条件导致金属快速海拔温度到1600°F或以上,达到塑性流动条件和暴力发生破裂。破裂的特点是薄,锐利的边缘被确定为“thin-lipped”破裂(见图14)。

暴力的爆发thin-lipped各种发生在管水循环是被堵塞或中断因低水位导致循环衰竭。在一些蒸汽鼓设计、水位是非常关键的,因为令人困惑的可能孤立的生成部分锅炉时,汽包水位低于一定程度。

Thin-lipped也爆发发生在过热器管蒸汽流量不足时,当存款限制流量,或者当管被水由于锅炉启动过程中快速的燃烧率。

中断在流并不总是导致快速失败。取决于管金属温度,可以被腐蚀或稀疏机制在很长一段时间膨胀或水泡或彻底失败。在这种情况下,冶金检查除了考试造成的机械因素可以帮助确定问题的根源。

长期扩展条件会导致皱纹管泄漏通常是表示,凸出的外表面和最后一个厚嘴唇裂或开放。这个样子是指示性的长期蠕变破坏由重复的结垢,造成经济过热和肿胀的管表面凸起的形式或水泡。规模,在这种情况下,裂缝;水接触金属和冷却,直到进一步扩展重复这个过程。铁的氧化物涂层,外表面裂纹在这个过程中,形成纵向蠕变裂纹特征。

由于腐蚀而导致的失败

应力腐蚀开裂

各种腐蚀机制导致锅炉管失效。晶间应力腐蚀可能导致或碳钢的穿晶断裂。它是由金属的组合压力和腐蚀性的存在。冶金检查失败的区域是需要确认特定类型的开裂。一旦这个决定,可以采取适当的纠正措施。

苛性脆化

苛性脆化,特定形式的应力腐蚀,导致钢的晶间裂纹。晶间裂纹的结果只有当所有的存在:特定条件的压力,浓度机制如泄漏、锅炉水和氢氧化钠。因此,锅炉管通常失败从苛性脆化点管滚床单,鼓,或头。

脆化的可能性不能被忽略,即使全焊的锅炉设计。了焊接或管端泄漏可以提供的机制鼓金属也会受到不利影响。当自由苛性存在,脆化是可能的。

一个脆化探测器可用于确定是否一个锅炉水脆化倾向。支持设备,见图,是由美国的煤矿。如果锅炉水具有脆化的特点,必须采取措施防止锅炉embrittlement-related失败。

硝酸钠是标准治疗抑制脆在锅炉操作在低压力。硝酸钠的比率氢氧化钠在锅炉水局推荐的矿山取决于锅炉操作压力。这些比率如下:

压力,ψ	纳米3/氢氧化钠比率
250	0.20
400	0.25
1000	0.40 - -0.50

的公式计算硝酸钠在锅炉水/氢氧化钠比率:

纳米3	=	硝酸ppm(如没有3- - - - - -)
氢氧化钠		ppm M碱性磷酸- ppm (CaCO3)(PO43 -)

在压力高于900 psig,协调内部通常是磷酸/ pH值控制治疗。当妥善管理,这种治疗方法排除了高浓度的苛性的发展,消除潜在的苛性脆化。

疲劳和腐蚀疲劳

穿晶断裂主要是由于循环压力是最常见的裂缝中遇到工业锅炉。为了确定晶内失败的原因,有必要研究锅炉的设计和操作条件。直管,壳管余热锅炉经常开发管和管板故障由于实行不平等的强调。分布不均的主要原因是热气体在管板的脸。所涉及的管道会散,造成了泄漏问题。即使安全地管焊接,施加的压力可能会导致管的横向开裂。

任何设计功能,让蒸汽口袋内形成一个单位可能会导致循环过热和淬火。这可能导致管的横向开裂,偶尔,贝壳。这些裂缝总是出现在最大压力和结果的区域主要是晶内的裂缝。

有些晶间裂纹发展这种类型的失败是否免费的氢氧化钠。然而,裂缝的主要类型是横纹结构的金属。因为它是机械诱导,开裂发生无论锅炉水化学浓度。裂缝往往伴随着大量的坑附近或符合开裂——另一个具体指标的机械应力。任何的腐蚀坑的形成做出贡献。铁和水之间的正常反应是足以造成点蚀在薄氧化膜破坏新暴露的表面上形成压力。

压力诱导腐蚀

锅炉的某些部分可能非常容易受到腐蚀由于压力从机械部队生产和制造过程中应用。损伤通常是可见的在强调组件,如滚管结束后,螺纹螺栓,旋风分离器。然而,整个锅炉腐蚀也可以发生在焊接附件(见图第4),可以保持未被发现,直到发生故障。定期检查腐蚀的迹象,特别是在空气室面积卡夫复苏锅炉、推荐,因为潜在的爆炸引起的管泄漏。

可以减少潜在的压力诱导腐蚀如果最小化以下因素:压力锅炉开发的组件,热循环的数量,和锅炉化学清洁。此外,有必要保持适当的水化学控制在操作和关闭期间提供保护,免受腐蚀。

溶解氧

溶解氧腐蚀是一个常数对给水加热器的威胁,省煤器,锅炉管的完整性。矿床控制处理方法有所改善,需要氧气已成为越来越重要的有效控制。

第一个严肃的强调氧气控制始于磷酸盐治疗之前被引入代替纯碱治疗常见的。致密坚硬的碳酸钙垢,发达与纯碱治疗保护管和鼓严重的氧腐蚀。磷化处理的应用,管和鼓表面清洁。因此,更多的表面积被暴露在腐蚀产物在水里。这促使人们使用改进的开放给水加热器消除大部分的氧气入口前的水进入锅炉。今天,大多数植物是配备有效的除氧加热器。使用氧气的食腐动物,如催化亚硫酸钠,联氨和有机食腐动物,也是标准实践。

螯合剂治疗和软化水的使用提高了锅炉传热表面的清洁到了这样一种程度,基本上裸机条件是常见的。只有一个薄、防护、磁性氧化膜仍在这种情况下。因此,氧控制已成为更重要的今天。适用于催化亚硫酸盐的使用,在螯合剂应用程序是一个标准的建议。

停机时间的控制腐蚀近年来变得越来越重要,以防止或抑制点蚀故障。通常,冷水没有使用真空快速冷却或锅炉的启动。这是一个危险的操作实践中,通常选择的经济原因。严重点蚀发生在这种情况下,特别是在锅炉一直保持在一个无沉淀物的条件。因此,它通常是更经济保持清洁传热表面和消除使用冷水含有溶解氧在冷却和启动时间。这种做法会导致燃料储蓄和提高锅炉的可靠性。

螯合剂腐蚀

在早年的螯合剂的使用,几乎所有内部锅炉腐蚀问题被贴上“螯合掩蔽剂腐蚀。”然而,other corrosives such as oxygen, carbon dioxide, caustic, acid, copper plating, and water are still common causes of boiler corrosion. In addition, mechanical conditions leading to caustic embrittlement, film boiling, and steam blanketing are even more prevalent today than ever, as a result of increasing heat transfer rates and the more compact design of steam generators. Chelant corrosion, or chelant attack, has some specific characteristics, and develops only under certain conditions.

锅炉金属螯合剂腐蚀发生只有当过量的钠盐的浓度保持在一段时间内。溶解或稀释的攻击类型不是蚀和应力集中在区域内的锅炉。它会导致薄的卷管结束后,螺纹成员,挡板边缘,和类似的部分强调,一成不变的地区。通常情况下,退火管和鼓表面不攻击。chelant-treated锅炉管稀释发生时,蒸汽密封和/或膜沸腾的证据有时是礼物。在这种情况下,发生故障时无论使用何种类型的内部处理。

点蚀通常被认为是螯合剂攻击的结果。然而,使碳钢锅炉管几乎总是由于不受控制的氧的存在或酸。很少,镀铜(通常是一个酸洗不当操作的结果)可能会导致点蚀问题。

苛性攻击

苛性攻击(或碱腐蚀),从苛性脆化分化,遇到在锅炉软化水,最常发生在phosphate-treated锅炉管存款形式,特别是在高温输入或血液循环不良区域。存款的多孔性质允许锅炉水渗透存款,导致锅炉水的连续累积固体金属和存款。

因为烧碱不结晶在这种情况下,碱浓度困液体可以达到10000 ppm或更多。复杂caustic-ferritic化合物形成碱溶解时磁性氧化物的保护膜。水与铁接触试图恢复磁铁矿的保护膜(Fe3O4)。只要高碱浓度依然存在,这种破坏性的过程会导致持续的金属损失。

苛性攻击造成的稀释假定不规则模式和通常被称为苛性刨(见图14)。当存款从管表面检查期间,诈骗特征非常明显,加上白色的盐沉积通常轮廓边缘的原始沉积区。残留的发白的存款是碳酸钠,氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应。

检查锅炉的苛性攻击经常过度积累低流区域的磁性氧化物鼓和标题。这是造成的剥落现象,在操作过程中,存款的复杂caustic-ferritic材料形成。联系时和锅炉水稀释,这种不稳定的复杂立即恢复自由苛性和磁性氧化物。暂停和释放磁性氧化物和积累在锅炉的低流或高热流密度区域。

而刻薄的攻击有时被称为焦散斑,攻击身体上表现为不规则的刨或变薄和不应被混淆与集中,局部坑渗透氧气或酸攻击的代表。

蒸汽密封

许多条件分层流动的蒸汽和水在一个给定的管,通常发生在一个较低的锅炉的热输入区。这个问题是受到影响的角度管,以及实际的负载保持在锅炉。分层时,出于任何原因,速度不足以维持湍流或彻底混合水和蒸汽在管通过。分层最常发生在倾斜管(图数)位于远离锅炉的辐射加热区,热输入低和积极的循环管可能缺乏。

检查受影响的管通常揭示了一个著名的水与一般薄管的顶部区域或皇冠。在罕见的情况下,管的底部是变薄。当锅炉水含有腐蚀性,高浓度积累,导致碱腐蚀和刨下存款积累在水行。

在某些情况下,可能发生分层一起输入热量的顶部或管的皇冠。这将创建一个高度的过热蒸汽的毯子。直接反应的蒸汽热钢发展如果金属温度达到750°F或更高。钢的腐蚀将继续在这种情况下是否存在腐蚀性。有疑问的确切原因时,将显示如果金相分析异常温度变化导致了问题。存款通常发现在这种情况下主要由磁性氧化铁组成(Fe3O4)。氢也是形成的反应和释放蒸汽。

有点不寻常的问题相关的循环和热输入问题已经遇到顶管。这些管通常用来提取热量在底部的一边。问题通常发展当管凹陷或屋顶脱离,导致整个管表面接触热气体。通常的过热发展,随着内部压力,导致管的逐步扩大,有时相当一致。故障发生在扩大管不再能承受热应力的联合效应和内部的压力。

过热器管通常显示相同的肿胀或扩大效果。在这种情况下,蒸汽流量限制了一些原因,导致过热,最终失败。

酸性攻击

酸攻击锅炉管和鼓的形式通常是所有表面的一般变薄。这导致一个视觉不规则的表面,如图。是每天奋斗光滑的表面出现在地区流动的攻击已经加剧。严重事件,其他组件,如令人困惑的,坚果和螺栓,和其他压力区域,可能会严重损坏或摧毁,离开毫无疑问,问题的根源。

严重的酸攻击实例通常可以追溯到一个不令人满意的酸洗操作或过程的污染。一些工厂遇到定期返回凝析油污染,消除了炉水碱度。偶尔,再生酸的离子交换过程排放不小心向锅炉给水系统。冷却水污染凝析油会降低锅炉水的pH值,导致严重的沉积和点蚀区域的高热流。损害很严重如果不采取直接措施来中和酸。

在工业生产过程中污染,有机污染物有可能分解在锅炉温度和压力下形成有机酸。糖是一个有机的一个很好的例子,在大量返回时,会导致快速炉水碱度的损失和降低锅炉水的pH值4.3和更低。大多数糖精炼植物维护备用泵系统,添加烧碱中和尽快这些酸。

由于铜腐蚀

锅炉鼓和点蚀管银行遇到了由于金属铜矿,在酸洗过程中形成不完全补偿的铜氧化物在原始存款。溶解铜镀可能在刚清洁钢表面,最终建立阳极腐蚀区域,形成坑非常相似的形式和外观造成的氧气。

在这种情况下,金属镀铜相当明显。在大多数情况下,在某些局部管银行,导致在这些特定地区随机点蚀。当存款被发现含有大量的铜或其氧化物,需要特别的预防措施来防止镀铜在清洗操作。

铜矿和温度超过1600°F可能导致液态金属脆化。管的焊接修复包含铜矿导致故障如图的战绩。

攻击或氢脆化

自1960年前后,氢攻击或脆化,遇到了越来越频繁在高压,高纯度系统。它不是普通工业厂房中遇到因为问题通常只发生在单位操作1500 psig或更高的压力。

在这种类型的系统,锅炉水的碱度保持在很低的值相比通常的标准低压操作。在操作压力指示和水条件,协调pH /磷酸或总挥发性项目。由于锅炉水相对无缓冲的,总挥发性程序更受污染物影响可能会降低炉水碱度或pH值。

当污染物充分降低锅炉水的pH值,酸侵蚀的钢产生氢气。如果发生这种情况下很难,附着,无孔的管存款,存款中的氢压力可以建立氢渗透的钢管。

当原子氢渗透到金属结构,它与碳含量反应生成甲烷。因为甲烷分子太大,扩散通过钢铁、金属结构中的过度压力的发展,导致金属沿着晶体边界断裂,甲烷形成了。发展主要是晶间的裂缝或晶间在自然界中,金属区域成为脱碳过程的影响。失败时发生破裂的部分不再能承受内部压力。暴力和突然破裂,可能是灾难性的(参见图14-10)。失败的部分油管破裂在粒间模式和脱碳,但通常保留原来的尺寸或油管材料的厚度。

虽然锅炉水pH值低的原因有很多,它经常发生在微咸水用于冷却冷凝器。少量的氯化镁,特别是造成极低pH远足,需要密切监督和检测水平非常低的冷凝物的污染。

总而言之,只有当发生氢脆硬,密集的规模在管表面存在,允许氢集中在存款和渗透金属。酸性污染或低pH值一般旅行产生氢的生成条件。这种类型的攻击可能快速发展;因此,不断监测冷凝纯度是必需的。

表明,氢脆通常发生在高纯度系统运行在1500 psig或更高。虽然有时与晶间混淆蠕变开裂,这种类型的失败可以积极识别独特的晶间裂纹的性质和脱碳金属的条件。

调查单位的操作在这些压力,在这种情况下通常表明,协调/磷酸控制pH值的应用程序将减少氢脆的可能性。这是由于主要改进的磷酸缓冲锅炉水的礼物。

过热器管

过热器管失败是由一系列条件,机械和化学。在任何过热器管失败的实例,分析发现的存款是解决这个问题的一个重要因素。磁性氧化物沉积在故障点的直接指示管金属氧化(参见图14-11)。这氧化发生在过热的金属温度超过设计温度和钢与蒸汽进入直接反应形成磁性氧化铁和氢释放。当存款发现领域的失败主要是氧化铁,可能需要探索一些操作条件以确定最初的原因。

氧化可能发生如果通过管蒸汽的流动限制或如果过度的热量输入,允许过热。在蒸汽流量不足的情况下,可能是由于条件的限制普遍在过渡时期的锅炉启动或关闭。发生这种情况如果没有采取足够的措施保护过热器的过渡时期。任何时候应该气体温度超过900°F的锅炉过热器,直到操作压力和过热器管都清晰的水可能积累在停机时间。过热的条件可能会在低负荷运行时足够的流通的饱和蒸汽管银行在进口头尚未实现。

可溶性盐沉积物可能形成在过热器管入口由于过度和蒸汽锅炉水夹带固体。这可能导致限制流。然而,过热和直接氧化领域的失败可能发生明显的堵塞,如底部循环或过热器管的最热门的领域。

在某些情况下,氧化产品之间有一个非常清晰的描述在炎热的地区,在入口的溶解性盐类矿床。然而,在大多数事件,发现高百分比的钠盐沉积在炎热的地区随着氧化产品。毫无疑问在这种情况下,锅炉水倒流会造成这个问题。

周期性的过热器过热,造成燃烧室温度控制不足启动和关闭期间,通常会导致厚嘴唇裂缝和炽热的蠕变破坏的证据。在水的情况下管,过热器管迅速将失败(通常是暴力)当流阻塞短时间内和管塑性流动温度的温度迅速升级。确定是否失败是由于长期或短期的情况基本上取决于同样的一般特征,适用于水管考试。

氧气使过热器管,尤其是吊坠循环区域,相当常见,发生在停机时间。它是由接触引起的水在这些地区空气中的氧气。

至关重要的是,制造商的指示严格遵循预防经济过热问题在启动或关闭,防止氧腐蚀在停机时间。

的溶解性盐类矿床被发现在过热器管,蒸汽纯度就显得至关重要。贝茨实验室的经验,经过成千上万的蒸汽纯度研究多年,在过热器的溶解性盐类沉积可以预期,和服务员的问题,每当蒸汽固体超过300磅。因此,当找到的溶解性盐类沉积,彻底调查的蒸汽纯度(可怜的纯度和原因)是必要的。

锅炉设计问题

某些基本设计缺陷导致管失败。由于设计缺陷发生的问题可能加剧了锅炉水化学。锅炉水通常包含元素,成为腐蚀集中远远超出正常的值由于设计问题。

许多工业锅炉为例,以这样一种方式被低浓度的氢氧化钠存在的锅炉水。苛性可以成为钢铁腐蚀锅炉水时允许集中异常高值由于糟糕的设计。即使没有腐蚀性,条件允许分层或蒸汽密封和金属的局部高程的温度超过750°F允许直接氧化或腐蚀的钢接触水或蒸汽。这将导致损失的金属和最终破裂的管子。

顶管,鼻子拱管和对流通过管子的小于30度斜坡水平更受沉积和分层问题比垂直管和管故障。每当螯合剂存在于锅炉水、钠盐的乙二胺四乙酸(EDTA),特别是在高温下被破坏,使烧碱的残渣。螯合剂的烧碱残留通常是一个微不足道的添加剂可能存在任何腐蚀性正常。

经常在废热锅炉问题是气体的不均匀分布在入口管在热端。这导致不平等的应力和变形,导致机械应力和疲劳问题。

使用水平不足的发夹管配置强制循环的水通过蒸汽和水的管子通常允许分层。这通常会导致蒸汽密封或碱腐蚀问题。

锅炉管失效分析程序

有时,失败的原因不能很快确定,难以确定适当的纠正措施。失败的详细检查和相关运营数据通常是有助于识别失败的机制,以便可以采取纠正措施。

适当的调查程序需要准确的冶金分析锅炉管。根据特定的情况下,宏观检验结合金属的化学分析和显微分析可能需要评估的主要失效机理。从锅炉管部分删除失败时,必须注意防止污染存款和损坏的失败的区域。管也应该适当的标签的位置和方向。

实验室调查的第一步是一个全面的外观检查。炉边和水边表面应检查失败或即将失败的迹象。摄影的文档的应用基条件油管可用于数据的相关性和解释在调查过程中获得的。特别要注意颜色和质地的存款,断裂表面的位置和形态,和金属表面轮廓。立体显微镜允许详细的检查在低功率放大。

量纲分析失败的管是很重要的。卡钳和微米点是有价值的工具,允许定量评估失败的特征,如膨胀,壁变薄嘴唇破裂,和腐蚀损伤。韧性扩张的程度和/或氧化形成可以提供的线索对确定的主要失效机理。外墙薄从炉边侵蚀或腐蚀机制会导致管破裂通常模仿的外观过热损坏。在这种情况下,相邻地区的量纲分析可以帮助确定是否显著外墙稀疏发生之前失败。管截面的照片立即毗邻失败的网站可以帮助在量纲分析,并提供明确的文档。

程度、取向和管表面开裂的频率可以帮助确定失效机理。虽然过热损伤通常导致纵向裂纹,疲劳损伤通常导致裂缝,横向管轴。特别是,区毗邻焊接支持裂缝应该仔细检查。无损检测(如磁粉或着色探伤)可能需要识别和评估开裂的程度。

当适当的水化学维护指南,锅炉管的水边的表面涂上一层薄薄的黑色磁铁矿的保护层。过度水边沉积会导致higher-than-design最终管金属温度和失败。定量分析的内部管表面通常涉及deposit-weight密度(DWD)值的确定和沉积厚度。解释这些值可以定义内部存款失败的作用机制。DWD值也被用来确定是否锅炉化学清洗油管是必需的。此外,管表面可能彻底清洁的玻璃珠爆破DWD测试期间。这有助于准确评估水边或炉边腐蚀损害(如点蚀,刨)隐藏的存款。

不寻常的沉积模式的存在在水边的表面可以表明nonoptimal环流模式存在于锅炉管。例如,纵向跟踪屋顶的存款在水平管可能表明蒸汽密封条件。蒸汽覆盖,在条件允许的情况下导致分层流动的蒸汽和水在一个给定的管,可能导致加速腐蚀损伤(如墙变薄和/或欺诈)和管失败。

内部存款存在过度管时,准确的化学分析可以用来确定问题的根源和纠正的必要步骤。只要有可能,建议收集“散装”组成,通过刮和波纹管和收集一个横截面的存款进行化学分析。通常,一个强热失量(减量)值也确定了水边的存款。LOI值,代表减肥获得存款在火炉中加热后,可以用来诊断水边沉积的有机物污染。

在许多情况下,化学分析存款从特定区域的需要。扫描电子microscope-energy色散光谱(能谱)是一种通用的技术,允许在微小尺度无机化学分析。能谱分析数据14-12所示和14-13。例如,能谱可用于以下决定:

• 存款构成差异腐蚀和noncorroded地区在管的表面上
• 的程度under-deposit锅炉传热表面盐浓度促进腐蚀损害
• 视觉元素区别不同的管表面沉积

无机分析通过能谱也可以进行地面和抛光的横截面管覆盖一层厚厚的水边存款。这个测试被称为元素映射和存款是多层时特别有价值。类似于树的年轮的考试,横断面分析锅炉存款可以识别时期有冷门水化学,从而提供数据,以帮助确定如何以及何时形成的存款。映射元素,元素的空间分布在存款截面是由彩色点地图。单独的元素感兴趣的可以用个人地图,或选定元素的组合可以代表在复合地图。

扫描电子显微镜(SEM)也可以用于分析表面的地形存款和/或断裂表面的形态。金相是特别有用的分类故障模式。例如,断裂表面的微观特性可以揭示是否钢脆性或韧性的方式失败,是否裂缝传播通过谷物或沿晶界,以及是否疲劳(循环应力)失败的主要原因。此外,能谱测试可以用来识别特定的离子或化合物的参与破坏机理,通过断口分析和化学分析的结合。

锅炉施工中使用的大多数含水管从低碳钢制作的。然而,steam-bearing(过热器和再热器)管通常从包含不同层次的低合金钢制作铬和钼。铬和钼提高钢的氧化和抗蠕变性。准确评估的金属过热,重要的是要有一个部分管合金化学分析。合金分析也可以确认油管内规范。在孤立的情况下,初始安装错误的合金类型或管维修使用错误的钢种可以发生。在这些情况下,钢的化学分析可以用来确定过早失效的原因。

有时,需要估计锅炉组件的机械性能。多数情况下,这涉及到硬度测量,可用于估计钢的抗拉强度。这是特别有用的在记录机械性能的恶化,发生在金属过热。通常,使用洛氏硬度计;然而,有时有利于使用显微硬度测试仪。例如,显微硬度的测量可以用来获得一个硬度分布在焊接区评估潜在的脆性裂纹在焊缝的热影响区。

金属显微组织分析的组件可能是最重要的工具在进行失效分析调查。这个测试,金相学,是有用的在决定如下:

• 管是否失败从短期或长期过热损坏
• 是否裂缝发起在水边或炉边表面
• 裂缝是否由蠕变损伤引起的,腐蚀疲劳、应力腐蚀开裂(SCC)
• 管是否失败导致氢损伤或内部腐蚀刨

适当的样品微观结构分析的方向和准备是至关重要的方面。切片的方向取决于特定情况下的故障特征。经过仔细选择、金属标本用钢锯或砂轮切断轮和安装在与树脂或塑料模具。安装后,样品遭受一系列的研磨和抛光的步骤。我们的目标是获得一个平面,刮伤表面的金属感兴趣的区域。处理后,一个合适的蚀刻剂应用于抛光金属表面揭示微观结构成分(晶界,铁碳化物的分布和形态,等等)。

金相分析的安装、抛光和金属蚀刻部分执行与反射光学显微镜(图14-14)。这是紧随其后的是一个比较在各领域的微观结构观察的一个管部分的例子,热端与常温水冷壁管。因为组织在常温端通常反映了钢铁的生产条件,与组织在一个失败的地区可以提供宝贵的见解局部恶化的程度和范围(图14日至15日)。

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