“ 2021年，動力煤價格大幅上漲，火力機組發(fā)電成本遠高于上網(wǎng)電價，為了控制發(fā)電成本，大量電廠開始使用高硫含量的劣質(zhì)煤。這為機組水冷壁的高溫硫腐蝕提供了發(fā)展的溫床。”

2021年9月至今，團隊已收到省內(nèi)發(fā)生的多起水冷壁高溫硫腐蝕失效來樣。今天給大家分享高溫硫腐蝕的特征、防范措施及腐蝕機理。

01—高溫硫腐蝕特征

以某電廠發(fā)生的水冷壁泄漏為例，泄漏管及附近管向火面的表面存在大量結(jié)焦，結(jié)焦質(zhì)地較硬，與管排結(jié)合緊密。外壁嚴重結(jié)焦是高溫硫腐蝕的第一特征。

進一步觀察管壁厚度，管壁呈現(xiàn)規(guī)律性的單側(cè)減薄特征，減薄表面存在腐蝕物堆積，一般減薄位于吹灰器附近（距離吹灰器1m左右減薄較為嚴重），減薄面正對吹灰器方向。向火側(cè)外壁規(guī)律性減薄是高溫硫腐蝕的第二特征。

下圖是硫腐蝕位置的外壁組織形貌。與日常生活中常見的氧化腐蝕相似，高溫硫腐蝕是相對均勻的腐蝕特征，并不會造成管段組織脫碳及形成晶間微裂紋。腐蝕附近組織無明顯異變是高溫硫腐蝕的微觀層面特征。

通過對管子表面進行能譜分析，可以對高溫硫腐蝕進行判定，下圖是管壁腐蝕產(chǎn)物的線掃描結(jié)果。在管子表面的一定厚度范圍內(nèi)，硫含量大幅上升，管段近表面S含量高達20wt%。與氫腐蝕的典型脫碳特征不同，高溫硫腐蝕非常狡猾，很難與氧化腐蝕區(qū)分。只有通過產(chǎn)物的能譜分析，結(jié)合管段高度判斷運行溫度，才能對高溫硫腐蝕進行定性，管段表面高硫是高溫硫腐蝕的定性標準。

02—高溫硫腐蝕的“親戚們”

高溫硫腐蝕有時候也不是單獨存在的，如果發(fā)生硫腐蝕的管段恰巧存在熱應(yīng)力，那么就會形成水冷壁常見的表面“橫向開裂”，形成從外壁向內(nèi)壁深入的腐蝕裂紋。裂紋極為尖銳，一不小心就會造成管子發(fā)生泄漏。

下圖為橫向開裂的金相形貌。

此外，如果機組參與調(diào)峰，尾部煙道溫度低于150℃，煙氣中的高硫“酸霧”會出現(xiàn)凝結(jié)，腐蝕尾部煙道管段，使管子發(fā)生低溫硫腐蝕。低溫硫腐蝕一般為潰瘍狀形貌，比較容易分辨，后續(xù)再和大家細細分說。

03—高溫硫腐蝕的防范措施

（1）提升燃煤質(zhì)量，降低燃煤全硫量是最好的防范措施，從源頭上切斷腐蝕來源。

（2）強化運行中吹灰，避免水冷壁產(chǎn)生大面積結(jié)焦，去除高溫硫腐蝕的形成溫床。

（2）在檢修過程中著重觀察吹灰器附近管段與水冷壁高溫區(qū)的減薄情況（尤其是面對吹灰器方向），如減薄量超過DL/T438標準要求，及時處理更換。

04—高溫硫腐蝕機理

高溫硫腐蝕包含硫化物型腐蝕與硫酸鹽型腐蝕，兩種腐蝕類型均發(fā)生在硫含量較高的部位。硫與表面氧化鐵反應(yīng)后不斷深入母材，其腐蝕速率遠大于氧化速率。此外，硫化物與煤灰中的堿金屬化合物結(jié)合，易于形成低熔點的熔融復合硫酸鹽，在高溫下持續(xù)腐蝕管壁金屬。

對于吹灰器附近管段，低熔點復合硫酸鹽在管段表面形成、吹落、新鮮基體露出、硫化物堆積、復合硫酸鹽熔融形成過程交替進行，加速了腐蝕進程，造成管壁快速減薄，管段不斷減薄后由于強度不足則易于發(fā)生泄漏。

05—建議

近期，團隊收到多個電廠送來的高溫硫腐蝕失效樣品，其失效部位大部分位于吹灰器附近，距離吹灰器1m左右，推斷該附近為吹灰器的吹灰過渡點，易于產(chǎn)生熔融物堆積。此外，發(fā)生失效的機組多存在使用劣質(zhì)煤情況。

基于此，建議電廠在近期檢修過程中加大對水冷壁吹灰器附近管子的壁厚檢查，及時處理風險隱患。