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内蒙古工业大学本科毕业论文引言近十年来，高参数、大容量机组的大型火力发电厂一座接一座在我国拔地而起，为满足国民经济和社会发展对电力的需求，这种发展势头还将继续保持下去。发电厂建成投产后，首要任务是加强科学管理，保证安全经济运行，源源不断、高质量地为用户供应电力。众所周知，发电厂一旦发生事故，对国民经济和人民生活带来的影响是很大的，直接和间接经济损失是无法估量的。然而，在电厂中各类事故层出不穷。影响锅炉受热面失效的因素很多，形成的机理比较复杂，涉及锅炉、金属、化学等专业，攻克这一问题存在一定的难度，因此要求锅炉有关专业工程技术人员加强钻研，与时俱进，了解和掌握锅炉受热面失效的机理以及有关锅炉受热面失效防护方面的新理论、新技术和新方法。特此，本人在此次毕业论文中就以“四管爆破”对火电厂影响、现象、机理、预防措施等做一定的研究。该论文力求理论联系实际，侧重于应用，文字叙述与图表相结全，以便增进对内容的了解。由于本人水平有限，疏漏谬误之处在所难免，敬请读者批评指正。第一章 概述 回眸我国电力工业的发展历程，近十多年来速度非常快捷，规模史无前例。到2002年底，全国装机容量已达3.53亿kW，年发电量已达16400亿kWh，均位居世界第二。现代化区域大电网不断涌现，全国统一联合输电电网也将指日可待。随着高参数、大容量、高效率火电机组的迅速发展，火电的比重还会进一步攀升。由于洁净煤为电技术如增压流化床燃烧燃气蒸汽联合循环（PFBCCC）发电技术、整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术等既提高了火电机组的效率，又可减少对生态环境的污染，因此它们以全新的面貌登上了发电的舞台，并已成为发电技术发展的新方向。我国能源受资源条件的限制，火电在电能生产中的主导地位在很长一段时间内将难以改变。让我们考察一下火电三大主要设备之一的锅炉的发展与变化情况：锅炉蒸汽初参数由高压、超高压、亚临界逐步发展到了超临界、超超临界，蒸汽蒸发量也由每小时数十吨发展到了每小时上千吨甚至每小时三千多吨了。为适应蒸汽参数一再提高和蒸发量日益增大，锅炉水的循环和燃烧方式也随之有所改变。由于锅炉水循环方式的不同，锅炉就由自然循环锅炉、强制循环锅炉发展成了直流锅炉和复式循环锅炉等；因燃烧方式的区别，遂经层燃炉、室燃炉等演化成了旋风炉和沸腾炉即流化床炉，流化床炉有常压流化床（CFBC）炉和增压流化床（PFBC）炉，以循环流速和床料流化状态不同，又有鼓泡流化床（BFBC）炉和循环流化床（CFBC）炉等。参数的提高、容量的加大、水循环的增加以及燃烧的加速而导致锅炉受热面的热负荷不断加大，加上参与调峰、加减负荷频繁且升降幅度较大、运行控制失当、锅炉水化学处理不善等因素，不可避免地会使受热面出现蠕变、过热、疲劳、磨损、腐蚀等异常现象，日积月累最终导致受热面损坏而发生事故。煤粉炉发展至今技术已相当成熟，直至今日它仍有诸多问题影响着电厂的安全运行。在我国，尽管大容量电站锅炉发展迅速，但是，作为锅炉关键技术的燃烧技术从设计到运行尚存一些比较普遍性的突出问题：（1）各类锅炉主燃料跳闸保护动作(MFT)频发。 由于煤质差，包括高灰分的烟煤与高发热量的贫煤与无烟煤，锅炉燃烧稳定性差，主燃料跳闸保护动作(MFT)发生的频率高；（2）燃用低灰熔点煤锅炉的炉膛普遍结渣。 由于锅炉炉膛严重结渣，炉膛出口温度升高，过热器与再热器超温，减温水量全部投入仍难以控制汽温，机组出力只能达到额定出力的70%80%；过热器尤其是再热器易于发生超温及爆管事故；大渣含炭量与排烟温度升高，锅炉效率降低。（3）贫煤锅炉的炉膛高温腐蚀。 据统计，我国燃用贫煤的300MW机组，90%以上存在炉膛高温腐蚀的问题。严重损伤锅炉寿命。（4）大容量切圆燃烧方式锅炉过热器与再热器热偏差与超温。 我国300MW以上的四角切圆布置直流燃烧器锅炉烟温偏差的存在是一个普遍性的问题。目前采用T91等耐高温合金钢虽基本可防止过热器与再热器超温爆管，但是，烟气侧与蒸汽侧热力不均匀性问题依然存在，锅炉运行的经济性受到一定的影响。（5）无烟煤、贫煤锅炉的着火与燃尽困难等。（6）低负荷稳燃性能差，稳燃代价昂贵，并影响到机组的调峰能力。这些问题成为制约我国大容量锅炉技术发展的瓶颈。这些问题的长期存在，既与我国电厂特殊的燃料情况：燃煤质量普遍较差、煤质多变的现实有关(因此，国外一些先进技术也不能适应我国特殊煤质的燃烧),同时，也应该看到，长期来，我国电站锅炉自主燃烧技术开发创新性较弱、尤其缺乏重大理论与方法的突破性成果，是我国电站锅炉存在问题比较突出和普遍的本质所在。统计资料显示：火力发电厂发生的事故中，以发电三大主要设备之一的锅炉出问题的几率较大，而导致锅炉发生事故，又以锅炉受热面失效损坏的频率较高。在燃煤电站中，主要的受热面就是“四管”，即水冷壁、过热器、再热器和省煤器，其泄漏是造成机组非计划停运的主要原因，对机组的安全、稳定、经济运行威胁极大。锅炉四管的泄漏、爆破约占到各类事故总数的30%，有的机组甚至高达50%70%的比例，由此可见认真做好防止锅炉受热面的泄漏和爆破工作，对减少机组非计划停运次数和提高设备健康水平将是十分关键的，因此如何做好预防“四管”泄漏工作是发电企业面临的重要问题。第二章 四管爆破的现象、原因与机理当锅炉发生爆破事故时，高温高压的汽水喷出，应立即按规定进行处理，处理不及时扩大了爆破的面积，影响机组的寿命和安全，严重时造成人身伤亡，给国家和个人带来巨大的损失。因此，防止和尽快消除受热面四管爆破事故，对保证机组安全经济运行至关重要。2.1 锅炉四管爆破现象及原因2.1.1 锅炉四管爆破现象不论在电站锅炉还是在工业锅炉中，其内部受热面的的工作环境是十分恶劣的，长时间承受着高温、高压、磨损的侵蚀。也正是这些宏观因素的影响，导致锅炉受热面的爆管事故，影响电厂的安全运行。通常，一般锅炉爆管后有以下几点明显的现象：（1）给水流量显著的大于蒸汽流量，汽包水位急剧下降，蒸汽压力下降，但省煤器泄漏时对汽压影响不大；（2）在爆破管子周围有蒸汽喷射声和振动或其它异常声音；（3）炉膛负压不稳定或变为正压，引起燃烧不稳，甚至造成熄火，这一现象以水冷壁爆管最为明显，而省煤器爆管泄漏对燃烧工况影响较小；（4）烟道两侧出现较大的烟温差，泄漏侧烟温低，排烟温度降低，两侧空气预热口出口热风温度偏差增大；（5）炉膛或烟道不严密处有炉烟和湿汽冒出，并伴有喷射声，引风机静叶不正常的开大，引风电流增大；（6）下部灰斗或省煤器灰斗有水漏出并冒湿汽，有可能因湿灰引起堵塞；（7）过热蒸汽或再热蒸汽压力下降，再热器爆管时，由于再热蒸汽压力下降，在机组负荷不变的情况下，主蒸汽流量增加；（8）蒸汽温度不稳定：水冷壁爆管汽温下降，过热器或再热器爆管后，部分管段、管壁可能超温。2.1.2 四管爆破的原因影响四管爆破的原因很多，涉及设计、制造、安装、检修、运行、煤种和管理等诸多方面，而且这些因素又相互作用，因此爆管往往不是单一因素造成的，而是由几个因素同时存在并相互作用的结果。（1）锅炉启动或停炉等操作中不按规程要求或与要求不符。如：冷态启动汽包上水时，其水温或上水速度不符合要求；点火时，升温、升压或升负荷速度太快；停炉时，冷却速度过快，放水过早等，造成受热面管壁受热严重不均，产很大的热应力及热膨胀不均造成管子爆破。（2）运行中由于炉内燃烧调整不当，引起火燃中心偏斜，使火焰撞墙，造成炉膛结焦或因灰份颗粒太大而严重冲刷管壁，使水冷壁过热、再热器和省煤器等设备磨损。由于燃烧调整不当或煤粉过粗，在炉膛出口处至尾部烟道之间沉积可燃固体颗粒，发生二次燃烧而使过热器、再热器和省煤器过热损坏；运行中汽包水位控制不当；造成严重缺水或满水事故，引起水冷壁和过热器管的爆破事故等。因此，运行中必须根据锅炉工况变动情况，及时调整好燃烧维持炉内良好的空气动力场，调整好炉膛负压及风量风速，保持火焰中心不偏移，经常吹灰除焦，保持受热面清洁以防受热面管壁超温而爆破，但除渣除焦时不得损坏受热面。（3）运行中锅炉负荷突变，如负荷突然减少，锅炉蒸汽压力升高易使部分水冷壁管中水循环破坏，如变慢或停滞。另一方面炉内需要减弱燃烧，因此，必须停运部分喷燃面或给粉量减少，在停运的喷燃器时，周围的水冷壁管热负荷就急聚下降，可能造成这部分管子的水循环处与停止状态，如果负荷减少速率过大，就可能使受热面发生超压而爆破。（4）受热面管子超温损坏。引起受热面损坏的原因多种多样，但由于超温致使受热面损坏还是很常见的。运行中对流或辐射受热面的管子，影响其寿命的主要因素就是管壁的平均运行温度，平均壁温超过设计允许值即为超温严重影响管壁的强度，并导致爆破事故，超温爆管仍是目前威胁锅炉安全运行的主要原因之一。超温又分长期超温和短期超温。要减少管壁的超温，必须保持良好的燃烧，调整炉内工况及热负荷，维持良好的水循环，避免管材受热不均，防止管壁温度的急骤上升，使管壁热应力增大、管子变形而发生爆破。（5）给水质量差，除氧效果差，严重腐蚀省煤器管内及水冷壁结垢，引起受热不均，水冷壁水循环变慢或部分停滞造成水冷壁过热而损坏。为了防止受热管壁的腐蚀和结垢，应加强对给水和炉水质量的化学监督工作，提高水处理质量除氧效果，对锅炉进行定期和不定期排污，对受热面管子定期割管抽样检查，发现不符合要求时，及时更换。锅炉超过规定的连续工作时间或曾发生满水以致进入过热器时，都必须进行过热器冲洗，除掉管内积盐。停炉期间(较长时间)对汽包过热器再热器及水冷壁要进行防腐保养。（6）烟气侧加热过强。在烟气侧影响受热面管壁温度的是烟温和烟气流量，烟温和烟气流量按调节汽温的要求进行控制，当它们调节失控时，流经受热面的烟气温度和流量发生变化，辐射和对流受热面的热负荷就要重新分配。炉膛结焦严重时，水冷壁的吸热量减少，对流受热面的吸热量增多，容易使过热器再热器和省煤器超温，为了防止上述现象发生，除防止结焦外，还要根据锅炉运行工况，定期和不定期增加吹灰次数。负荷突然增加时，要加强燃烧，使炉膛出口烟温升高和烟气流量增加，特别是高加停用时，要大量增加减温水喷水，防止受热面管壁超温。另外炉膛热负荷的大小对水冷壁管壁温度影响也很大。因此，为防止受热面超温必须严格控制锅炉热负荷的变化率。2.2 锅炉受热面的失效机理尽管影响四管爆破的原因很多，有设计、制造、安装、煤种和管理等多方面原因，而且这些因素又相互作用，而且还往往不是单一因素造成的，而是由几个因素同时存在并相互作用的结果，但要追其内因，还得研究锅炉受热面的失效机理：蠕变、过热、热疲劳、磨损、腐蚀等。下面就具体介绍一下这些失效机理。2.2.1 蠕变1、金属的蠕变现象火力发电厂锅炉受热面长期处于高温条件，选择受热面材料时不仅要考虑常温下的机械性能，还要考虑负荷持续时间对其机械性能的影响。通常情况下，受热面管子虽然所受的应力小于其工作温度下材料的屈服强度，但在长期使用过程中会发生缓慢而连续的塑性变形，使管径增大，发生蠕变现象。金属在一定温度和应力作用下，随着时间的增加慢慢地发生塑性变形称为蠕变现象，管子的蠕变变形也称为蠕胀。温度越高，应力越大，蠕变速度越快。合金成份不同，开始出现蠕变的温度也不同。对于某些低熔点的金属如铅、锡等，它们的再结晶温度低于室温，在室温下就会发生蠕变；碳钢当温度超过（300350）时，低合金钢当温度超过（350400）时，在应力的长期作用下都会发生蠕变。蠕变可以在一种应力（拉应力、压应力等）的作用下发生，也可以在复杂应力作用下发生，如火力发电厂中的主蒸汽管道和过热器管是在复杂应力作用下发生蠕变的。但在多数情况下，引起蠕变的应力主要是拉应力。不同材料在不同的条件下的蠕变曲线是不同的，同一种材料的蠕变曲线也随着应力的大小和温度的高低而异。在恒定温度下改变应力，或在恒定应力下改变温度，蠕变曲线的变化分别如图2-1（a）、(b)所示。此外，金属的组织和成分等因素也会影响金属的蠕变速度。应变时间时间T4T1T2T34应变321(b)(a)图2-1 应力和温度对金属蠕变曲线的影响(a) 恒定温度下改变应力 （4321）(b) 恒定应力下改变温度 （4321）2、蠕变变形机理金属蠕变变形是通过位错滑移、形成亚晶及晶界的滑动和迁移方式实现的。在高温蠕变条件下，它们对变形的作用与常温下的不同。在常温下，若滑移面上位错运动受阻，产生塞积现象，滑移便不能进行。但在高温蠕变情况下，由于热激活，就有可能使滑移面上塞积的位错进行攀移，形成小角度亚晶界，从而导致金属材料的软化，使滑移继续进行。晶界变形是晶界滑动和迁移交替进行的过程。晶界滑动对变形产生直接的影响，晶界迁移虽不能提供变形量，但它能消除由于晶界滑动而在晶界附近产生的畸变区，为晶界进一步滑动创造了条件。3、蠕变断裂机理蠕变断裂主要是沿晶断裂。在裂纹成核和扩展过程中，晶界滑动引起应力集中与空位扩散起着重要作用。由于应力和温度的不同，裂纹成核有两种类型。（1）裂纹成核于三晶粒交汇处。在高应力和较低温度下，晶粒交汇处由于晶界滑动造成应力集中而产生裂纹。由于晶界滑动所造成的应力集中，若能被晶内变形或晶界迁移畸变回复的方式所松弛，则裂纹不易形成，或产生后也不易扩展至断裂。（2）裂纹成核分散于晶界上。在较低应力和较高温度下，蠕变裂纹常分散在晶界各处，特别易产生在垂直于拉应力方向的晶界上。这种裂纹成核的过程为：首先由于晶界滑动在晶界的台阶处受阻而形成空洞，然后由于位错无能运动和交割产生大空位，为了减少其表面能而向拉伸应力作用的晶界上迁移，当晶界上有空洞时，空洞便吸收空位而长大，形成裂纹。据上所述，在蠕变初期，由于晶界滑动在三晶粒交汇处形成裂纹核心或在晶界台阶处形成空洞核心，已形成的核心达到一定尺寸后，在应力和空位流的同时作用下，优先在与拉应力垂直的晶界上长大，形成楔形和洞形裂纹，为蠕变第二阶段；蠕变第二阶段后期，楔形和洞形裂纹连接而形成终止于两个相邻的三晶粒交汇处的“横向裂纹段”。此时，在其他与应力相垂直的晶界上，这种“横向裂纹段”相继产生；相邻的“横向裂纹段”通过向倾斜晶界的扩展而形成“曲折裂纹”，裂纹尺寸迅速扩大，蠕变速度迅速增加，蠕变过程进入到第三阶段；蠕变第三阶段后期，“曲折裂纹”进一步连接，当扩展到临界尺寸时，便产生蠕变断裂。由蠕变断裂机理可知，要降低蠕变速度提高蠕变极限，必须控制位错攀移的速度。要提高断裂抗力，即提高持久强度，必须抑制晶界的滑动，即要控制晶内和晶界的扩散过程。这种扩散过程主要取决于合金的化学成分，但又同冶炼工艺，热处理工艺等因素密切相关。2.2.2 过热锅炉受热面管过热，是困扰火力发电厂锅炉安全稳定运行的主要因素之一，过热又可分为长期过热和短期过热。从统计数据看，以长期过热较多，短期过热较少。国内许多火力发电厂燃用无烟煤，该煤质除很难做到完全燃烧、极易灭火外，还易结焦。因为煤质原因加之炉下部漏风较大，火焰中心上移，炉膛出口烟气温度高于设计值，使过热管和高温再热器管经常发生超温，而引起爆管。1、锅炉受热面管长期过热爆管（1）锅炉受热面管长期过热爆管的原因锅炉受热面管子在高温、应力长期作用下会引起蠕变变形。在规定限度内小量的蠕变变形是允许的，对正常运行影响不大。锅炉受热面管子在运行中由于某些原因使管壁温度超过了额定温度，虽然超温的幅度不大，如（2050），但管子长期处于超温状况下最终会发生蠕变爆管。这种由于管子长期超温而发生蠕变破裂的现象称为长期过热爆管。在这种高温长时间作用下由于金属原子扩散速度的增加，导致钢材组织结构的变化，钢的老化过程加快，钢的热强性降低，同时钢的蠕变速度加快，蠕变破坏过程加快，使得管子的使用寿命达不到设计要求而提早爆破失效。长期过热爆管一般发生在高温过热器管出口段的外圈向火侧，通常过热器爆管事故大多是长期过热爆管。水冷壁管、凝渣管、省煤器管，偶尔也发生这类爆管。锅炉钢在高温下长期使用中的组织变化，主要有珠光体的球化和碳化物聚集、时效和新相的形成、热脆性，合金元素在固溶体和碳化物相之间重新分配。不含铬的珠光体耐热钢还会发生石墨化现象。在正常情况下以上的老化过程是缓慢的，在设计寿命之内钢的组织和性能可以满足要求，设备可以安全运行。如果发生超温，钢的老化加快。如钢发生球化过程的时间t与温度T的关系可由一指数关系式表示t=Aeb/T （21）式中 温度，K； 一定球化程度所需时间，h; 与材料有关的常数，对碳钢b=33000; 与材料成分和组织有关的常数。对于碳钢，完全球化时间和温度的关系如表2-1。由表2-1可见，温度对珠光体球化影响极大。如温度提高几十度，球化时间减少到只有原来的几百分之几。在有应力作用下完全球化所需时间比无应力还要减少约1/3。超温运行往往造成高温过热器中一些管排严重老化。钢的常温及高温短时机械性能明显下降，持久强度已不能满足要求。温度和碳钢完全球化时间的关系表2-1温度（）454482510538完全球化所需时间510591041.91044.5103锅炉管子在高温下运行所受的应力主要是内压力所造成的对管子的径向应力，在它的作用下，使管径发生胀粗。过热器在正常的设计压力和额定温度下运行时，管子以相当于10-7mm/h数量级的蠕变速度发生正常的径向蠕变。当管子超温运行，即使管子所受压力不变，管子的蠕变速度也会加快而发生管径胀粗，至蠕变加速阶段后就很快发生断裂使管子爆管。长期过热爆管的过程可以短至数十小时，也可以长达数千小时，甚至数万小时，这主要取决于管壁超温幅度及所承受的应力大小。（2）锅炉受热面管子长期过热爆管破口宏观特征长期过热爆管的破口形貌具有蠕变断裂的一般特征。管子破口呈脆性断口特征，破口粗糙、边缘为不平整的钝边；破口处管子厚度减薄不多。破口及其附近的管子内外壁有一层较厚的氧化皮易剥落。破口附近的管子外壁有许多与破口方向一致的纵向裂纹，如图2-2（a）所示。整个破口张开程度不大。（a）（b）图2-2 锅炉受热面管长期过热爆管破口 （a）破口很小；（b）破口略大 管子在长期过热过程中，管径发生蠕胀。管子胀粗是不均匀的，向火面与背火面不同。向火面管壁温度高，蠕变速度快。爆管后背火的管壁厚度几乎未变，从背火侧往破口方向逐渐减薄，破口处管子截面成不规则的椭圆形。管径粗胀情况与管子材料有关，成败碳钢管子 的胀粗较大。20号钢高压锅炉低温过热器管破裂，最大相对胀粗值可达15%，而12Cr1MoV钢高温过热器管破裂，胀粗值只有5%左右。管径粗胀量与超温幅度有关。超温幅度大，长期过热爆管的破口处塑性变形和胀粗较大，破口张开也较大，呈棱形破口如图2-2（b）所示。超温幅度小时，发生长期过热爆管后，破口的塑性变形和胀粗都不明显，破口张开也小，如图2-2（a）所示。（3）锅炉受热面管子长期过热爆管破口微观特征长期过热爆管钢的显微组织中发生珠光体球化和碳化物聚集长大的现象。钢的碳化物呈球状或链状分布于铁素体的晶界上，因而往往出现“双晶界”现象。管子的向火侧球化程度比背火侧严重，有时还可能出现二次再结晶组织，在碳钢、0.5%钼钢等不含铬的珠光体耐热钢发生长期过热爆管后，会出现石黑化现象。图2-3为长期过热爆管破口处显微组织。长期过热爆管破口附近有大量的蠕变微裂纹。沿破口没背火侧管子中裂纹尺寸愈来愈小。这些裂纹都是曲折的沿晶裂纹，方向大多是沿着管子的轴向。离破口愈远显微裂纹也愈少，距破口适当位置可以发现早期的蠕变裂纹(图2-4)。根据早期蠕变裂纹的形态特征，可判断超温幅度。随着温度增加和断裂时间的延长，蠕变断裂由W型沿晶断裂转变为微R型沿晶断裂。对于锅炉受热面管子在较低的应力条件下，超温幅度较低时是R型沿晶断裂，但超温幅度增加时管子的/E值上升，断裂时间减小，是W型沿晶断裂。图2-3 锅炉管子长期过热爆管破口处显微组织（a）（b）图2-4 锅炉管子长期过热爆管破口附近的蠕变裂纹 （a）楔型蠕变裂纹；（b）孔穴型蠕变裂纹长期过热爆管的主要原因是运行中发生超温。运行中造成过热器管超温的原因有以下几方面：1锅炉启动点火时，操作不当。如燃烧器使用不当，投入主火嘴过多，在蒸汽量尚小时，易造成过热器管壁超温。2运行中，火焰中心上移，导致部分过热器管管壁热负荷过高。3运行中，蒸汽温度过高，使过热器管壁温度升高。4过热器管内蒸汽流量过小。5炉膛结焦，燃烧器调节不当等。2、锅炉受热面管短期过热爆管锅炉受热面管子在运行中由于工作条件的恶化，使部分管壁温度短期内突然上升，温度可达钢的下临界点Ac1,甚至上临界点Ac3以上。在这样高的温度下，管子的向火侧首先产生塑性变形、管径粗胀、管壁减薄，产生动态再结晶型蠕变断裂而爆管。管子爆破时管内介质对高温的管壁产生激冷作用，使破口处金属出现相变或不完全相变的组织。这种类型的管子爆破事故称为短期爆管。短期过热爆管大多发生在锅炉水冷壁上。锅炉运行不正常时，锅炉辐射或半辐射式过热器或省煤器管有时也发生。短期过热爆管委生部位，一般都是锅炉内直接与火焰接触的热负荷最高的地方，特别是水冷壁燃烧带附近及燃烧器附近。(1)锅炉受热面管子短期过热爆管破口宏观特征短期过热爆管的破口具有完全延性断裂的特征，破口是刀刃型断中，边缘锋利，管壁减薄很多，爆管破口胀粗明显，张开很大呈喇叭状。破口表现比较光滑，外壁一般呈兰黑色，内壁由于爆管时汽水混合物的高速冲刷而十分光洁，破口附近没有裂纹。短期过热爆管宏观特征如图2-5。 图2-5 锅炉受热面管短期过热爆管破口短期过热爆管破口处的宏观特征，说明管子在短期超温时发生了很大的塑性变形和完全性断裂。管子在短期内达到很高的温度使金属的强度变得极低，而其塑性和延性非常好，在管内介质压力的作用下管子不断发生变形使管径胀粗，在变形中由于温度很高，可以发生动态回复过程，使钢软化；管子在不断胀粗和减薄过程中其应力不断增加，而在高温时钢的弹性模量E降低，使得/E比值升高。(2)锅炉受热面管短期过热爆管破口的微观特征短期超温爆管的温度要高于钢材的Ac1临界点甚至有些要达到或超过Ac3临界点，爆管后又被介质迅速地冷却下来，因此就好象进行了不同程度的淬火处理。短期过热爆管破口处的显微组织发生了变化，其特征与管壁过热温度范围和冷却速度有关。管壁超温达到或超过钢的临界点Ac3时，管子向火侧炽热的管壁被管内高速喷出的汽水混合物迅速冷却，相当于进行一次完全淬火。破口处钢的显微组织中出现马氏体、贝氏体、屈氏体这类的淬硬组织（如图2-6所示）。通常这些组织已不同程度被回火处理。（a） （b）图2-6 锅炉受热面管短期过热爆管破口处的组织（超温Ac3以上） （a）板条马氏体和贝氏体；（b）低碳马氏体当管壁超温的温度在钢的Ac1Ac3之间时相当于将破口处的钢材作了一次不完全淬火。因此破口处钢的显微组织中除观察到一些淬硬组织外，还有一部分块状的自由铁素体（如图2-7所示）。一般管径大、管壁薄的水冷壁管爆管时，超温的范围往往在两相区，爆管后的破口处组织为不完全的相变组织。 图2-7 锅炉受热面管短期过热爆管破口处的组织（Ac1Ac3）图2-8锅炉受热面管短期过热爆管破口处的组织（超温未达Ac1）管壁超温未超过钢的下临界点Ac1时，破口的显微组织为铁素体和珠光体。由于爆管时发生明显变形，铁素体沿变形方向被拉长（如图2-8）。由于爆管前管子已超温一段时间，故珠光体有一定程度的球化。(3)短期过热爆管的原因1锅炉的结构布置不合理。要保证水循环的正常，上、下联箱间的压力差大于水冷壁管内汽水混合物液柱的重量，防止上升管出现“自由水面”，以免引起自由水面上部的管子短期大幅度超温。循环回路中各管子的受热要均匀。沸腾管不应水平放置，水平放置易产生汽水分层，对高压锅炉其倾斜角不应小于30。2锅炉水冷壁管或联箱被焊渣、泥沙、铁锈，甚至工具等异物堵塞。3运行中未维持良好的汽水循环。当汽水混合物在管内倒流时，使蒸汽泡停止上升，并合并为大气束，充塞于管内，即出现汽塞现象，部分管壁被迅速回热而超温。4燃烧室工况不稳定，火焰中心偏移。5汽包缺水等。2.2.3 热疲劳当金属材料的工作温度或膨胀系数有差别时，各部分膨胀和收缩会相互约束而产生附加温度应力，也称热应力。如果温度发生变化，热应力也将发生变化，同时伴随着弹塑形变形的循环，塑性变形逐渐累积引起损伤，最后导致破裂。金属材料经受多次周期性热应力作用而遭到的破坏称为“热疲劳”破坏。构件的热应力往往与动态和静态的机械应力叠加在一起发生作用。对于塑性材料，当温度变化幅度和速度小时，温度循环引起的塑性变形小，而且塑性变形可使应力得到松弛，要多次温度循环才能产生疲劳裂纹，而当温度变化速度快，温度变化的幅度较大时，一次温度循环所形成的热应力就会超过材料的断裂强度，在这种尿毒症下发生的破坏现象称为热冲击。燃烧和冷却不良的位置，加火焰中心水冷壁管段、省煤器带水、过热器和再热器上热膨胀系数相差大的铁素体钢与奥氏体钢焊接接头，均可能发生热疲劳破坏。锅炉受热面管子由于其外表面热应力值最大，且表面易受腐蚀，因此受热面管子的热疲劳裂纹均发生于外表面。1、锅炉受热面管热疲劳破坏的裂纹及断口宏观特征热疲劳引起的断裂是脆性断裂，在断裂部位附近只有少量的或不明显的塑性变形，无明显的胀粗及管壁减薄现象。管子的餐壁通常有较厚的氧化层，热疲劳裂纹的尺寸一般较小，需要将表面的氧化皮酸洗后才能看到裂纹，即使发生了泄漏的管子破口也只呈缝隙状，很少有张开的破口。发生热疲劳的管子外表面有大量的裂纹。一种是呈丛状的平行横向裂纹，见图2-9（a），产生直线型疲劳裂纹是由于管子的轴向刚性较大而横向刚性小，如全焊式水冷壁管子外表面热疲劳裂纹多为这一类型裂纹；另一种热疲劳裂纹是网状裂纹，如图2-9（b），产生这种裂纹是由两个方向的热应力或约束造成的，锅炉受热面管子也可能出现这种热裂纹，但一般只会产生于联箱管部位管子的内壁。（a） （b）图2-9 受热面管热疲劳裂纹（a）直线型丛状裂纹；（b）网状裂纹2、锅炉受热面管热疲劳破坏的裂纹及断口微观特征对发生热疲劳损坏的部位取样作金相分析，可以发现热疲劳裂纹有穿晶型的，也有沿晶型的（图2-10）。裂纹端部多为圆钝的，也有稍尖的。当交变热应力较小，裂纹扩展较慢或腐蚀占优势时，裂纹端部多呈圆钝状，当交变应力较大时，裂纹端部就略尖，热疲劳裂纹内部充满了灰色腐蚀产物，说明在高温下热疲劳裂纹扩展中伴有明显的氧化和腐蚀现象，因此，双称这类破坏为腐蚀性热疲劳。 （a） （b）图2-10 锅炉受热面热疲劳金相显微裂纹 （a）沿晶裂纹；（b）穿晶裂纹3、锅炉受热面管热疲劳的影响因素(1)物理性能的影响在弹性范围内，由于内外壁温度差引起的管子外壁轴向热应力可按下式计算 z=0.5E(twtn)/ (1) （22）式中 钢材的线膨胀系数，按计算温度内斤插法取值； 弹性模量，按计算温度内斤插法取值，MPa； 泊桑比，取0.3； tw、tn金属外壁与内壁温度，。例如CrMoV钢的弹性模量E=2.1105MPa，热膨胀系数 =2.110-5/(温度小于600)，当温度差等于100时， 其热应力=185.7MPa，与内压引起的轴向应力叠加，应力水平接近高温下钢的屈服点。从上式可知，热应力的大小与钢的弹性模量、线膨胀系数、热传导各级系数等物理性能有关，大的线膨胀系数骊热疲劳强度是不利的，在不同管子材料配合焊接时，材料的线膨胀系数的差别不能太大。例如，铁素体与奥氏体钢焊接在一起的管子焊缝容易发生破坏，就是因为两者的线膨胀系数相差较大，产生较大的热应力循环所引(2)显微组织的影响热疲牢强度与晶粒大小有关。均匀的等轴细晶粒有较好的热疲劳强度，因为细晶粒材料塑性变形更均匀，降低了应力集中的程度。晶界状态对热疲劳强度的影响也很大。沿晶界分布的大块析出相降低热疲劳强度，裂纹易沿析出相扩展。材料组织不稳定会使热疲劳强度降低。碳化物沿晶界析出和聚集，使热循环时塑性变形能力减小，引起热疲劳强度降低。(3)工作条件的影响温度的影响，主要考虑最高温度Tmax、最低温度Tmin、温度变化幅度和平均温度。温度变化幅度增加，材料的热疲劳强度下降，破裂所需要的热循环次数会减少；热循环的上限温度对热疲劳强度影响也很大，Tmax提高，热疲劳强度迅速降低，当Tmax值足以引起组织的变化时，影响就更大；若温度变化幅度不大，平均温度提高，热疲劳强度也会降低。高温下应力松弛显著，塑性变形增加。高温保持时间增加，热疲劳寿命降低；最高温度下的保持时间长影响更大，因为高温下塑性变形会促使析出相沿晶界析出的速度加快。管子内壁结垢，引起管壁材料所承受的最高温度Tmax和温度变化幅度以及平均温度的提高，也是影响热疲劳寿命的重要因素。热疲劳寿命与环境条件有很大的关系。氧化和腐蚀环境将降低热疲劳寿命，因为氧化和腐蚀会使材料表面出现“显微缺口”，促使裂纹的产生，通常提高材料的抗氧化能力或采用抗氧化镀层可提高热疲劳强度。2.2.4 磨损磨损是造成火力发电厂锅炉“四管”爆破泄漏的主要原因之一。锅炉尾部受热面因飞灰磨损易发生爆破泄漏。过热器、再热器定位管松动或不到位，使之相互机械摩擦，可发生金属表面机械磨损爆破泄漏。当燃烧器喷口安装调整未达到设计要求、燃烧器喷口损坏及三次风带粉严重，一、三次风喷口附近的水冷壁管，可能由于风粉气流冲刷水冷壁管引起磨损爆破泄漏。三次风中含有煤粉，每公斤空气中约有0.10.2kg的煤粉，以4050m/s的速度喷进炉膛，会造成附近水冷壁管的冲刷磨损。锅炉受热面磨损一般可以分为飞灰磨损和机械磨损两类，尾部受热面以飞灰磨损为主，机械磨损次之。飞灰颗粒冲击到金属壁面时的情况可分为正向冲击和斜向冲击两种，而斜向冲击根据力学原理可以分为切线和法线两个方面，切线方向的切向力可使管壁金属产生磨损。而对管壁金属磨损起主要作用的则是切向力，因此当飞灰颗粒的冲击角逐渐减少时，切向力逐渐增大，磨损逐渐严重，当冲击角为3050时，由于冲击力和切向力的双重作用达到最大值，所以磨损也最为严重。锅炉受热面管壁金属表面的磨损量存在以下关系：=3 (23)式中 管壁金属表面的磨损量，g/m2； 时间，h； 飞灰冲击率，与飞灰浓度、飞灰颗粒的直径等有关； 烟气中飞灰质量浓度，g/m3； 飞灰颗粒的流速，m/s； 比例常数，与煤种有关。从上式可以看出，飞灰对管壁的磨损与烟气的速度的三次方成正比，同飞灰的浓度成正比等。除此之外，飞灰对管壁的磨损还与锅炉负荷的变化有关，还有就是飞灰对管壁的磨损有着局部性。因为在锅炉内，被磨损的部位总是在磨损，而没有涉及到磨损的部位几乎没有被磨损。所以，防磨措施的要点在于防止出现严重的局部磨损，避免出现局部的烟气速度增高和局部的飞灰浓缩，其次是根据燃料中含灰量高低选用合适的烟气流速。2.2.5 腐蚀腐蚀是导致锅炉受热面失效、引起火力发电厂事故停机的主要原因之一。据统计，我国300MW及以上机组在1989年的非计划停机时间为313.1h/台年，其中因水冷壁爆管引起的占26.07%。在国外，因水冷壁管腐蚀失效而造成事故停机的现象也很常见，根据北美电力可靠性委员会发电可用率数据库系统累积的资料表明，20年中共记录了40533次锅炉管子损坏事故，其中80%的炉管故障造成了电厂的事故停机。而所有的炉管损坏中有40%发生在水冷壁，30%发生在过热器，再热器、省煤器和旋风燃烧器分别约为15%、10%和5%。每年因此而损失的电源替代费用和维护修理费用超过50亿美元，损失的设备可用率达4%。锅炉受热面的腐蚀根据腐蚀部位和环境的不同可分为水汽侧腐蚀和向火侧腐蚀两大类。1、受热面水汽侧腐蚀水和水蒸汽是火力发电厂的主要工作介质，同时也是使锅炉受热面水汽侧产生腐蚀而影响使用寿命的重要原因。受热面水汽侧腐蚀速度的大小与水汽介质的侵蚀成正比。水汽侧腐蚀常见的腐蚀类型有：碱腐蚀、酸腐蚀、坑腐蚀（养腐蚀）、氢腐蚀、应力腐蚀破裂等。（一）碱腐蚀（1）保护膜的破坏：Fe3O4+4OH2FeO2+FeO22+2H2O（2）保护膜破坏后的金属腐蚀： 阳极反应 Fe+3OHHFeO2+H2O+2e 3HFeO2+HFe3O4+2H2O+2e 阴极反应 2H+2eH2 图2-11 锅炉受热面碱腐蚀机理示意图引起碱腐蚀的原因有两个：一是由于炉水中存在游离NaOH，炉水的局部浓缩。炉水中的游离NaOH主要来源于以下4个方面：一是补给水和凝结水中的碳酸盐在锅炉内高温下水解生成在NaOH；二是发生磷酸盐隐藏现象时产生的NaOH(对磷酸正盐水工况而言)；三是由于运行管理不当漏入系统的NaOH；四是对需要加NaOH的水工况，NaOH加入量过大。炉水产生局部浓缩的情况主要有两种：一是受热面积垢引起垢下炉水浓缩；二是膜态沸腾或汽水分层导致炉水浓缩。碱腐蚀常见于锅炉的水冷壁管，其通常发生部位也就是炉水局部浓缩经常发生的部位，包括水流紊乱易于停滞沉积的部位（如焊缝、弯管、或附有沉积物的部位等）、易于沉积易于汽水分层的水平或倾斜管段，靠近燃烧器的高热负荷部位等。碱腐蚀的腐蚀部位呈皿状，充满了松软的黑色腐蚀产物。这些产物在形成一段时间后，会烧结成硬块，常含有磷酸盐、硅酸盐、铜和锌等成分。将沉积物和腐蚀产物去除后，在管子上便出现不均匀的减薄和半圆形的凹槽（见图2-12），表面呈现凹凸不平的状态。管子减薄的程度和面积是不规则的，当减薄到不足以承受炉水的压力时，发生塑性拉应力损坏，锅炉水冷壁管穿孔爆管（见图2-13）。腐蚀部位金属的机械性能和金相组织一般没有变化。 图2-13锅炉水冷壁碱腐蚀穿孔剖面图2-12锅炉水冷壁碱腐蚀断面（二）酸腐蚀（1）保护膜的破坏：Fe3O4+8H2F3+Fe2+4H2O（2）保护膜破坏后的金属腐蚀： 阳极反应 FeFe2+2e 阴极反应 2H+2eH2发生酸腐蚀的原因主要是由于炉水pH值过低且炉水局部浓缩。产生炉水pH值过低的原因有：因凝汽器泄漏进入锅炉的氯化物水解产生的酸；树脂再生操作未置换干净而通过给水带进锅炉的酸；锅炉酸洗未彻底中和；进入锅炉的有机物或离子交换树脂高温高压下分解产生的酸；发生磷酸盐隐藏现象后，磷酸盐再溶出时的低pH值现象；运行管理不当漏入系统的酸；炉水的缓冲性太小（如全挥发性处理、中性加氧处理）等。图2-14 锅炉水冷壁管酸腐蚀外观酸腐蚀可对整个水冷壁表面产生影响，在有局部浓缩的地方（如垢下）尤其严重。发生酸腐蚀时一般管壁呈均匀减薄的形态，向火侧减薄比背火侧严重，表面无明显的腐蚀坑，腐蚀产物也较少，腐蚀部位一般金属表面粗糙，呈现如酸浸洗后的金属光泽（见图2-14）。对管壁进行金相检查可发现有脱碳现象。酸腐蚀的另一重大危害是引以氢损伤。防止水冷壁管酸腐蚀的主要措施有：防止凝汽器铜管的泄漏及凝结水精处理系统碎树脂的漏入，保持受热面的清洁等。使用磷酸盐水工况的汽包锅炉常见的酸性磷酸盐腐蚀也是酸腐蚀的一种，与磷酸盐隐藏和再溶出现象有关。发生酸性磷酸盐腐蚀的主要原因是炉水中存在较多酸性磷酸盐和炉水的局部浓缩。发生磷酸盐隐藏现象后，为降低pH值而投加的酸性磷酸盐，以及磷酸盐再溶出时的低pH值环境都可诱发酸性磷酸盐腐蚀。酸性磷酸盐腐蚀常发生在有炉水局部浓缩的地方，包括水流紊乱部位（焊缝、弯管、或附有沉积物的部位等）、水平或倾斜管段、靠近燃烧器的高热负荷部位，在正常生产蒸汽的管子上，发一可恢复性的磷酸盐隐藏现象时，并不会发酸性磷酸盐腐蚀。发生酸性磷酸盐腐蚀上，炉管水侧保护性的磁性氧化铁层被破坏，形成槽形腐蚀区，形态与碱腐蚀类似。与碱腐蚀不同是：酸性磷酸盐腐蚀的产物为NaFePO4,并会形成明显可见的灰色磷酸亚铁钠（NaFePO4）层，对腐蚀坑进行的酚酞检测一般无反应。酸性磷酸盐腐蚀的产物通常有两个明显区别的层，外层黑色，为给水腐蚀产物；内层为灰色磷酸亚铁钠（NaFePO4），上面有时还覆盖有红色氧化铁斑点。腐蚀产物中存在NaFePO4是酸性磷酸盐腐蚀的一个关键特征。图2-15、2-16为某10.5MPa压力锅炉水冷壁管内的酸性磷酸盐腐蚀状况。腐蚀部位的最外层为黑色沉积物（见图2-15），主要成分为Fe3O4、Fe2O3、和Cu；黑色沉积物下面为一层带白色的腐蚀产物（图2-16），此白色产物对酚酞检测无反应，经分析主要成分为NaFePO4和Fe3O4；该锅炉由给水带进的腐蚀产物较多，并曾多次出现过炉水pH值低的现象。 图2-16 锅炉水冷壁酸性磷酸 盐腐蚀（里层灰白色）图2-15 锅炉水冷壁酸性磷酸盐腐 蚀（外层黑色）控制酸性磷酸盐融合的措施有：提高Na/PO4到2.8以上；降低炉水是的磷酸盐含量，抑制磷酸盐隐藏现象；采用平衡磷酸盐处理；保护受热面清洁、防止汽水分层、维持燃烧稳定等以减轻炉水的局部浓缩。（三）坑腐蚀（氧腐蚀）锅炉受热面水汽侧在正常运行时，除省煤器有可能发生氧腐蚀外，其他部位极少发生氧腐蚀，除非锅炉水化学工况控制严重失当（如加氧处理时氧浓度过低或过高等）。但锅炉停运后，如没有实行有效的保养措施，则所有的部位都有可能发生氧腐蚀。氧腐蚀机理可以描述为：由于表面电化学不均匀性（如氧化膜的不完整等）导致各部分电位的不同，从而形成微成池，腐蚀反应为： 阳极反应： FeFe2+2e 阴极反应： O2+2H2O+4e4OH阳极反应产物Fe2可进一步水解氧化，生成的产物不能形成保护膜，去阻碍氧的扩散，腐蚀产物下面的氧在反应耗尽后，得不到产、补充形成闭塞区，闭塞区内因为Fe2的水解呈酸性，并且为保持电中性，其他侵蚀性离子会向闭塞区富集，从而加速闭塞区内的金属腐蚀速度，开成腐蚀坑并向纵深发展。氧腐蚀在金属表面形成点腐蚀或溃疡状腐蚀（图2-17）。氧腐蚀的腐蚀坑呈火山口形状，上面覆盖着突起的腐蚀产物（图2-18）。有时腐蚀产物连成一片，从表面上看似乎是一层均匀而较厚的锈层，但用酸洗去锈层后，便会发现锈层下的金属表面有许多大小不一的点腐蚀坑。腐蚀坑上腐蚀产物的颜色和形状随着条件的变化而不同。一般低温时腐蚀产物的颜色为黄褐色（FeOOH）,高温时为砖红色或黑褐色（Fe2O4和Fe3O4）；在给水溶解氧含量较大时，腐蚀产物表面呈棕红色，下层呈黑色；在给水pH值较低，含盐量较高的情况下，腐蚀产物往往全部呈黑色，并且呈坚硬的尖齿状；由于设备停用中保养不良造成的氧腐蚀，其腐蚀产物在刚形成时呈黄色工黄棕色，但经过运行后则变成了红棕色。 图2-18锅炉省煤器氧腐蚀坑SEM截面图图2-17锅炉省煤器氧腐蚀外观省煤器在运行中所造成的氧腐蚀，通常是入口处或低温段较严重，高温段轻些；在停用中造成的氧腐蚀，一般水平管的下侧较多，有时形成一条带状的锈斑。（四）氢腐蚀氢损伤是由于金属腐蚀产生的氢向向水冷壁管内表面扩散，氢原子进入金属组织中与铁的碳化物作用生成甲烷，较大的甲烷分子聚集于晶界间，形成断续裂纹的内部网状组织，该裂纹不断增长并连接起来，造成金属贯穿脆性断裂。氢损伤一般伴随着酸性腐蚀而出现。碱性腐蚀时虽然也有氢产生，但一般不会导致氢损伤，这是由于碱腐蚀时，氢是在腐蚀产物表面生的，不像酸腐蚀那样是直接在金属表面生成的。但也有学者指出，在碱浓度达到40%时也会使金属产生氢脆，这可能与高浓度碱情况下表面膜严重破坏及腐蚀速度加快（产氢快）氢扩散困难有关。氢损害经常发生的部位与酸性腐蚀或碱性腐蚀类似，包括水流紊乱易于停滞沉积的部位（如焊缝、弯管、或附有沉积物的部位等）、易于沉积和汽水分层的水平或倾斜管段、靠近燃烧器的高热负荷部位。氢损害在腐蚀过程中会产生大深坑或沟槽，并为多层致密的氧化物所覆盖，在时该氧化物积垢是疏松的，在发生破裂时随汽流吹走。氢损害破裂通常为方形裂口，也称为“窗形裂口”（见图2-19、2-20），裂口边缘粗钝且有不减薄，呈脆性断口，沿断口边缘可以看到许多细微裂纹，断口附近金属有脱碳现象，脱碳层从管内壁向外逐渐减轻（见图2-21及2-22。图2-21是图2-19裂口边缘靠管外壁部分的微观组织图，白色的为铁素体，黑色为珠光体；图2-22是图2-19裂口边缘靠管内壁部分的微观组织图，可明显发现珠光体因脱碳而大大减少），损坏部位金属的含氢量较高，一般比未损坏部位高出数十倍到一百多倍。图2-19氢损害的“窗形裂口”图2-20氢损害的“窗形裂口”图2-22裂口边缘靠内壁微观组织图图2-21裂口边缘靠外壁微观组织图防止水冷壁管的氢损害需要做好两方面工作：一是要消除炉水的低pH值环境，解除包括防止凝汽器泄漏等；二是要尽量减少炉水的局部浓缩。锅炉水冷壁氢脆腐蚀是长期过程造成的, 通过检修手段虽然能够取得一些成效, 减少漏泄次数, 但由于氢脆腐蚀分布广, 加之受炉膛空间的限制, 留有很多检查不到的死角, 因此, 如何杜绝水冷壁的氢脆爆管发生, 还应从产生的源头上入手, 把好运行关。（五）应力腐蚀破裂（SCC）应力腐蚀破裂是指敏感材料在特定的腐蚀介质环境中，由于应力和电化学腐蚀的相互作用，使材料表面产生裂纹并快速发展，直至脆性断裂的现象。发生应力腐蚀破裂的必要条件有三个：拉应力、敏感材料及特定腐蚀介质环境（最近有学者指出压应力也可导致应力腐蚀破裂）。水冷壁管一般较少发生应力腐蚀破裂（采用胀接、铆接的老式锅炉除外，这种锅炉常发生在NaOH溶液中的应力腐蚀破裂，也称碱脆）。而采用奥氏体不锈钢的过热器和再热器管束则常发生应力腐蚀破裂。这是由于奥氏体不锈钢是SCC的敏感材料，而汽包中炉水的蒸汽携带以及过热器的减温喷水都有可能将腐蚀性物质（氯化物或氢氧化物）带入蒸汽中，再加上管子在加工、处理、安装过程中的残存应力以及在运行过程中的高应力影响，过热器再热器管束就难免遭受SCC的破坏。要防止应力腐蚀破裂事故，必须设法降低或消除诱发应力腐蚀破裂的三个必要因素。包括合理设计、正确施工以消除不必要的应力；尽量减少炉水中的腐蚀性离子（特别是氯离子）、维持汽包良好的汽水分离效果、降低蒸汽携带量、提高减温水的品质等以控制SCC腐蚀环境的形成；尽量采用对SCC不敏感的材料。（六）介质浓缩对水侧腐蚀的影响从对上面几种腐蚀类型的机理和成因分析可以看出，炉水的局部浓缩（介质浓缩）对水冷壁管水侧的腐蚀有着重要的影响。正是由于其重要性，有时也将因炉水局部浓缩而产生或促进腐蚀的现象单独称之为介质浓缩腐蚀，英美等国则称为锅炉的荷载腐蚀。其实，其原理仍旧是酸性腐蚀、碱性腐蚀等前面叙述过的腐蚀类型，只是产生腐蚀的原因是因为炉内介质的浓缩而已。有研究指出：在炉水中有游离氢氧化钠存在的情况下，水冷壁管水侧浓缩膜中15的温度梯度就可使其浓缩2200倍。所以，炉水的局部高度浓缩（特别是高热负荷区及积垢垢下和水流不畅之处）将产生浓碱、浓酸或高浓度磷酸盐等，从而使水冷壁管的保护膜破坏并产生腐蚀，同时侵蚀性离子CL、SO42等的局部浓缩更加速这一过程。2、锅炉受热面向火侧腐蚀锅炉受热面向火侧由于受高温烟气和悬浮于其中的灰分的作用，各部位也会遭受不同类型、不同程度的腐蚀（包括省煤器的低温腐蚀、过热器和再热器的高温腐蚀、水冷壁向火侧的高温腐蚀）。这些腐蚀按习惯分高温腐蚀和低温腐蚀。高温腐蚀又分为纯气体腐蚀和熔融盐腐蚀两种。纯气体腐蚀包括腐蚀性气体（为燃烧产物）腐蚀和高温氧化；熔融盐腐蚀则包括金属熔融盐溶解和金属熔融盐氧化两种形式，前者是纯物理过程，后者属电化学腐蚀。由于金属熔融盐氧化是锅炉受热面向火侧高温腐蚀的量主要形式，由其造成的腐蚀损坏事故最多，因此，我们通常所说的锅炉高温腐蚀就是指熔融盐腐蚀中的金属熔融盐氧化（习惯上代指熔融盐腐蚀）。熔融盐腐蚀按反应机理又可分为硫腐蚀（包括硫酸盐腐蚀和硫化物腐蚀）和钒腐蚀两类。以下简单介绍锅炉高温腐蚀（硫酸盐腐蚀、硫化物腐蚀、钒腐蚀），鉴于篇幅的关系，低温腐蚀只作简单的介绍。（一）硫酸盐腐蚀引起硫酸盐腐蚀的物质主要有M2SO4、M2S2O7、M3Fe(SO4)3(M代表碱金属)。M2SO4、M2S2O7腐蚀常见于水冷壁管，M3Fe(SO4)3腐蚀则多发生于过热器和再热器。（1）M2SO4的形成及腐蚀机理炉膛水冷壁管管壁由于氧化形成Fe2O3层，燃料燃烧时升华出来的碱金属氧化物Na2O和K2O凝结在管壁上，与烟气中的SO2反应生成K2SO4和Na2SO4，用M2SO4表示。M2SO4在水冷壁管温度范围内有粘性，可捕捉灰粒，粘结成灰层。于是灰表面温度上升，外面形成渣层，最外层为流层。烟气中的SO3能够穿过灰渣层，在管壁和灰渣层的接触面，与M2SO4、Fe2O3反应，生成M3Fe(SO4)3，反应式为： 3M2SO4+Fe2O3+3SO32 M3Fe(SO4)3然后，管壁再形成新的Fe2O3层。这样，管壁受到腐蚀。（2）M2S2O7的形成和腐蚀机理管壁结渣中的M2SO4和SO3反应，生成焦性硫酸盐
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