超（超）临界机组过热器化学清洗必要性剖析以及集体标准解读
摘要 ：本文介绍了火力发电机组高参数超超临界机组正常出产及参加调峰后，因为过热器氧化皮生成、掉落引发的部分超温爆管、汽轮机叶片冲蚀等问题。剖析了其成因，主张经过化学清洗办法有针对性地处理此问题。并结合实践操刁难过热器化学清洗集体标准 T/CEC 144 进行了解读。
关键词 ：化学清洗 ；超临界 ；过热器
 
1   过热器清洗的必要性
火力发电厂过热器是锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的受热面部件，由若干跟并联管子和进出口集箱组成，其可进步热功率和全体功率输出，其一般由无缝合金钢管制成。依据蒸汽参数，过热器的结构及安置方法首要有蛇形管式、屏式、墙式和包墙式等。高温过热器管内介质温度最高，安置在烟气温度较高的区域，因为高温、压力、执役时间和侵蚀性环境等状况均会导致过热器管突然决裂，其引发机制或许由蠕变、氧化、过热、应力决裂、热疲劳、积灰和冲蚀形成。
因为过热器中流通的水（蒸汽）在高温下呈现氧化性，过热器在高温烟气环境中其基体铁材会与蒸汽中残存的氧反响生成氧化皮。因为氧化皮中各相与金属基体的胀大系数不同，在启停机阶段从过热器管中掉落。掉落后的氧化产品，部分跟着过热蒸汽进入汽轮机，形成叶片的“冲蚀”，从而引发汽轮机颤动、轴震等问题。部分或许沉积于过热器管中，引发过热器管的堵塞或冷却介质（蒸汽）流通减缓，从而引发过热器部分过热。短时间内数十至上百度的过热或长期高温蠕变形成的温度过高均可引起金属原料执役期限低于设计寿数，一般，管的短期过热会导致严峻的部分变形胀大，因为实践失效前资料现已呈现高温软化形成的管壁减薄，破口开裂处一般有喇叭口型破口。
处理过热器爆管首要经过“换管”和“吹管”方法， 关于前者尽管能够从根本上处理过热器爆管问题，但本钱巨大 ；关于后者，其效果差强人意，因过热蒸汽尚不能带走氧化皮，冷态下高压气体吹扫无法处理不易掉落的氧化皮问题。一般，咱们主张经过化学清洗的方法处理过热器生成过量铁氧化物的问题，经过合理的分配化学清洗试剂，能够到达对氧化皮的剥离量小、溶解效果好、对资料的腐蚀速度低、对奥氏体不锈钢原料无晶间腐蚀等过热器清洗特殊要求，确保清洗质量。一般仍需经过形貌查看的方法，确认过热器管清洗的有效性，包含 ：目视调查、光学显微镜和电子显微镜调查、XRD 垢样剖析等，详细指标需依据实践工况确认。
 
1   过热器清洗的原理
电站锅炉过热器清洗不同于锅炉本体清洗，其难度较大，包含 ：过热器管上生成的氧化皮和垢层复杂且细密，难于洗净 ；清洗过程中如果剥离效果过大，发作的渣或垢或许堵塞过热器管，埋下爆管危险 ；过热器管为合金钢原料，过洗存在晶间腐蚀敏感性问题，过热器结构多为 U 型或 W 型安置，导致氧化产品难以被蒸汽带走，宜沉积在弯头处。针对以上问题，咱们提出过热器的恰当清洗应遵从以下准则 ：对氧化皮和垢层成分和厚度进行剖析，特别是存在爆管现象时，查明爆管原因再进行清洗 ；清洗剂应当遵从“多溶解少剥离”的准则， 且在缓蚀剂答应的状况下进步清洗流速，避免过热器弯头处存在的堵塞或许 ；选用对合金钢无晶间腐蚀敏感性的清洗剂，也即对奥氏体不锈钢如 super304 等选用不含卤族元素的清洗剂，并在施行清洗前依据国标 GB/T 4334 进行晶间腐蚀实验确认清洗液可靠性，如有必要应选用“C 环实验”法查看清洗过程中，过热器管的应力腐蚀开裂或许性。（1）   清洗剂主剂与缓蚀剂。为操控本钱，火力发电厂一般选用无机酸清洗碳钢和低合金钢电站锅炉本体，但关于合金钢原料的过热器管，应当选用有机酸如EDTA、柠檬酸（氨）羟基乙酸、二乙基三胺五乙酸等以及它们的复配品。对工业级有机酸，应当在使用前查看卤素离子含量。一般在主剂中参加缓蚀剂按捺化学清洗过程中的均匀腐蚀、点蚀和晶间腐蚀等问题，缓蚀剂分为通用型和专用型。考虑到过热器中存在碳钢和高、低合金钢以及异种焊接接头，选用缓蚀剂前，应进行缓蚀剂点评实验，确认其缓蚀功率习惯清洗工艺。
（2）  清洗剂流速与清洗温度。一般以为清洗锅炉管时清洗介质流速应当在 0.2~0.5 m/s 之间，但较低的流速难于冲通清洗残渣。关于过热器管，无论是 U 型或W 型安置均应考虑气塞对清洗的影响，一般主张清水冲通时选用高于 1.5 m/s 的流速，然后无气体进入状况下切换到清洗状况，避免行成二次气塞。一般以为，温度越高清洗速度越快，但不可否认腐蚀会更加严峻。在确保清洗效果的前提下，主张将清洗温度操控在较低水平。
（3）  清洗过程中的化学监督。关于清洗过程中，应当严厉检测酸、Cu2+、Fe3+ 和 Fe2+ 浓度，避免过洗以及发作部分腐蚀等问题。一般以为，Fe3+ 浓度超越一定值时，应当在清洗液中参加还原剂减缓对金属本体的腐蚀。需求留意的是，清洗过程中 Fe2+ 浓度逐渐增加，但调查到其浓度快速上升时应当中止酸洗，此时垢质中的 Fe2+ 现已释放彻底，再洗即洗到金属本体。
（4）  清洗终点的监测。一般经过在清洗管路上装置挂片的办法监测清洗进行程度，腐蚀指示片选用与待清洗过热器管同原料锅炉管制成，放入热负荷较高的部位， 应装置监督管，当过热器管内径较细不易装置时可考虑装置经核算的等流速扁平“假管”。跟着电化学仪器遍及以及职工专业知识进步，可考虑选用在线腐蚀监测体系。体系选用电化学原理，由若干个过热器管原料的金属电极为工作电极，由铂电极和饱和氯化银电极分别刁难电极和参比电极，将上述“三电极”体系置于清洗管路内，经过“塔菲尔 Tafel”法监测清洗过程中金属表面的线性极化速率，从而核算腐蚀速度，其成果对照清洗前静态实验数据即可清晰清洗进程。
跟着电化学新技术的推行，近来又有“电化学阻抗谱法”和“电化学探针法”用于监测清洗进程。电化学阻抗谱，经过一系列确认频率的小幅度正弦电位扰动， 测量电流响应，从而得到阻抗的模值及相位角。当化学清洗进程进行到即将结束时，能够发现，阻抗谱高频部分坚持不变，低频部分对应一骤变。这一改变意味着： 氧化皮洗净，表面电阻值挨近零，挨近金属本身电阻。关于电化学探针，将于管样同原料的资料制成一定长度的探针，在待清洗锅炉管上开一孔，将此探针绝缘地置入清洗环境中。依据测得的电阻/ 电位值的改变状况反响清洗进程。当探针与本体电位值相近时，表明挨近终点。
 
1   “过热器和再热器化学清洗导则”解读
中国电力企业联合会于 2016 年发布的《过热器和再热器化学清洗导则》（T/CEC 144-2017）。其中，对需求清洗的过热器和再热器管材上附着的氧化皮厚度进行了清晰的规定 ：12Cr1MoV，T22、T23，T91 以及TP347H、TP347HFG 上氧化皮厚度应当大于 0.30、0.20、
0.20 以及 0.09 mm（金相显微镜法）。应当指出的是， 因钢管上氧化皮为“外延膜”，这一数据的取得需求对带有氧化皮的钢管进行恰当的前处理，需求具有较强工程经历的人员施行。
本导则中，对“必须有消除立式管的气塞”的措施并未进行清晰，作者主张在实践工艺中，应依据过热器 和再热器管尺度进行核算剖析，必要时可展开模拟实验， 确认冲经过程中消除气塞应选用的最低流速。本导则中， 对化学清洗剂的确认未给出详细标准，在此作者指出其 应当遵从“多溶解少剥离”的准则，削减清洗过程中脱 落的氧化皮堵管的或许性。本导则中，对化学清洗过程 中的监督，除提出遍及选用的挂片失重法点评化学清洗 过程中资料的腐蚀速度外，还提出一种腐蚀在线监测方 法。其原理为电化学线性极化法，也即“使用腐蚀电化 学仪器，对电极进行线性极化，得到线性极化电阻 Rp 值。经过极化曲线的拟合（详见 DL/T 523），得到线性极化 常数 B 值”，依据公式核算腐蚀电流密度并计算腐蚀速 度。应当指出的是，此种办法对电极进行了阴极、阳极 极化，尽管极化过程是弱极化，但对其表面也有一定的“伤害”，考虑到准确性，试样应当仅使用一次。也即，如果选用此法监测腐蚀速度，应当设置多个平行试样， 每次测验一个，以确保测验的准确性。
 
2   结语
超临界以上机组过热器因为其原料与结构特色，其化学清洗一直是电力行业的一个难点。在化学清洗体系设计时，应当充分考虑清洗液成分与流速、缓蚀剂效果状况、清洗与冲刷的配合状况，以及清洗后的查看等工艺，避免因清洗过热器形成爆管事端的发作。