锅炉是发电厂较重要的生产设备,其炉内水冷壁管在长期服役中受到烟气、煤灰和火焰等侵蚀,极易出现磨损、腐蚀,造成管壁局部减薄,在管内高压、高温蒸汽的作用下,好终产生管体爆裂泄漏等严重事故。锅炉出现泄漏与一般管道出现泄漏不同,无法在生产运行中进行维修,往往要停机抢修,其经济损失巨大,因而各电厂对有效减少和避免锅炉爆管都非常重视,能在短期停炉期间不用搭满炉膛架子而对水冷壁用爬行机器人进行检查具有十分重要的意义。
一、电厂锅炉水冷壁腐蚀的类型
1、内壁垢下腐蚀
当水冷壁管受热面内由于垢下腐蚀产生的氧化物造成蒸汽停滞或流速减小时,将发生反应,并在金属表面形成磁性氧化铁膜(Fe3O4),称为“蒸汽腐蚀",所产生的蒸汽腐蚀后生成的氢气如果不能较快地被气流带走,将与钢管表面发生作用,使之脱碳,造成钢材变脆,所以也称为“氢腐蚀"。
内壁腐蚀实质上是化学反应过程,局部温度越高反应越强烈。反应中产生的氢氧化物残余物将使局部蒸汽流速减慢,更促进了上述反应的进行,垢下腐蚀一般发生于锅炉水冷壁管向火侧内壁,破坏形式如贝壳。垢下腐蚀发生后向深度发展,致使管壁穿孔爆裂。另外,被腐蚀区域的钢材表面盖有疏松的铁锈层,造成管壁热传导性不良,出现局部管壁过热,产生材质蠕变,甚至出现管壁向外鼓包,好终破裂。
在多次不同电厂的锅炉检测中,发现水冷壁管内壁缺陷有的以下几种主要特征:
(1)缺陷多为腐蚀坑,裂纹极少。
(2)所有的腐蚀坑都发生在向火侧,以中间部位居多。
(3)腐蚀坑的面积大小,深度不同,随服役时间而发展。
(4)在炉墙上分布无规律可言。如某处出现爆管,而割开附近几处管检查都完好无损,运行一段时间又会在其它位置爆管。
水冷壁爬行机器人的特点及技术参数
(1)高清视频
摄像头采用200万像素CMOS图像传感器,150°大视场角,LED照明,实时1080P高清摄像、存储。可实现对现场环境、机器人的行走、管壁外观高温磨损的检测和记录。
(2)高压冲洗
搭载的2个高压水清洗系统,对水冷壁进行清洗时可达到5兆帕的冲洗力,能很高效的把水冷壁上的一些结渣、结焦冲洗掉,冲洗耗水量不大于10L/min。
(3)高精度测厚
采用电磁超声测厚装置,无需耦合剂,以0.1mm精度的测量水冷壁的管壁厚度。省去了传统的超声波测厚方式必须涂抹耦合剂才能进行测厚的不方便性。
水冷壁爬行机器人
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