去除铁锈的化学方法精选(九篇)

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第1篇：去除铁锈的化学方法范文

习题是训练学生思维的材料，是教者将自己的思想、方法以及分析问题和解决问题的技能技巧施达于学生的载体。因此，在化学习题教学中，若注重对习题进行变式训练，既可以减轻学生的负担，避免“题海战”；又使学生巩固所学的基础知识；还可以使学生思维能力、逻辑推理能力、分析问题能力等多方面得到训练、培养与提高。

如何进行习题变式教学呢？下面笔者结合实例来谈谈自己的看法。

1改变条件或结论，培养学生的应变能力

1.1新授课的习题变式应服务于本节课的教学目标，循序渐进地增加难度，使学生更好地掌握新的知识

例如，原题：工业上常用10%的稀硫酸去除铁器表面的铁锈。为了配制50千克10%的稀硫酸。问(1)需要98%的浓硫酸多少千克？(2)需要加水多少千克？

变式1：工业上常用10%的稀硫酸去除铁器表面的铁锈。为了配制50千克10%的稀硫酸。问(1)需要98%的浓硫酸(密度为1.84克/立方厘米)多少毫升？(2)需要加水多少毫升？

变式2：工业上常用10%的稀硫酸去除铁器表面的铁锈。为了配制50毫升10%的稀硫酸(密度为1.07克/立方厘米)。问(1)需要98%的浓硫酸(密度为1.84克/立方厘米)多少毫升？(2)需要加水多少毫升？

原题比较简单，只要根据公式，把数据代进去就可以得到答案了。变式1作了小小的改动，最后要你求的是体积。而公式反映出的数据是质量，因此只要在原题解答的基础上，多加一步把质量转化为体积就可以了。变式2条件、结论中出现的都是体积，而公式中反映出的是质量，因此，要把条件体积转化为质量后，才能代入公式，然后按照变式1解题。

三个题目的目的都是要让学生掌握关于溶液稀释的计算。

1.2在复习课的习题变式时，不但要渗透化学思想和化学方法，同时要起到归纳、总结的作用

例如，在初三化学最后总复习时，

原题：把5克氢氧化钠固体加入95克水中，所得溶液的百分比浓度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.无法判断

变式1：把5克氧化钠固体加入95克水中，所得溶液的百分比浓度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.无法判断

变式2：把5克氧化钙固体加入95克水中，所得溶液的百分比浓度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.无法判断

变式3：把5克胆矾晶体加入95克水中，所得溶液的百分比浓度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.无法判断

变式4：在温度t时，把5克某物质X加入95克水中，完成溶解，所得溶液的百分比浓度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.无法判断

原题较简单，直接根据公式可计算，但变式1，将氢氧化钠变为氧化钠，题目难度就增大了，若还是根据原题的解题思路，计算就错了。必须注意：氧化钠溶于水发生的反应，此时溶液中的溶质是氢氧化钠。

变式2与变式1作比较，又有区别：氧化钙跟氧化钠一样，也能跟水反应，但学生往往容易忽视一点：生成的氢氧化钙属于微溶物质。变式3将氢氧化钠变为胆矾晶体，又跟以上两种变式有不同之处：胆矾晶体CuSO4・5H2O溶解在水中形成硫酸铜溶液，溶质是CuSO4, 结晶水不能作溶质，而是溶剂的一部分。变式4将具体的某个化学物质改为抽象的一个物质，因此，在解这个题时要考虑问题全面、要把以上四种情况都要考虑进去，才能得出正确的结论。

2 改变题型，培养学生的发散思维

例如：原题：将含有N2、H2、CO的混合气体，依次通过灼热的氧化铜、足量的石灰水，再冷却到室温(假设每步反应都完全)，则最后剩余的气体是：___________。

变式1： 推断题：

有一种气体混合物，其中可能含有CO、CO2、H2和HCl气体中的一种或几种，现将混合气体依次进行下列实验过程：

(1)通过澄清石灰水时，无沉淀生成。

(2)通过灼热的氧化铜，黑色粉末变成红色，但无水珠出现。

(3)将剩余气体再通入澄清石灰水，有白色沉淀生成(假设上述各步中的气体均完全反应)。

推断：混合气体中一定存在_____________，一定不存在_____________，可能存在_________。

变式2：探索题：

怎样用实验证明某混合气体中含有CO2、H2、CO，写出有关的实验方法及化学方程式。

通过上述变式题的练习，巩固了各种气体的化学性质等，从而达到了变式练习的目的。

3 联系实际，增强应用意识

联系实际是将化学问题与日常生活、生产中常见的问题联系起来。教师在教习题变式的过程中，要创设情景、启发学生进行联想，让学生知道“生活中充满了化学”。通过联系实际的习题变式来提高学生应用化学的意识和学习化学的兴趣。

例：原题：计算下列氮肥中氮元素的质量百分含量：

(1)尿素；(2)硫酸铵

变式：某生产资料商店部分氮肥的销售价如下：硫酸铵800元/吨，尿素2400元/吨，某菜农用1000元钱去购买氮肥，为使他所购的氮肥中氮的总质量最多，你建议他应选购()

A.硫酸铵B.尿素

C.硫酸铵和尿素各一半

D.硫酸铵占1/3，尿素占2/3

在讨论这些问题时，往往除了应符合化学基本原理外，还应从生产、生活实际出发，在用料、生产流程、经济、环保等方面都要综合考虑，应注意节省、简捷、无害等方面的问题。

4 习题变式教学中应注意的问题

4.1 要把握好一个“度”

习题变式训练时，不要“变”得过于简单，过于简单的变式题会让学生认为是简单的“重复劳动”，影响学生思维的质量；“变”得难度太大的习题，易挫伤学生的学习积极性，使学生难以获得成功的喜悦，将使学生丧失自信心，也浪费学生的学习时间。因此，在习题变式教学时要把握好一个“度”。

4.2 要注意纵向联系，温故知新

在初中化学习题变式教学中，对习题的变式要注意纵向联系，要紧密联系以前所学知识，让学生在学习新知识的同时对旧知识也得到复习、巩固和提高，从而提高学习效率。

4.3 要注意横向联系，开阔视野

化学学科不是孤立的学科，它跟很多其他学科是紧密联系的；在初中化学习题变式教学中，要注意跟其他学科的联系，注意培养学生的发散思维，让学生的思维得到迁移，培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。

总之，在教学中运用变式是非常重要的，但也不可过多的滥用，变式的成效并不取决于运用的数量，而在于习题的典型性。此外，教师在进行习题变式教学时，要引导学生比较和思考，才能使变式训练达到预期的教学效果。实践也证明，进行习题变式训练，能使学生乐做题，会做题，具备举一反三，提高触类旁通的能力，达到教学目的，提高解题能力。

参考文献：

[1]王祖浩.《化学问题设计与问题解决》[M].高等教育出版社，2003.8.

[2]王成初.《变式题阵》[M].陕西师范大学出版社，2003.7.

第2篇：去除铁锈的化学方法范文

市面上常见的净水设备采用膜过滤技术对水进行净化，过滤膜的孔径范围为0.001um至0.002um，虽然它能有效拦截细菌，但无法有效滤去病毒。另外，由于过滤膜的孔径大小不均且会在一定条件下发生形变，所以很难保证过滤膜的拦截效果。

如何滤除或杀灭细菌和病毒而不引入新的污染物，是当前净水设备的一个基本要求，而紫外线消毒技术恰恰能满足这一要求。

因此，本文采用紫外线消毒技术，同时考虑到紫外线不能实时消毒的特点，提出了一种家用紫外线净水瓶的设计方案，这种净水瓶可在10分钟内将自来水净化为可直接饮用的水。

一、紫外线净水原理

紫外线消毒是国际公认的有效消毒技术之一，对细菌和病毒的杀灭率高达99.99%。紫外线消毒历史悠久，在水处理领域已有100多年的应用历史。

紫外线是一种波长在100nm至380nm的电磁波，属广谱杀菌射线，用于消毒的紫外线波长范围为200nm至280nm。在各种波长的电磁波中，紫外线最容易被微生物吸收。

紫外线的消毒原理是，微生物在吸收紫外线后，体内的核酸结构被破坏，导致无法继续分裂繁殖。由于微生物的生命周期较短，在不能繁殖新细菌和病毒的情况下会迅速死亡。

紫外线消毒属于物理方法，不需要添加任何化学试剂，不会产生有害副产物。

二、结构设计

我设计的紫外线净水瓶容量为5L，基本可以满足一个家庭一天的饮水需求。紫外线灯安装在净水瓶底部；瓶体侧面设有水位刻度表，方便及时续水；出水口设置在瓶体上部侧面；瓶体顶部设置操作面板，面板上的LCD液晶显示屏能实时显示净水瓶的工作状态和紫外灯的剩余寿命等信息。紫外线净水瓶总体结构如图1所示。

三、紫外灯的选择

紫外灯是家用净水瓶的核心部分。它的辐射照度会影响净水所需的时间，本装置的净水时间不超过10分钟。

为有效杀灭微生物，要求紫外线照射剂量为30000um・s/cm，另外紫外线在水中随着照射距离的增加，穿透力降低，所以将紫外灯安装在净水瓶的中心位置，根据净水瓶的设计尺寸可知紫外灯与瓶壁的最大距离约为10cm，此时紫外线的穿透率约为85%。紫外灯的辐射照度可通过下式计算。

根据上式的计算结果可选辐射照度为60uW/cm2的紫外灯，另外净水瓶的腔内高度为30cm，所以紫外灯的长度在20cm左右为宜。

四、不足和改进

第3篇：去除铁锈的化学方法范文

关键词：净化水 氨态氮 纳氏试剂法

中图分类号：X132 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0056-01

净化水，即为净化过的水，去除了对人类健康的危害物质的水。它是通过相应的滤料，根据不同的最终用水需求，用物理或化学方法清除铁锈、沉积物和有机质、氯气、有害的重金属离子、细菌、病毒等得到的。

炼油厂的含氮废水是原油炼制与加工过程中产生的一类废水，对环境的危害大，所以需经处理成达标的净化水再进行排放[1～5]。

水体中含氮量过高时，会促进藻类等浮游生物的繁殖，从而在水面上形成密集的“水花”或“红潮”。继而藻类的死亡和腐化又将消耗大量的水体中溶解氧，导致水中溶解氧含量降低，使水质恶化，鱼类死亡，即水体的富营养化。水体富营养化还会产生一系列危害，如有些藻类本身的腥味会引起水质恶化使水变得腥臭难闻；还有某些藻类所含的蛋白质毒素会富集在水产物体内，并通过食物链影响人体的健康。被含氮物质污染的水体会使给水的净化处理带来许多困难，进而严重影响饮用水水质。因此在含氮废水排入水体以前必须进行脱氮。

从炼油厂含氮废水回用现状看，存在一些缺陷，如污染物去除不彻底、除污染的种类单一等。因此，开发简单适用、高效可靠的废水再生工艺或技术仍然十分必要和迫切。如何经济的、高效的去除水体中的氮元素污染己成为水污染防治领域极为热点的研究课题。

本文研究的油化工企业废水即为含氮废水。通过测试其中的氨态氮含量来确定此项指标排放是否达标，一定程度上考量废水处理方法是否得当。

1 实验部分

1.1 原理

碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红胶态化合物，此颜色在较宽的波长范围内具强烈吸收。通常测量波长410～425 nm范围。

1.2 实验材料

仪器：分光光度计（752型紫外可见分光光度计，上海）。

试剂：纳氏试剂、酒石酸钾钠溶液、铵标准贮备溶液、铵标准使用溶液。

1.3 实验内容

量取100 mL水样于具塞量筒中，加10%硫酸锌溶液1 mL和25%氢氧化钠溶液0.1～0.2 mL调节pH至10.5左右，混匀。放置使沉淀，用经无氨水充分洗涤过的中速滤纸过滤，弃去初滤液20 mL。

标准曲线的绘制：于一组7支50比色管中，分别加入0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00铵标准使用液，加水至50 mL标线，加1.0 mL酒石酸钾钠溶液，混匀，加入1.5 mL纳氏试剂，摇匀，放置10 min后立即用光程为20 mm比色皿，以水为参比，于420 nm波长处测量吸光度。由测得的吸光度，减去零浓度空白的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨态氮含量（mg）对校正吸光度标准曲线。分取适量的预处理液于50 mL的比色管中，稀释至50 mL的标线，用与绘制标准曲线相同的步骤测定吸光度，最后减去空白试验所得吸光度。以无氨水代替水样，按水样测定相同步骤进行测定，以其结果作为水样测定的空白校正值。

1.4 结果与讨论

（1）标准曲线的绘制。

实验所选取波长为420 nm，比色皿光径2 cm，曲线系数0.1466 mg/A，标准曲线绘制数据如表1，线性图如图1所示。

（2）氨氮含量计算。

净化水中氨氮含量按下式计算：

式中：m为从标准曲线上查得的氨氮含量，mg；V为水样体积，mL。

经计算，净化水中氨氮含量为0.56 mg/L。

1.5 结果讨论

实验所测净化水水样中氨态氮含量为0.56 mg/L。中国生活饮用水水源水质标准中水质非常规指标极限值要求：氨氮（以N计，mg/L）≤0.5 mg/L结果表明，水样的此项水质指标超过标准限值，不宜作为生活饮用水的水源，不可排放，需要作进一步处理以达到标准，方可排放。

由此可知，若要实现水资源的良性再生循环，除了水体保护以外，必须重视对污水的有效化处理，才能实现水资源的可持续发展。

参考文献

[1] 齐军，顾温国，李劲，等.水中难降解有机物氧化处理技术的研究现状和发展趋势[J].环境保护，2000（3）.

[2] 陈洪斌，庞小东，高廷耀，等.炼油厂污水回用处理研究[J].环境科学学报，2002，22（5）.

[3] 曾科.石化污水深度净化回用的可行性[J].工业水处理，1999，19（4）.

第4篇：去除铁锈的化学方法范文

关键词：超差修正；堆焊；翻砂；电刷镀

中图分类号：TU85 文献标识码：B文章编号：1009-9166（2011）011(C)-0152-02

一、堆焊方法的运用

堆焊超差修正方法是在零件超差部位采用电焊堆焊的方式将轴的外径（或轴瓦内径）一周堆焊至超过原公称外（内）径，再上车床对轴（轴瓦）进行机加工至原技术要求外（内）径数值，达到修正超差的目的。

（一）堆焊焊条的选用

1、许疃煤矿对于转速较低的胶带滚筒轴可选用普低钢焊条（J506焊条），该焊条是低氢型药皮的普低钢焊条。具有良好的机械性能和抗裂性能，交直流两用。

2、许疃煤矿对于转速较高的电机轴，可选用铬钨钼钒冷冲模堆焊焊条（D322焊条），该焊条是钛钨型药皮的堆焊焊条，可交直流两用，堆焊时电弧稳定，脱渣容易，可用来修复要求耐磨损性能较高的机械零件。

（二）堆焊的要求

1、许疃煤矿焊前必须对焊件清除铁锈、油污、水分等杂质。

2、许疃煤矿焊前将焊条经250―350℃烘箱烘焙一小时，随烘随用。

3、许疃煤矿施焊过程应就施焊部位对称施焊，减少工件变形程度。

4、许疃煤矿用直流电源时，焊条接正极。

（三）堆焊方法超差修正的优缺点

1、许疃煤矿优点

该方法条件要求简单，日常生产中可以随时进行，操作方便，完成速度快。

2、许疃煤矿缺点

对电焊工技术要求较高，对于轴瓦等易变形工件，由于施焊过程易造成工件各个部位受热不均匀，使工件变形较大，一般不用于轴瓦等易变形工件的修正。

二、翻砂修复零件超差工艺

翻砂工艺是以型砂和芯砂等材料做铸型，将液态金属浇注铸造型的空腔中，待冷却凝固后，以获得铸件的方法。

翻砂修复零件超差工艺是将被修复零件固定在型砂和芯砂中间，在被修正面涂上液态锡，巴氏体溶液与被修正面结合，达到增厚目的，再经车床切削加工，完成对超差零件的修正。

（一）许疃煤矿关键技术是零件修正面与巴氏合金的结合

为解决修正面与巴氏合金的结合问题采用人工用细砂布打磨修正面后，将零件整体加热并在修正面均匀涂上锡金属来解决其结合问题。

（二）许疃煤矿主要指标

金属铸型整体预热至300℃，巴氏合金液温度控制在680―720℃，浇注后整体放入200℃的烘干室缓慢冷却4―5h至常温。2003年6月，平煤十三矿副井中绞车电机轴瓦因长时间磨损而导致其内径超差较大，需修正。经处理，副井绞车电机轴瓦内径由直径186mm恢复到直径180mm，达到设计要求。经过对副井电机轴瓦超差的成功修正，使用几个月后，轴瓦的各项性能与出厂时基本一致，该技术的成功对解决超差较大的零件的修正找到了一条有效途径。

（三）许疃煤矿优缺点

优点：有效防止工件变形，修正尺寸可由几毫米至数毫米厚，适用范围较广。缺点：对于超差尺寸小于2mm的工件，由于浇注成型后上车床车削时铸层易与原工件接触面分离或造成修正失败。

该技术是在国内普遍使用的铸造方法的基础上，加上挂锡和缓慢冷却等方法，使巴氏合金与铸铜件有机的结合，再上车床切削，以达到零件超差的修正，较整体铸造节省成本。

三、电刷镀工艺在工件超差修正中的应用

电刷镀属金属表面工程技术领域，它是运用电化学沉积的原理，在导电表面的选定部位快速沉积指定厚度的金属镀层的表面新技术。该技术是电化学沉积的一种特殊形式，电刷镀时工件不需要进入镀槽，包裹外的阳极与工件刷镀表面接触处形成“镀槽”，阳极和工件之间存在相对运动，加上电刷镀电源、镀液、工辅具的进步，电刷镀技术具有以下特点：①设备简单，操作方便；②镀层质量高；③刷镀时工件温度低，一般≤70℃，不会引起工件的变形，残余应力表面金相组织的变化；④适应性强，可以对不同外部形状和不同镀件进行刷镀作业，对大零件和特殊需要的零件可以实现不解体和现场刷镀；⑤对环境污染小。

（一）关键技术

快速铜电刷镀液的配制方法：称取甲磺酸铜460g放入容器内，加蒸馏水至900mL，搅拌溶解，用甲磺酸或碳酸铜调节溶液的pH=1.4―1.5，加蒸馏水使溶夜体积达1000mL。快速铜镀的电刷镀工艺参数：①耗电系数：0.095A•h/（dm2•μm）；②工作电压：4―15V；③相对运动速度：15―40m/min；④使用温度：30―50℃。快速铜镀液的使用注意事项：①快速铜镀液不能直接在钢铁基体上刷镀，应用镍或碱铜作过渡层；②快速铜镀层一般用于不重要场合恢复尺寸；③镀液应在30―50℃范围内使用；④要合理选择电压、相对运动速度，如镀层出现深褐色，表示规范不合适，应调整规范并去除深褐色层直至露出粉红色表面，继续进行刷镀；⑤镀液由天蓝色变成白蓝色、镀层表面出现褐色，表示镀液中铜离子已空乏，镀液应报废，更换新液继续刷镀。

（二）操作步骤

以许疃煤矿副井天轮轴瓦电刷镀为例，铜和铜合金的电刷镀工艺：①打磨。用水砂纸蘸水打磨机械设备待镀表面。②电净。电净液（TGY―1），（+），12―15V，时间5―15s，工件表面水膜能均匀摊开，不呈珠状。③刷镀镍层。特殊镍（TDY101）或快速镍（102），无电擦试3―5s，通电，（+），12―15V，阴阳极相对运动速度10―15m/min，δ=0.005―0.01mm左右。④水冲。彻底去除工件表面残留的镀液。⑤活化。2#活化液（THY―2），（-），10―12V，5―15s，表面呈银灰色或黑灰色，镍镀层表面呈灰色。该工序时间尽可能短，以免过多腐蚀原有铜层上面的镍镀层。⑥水冲。彻底去除工件表面残留的2#活化液。⑦工件刷镀铜层。碱性铜溶液，无电擦试3―5s，通电，（+），15V，阴阳极相对运动速度12―15m/mm，至所需厚度。

（三）该项目与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

1、许疃煤矿零件表面的强化

由于电刷镀可以获得数量众多的单金属、合金和复合镀层，因此在某些场合下可以替代常规的表面强化工艺，获得高硬度、耐磨、耐蚀或减磨性的表面，可以简化工艺提高零部件的使用寿命、安全性和经济性。

2、许疃煤矿超差零部件的修复

由于加工失误或在使用过程中所引起的零部件的尺寸或几何精度的超差，可以用电刷镀来进行修复，以恢复零部件的使用性能。大量的实践证明，采用电刷镀修复的零部件其使用性能和寿命往往优于新件，从而实现了人们长期以来追求的“改善性维修”之目的。

3、许疃煤矿表面改性

选用合适的电刷镀层可以改善摩擦付的匹配，提高表面的导电、导磁、反光或吸光能力，改善表面的耐腐蚀性能，改善表面的钎焊性能。

（四）优缺点

1、许疃煤矿优点

①本工艺克服了以往翻砂、堆焊等工艺引起的变形、残余应力及表面金相组织的变化等缺点，可以获得性能优、结合强度高的镀层，对于大零件和特殊需要的零件可以实现不解体和现场刷镀；②提高表面的防氮化、防渗碳或抗氧化能力，可对工艺品或艺术品表面进行装饰。

2、许疃煤矿缺点

该方法要求的工艺复杂并且对于超差尺寸较大工件的修复需要的时间长，从经济方面考虑也不可取。

作者单位：连云港市煤炭工业公司贵州省金沙县川达煤矿

第5篇：去除铁锈的化学方法范文

正文：

轨道焊接时应注意的几个问题

轨道为铁路专用的高碳中锰钢，焊接性较差，特别是大多数轨道在出厂时已作轨头表面淬火，加上板厚大，很容易产生焊接裂纹。尤其是延迟裂纹，在应力作用下还可能向母材（轨道）及焊缝金属的纵深发展，只有满足严格的焊接工艺才能保证轨道的圆满焊接。

线路上铺设的轨道和焊接接头，使用中经受的是动载荷，破坏形式为疲劳断裂，因此需要根据疲劳负荷的形式和影响疲劳强度的因素来研究提高其接头强度的措施，防止焊缝产生气孔、夹杂、未焊透和未融合等缺陷。

轨道的横截面尺寸变化较大，按常规开的U型坡口焊接已无实际意义，因而采用不开坡口的平对接，预留间隙（轨缝），背面加赤铜垫板的焊接方案。

考虑到露天轨道的热胀冷缩，每100米的线路应留一个接头不焊，且车档两端的轨头应能自由伸缩，焊接轨道的最佳的气温为250C-300 C,焊接过程应保证不受风雪和雨水侵袭，否则应停止焊接。

轨道材质分析

轨道型号为QU120型，根据厂家提供的轨道材质证明书显示，其型号为U71Mn，其化学成分见表1：

其力学性能为：

从表1中知C，Mn含量可知U71Mn为高碳中锰钢，随着锰含量增高，强度冲击韧性也随着提高，一般中锰钢较耐磨，但焊接过程中易产生低温马氏体组织。含碳量较高，强度、耐磨性及硬度也提高，焊接冷却时易得到强硬的马氏体组织。

一般碳当量Ce大于0.4%~0.5%时，钢即不具有良好的可焊性，而U71Mn碳当量高达1.04。淬硬倾向大，在焊接过程中部分母材熔化进入焊缝，从而使焊缝中的含碳量增高，易产生高碳马氏体，极容易形成冷裂纹，而焊材中的S、P杂质控制不当时，也易产生热裂纹，这种热裂纹极易产生在未填满的弧坑处。可见U71Mn这种材质较难焊接，所以现场焊接时必须选用合适的焊接工艺才能达到满意的焊接效果。

焊接方法的选择

目前国内轨道焊接方法通常采用气压焊、接触焊、铝热焊和电弧焊四种方法。由于冶建工程中起重机轨道安装高度一般在10米以上的窄吊车梁平面上，作业空间狭窄。采用气压焊与接触焊均需要较大平畅的环境，且必须在工厂外实施，铝热焊要求有较大的作业空间且作业时间长，焊接费用高。若采用手工电弧焊，存在焊接速度慢、耗时较长、不宜控制层间温度、不能保证焊接的连续性、产生的焊渣不宜于清理等缺点。采用CO2气体保护焊则能克服以上缺点，由于CO2焊在焊接过程中热输入量小，焊接后变形量小，易于控制焊后变形，但是轨道接头间隙窄，需将焊嘴砸扁如下图1所示：

轨道加工

轨道端头的处理方法

1.1、 市场上常见轨道为两端淬火，为便于轨道焊接，用氧乙炔割去轨道两端150mm，切割前需预热，预热温度250～300° C，防止轨道切割过程中发生断裂。

1.2、 接口加工

轨道接口采用氧乙炔割切割前需预热250～300°C，切割后必须用砂轮打磨平整，露出金属光泽，且不得存在油污、杂物。

冷作变形处理

2.1、利用反变形法来控制焊接变形，反变形量为24mm/24m，即按L/1000 放高度反变形量。2根轨道端头之间所留的间隙是上宽下窄，以轨底间隙为准，不得小于12mm，也不宜过宽，一般控制在15~20 mm范围内，轨顶间隙为20~25mm，偏差为0～2mm，如图2：

2.2、固定：轨道在安装位置即吊车梁上组对，然后将轨道接头两侧各1.5米范围内的约束全部松开，将轨道接头按照如图3所示的方法垫起。预先用赤铜垫板将轨道接口位置垫起 20-24mm，将轨道调整 平 直，防止错边现象。然后固定约束件，注意每一轨道接头附近至少设置4处约束点，左右方向的约束位置距接头200mm处，以后约束点设置间距为500mm。

所有约束在焊接接头焊妥，热处理完毕，接头缓冷后方可拆除。

轨道焊接

焊前准备

焊前必须对轨道两端各200mm范围清除铁锈、油漆、水份等杂质。

焊接轨道时应做好防风防雨雪措施，应用挡风板挡住风源，以免接缝产生气孔、裂缝。轨道接缝每只接头必须一次焊毕。

预热与回火处理：焊接前用氧乙炔中性火焰对轨道接头两端各200mm范围内进行均匀加热，预热温度300～350°C，预热恒温时间15分钟，焊接层间300～350°C。预热处理温度和层间温度根据气温可浮动，如气温在10℃以上预热，温度取下限。轨道焊接接头的回火温度为600-6500C，从焊缝中心算起两边各为100mm左右作为回火处理的范围。

采用直径为1.2mm的低碳合金钢焊丝ER50-6焊接轨道接头，采用窄波机头。

焊接

焊接顺序：轨道接头的焊接可分三部分，如图4。焊接轨道接头的顺序是由下而上，先轨底后轨腰、轨头，逐层逐道进行堆焊，最后修补周围。焊道顺序始终遵循先两侧后中间。

施焊：第I部分施焊时在衬垫外侧引弧，用短弧操作，采用锯齿形运条方式来回焊接。在确保焊缝质量前提下尽量用窄焊道施焊，除打底焊缝外其余每层焊缝厚度为3mm。第II部分在焊缝中部引弧采用锯齿形运条方式来回焊接，在两侧电弧作小圆弧旋转，焊接过程中要注意保证轨道两侧焊缝饱满。第III部分施焊，要求焊缝饱满，打磨后溶合线处无可见的下凹。

焊接参数及层间温度

焊接参数如下

焊接过程中，层间温度须保持与预热温度相同，控制在300℃～350℃，质检人员随时用激光测温仪检测，以保证这一温度要求。中断的焊接过程，须重新预热至300～350℃方能继续施焊。

施焊过程约束的处理：当焊完轨底部分以后，松开约束，将轨道端头的衬垫高度降低至6mm，再固定好约束。当把轨腰部分焊完后，去除全部衬垫并松开约束，此时轨道接头处应该有很小的上挠值。在施焊轨头过程中，根据钢轨恢复平直情况，决定是否固定约束。

注意事项

在施焊每层焊波时，尤其在施焊轨底的每层焊波时，应一次焊完，中间避免断弧，前后2层焊波的施焊方向应相反；每个轨道接头的焊接工作应连续进行，以使轨端头保持在较高温度下焊接(300℃~350℃)。在层间清理时，应及时利用锤击法消除应力。在焊接后，当消除应力热处理后尚未冷却前，须防雨水等淋湿；烧热的紫铜板可以取下沾水冷却，以便于下次再用。

焊后修整及热处理

3.1. 修整：手工打磨，均须平滑过渡并与轨道外形一致，避免凹陷。

3.2. 热处理：轨道端头在焊接完成后的消除应力热处理是提高焊接质量的重要措施，焊接完毕应立即进行。对于在比较低的温度下（如冬季施工等情况下)，进行焊接的轨道，必须采用这项措施；消除应力热处理均采用气焊喷嘴围绕轨头、轨腰和轨底反复进行加热，应尽可能使轨道全截面加热均匀，要特别注意轨底的加热质量。消除应力热处理温度为620℃~650℃，从焊缝中心算起两侧各为40mm作为消除应力热处理的范围；消除应力热处理的温度达到后，恒温加热必须保证在20~30 min以上，用生石灰粉或石棉布包好（利用生石灰粉时保护厚度应不低于50mm且必须覆盖全部热处理区域），保温缓冷，直到常温。

检查

轨道对接焊缝表面处理后，待24小时后对焊缝接头进行无损探伤检查（检查焊缝是否有夹渣裂缝及气孔未熔合），要求轨道焊缝质量达到二级要求，图纸上有特殊要求按图纸检查要求为准。

轨道允许误差值

(a)轨道对接的错边：上、下、左、右面均在0.5mm以内

(b)轨道旁弯：焊接后在4mm/10m

(c)轨道弯曲度：上、下方向的弯曲变形在5mm/10m以内

第6篇：去除铁锈的化学方法范文

随着我国电力工业建设的迅猛发展，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现,锅炉结构及运行更加趋于复杂,不可避免地导致并联各管内的流量与吸热量发生差异。当工作在恶劣条件下的承压受热部件的工作条件与设计工况偏离时,就容易造成锅炉爆管。

事实上，当爆管发生时常采用所谓快速维修的方法，如喷涂或衬垫焊接来修复，一段时间后又再爆管。爆管在同一根管子、同一种材料或锅炉的同一区域的相同断面上反复发生，这一现象说明锅炉爆管的根本问题还未被解决。因此，了解过热器爆管事故的直接原因和根本原因，搞清管子失效的机理，并提出预防措施，减少过热器爆管的发生是当前的首要问题。

1过热器爆管的直接原因

造成过热器、再热器爆管的直接原因有很多，主要可以从以下几个方面来进行分析。

1.1设计因素

1.热力计算结果与实际不符

热力计算不准的焦点在于炉膛的传热计算，即如何从理论计算上较合理的确定炉膛出口烟温和屏式过热器的传热系数缺乏经验，致使过热器受热面的面积布置不够恰当，造成一、二次汽温偏离设计值或受热面超温。

2.设计时选用系数不合理

如华能上安电厂由B&W公司设计、制造的“W”型锅炉，选用了不合理的受热面系数，使炉膛出口烟温实测值比设计值高80～100℃；又如富拉尔基发电总厂2号炉(HG-670/140-6型)选用的锅炉高宽比不合理，使炉膛出口实测烟温高于设计值160℃。

3.炉膛选型不当

我国大容量锅炉的早期产品，除计算方法上存在问题外，缺乏根据燃料特性选择炉膛尺寸的可靠依据，使设计出的炉膛不能适应煤种多变的运行条件。

炉膛结构不合理，导致过热器超温爆管。炉膛高度偏高，引起汽温偏低。相反，炉膛高度偏低则引起超温。

4.过热器系统结构设计及受热面布置不合理

调研结果表明，对于大容量电站锅炉，过热器结构设计及受热面布置不合理，是导致一、二次汽温偏离设计值或受热面超温爆管的主要原因之一。

过热器系统结构设计及受热面布置的不合理性体现在以下几个方面：

(1)过热器管组的进出口集箱的引入、引出方式布置不当，使蒸汽在集箱中流动时静压变化过大而造成较大的流量偏差。

(2)对于蒸汽由径向引入进口集箱的并联管组，因进口集箱与引入管的三通处形成局部涡流，使得该涡流区附近管组的流量较小，从而引起较大的流量偏差。引进美国CE公司技术设计的配300MW和600MW机组的控制循环锅炉屏再与末再之间不设中间混合集箱，屏再的各种偏差被带到末级去，导致末级再热器产生过大的热偏差。如宝钢自备电厂、华能福州和大连电厂配350MW机组锅炉，石横电厂配300MW机组锅炉以及平坪电厂配600MW机组锅炉再热器超温均与此有关。

(3)因同屏(片)并联各管的结构(如管长、内径、弯头数)差异，引起各管的阻力系数相差较大，造成较大的同屏(片)流量偏差、结构偏差和热偏差，如陡河电厂日立850t/h锅炉高温过热器超温就是如此。

(4)过热器或再热器的前后级之间没有布置中间混合联箱而直接连接，或者未进行左右交叉，这样使得前后级的热偏差相互叠加。

在实际运行过程中，上述结构设计和布置的不合理性往往是几种方式同时存在，这样加剧了受热面超温爆管的发生。

5.壁温计算方法不完善，导致材质选用不当

从原理上讲，在对过热器和再热器受热面作壁温校核时，应保证偏差管在最危险点的壁温也不超过所用材质的许用温度。而在实际设计中，由于对各种偏差的综合影响往往未能充分计及，导致校核点计算壁温比实际运行低，或者校核点的选择不合理，这样选用的材质就可能难以满足实际运行的要求，或高等级钢材未能充分利用。

6.计算中没有充分考虑热偏差

如淮北电厂5号炉过热器在后屏设计中没有将前屏造成的偏差考虑进去，影响了管材的正确使用，引起过热器爆管。

1.2制造工艺、安装及检修质量

从实际运行状况来看，由于制造厂工艺问题、现场安装及电厂检修质量等原因而造成的过热器和再热器受热面超温爆管与泄漏事故也颇为常见，其主要问题包括以下几个方面。

1.焊接质量差

如大同电厂6号炉，在进行锅炉过热器爆管后的换管补焊时，管子对口处发生错位，使管子焊接后存在较大的残余应力，管壁强度降低，长期运行后又发生泄漏。

2.联箱中间隔板焊接问题

联箱中间隔板在装隔板时没有按设计要求加以满焊，引起联箱中蒸汽短路，导致部分管子冷却不良而爆管。

3.联箱管座角焊缝问题

据调查，由于角焊缝未焊透等质量问题引起的泄漏或爆管事故也相当普遍。如神头电厂5号炉(捷克650t/h亚临界直流锅炉)包墙过热器出口联箱至混合联箱之间导汽管曾在水压试验突然断裂飞脱，主要原因是导汽管与联箱连接的管角焊缝存在焊接冷裂纹。

4.异种钢管的焊接间题

在过热器和再热器受热面中，常采用奥氏体钢材的零件作为管卡和夹板，也有用奥氏体管作为受热面以提高安全裕度。奥氏体钢与珠光体钢焊接时，由于膨胀系数相差悬殊，已发生过数次受热面管子撕裂事故。

此外，一种钢管焊接时往往有接头两边壁厚不等的问题，不同壁厚主蒸汽管的焊接接头损坏事故也多次发生。一些厂家认为，在这种情况下应考虑采用短节，以保证焊接接头两侧及其热影响区范围内壁厚不变。

5.普通焊口质量问题

锅炉的受热面绝大多数是受压元件，尤其是过热器和再热器系统，其管内工质的温度和压力均很高，工作状况较差，此时对于焊口质量的要求就尤为严格。但在实际运行中，由于制造厂焊口、安装焊口和电厂检修焊口质量不合格(如焊口毛刺、砂眼等)而引起的爆管、泄漏事故相当普遍，其后果也相当严重。

6.管子弯头椭圆度和管壁减薄问题

GB9222-88水管锅炉受压无件强度计算标准规定了弯头的椭圆度，同时考虑了弯管减薄所需的附加厚度。该标准规定，对弯管半径R>4D的弯头，弯管椭圆度不大于8%。但实测数据往往大于此值，最大达21%，有相当一部分弯头的椭圆度在9%～12%之间。

另外，实测数据表明，有不少管子弯头的减薄量达23%～28%，小于直管的最小需要壁厚。因此，希望对弯管工艺加以适当的改进，以降低椭圆度和弯管减薄量，或者增加弯头的壁厚。

7.异物堵塞管路

锅炉在长期运行中，锈蚀量较大，但因管径小，无法彻底清除，管内锈蚀物沉积在管子底部水平段或弯头处，造成过热而爆管。在过热器的爆管事故中，由干管内存在制造、安装或检修遗留物引起的事故也占相当的比例。如长春热电二厂1号炉因管路堵塞造成短时超温爆管。

8.管材质量问题

钢材质量差。管子本身存在分层、夹渣等缺陷，运行时受温度和应力影响缺陷扩大而爆管。由于管材本身的质量不合格造成的爆破事故不像前述几个问题那么普遍，但在运行中也确实存在。

9.错用钢材

如靖远电厂4号炉的制造、维修过程中，应该用合金钢的高温过热器出口联箱管座错用碳钢，使碳钢管座长期过热爆破。为此，在制造厂制造加工和电厂检修时应注意严格检查管材的质量，加以避免。

10.安装质量问题

如扬州发电厂DG-670/140-8型固态排渣煤粉炉的包墙过热器未按照图纸要求施工，使管子排列、固定和膨胀间隙出现问题，从而导致爆管。这类问题在机组试运行期间更为多见。

1.3调温装置设计不合理或不能正常工作

为确保锅炉的安全、经济运行，除设计计算应力求准确外，汽温调节也是很重要的一环。大容量电站锅炉的汽温调节方式较多，在实际运行中，由于调温装置原因带来的问题也较多，据有关部门调查，配200MW机组的锅炉80%以上的再热蒸汽调温装置不能正常使用。

1.减温水系统设计不合理

某些锅炉在喷水减温系统设计中，往往用一只喷水调节阀来调节一级喷水的总量，然后将喷水分别左右两个回路。这时，当左右侧的燃烧工况或汽温有较大偏差时，就无法用调整左右侧喷水量来平衡两侧的汽温。

2.喷水减温器容量不合适

喷水式减温器一般设计喷水量约为锅炉额定蒸发量的3%～5%，但配200MW机组的锅炉由于其汽温偏离设计值问题比较突出，许多电厂均发现喷水减温器容量不够。如：邢台电厂、沙角A电厂和通辽电厂等都将原减温水管口放大，以满足调温需要；对再热蒸汽，由于大量喷水对机组运行的经济性影响较大，故设计时再热蒸汽的微量喷水一般都很小，或不用喷水。然而，在实际运行中，因再热器超温，有些电厂不得不用加大喷水量来解决。

3.喷水减温器调节阀调节性能问题

喷水减温器的喷水调节阀的调节性能也是影响减温系统调温效果的因素之一。调研结果表明，许多国产阀门的调节性能比较差，且漏流严重，这在一定程度上影响了机组的可靠性和经济性。

4.减温器发生故障

如巴陵石化公司动力厂5号炉，将减温器I级调节阀固定，用II级调节阀调节。因起主调作用的I级减温器减温水投入少，冷却屏式过热器、高温过热器的效果差，增加过热器超温的可能。

5.再热器调节受热面

所谓再热器调节受热面是指用改变通过的蒸汽量来改变再热蒸汽的吸热量，从而达到调节再热汽温的一种附加受热面。苏制Efl670/140型锅炉的再热汽温的调节就是利用这一装置实现的。但是由于运行时蒸汽的重量流速低于设计值，而锅炉负荷则高于设计值，因而马头电厂5,6号炉都曾发生再热器调节受热面管子过热超温事故，后经减少调节受热面面积和流通截面积，才解决了过热问题。

6.挡板调温装置

采用烟气挡板调温装置的锅炉再热蒸汽温度问题要好于采用汽——汽热交换器的锅炉。挡板调温可改变烟气量的分配，较适合纯对流传热的再热蒸汽调温，但在烟气挡板的实际应用中也存在一些问题：

(1)挡板开启不太灵活，有的电厂出现锈死现象；

(2)再热器侧和过热器侧挡板开度较难匹配，挡板的最佳工作点也不易控制，运行人员操作不便，往往只要主蒸汽温度满足就不再调节。有些电厂还反映用调节挡板时，汽温变化滞后较为严重。

7.烟气再循环

烟气再循环是将省煤器后温度为250～350℃的一部分烟气，通过再循环风机送入炉膛，改变辐射受热面与对流受热面的吸热量比例，以调节汽温。

采用这种调温方式能够降低和均匀炉膛出口烟温，防止对流过热器结渣及减小热偏差，保护屏式过热器及高温对流过热器的安全。一般在锅炉低负荷时，从炉膛下部送入，起调温作用；在高负荷时，从炉膛上部送入，起保护高温对流受热面的作用。此外，还可利用烟气再循环降低炉膛的热负荷，防止管内沸腾传热恶化的发生，并能抑制烟气中NOx的形成，减轻对大气的污染。但是，由于这种方式需要增加工作于高烟温的再循环风机，要消耗一定的能量，且因目前再循环风机的防腐和防磨问题远未得到解决，因而限制了烟气再循环的应用。此外，采用烟气再循环后，对炉膛内烟气动力场及燃烧的影响究竟如何也有待于进一步研究。

因此，从原理上将烟气再循环是一种较理想的调温手段，对于大型电站锅炉的运行是十分有利的。但因种种原因，实际运行时极少有电厂采用。

8.火焰中心的调节

改变炉膛火焰中心位置可以增加或减少炉膛受热面的吸热量和改变炉膛出口烟气温度，因而可以调节过热器汽温和再热器汽温。但要在运行中控制炉膛出口烟温，必须组织好炉内空气动力场，根据锅炉负荷和燃料的变化，合理选择燃烧器的运行方式。按燃烧器形式的不同，改变火焰中心位置的方法一般分为两类：摆动式燃烧器和多层燃烧器。摆动式燃烧器多用于四角布置的锅炉中。在配300MW和600MW机组的锅炉中应用尤为普遍。试验表明，燃烧器喷嘴倾角的变化对再热器温和过热器温都有很大的影响，当采用多层燃烧器时，火焰位置改变可以通过停用一层燃烧器或调节上下一、二次风的配比来实现，如停用下排燃烧器可使火焰位置提高。遗憾的是，在实际运行时效果不甚理想。

1.4运行状况对过热器超温、爆管的影响

过热器调温装置的设计和布置固然对于过热器系统的可靠运行起着决定性的作用，但是，锅炉及其相关设备的运行状况也会对此造成很大的影响，而后者又往往受到众多因素的综合影响。因此，如何确保锅炉在理想工况下运行是一个有待深入研究的问题。

1.蒸汽品质不良，引起管内结垢严重，导致管壁过热爆管

如镇海发电厂6号炉(DG-670/140-8)曾因这类问题引起7次爆管。

2.炉内燃烧工况

随着锅炉容量的增大，炉内燃烧及气流情况对过热器和再热器系统的影响就相应增大。如果运行中炉内烟气动力场和温度场出现偏斜，则沿炉膛宽度和深度方向的烟温偏差就会增加，从而使水平烟道受热面沿高度和宽度方向以及尾部竖井受热面沿宽度和深度方向上的烟温和烟速偏差都相应增大；而运行中一次风率的提高，有可能造成燃烧延迟，炉膛出口烟温升高。如美国CE公司习惯采用，也是我国大容量锅炉中应用最广泛的四角布置切圆燃烧技术常常出现炉膛出口较大的烟温或烟速偏差，炉内烟气右旋时，右侧烟温高；左旋时左侧烟温高。有时，两侧的烟温偏差还相当大(石横电厂6号1025t/h炉最大时曾达250℃)，因而引起较大的汽温偏差。

3.高压加热器投人率低

我国大容量机组的高压加热器投入率普遍较低，有的机组高加长期停运。对于200MW机组，高压加热器投与不投影响给水温度80℃左右。计算及运行经验表明，给水温度每降低1℃，过热蒸汽温度上升0.4～0.5℃。因此，高加停运时，汽温将升高32～40℃。可见给水温度变化对蒸汽温度影响之大。

4.煤种的差异

我国大容量锅炉绝大部分处于非设计煤种下运行，主要表现在实际用煤与设计煤种不符、煤种多变和煤质下降等。燃烧煤种偏离设计煤种，使着火点延迟，火焰中心上移，当炉膛高度不足，过热器就会过热爆管。

燃料成分对汽温的影响是复杂的。一般说来，直接影响燃烧稳定性和经济性的主要因素是燃料的低位发热量和挥发份、水分等。此外，灰熔点及煤灰组份与炉膛结焦和受热面沾污的关系极为密切。当燃料热值提高时，由于理论燃烧温度和炉膛出口烟温升高，可能导致炉膛结焦，过热器和再热器超温。当灰份增加时，会使燃烧恶化，燃烧过程延迟，火焰温度下降，一般，燃料中灰份越多，在实际运行中汽温下降幅度越大。另外，灰份增加，还会使受热面磨损和沾污加剧；挥发份增大时，燃烧过程加快，蒸发受热面的吸热量增加，因而汽温呈下降趋势。当水分增加时，如燃料量不变，则烟温降低，烟气体积增加，最终使汽温上升。据有关部门计算：水分增加1%，过热器出口蒸汽温度升高约1℃左右。

5.受热面沾污

国产大容量锅炉有的不装吹灰器(前期产品)，或有吹灰器不能正常投用，往往造成炉膛和过热器受热面积灰，特别在燃用高灰份的燃料时，容易造成炉膛结焦，使过热器超温。对于汽温偏低的锅炉，如过热器积灰，将使汽温愈加偏低。因此，吹灰器能否正常投用，对锅炉安全和经济运行有一定影响。

6.磨损与腐蚀

锅炉燃料燃烧时产生的烟气中带有大量灰粒，灰粒随烟气冲刷受热面管子时，因灰粒的冲击和切削作用对受热面管子产生磨损，在燃用发热量低而灰分高的燃料时更为严重。当燃用含有一定量硫、钠和钾等化合物的燃料时，在550～700℃的金属管壁上还会发生高温腐蚀，当火焰冲刷水冷壁时也会发生；此外，当烟气中存在SO2和SO3且受热面壁温低于烟气露点时会发生受热面低温腐蚀。在过热器与再热器受热面中易发生的主要是高温腐蚀。

受热面管子磨损程度在同一烟道截面和同一管子圆周都是不同的。对于过热器和再热器系统出现磨损的常常是布置于尾部竖井的低温受热面。一般靠近竖井后墙处的蛇行管磨损严重，当设计烟速过高或由于结构设计不合理存在烟气走廊时，易导致局部区域的受热面管子的磨损。锅炉受热面的高温腐蚀发生于烟温大于700℃的区域内。当燃用K,Na,S等成分含量较多的煤时，灰垢中K2S04和Na2S04；在含有SO2的烟气中会与管子表面氧化铁作用形成碱金属复合硫酸盐K2Fe(S04)及Na5Fe(S04)5，这种复合硫酸盐在550～710℃范围内熔化成液态，具有强烈腐蚀性，在壁温600～700℃时腐蚀最严重。据调查，导致受热面高温腐蚀的主要原因是炉内燃烧不良和烟气动力场不合理，控制管壁温度是减轻和防止过热器和再热器外部腐蚀的主要方法。因而，目前国内对高压、超高压和亚临界压力机组，锅炉过热蒸汽温度趋向于定为540℃，在设计布置过热器时，则尽量避免其蒸汽出口段布置于烟温过高处。

管间振动磨损。如耒阳电厂1号炉，固定件与过热器管屏间的连接焊缝烧裂，管屏发生振动，固定件与管屏内圈发生摩擦，使管壁磨损减薄，在内压力的作用下发生爆管。

管内壁积垢、外壁氧化。如洛河电厂2号炉管内壁结垢0.7mm，使过热器壁温升高20～30℃；外壁氧化皮1.0mm，又使管壁减薄，因此爆管频繁。

7.超期服役

如黄台2号炉过热器管己运行23万h以上，管材球化、氧化严重，已出现蠕变裂纹，如不及时更换，迟早会发生爆管。

8.运行管理

在实际运行中，由于运行人员误操作及检修时未按有关规定进行或未达到有关要求而导致过热器或再热器受热面爆管的事故也时有发生。

运行调整不当。如浑江发电厂3号炉，过热器使用的材质基本都工作在材质允许的极限温度中，在运行工况发生变化时调整不当，发生瞬时超温爆管。

2过热器爆管的根本原因及对策

二十世纪八十年代初，美国电力研究院经过长期大量研究，把锅炉爆管机理分成六大类，共22种。在22种锅炉爆管机理中，有7种受到循环化学剂的影响，12种受到动力装置维护行为的影响。我国学者结合我国电站锅炉过热器爆管事故做了大量研究，把电站锅炉过热器爆管归纳为以下九种不同的机理。

2.1长期过热

1.失效机理

长期过热是指管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，锅炉管子发生碳化物球化，管壁氧化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，使管径均匀胀粗，最后在管子的最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。这样，管子的使用寿命便短于设计使用寿命。超温程度越高，寿命越短。在正常状态下，长期超温爆管主要发生在高温过热器的外圈和高温再热器的向火面。在不正常运行状态下，低温过热器、低温再热器的向火面均可能发生长期超温爆管。长时超温爆管根据工作应力水平可分为三种：高温蠕变型、应力氧化裂纹型、氧化减薄型。

2.产生失效的原因

(1)管内汽水流量分配不均；

(2)炉内局部热负荷偏高；

(3)管子内部结垢；

(4)异物堵塞管子；

(5)错用材料；

(6)最初设计不合理。

3.故障位置

(1)高温蠕变型和应力氧化裂纹型主要发生在高温过热器的外圈的向火面；在不正常的情况下，低温过热器也可能发生；

(2)氧化减薄型主要发生在再热器中。

4.爆口特征

长期过热爆管的破口形貌，具有蠕变断裂的一般特性。管子破口呈脆性断口特征。爆口粗糙，边缘为不平整的钝边，爆口处管壁厚度减薄不多。管壁发生蠕胀，管径胀粗情况与管子材料有关，碳钢管径胀粗较大。20号钢高压锅炉低温过热器管破裂，最大胀粗值达管径的15%，而12CrMoV钢高温过热器管破裂只有管径5%左右的胀粗。

(1)高温蠕变型

a.管子的蠕胀量明显超过金属监督的规定值，爆口边缘较钝；

b.爆口周围氧化皮有密集的纵向裂纹，内外壁氧化皮比短时超温爆管厚，超温程度越低，时间越长，则氧化皮越厚和氧化皮的纵向裂纹分布的范围也越广；

c.在爆口周围的较大范围内存在着蠕变空洞和微裂纹；

d.向火侧管子表面已完全球化；

e.弯头处的组织可能发生再结晶；

f.向火侧和背火侧的碳化物球化程度差别较大，一般向火侧的碳化物己完全球化。

(2)应力氧化裂纹型

a.管子的蠕胀量接近或低于金属监督的规定值，爆口边缘较钝，呈典型的厚唇状；

b.靠近爆口的向火侧外壁氧化层上存在着多条纵向裂纹，分布范围可达整个向火侧。内外壁氧化皮比短时超温爆管时的氧化皮厚；

c.纵向应力氧化裂纹从外壁向内壁扩展，裂纹尖端可能有少量空洞；

d.向火侧和背火侧均发生严重球化现象，并且管材的强度和硬度下降；

e.管子内壁和外壁的氧化皮发生分层；

f.燃烧产物中的S、Cl、Mn、Ca等元素在外壁氧化层沉积和富集。

(3)氧化减薄型

a.管子向火侧、背火侧的内外壁均产生厚度可达1.0～1.5mm的氧化皮；

b.管壁严重减薄，仅为原壁厚的1/3～l/8；

c.内、外壁氧化皮均分层，为均匀氧化。内壁氧化皮的内层呈环状条纹；

d.向火侧组织己经完全球化，背火侧组织球化严重，并且强度和硬度下降；

e.燃烧产物中的S、Cl、Mn、Ca等元素在外壁氧化层沉积和富集，促进外壁氧化。

5.防止措施

对高温蠕变型可通过改进受热面、使介质流量分配合理；改善炉内燃烧、防止燃烧中心偏高；进行化学清洗，去除异物、沉积物等方法预防。对应力氧化裂纹型因管子寿命已接近设计寿命，可将损坏的管子予以更换。对氧化减薄型应完善过热器的保护措施。

2.2短期过热

1.失效机理

短期过热是指当管壁温度超过材料的下临界温度时，材料强度明显下降，在内压力作用下，发生胀粗和爆管现象。

2.产生失效的原因

(1)过热器管内工质的流量分配不均匀，在流量较小的管子内，工质对管壁的冷却能力较差，使管壁温度升高，造成管壁超温；

(2)炉内局部热负荷过高(或燃烧中心偏离)，使附近管壁温度超过设计的允许值；

(3)过热器管子内部严重结垢，造成管壁温度超温；

(4)异物堵塞管子，使过热器管得不到有效的冷却；

(5)错用钢材。错用低级钢材也会造成短期过热，随着温度升高，低级钢材的许用应力迅速降低，强度不足而使管子爆破；

(6)管子内壁的氧化垢剥落而使下弯头处堵塞；

(7)在低负荷运行时，投入减温水不当，喷入过量，造成管内水塞，从而引起局部过热；

(8)炉内烟气温度失常。

3.故障位置

常发生在过热器的向火面直接和火焰接触及直接受辐射热的受热面管子上。

4.爆口形状

(1)爆口塑性变形大，管径有明显胀粗，管壁减薄呈刀刃状；

(2)一般情况下爆口较大，呈喇叭状；

(3)爆口呈典型的薄唇形爆破；

(4)爆口的微观为韧窝(断口由许多凹坑构成)；

(5)爆口周围管子材料的硬度显著升高；

(6)爆口周围内、外壁氧化皮的厚度，取决于短时超温爆管前长时超温的程度，长时超温程度越严重，氧化皮越厚。

5.防止措施

预防短期过热的方法有改进受热面，使介质流量分配合理；稳定运行工况，改善炉内燃烧，防止燃烧中心偏离;进行化学清洗；去除异物、沉积物；防止错用钢材：发现错用及时采取措施。

2.3磨损

1.失效机理

包括飞灰磨损、落渣磨损、吹灰磨损和煤粒磨损。以飞灰磨损为例进行分析。飞灰磨损是指飞灰中夹带Si02,Fe03,Al2O3等硬颗粒高速冲刷管子表面，使管壁减薄爆管。

2.产生失效的原因

(1)燃煤锅炉飞灰中夹带硬颗粒；

(2)烟速过高或管子的局部烟气速度过高(如积灰时烟气通道变小，提高了烟气流动速度；

(3)烟气含灰浓度分布不均，局部灰浓度过高。

3.故障位置

常发生在过热器烟气入口处的弯头、出列管子和横向节距不均匀的管子上。

4.爆口特征

(1)断口处管壁减薄，呈刀刃状；

(2)磨损表面平滑，呈灰色；

(3)金相组织不变化，管径一般不胀粗。

5.防止措施

通常采用减少飞灰撞击管子的数量、速度或增加管子的抗磨性来防止飞灰磨损，如：通过加屏等方法改变流动方向和速度场；加设装炉内除尘装置；杜绝局部烟速过高；在易磨损管子表面加装防磨盖板。还应选用适于煤种的炉型、改善煤粉细度、调整好燃烧、保证燃烧完全。

2.4腐蚀疲劳(或汽侧的氧腐蚀)

1.失效机理

腐蚀疲劳主要是因为水的化学性质所引起的，水中氧含量和pH值是影响腐蚀疲劳的主要因素。管内的介质由于氧的去极化作用，发生电化学反应，在管内的钝化膜破裂处发生点蚀形成腐蚀介质，在腐蚀介质和循环应力(包括启停和振动引起的内应力)的共同作用下造成腐蚀疲劳爆管。

2.产生失效的原因

(1)弯头的应力集中，促使点蚀产生；

(2)弯头处受到热冲击，使弯头内壁中性区产生疲劳裂纹；

(3)下弯头在停炉时积水；

(4)管内介质中含有少量碱或游离的二氧化碳；

(5)装置启动及化学清洗次数过多。

3.故障位置

常发生在水侧，然后扩展到外表面。过热器的管弯头内壁产生点状或坑状腐蚀，主要在停炉时产生腐蚀疲劳。

4.爆口特征

(1)在过热器的管内壁产生点状或坑状腐蚀，典型的腐蚀形状为贝壳状；

(2)运行时腐蚀疲劳的产物为黑色磁性氧化铁，与金属结合牢固;停炉时，腐蚀疲劳的产物为砖红色氧化铁；

(3)点状和坑状腐蚀区的金属组织不发生变化；

(4)腐蚀坑沿管轴方向发展，裂纹是横断面开裂，相对宽而钝，裂缝处有氧化皮。

5.防止措施

防止氧腐蚀应注意停炉保护;新炉起用时，应进行化学清洗，去除铁锈和脏物，在内壁形成一层均匀的保护膜；运行中使水质符合标准，适当减小PH值或增加锅炉中氯化物和硫酸盐的含量。

2.5应力腐蚀裂纹

1.失效机理

这是指在介质含氯离子和高温条件下，由于静态拉应力或残余应力作用产生的管子破裂现象。

2.产生失效的原因

(1)介质中含氯离子、高温环境和受高拉应力，这是产生应力腐蚀裂纹的三个基本条件；

(2)在湿空气的作用下，也会造成应力腐蚀裂纹；

(3)启动和停炉时，可能有含氯和氧的水团进入钢管；

(4)加工和焊接引起的残余应力引起的热应力。

3.故障位置

常发生在过热器的高温区管和取样管。

4.爆口特征

(1)爆口为脆性形貌，一般为穿晶应力腐蚀断口；

(2)爆口上可能会有腐蚀介质和腐蚀产物；

(3)裂纹具有树枝状的分叉特点，裂纹从蚀处产生，裂源较多。

5.防止措施

防止应力腐蚀裂纹应注意去除管子的残余应力；加强安装期的保护，注意停炉时的防腐；防止凝汽器泄漏，降低蒸汽中的氯离子和氧的含量。

2.6热疲劳

1.失效机理

热疲劳是指炉管因锅炉启停引起的热应力、汽膜的反复出现和消失引起的热应力和由振动引起的交变应力作用而发生的疲劳损坏。

2.产生失效的原因

(1)烟气中的S、Na、V、Cl等物质促进腐蚀疲劳损坏；

(2)炉膛使用水吹灰，管壁温度急剧变化，产生热冲击；

(3)超温导致管材的疲劳强度严重下降；

(4)按基本负荷设计的机组改变为调峰运行。

3.故障位置

常发生在过热器高热流区域的管子外表面。

4.防止措施

防止热疲劳产生的措施有改变交变应力集中区域的部件结构；改变运行参数以减少压力和温度梯度的变化幅度；设计时应考虑间歇运行造成的热胀冷缩；避免运行时机械振动；调整管屏间的流量分配，减少热偏差和相邻管壁的温度；适当提高吹灰介质的温度，降低热冲击。

V2O5和Na2S04等低熔点化合物破坏管子外表面的氧化保护层，与金属部件相互作用，在界面上生成新的松散结构的氧化物，使管壁减薄，导致爆管。

2.产生失效的原因

(1)燃料中含有V、Na和S等低熔点化合物；

(2)局部烟温过高，腐蚀性的低熔点化合物粘附在金属表面，导致高温腐蚀；

(3)腐蚀区内的覆盖物、烟气中的还原性气体和烟气的直接冲刷，将促进高温腐蚀的产生。

3.故障位置

高温腐蚀常发生在过热器及吊挂和定位零件的向火侧外表面。

4爆口特征

(l)裂纹萌生于管子外壁，断口为脆性厚唇式；

(2)沿纵向开裂，在相当于时钟面10点和2点处有浅沟槽腐蚀坑，呈鼠啃状；

(3)外壁有明显减薄，但不均匀，无明显胀粗；

(4)外壁有氧化垢，呈鳄鱼皮花样，垢中含黄色、白色、褐色产物，垢较疏松，为熔融状沉积物，最内层氧化物为硬而脆的黑灰色。

5.防止措施

防止高温腐蚀的方法有控制局部烟温，防止低熔点腐蚀性化合物贴附在金属表面上；使烟气流程合理，尽量减少热偏差；在燃煤锅炉中加入CaSO4和MgSO4等附加剂；易发生高温腐蚀的区域采用表面防护层或设置挡板;除去管子表面的附着物。

2.8异种金属焊接

1.失效机理及原因

焊接接头处因两种金属的蠕变强度不匹配，以及焊缝界面附近的碳近移，使异种金属焊接界面断裂失效。其中，两种金属的蠕变强度相差极大是异种金属焊接早期失效的主要原因。

2.故障位置

常发生在过热器出口两种金属的焊接接头处，当焊缝的蠕变强度相当于其中一种金属的蠕变强度时，断裂发生在另一种金属的焊缝界面上。

3.防止措施

稳定运行是减少异种金属焊接失效最关键的因素；当两种金属焊接时，在其中加入具有中间蠕变强度的过渡段，使焊缝界面两侧蠕变强度差值明显减少；在过渡段的两侧选用性质不同的焊条，使其分别与两种金属的性质相匹配。

2.9质量控制失误

质量控制失误是指在制造、安装、运行中由于外界失误的因素所造成的损坏。质量控制失误的原因有：维修损伤；化学清理损伤；管材缺陷(管材金属不合格或错用管材)；焊接缺陷等。加强电厂运行、检修及各种制度的管理是防止质量控制失误出现的有效手段。

3结论

造成大型电站锅炉过热器爆管的原因很多，只有对过热器爆管的直接原因和根本原因进行综合分析，才能从根本上解决锅炉爆管问题，有效地防止锅炉过热器爆管事故的发生。

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