垃圾焚烧炉用耐热铸钢护板腐蚀破坏分析及改进.pdf
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1、DOI:10.3969/j.issn.1000-6826.2022.01.1302垃圾焚烧炉用耐热铸钢护板腐蚀垃圾焚烧炉用耐热铸钢护板腐蚀破坏分析及改进破坏分析及改进Corrosion Failure Analysis and Improvement of Heat-Resistant CastSteel Plate for Waste Incinerator供稿|王春奕,朱斌,张全新,胡毅/WANG Chunyi,ZHU Bin,ZHANG Quanxin,HU Yi导读内容通过耐热铸钢护板的化学成分分析、力学性能试验、显微组织观察,结合服役环境对垃圾焚烧炉用铸钢护板腐蚀破坏的原因进行了研究
2、,并针对原因提出了改进措施。结果表明,铸钢护板的腐蚀破坏是在垃圾渗滤液的化学腐蚀和高温氧化腐蚀两方面的综合作用下所导致,铸钢护板碳含量偏高,组织中存在较多碳化物,是铸钢护板沿晶腐蚀破坏的主要原因,铸钢护板内部存在明显疏松缺陷,铸件致密性差,加速了护板的腐蚀破坏。一方面可通过优化铸钢护板成分设计,降低其碳含量,同时在钢中加入适宜的合金元素,以提高铸件在服役环境下的耐蚀性,另一方面,应改进铸造工艺,提高铸件内部质量,从而保证铸钢护板的使用寿命。随着城市化进程不断加快,生活垃圾产生量急剧增长,许多城市正面临着“垃圾围城”的困扰,垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处置生活垃圾的最佳方式,肩负着
3、生态环境保护的重任1。垃圾焚烧用耐热铸钢是焚烧炉中的核心关键部件,铸钢件的材质及性能将直接影响焚烧炉的可靠性及燃烧效率2。某电厂用于生活垃圾焚烧发电的机械炉排式焚烧炉连续服役 7 个月后,在检修过程中发现其顺推段的铸钢护板有明显受损破坏,护板为ZG30Cr20Ni10 耐热钢铸件,与盖板同时保护炉体钢结构,护板的破坏影响到焚烧炉的正常运行和电厂的正常发电,同时也存在很大安全隐患,若焚烧炉一旦穿炉泄漏,将对电厂设备及人身安全造成更大威胁,导致更为严重的后果。为了查明焚烧炉铸钢护板受损破坏的原因,避免再次出现此类问题,趁电厂检修之机,笔者到电厂对焚烧炉的运行情况及炉排护板的服役工况进行了实地考察,
4、并从现场取回部分铸钢护板样品,对该样品进行了检测,结合勘察了解的实际情况,查找护板受损破坏的真正原因,并针对原因优化设计方案和采取改进措施。现场勘查情况电厂使用的是二段式机械炉排炉,焚烧炉上段为顺推往复炉排,由固定炉排与活动炉排交替构 作者单位:宝武特冶航研科技有限公司,重庆400084 73成,炉排安装有一定的倾角,炉排的推动方向与垃圾运动方向一致,由于原生垃圾中含有一定的水分,垃圾首先进入顺推段,在该段进行干燥和着火,因此顺推段湿度相对较大,渗滤液浓度较高,对炉内铸件的化学腐蚀较为明显。焚烧炉下段为逆推往复炉排,同样由固定炉排与活动炉排交替安装构成,炉排在炉内呈一定倾角,炉排运动方向与垃圾
5、的运动方向相反,干燥着火后的垃圾物料进入逆推段,由于倾斜和逆推作用,底层垃圾在炉排逆推作用下上行,上层垃圾在重力作用下下行,不断地进行翻转和搅拌,与空气充分接触,使垃圾完全燃烧,逆推段相对顺推段较长,为主燃段。顺推和逆推段由多列炉排构成,钢结构由护板和盖板保护,防止钢结构受到高温腐蚀破坏。现场逆推段铸钢护板、盖板以及炉排片均未见受损,同材质的垃圾进料器铸件也未见受损。在焚烧炉的上段即顺推段,发现铸件护板明显受损破坏,尤其是护板上部破坏尤为严重,见图 1,盖板也有轻微受损,但顺推段炉排片表面未见明显受损,在受损破坏较严重的护板上部取样进行检测分析。样件检测分析化学成分分析采用德国 SPECTRO
6、 直读光谱仪对铸钢护板试样进行了化学成分分析,结果见表 1 所示。从检测结果可以看出,除碳含量超出标准上限外,护板的其它元素含量符合材料标准 GB/T 84922014耐热钢铸件中 ZG30Cr20Ni10 的化学成分要求。表1铸钢护板的化学成分(质量分数)%项目CSiMnPSCrNi实测值0.481.540.970.0350.0220.248.89标准值0.200.402.02.00.040.0418.023.08.012.0 力学性能试验使用 SHT4605 拉伸试验机和 HB-3000 布氏硬度计对铸钢护板进行力学性能检测,结果见表 2。从检测结果可以看出,护板不同部位力学性能无明显差异
7、,但其硬度均超过标准上限,强度偏高而塑性过低,延伸率未达到标准下限要求。表2铸钢护板的力学性能 项目屈服强度/MPa抗拉强度/MPa断后伸长率/%硬度,HBW边缘869108010.0321中部861106011.0314标准值23549023255 金相组织观察通过肉眼观察发现,样品表面存在明显氧化腐蚀和开裂,护板试样经预磨抛光后,采用日本OLYMPUS GX71 型金相显微镜观察,发现试样内部有较明显的疏松,铸件致密性较差。试样经三氯化铁盐酸水溶液侵蚀后,在金相高倍下观察发现,试样表面及内部存在较多的微裂纹,见图 2。铸件试样基体组织为奥氏体,沿晶分布有较多的条块状及颗粒状一次碳化物,局部
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