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在線客服 蒸汽動力熱電廠裝置可以提供熱能和電能來驅動熱脫鹽工藝，例如可以驅動多級閃蒸（MSF）蒸餾裝置。這些工廠通過多級閃蒸海水來生產淡水，然后收集和冷凝蒸汽產生純凈的飲用水。裝置當中使用的鍋爐是一種專用的水管鍋爐，它能使水管保持高溫狀態(tài)，在進入汽輪機發(fā)電前進一步過熱，液態(tài)水能迅速變成蒸汽。MSF蒸發(fā)器的多個階段也增加了水的生產能力。
在沙特阿拉伯王國，沙特水務公司（SWCC）是一家政府公司，負責向該國的各個地區(qū)供應淡化水和電力。沙特水務公司運行的MSF工廠通過海水生產新鮮的飲用水。隨著對淡水的需求不斷增加，MSF工廠強制關閉期是非常有限的。為了保證MSF工廠以高水平狀態(tài)的安全工作則需要高效的操作和維修保護做法。然而，SWCC公司一直存在著蒸汽/電力熱電工廠的問題，特別是在故障報告中的不同鍋爐管故障設施問題。
A. Meroufel，A. Al-Sahari，M. Dewan和M. Al-Hajri共同撰寫了一篇文章討論了MSF裝置中的兩個水壁管運行了14年之后出現(xiàn)鍋爐的故障問題。他們對其中的一個破裂管進行失效分析，包括破壞性和非破壞性測試，以確定失效的根本原因。根據(jù)SWCC工廠主管部門提供的數(shù)據(jù)進行評估給水，桶裝水和新鮮蒸汽質量，最終得出結論：水壁管失效是由于嚴重的垢下腐蝕（UDC）引起的水壁管氫脆（HE）。
他們將氫脆定義為金屬機械性能的降低現(xiàn)象，此現(xiàn)象導致在溶解氫存在下抗斷裂性和亞臨界開裂會降低。氫脆會嚴重降低敏感材料的延性和承載能力，并導致在低于屈服應力之下的金屬開裂和嚴重的脆性失效問題。氫脆有幾種存在形式，但其共同特征是在金屬中施加有拉伸應力和溶解氫。
文章指出，金屬合金對這種環(huán)境開裂的敏感性取決于應力、材料和環(huán)境參數(shù)之間復雜的相互作用。氫脆經常出現(xiàn)在高熱通量，熱液壓流動中斷和局部過熱的位置。氫進入材料的路徑和脆化機制極其多樣化，所以應針對每一個案例進行分析。對于鍋爐管，常見溶解氫來源于磁鐵礦（Fe3O4）保護層的腐蝕。
實驗調查的2001年MSF廠鍋爐是一種重油燃燒鍋爐，使用的是正壓式水管，額定容量為204.68kg/s，壓力為8.5 MPa，蒸汽溫度523°C。失效管的外徑為76mm，原始壁厚為5.6mm。它位于傾斜度約為20度的傾斜位置，靠近高傳熱區(qū)的燃燒器附近。
用來確定水壁管失效根本原因的技術包括目視檢查、蒸汽/水沉積物分析、樣品的微觀結構分析、掃描電子顯微鏡能量色散譜（SEM-EDS）分析以及破裂表面的斷裂分析。
目視檢查表明，失效管具有厚邊脆性破壞和390mm長的“窗口爆裂”破裂，筆者認為這是典型的氫脆現(xiàn)象。內部腐蝕損傷呈微紅色UDC（銅與赤鐵礦[Fe2O3]混合的典型特征）與管的熱側上附著的厚結垢沉積物相關，這種沉積物沿著管長的兩條平行線延伸而且使50％的墻壁變薄。觀察發(fā)現(xiàn)在水邊有大量的金屬銅。通常，水中的銅和鎳是高壓給水加熱器上銅鎳的設備的腐蝕產物。
水分析表明鍋爐給水pH值應該控制在穩(wěn)定的范圍內，但鍋筒水分析表明，pH多次偏向高（堿性）一側峰值，這種現(xiàn)象是磷酸鹽劑量問題造成的。
破壞性試驗確定了水冷壁管合金的化學成分，相當于SA178C級中碳鋼。
在分析失效管時進行的其他觀察包括在腐蝕區(qū)域碳含量（脫碳）的輕微降低，這可能與作為傳熱屏障的大量沉積物相關，這會增加管金屬的溫度并引起局部脫碳。在一些地區(qū)存在的微裂縫，晶間裂縫和微孔清楚地表明了氫脆的參與。但無法表明氫原子再結合形成氫氣分子是引起空隙和裂紋的產生的原因。
根據(jù)研究結果，筆者得出結論認為，水套管失效是由腐蝕引起的，而腐蝕是在堿性鹽（苛性堿）沿著水線沉積底層并侵蝕Fe3O4保護層時發(fā)生的。當從鍋爐中除去過量的水以控制水的參數(shù)時，水線的形成可能是因為管內流速低或排污率高。而鈉和其他鹽類的濃度產生了局部的高pH環(huán)境，當氧化劑（氧和銅）和高熱通量結合時，就為Fe3O4層上嚴重的UDC攻擊創(chuàng)造了條件。
海水淡化技術研究所（沙特阿拉伯朱拜勒）的NACE國際成員Meroufel認為，銅與Fe3O4和鐵相比具有正電化學潛力。 Fe3O4與銅和沉積下面的濃堿溶液的結合形成了原電池，其中Fe3O4和鐵作為陽極并被氧化，而銅是陰極反應的場所，加速了銅的腐蝕。
除了導致管壁局部變薄之外，UDC還會導致相當數(shù)量的氫原子被金屬管吸收。由金相觀察和斷裂證實，吸收的氫原子沿晶界重新組合成氫氣，引起微裂紋和裂紋的形成和成核。由局部UDC會引起相當大的壁厚損失，使得管壁無法承受內部高壓，在HE機理作用下導致管子破裂。
盡管筆者們注意到導致管失效的原因是水管沉積物的腐蝕影響了管內表面的Fe3O4保護層，但他們確定失敗的根本原因是不適當?shù)慕愚D控制。
他們提出了多項建議，包括：避免鍋爐在低水位或過低的排污率下操作，導致傾斜管內出現(xiàn)水線；確定并消除銅鎳合金腐蝕源；將給水中的O2水平從20ppb降低到小于10ppb，并將給水中的鈉/磷比值用作腐蝕風險的指標。
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