去除鐵銹的化學方法精選(九篇)

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第1篇：去除鐵銹的化學方法范文

習題是訓練學生思維的材料，是教者將自己的思想、方法以及分析問題和解決問題的技能技巧施達于學生的載體。因此，在化學習題教學中，若注重對習題進行變式訓練，既可以減輕學生的負擔，避免“題海戰”；又使學生鞏固所學的基礎知識；還可以使學生思維能力、邏輯推理能力、分析問題能力等多方面得到訓練、培養與提高。

如何進行習題變式教學呢？下面筆者結合實例來談談自己的看法。

1改變條件或結論，培養學生的應變能力

1.1新授課的習題變式應服務于本節課的教學目標，循序漸進地增加難度，使學生更好地掌握新的知識

例如，原題：工業上常用10%的稀硫酸去除鐵器表面的鐵銹。為了配制50千克10%的稀硫酸。問(1)需要98%的濃硫酸多少千克？(2)需要加水多少千克？

變式1：工業上常用10%的稀硫酸去除鐵器表面的鐵銹。為了配制50千克10%的稀硫酸。問(1)需要98%的濃硫酸(密度為1.84克/立方厘米)多少毫升？(2)需要加水多少毫升？

變式2：工業上常用10%的稀硫酸去除鐵器表面的鐵銹。為了配制50毫升10%的稀硫酸(密度為1.07克/立方厘米)。問(1)需要98%的濃硫酸(密度為1.84克/立方厘米)多少毫升？(2)需要加水多少毫升？

原題比較簡單，只要根據公式，把數據代進去就可以得到答案了。變式1作了小小的改動，最后要你求的是體積。而公式反映出的數據是質量，因此只要在原題解答的基礎上，多加一步把質量轉化為體積就可以了。變式2條件、結論中出現的都是體積，而公式中反映出的是質量，因此，要把條件體積轉化為質量后，才能代入公式，然后按照變式1解題。

三個題目的目的都是要讓學生掌握關于溶液稀釋的計算。

1.2在復習課的習題變式時，不但要滲透化學思想和化學方法，同時要起到歸納、總結的作用

例如，在初三化學最后總復習時，

原題：把5克氫氧化鈉固體加入95克水中，所得溶液的百分比濃度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.無法判斷

變式1：把5克氧化鈉固體加入95克水中，所得溶液的百分比濃度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.無法判斷

變式2：把5克氧化鈣固體加入95克水中，所得溶液的百分比濃度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.無法判斷

變式3：把5克膽礬晶體加入95克水中，所得溶液的百分比濃度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.無法判斷

變式4：在溫度t時，把5克某物質X加入95克水中，完成溶解，所得溶液的百分比濃度是多少？

A.大于5% B.小于5%

C.等于5% D.無法判斷

原題較簡單，直接根據公式可計算，但變式1，將氫氧化鈉變為氧化鈉，題目難度就增大了，若還是根據原題的解題思路，計算就錯了。必須注意：氧化鈉溶于水發生的反應，此時溶液中的溶質是氫氧化鈉。

變式2與變式1作比較，又有區別：氧化鈣跟氧化鈉一樣，也能跟水反應，但學生往往容易忽視一點：生成的氫氧化鈣屬于微溶物質。變式3將氫氧化鈉變為膽礬晶體，又跟以上兩種變式有不同之處：膽礬晶體CuSO4?5H2O溶解在水中形成硫酸銅溶液，溶質是CuSO4, 結晶水不能作溶質，而是溶劑的一部分。變式4將具體的某個化學物質改為抽象的一個物質，因此，在解這個題時要考慮問題全面、要把以上四種情況都要考慮進去，才能得出正確的結論。

2 改變題型，培養學生的發散思維

例如：原題：將含有N2、H2、CO的混合氣體，依次通過灼熱的氧化銅、足量的石灰水，再冷卻到室溫(假設每步反應都完全)，則最后剩余的氣體是：___________。

變式1： 推斷題：

有一種氣體混合物，其中可能含有CO、CO2、H2和HCl氣體中的一種或幾種，現將混合氣體依次進行下列實驗過程：

(1)通過澄清石灰水時，無沉淀生成。

(2)通過灼熱的氧化銅，黑色粉末變成紅色，但無水珠出現。

(3)將剩余氣體再通入澄清石灰水，有白色沉淀生成(假設上述各步中的氣體均完全反應)。

推斷：混合氣體中一定存在_____________，一定不存在_____________，可能存在_________。

變式2：探索題：

怎樣用實驗證明某混合氣體中含有CO2、H2、CO，寫出有關的實驗方法及化學方程式。

通過上述變式題的練習，鞏固了各種氣體的化學性質等，從而達到了變式練習的目的。

3 聯系實際，增強應用意識

聯系實際是將化學問題與日常生活、生產中常見的問題聯系起來。教師在教習題變式的過程中，要創設情景、啟發學生進行聯想，讓學生知道“生活中充滿了化學”。通過聯系實際的習題變式來提高學生應用化學的意識和學習化學的興趣。

例：原題：計算下列氮肥中氮元素的質量百分含量：

(1)尿素；(2)硫酸銨

變式：某生產資料商店部分氮肥的銷售價如下：硫酸銨800元/噸，尿素2400元/噸，某菜農用1000元錢去購買氮肥，為使他所購的氮肥中氮的總質量最多，你建議他應選購()

A.硫酸銨B.尿素

C.硫酸銨和尿素各一半

D.硫酸銨占1/3，尿素占2/3

在討論這些問題時，往往除了應符合化學基本原理外，還應從生產、生活實際出發，在用料、生產流程、經濟、環保等方面都要綜合考慮，應注意節省、簡捷、無害等方面的問題。

4 習題變式教學中應注意的問題

4.1 要把握好一個“度”

習題變式訓練時，不要“變”得過于簡單，過于簡單的變式題會讓學生認為是簡單的“重復勞動”，影響學生思維的質量；“變”得難度太大的習題，易挫傷學生的學習積極性，使學生難以獲得成功的喜悅，將使學生喪失自信心，也浪費學生的學習時間。因此，在習題變式教學時要把握好一個“度”。

4.2 要注意縱向聯系，溫故知新

在初中化學習題變式教學中，對習題的變式要注意縱向聯系，要緊密聯系以前所學知識，讓學生在學習新知識的同時對舊知識也得到復習、鞏固和提高，從而提高學習效率。

4.3 要注意橫向聯系，開闊視野

化學學科不是孤立的學科，它跟很多其他學科是緊密聯系的；在初中化學習題變式教學中，要注意跟其他學科的聯系，注意培養學生的發散思維，讓學生的思維得到遷移，培養學生運用化學知識解決實際問題的能力。

總之，在教學中運用變式是非常重要的，但也不可過多的濫用，變式的成效并不取決于運用的數量，而在于習題的典型性。此外，教師在進行習題變式教學時，要引導學生比較和思考，才能使變式訓練達到預期的教學效果。實踐也證明，進行習題變式訓練，能使學生樂做題，會做題，具備舉一反三，提高觸類旁通的能力，達到教學目的，提高解題能力。

參考文獻：

[1]王祖浩.《化學問題設計與問題解決》[M].高等教育出版社，2003.8.

[2]王成初.《變式題陣》[M].陜西師范大學出版社，2003.7.

第2篇：去除鐵銹的化學方法范文

市面上常見的凈水設備采用膜過濾技術對水進行凈化，過濾膜的孔徑范圍為0.001um至0.002um，雖然它能有效攔截細菌，但無法有效濾去病毒。另外，由于過濾膜的孔徑大小不均且會在一定條件下發生形變，所以很難保證過濾膜的攔截效果。

如何濾除或殺滅細菌和病毒而不引入新的污染物，是當前凈水設備的一個基本要求，而紫外線消毒技術恰恰能滿足這一要求。

因此，本文采用紫外線消毒技術，同時考慮到紫外線不能實時消毒的特點，提出了一種家用紫外線凈水瓶的設計方案，這種凈水瓶可在10分鐘內將自來水凈化為可直接飲用的水。

一、紫外線凈水原理

紫外線消毒是國際公認的有效消毒技術之一，對細菌和病毒的殺滅率高達99.99%。紫外線消毒歷史悠久，在水處理領域已有100多年的應用歷史。

紫外線是一種波長在100nm至380nm的電磁波，屬廣譜殺菌射線，用于消毒的紫外線波長范圍為200nm至280nm。在各種波長的電磁波中，紫外線最容易被微生物吸收。

紫外線的消毒原理是，微生物在吸收紫外線后，體內的核酸結構被破壞，導致無法繼續分裂繁殖。由于微生物的生命周期較短，在不能繁殖新細菌和病毒的情況下會迅速死亡。

紫外線消毒屬于物理方法，不需要添加任何化學試劑，不會產生有害副產物。

二、結構設計

我設計的紫外線凈水瓶容量為5L，基本可以滿足一個家庭一天的飲水需求。紫外線燈安裝在凈水瓶底部；瓶體側面設有水位刻度表，方便及時續水；出水口設置在瓶體上部側面；瓶體頂部設置操作面板，面板上的LCD液晶顯示屏能實時顯示凈水瓶的工作狀態和紫外燈的剩余壽命等信息。紫外線凈水瓶總體結構如圖1所示。

三、紫外燈的選擇

紫外燈是家用凈水瓶的核心部分。它的輻射照度會影響凈水所需的時間，本裝置的凈水時間不超過10分鐘。

為有效殺滅微生物，要求紫外線照射劑量為30000um?s/cm，另外紫外線在水中隨著照射距離的增加，穿透力降低，所以將紫外燈安裝在凈水瓶的中心位置，根據凈水瓶的設計尺寸可知紫外燈與瓶壁的最大距離約為10cm，此時紫外線的穿透率約為85%。紫外燈的輻射照度可通過下式計算。

根據上式的計算結果可選輻射照度為60uW/cm2的紫外燈，另外凈水瓶的腔內高度為30cm，所以紫外燈的長度在20cm左右為宜。

四、不足和改進

第3篇：去除鐵銹的化學方法范文

關鍵詞：凈化水 氨態氮 納氏試劑法

中圖分類號：X132 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0056-01

凈化水，即為凈化過的水，去除了對人類健康的危害物質的水。它是通過相應的濾料，根據不同的最終用水需求，用物理或化學方法清除鐵銹、沉積物和有機質、氯氣、有害的重金屬離子、細菌、病毒等得到的。

煉油廠的含氮廢水是原油煉制與加工過程中產生的一類廢水，對環境的危害大，所以需經處理成達標的凈化水再進行排放[1～5]。

水體中含氮量過高時，會促進藻類等浮游生物的繁殖，從而在水面上形成密集的“水花”或“紅潮”。繼而藻類的死亡和腐化又將消耗大量的水體中溶解氧，導致水中溶解氧含量降低，使水質惡化，魚類死亡，即水體的富營養化。水體富營養化還會產生一系列危害，如有些藻類本身的腥味會引起水質惡化使水變得腥臭難聞；還有某些藻類所含的蛋白質毒素會富集在水產物體內，并通過食物鏈影響人體的健康。被含氮物質污染的水體會使給水的凈化處理帶來許多困難，進而嚴重影響飲用水水質。因此在含氮廢水排入水體以前必須進行脫氮。

從煉油廠含氮廢水回用現狀看，存在一些缺陷，如污染物去除不徹底、除污染的種類單一等。因此，開發簡單適用、高效可靠的廢水再生工藝或技術仍然十分必要和迫切。如何經濟的、高效的去除水體中的氮元素污染己成為水污染防治領域極為熱點的研究課題。

本文研究的油化工企業廢水即為含氮廢水。通過測試其中的氨態氮含量來確定此項指標排放是否達標，一定程度上考量廢水處理方法是否得當。

1 實驗部分

1.1 原理

碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應生成淡紅膠態化合物，此顏色在較寬的波長范圍內具強烈吸收。通常測量波長410～425 nm范圍。

1.2 實驗材料

儀器：分光光度計（752型紫外可見分光光度計，上海）。

試劑：納氏試劑、酒石酸鉀鈉溶液、銨標準貯備溶液、銨標準使用溶液。

1.3 實驗內容

量取100 mL水樣于具塞量筒中，加10%硫酸鋅溶液1 mL和25%氫氧化鈉溶液0.1～0.2 mL調節pH至10.5左右，混勻。放置使沉淀，用經無氨水充分洗滌過的中速濾紙過濾，棄去初濾液20 mL。

標準曲線的繪制：于一組7支50比色管中，分別加入0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00銨標準使用液，加水至50 mL標線，加1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液，混勻，加入1.5 mL納氏試劑，搖勻，放置10 min后立即用光程為20 mm比色皿，以水為參比，于420 nm波長處測量吸光度。由測得的吸光度，減去零濃度空白的吸光度后，得到校正吸光度，繪制以氨態氮含量（mg）對校正吸光度標準曲線。分取適量的預處理液于50 mL的比色管中，稀釋至50 mL的標線，用與繪制標準曲線相同的步驟測定吸光度，最后減去空白試驗所得吸光度。以無氨水代替水樣，按水樣測定相同步驟進行測定，以其結果作為水樣測定的空白校正值。

1.4 結果與討論

（1）標準曲線的繪制。

實驗所選取波長為420 nm，比色皿光徑2 cm，曲線系數0.1466 mg/A，標準曲線繪制數據如表1，線性圖如圖1所示。

（2）氨氮含量計算。

凈化水中氨氮含量按下式計算：

式中：m為從標準曲線上查得的氨氮含量，mg；V為水樣體積，mL。

經計算，凈化水中氨氮含量為0.56 mg/L。

1.5 結果討論

實驗所測凈化水水樣中氨態氮含量為0.56 mg/L。中國生活飲用水水源水質標準中水質非常規指標極限值要求：氨氮（以N計，mg/L）≤0.5 mg/L結果表明，水樣的此項水質指標超過標準限值，不宜作為生活飲用水的水源，不可排放，需要作進一步處理以達到標準，方可排放。

由此可知，若要實現水資源的良性再生循環，除了水體保護以外，必須重視對污水的有效化處理，才能實現水資源的可持續發展。

參考文獻

[1] 齊軍，顧溫國，李勁，等.水中難降解有機物氧化處理技術的研究現狀和發展趨勢[J].環境保護，2000（3）.

[2] 陳洪斌，龐小東，高廷耀，等.煉油廠污水回用處理研究[J].環境科學學報，2002，22（5）.

[3] 曾科.石化污水深度凈化回用的可行性[J].工業水處理，1999，19（4）.

第4篇：去除鐵銹的化學方法范文

關鍵詞：超差修正；堆焊；翻砂；電刷鍍

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：B文章編號：1009-9166（2011）011(C)-0152-02

一、堆焊方法的運用

堆焊超差修正方法是在零件超差部位采用電焊堆焊的方式將軸的外徑（或軸瓦內徑）一周堆焊至超過原公稱外（內）徑，再上車床對軸（軸瓦）進行機加工至原技術要求外（內）徑數值，達到修正超差的目的。

（一）堆焊焊條的選用

1、許疃煤礦對于轉速較低的膠帶滾筒軸可選用普低鋼焊條（J506焊條），該焊條是低氫型藥皮的普低鋼焊條。具有良好的機械性能和抗裂性能，交直流兩用。

2、許疃煤礦對于轉速較高的電機軸，可選用鉻鎢鉬釩冷沖模堆焊焊條（D322焊條），該焊條是鈦鎢型藥皮的堆焊焊條，可交直流兩用，堆焊時電弧穩定，脫渣容易，可用來修復要求耐磨損性能較高的機械零件。

（二）堆焊的要求

1、許疃煤礦焊前必須對焊件清除鐵銹、油污、水分等雜質。

2、許疃煤礦焊前將焊條經250―350℃烘箱烘焙一小時，隨烘隨用。

3、許疃煤礦施焊過程應就施焊部位對稱施焊，減少工件變形程度。

4、許疃煤礦用直流電源時，焊條接正極。

（三）堆焊方法超差修正的優缺點

1、許疃煤礦優點

該方法條件要求簡單，日常生產中可以隨時進行，操作方便，完成速度快。

2、許疃煤礦缺點

對電焊工技術要求較高，對于軸瓦等易變形工件，由于施焊過程易造成工件各個部位受熱不均勻，使工件變形較大，一般不用于軸瓦等易變形工件的修正。

二、翻砂修復零件超差工藝

翻砂工藝是以型砂和芯砂等材料做鑄型，將液態金屬澆注鑄造型的空腔中，待冷卻凝固后，以獲得鑄件的方法。

翻砂修復零件超差工藝是將被修復零件固定在型砂和芯砂中間，在被修正面涂上液態錫，巴氏體溶液與被修正面結合，達到增厚目的，再經車床切削加工，完成對超差零件的修正。

（一）許疃煤礦關鍵技術是零件修正面與巴氏合金的結合

為解決修正面與巴氏合金的結合問題采用人工用細砂布打磨修正面后，將零件整體加熱并在修正面均勻涂上錫金屬來解決其結合問題。

（二）許疃煤礦主要指標

金屬鑄型整體預熱至300℃，巴氏合金液溫度控制在680―720℃，澆注后整體放入200℃的烘干室緩慢冷卻4―5h至常溫。2003年6月，平煤十三礦副井中絞車電機軸瓦因長時間磨損而導致其內徑超差較大，需修正。經處理，副井絞車電機軸瓦內徑由直徑186mm恢復到直徑180mm，達到設計要求。經過對副井電機軸瓦超差的成功修正，使用幾個月后，軸瓦的各項性能與出廠時基本一致，該技術的成功對解決超差較大的零件的修正找到了一條有效途徑。

（三）許疃煤礦優缺點

優點：有效防止工件變形，修正尺寸可由幾毫米至數毫米厚，適用范圍較廣。缺點：對于超差尺寸小于2mm的工件，由于澆注成型后上車床車削時鑄層易與原工件接觸面分離或造成修正失敗。

該技術是在國內普遍使用的鑄造方法的基礎上，加上掛錫和緩慢冷卻等方法，使巴氏合金與鑄銅件有機的結合，再上車床切削，以達到零件超差的修正，較整體鑄造節省成本。

三、電刷鍍工藝在工件超差修正中的應用

電刷鍍屬金屬表面工程技術領域，它是運用電化學沉積的原理，在導電表面的選定部位快速沉積指定厚度的金屬鍍層的表面新技術。該技術是電化學沉積的一種特殊形式，電刷鍍時工件不需要進入鍍槽，包裹外的陽極與工件刷鍍表面接觸處形成“鍍槽”，陽極和工件之間存在相對運動，加上電刷鍍電源、鍍液、工輔具的進步，電刷鍍技術具有以下特點：①設備簡單，操作方便；②鍍層質量高；③刷鍍時工件溫度低，一般≤70℃，不會引起工件的變形，殘余應力表面金相組織的變化；④適應性強，可以對不同外部形狀和不同鍍件進行刷鍍作業，對大零件和特殊需要的零件可以實現不解體和現場刷鍍；⑤對環境污染小。

（一）關鍵技術

快速銅電刷鍍液的配制方法：稱取甲磺酸銅460g放入容器內，加蒸餾水至900mL，攪拌溶解，用甲磺酸或碳酸銅調節溶液的pH=1.4―1.5，加蒸餾水使溶夜體積達1000mL。快速銅鍍的電刷鍍工藝參數：①耗電系數：0.095A•h/（dm2•μm）；②工作電壓：4―15V；③相對運動速度：15―40m/min；④使用溫度：30―50℃。快速銅鍍液的使用注意事項：①快速銅鍍液不能直接在鋼鐵基體上刷鍍，應用鎳或堿銅作過渡層；②快速銅鍍層一般用于不重要場合恢復尺寸；③鍍液應在30―50℃范圍內使用；④要合理選擇電壓、相對運動速度，如鍍層出現深褐色，表示規范不合適，應調整規范并去除深褐色層直至露出粉紅色表面，繼續進行刷鍍；⑤鍍液由天藍色變成白藍色、鍍層表面出現褐色，表示鍍液中銅離子已空乏，鍍液應報廢，更換新液繼續刷鍍。

（二）操作步驟

以許疃煤礦副井天輪軸瓦電刷鍍為例，銅和銅合金的電刷鍍工藝：①打磨。用水砂紙蘸水打磨機械設備待鍍表面。②電凈。電凈液（TGY―1），（+），12―15V，時間5―15s，工件表面水膜能均勻攤開，不呈珠狀。③刷鍍鎳層。特殊鎳（TDY101）或快速鎳（102），無電擦試3―5s，通電，（+），12―15V，陰陽極相對運動速度10―15m/min，δ=0.005―0.01mm左右。④水沖。徹底去除工件表面殘留的鍍液。⑤活化。2#活化液（THY―2），（-），10―12V，5―15s，表面呈銀灰色或黑灰色，鎳鍍層表面呈灰色。該工序時間盡可能短，以免過多腐蝕原有銅層上面的鎳鍍層。⑥水沖。徹底去除工件表面殘留的2#活化液。⑦工件刷鍍銅層。堿性銅溶液，無電擦試3―5s，通電，（+），15V，陰陽極相對運動速度12―15m/mm，至所需厚度。

（三）該項目與當前國內外同類研究、同類技術的綜合比較

1、許疃煤礦零件表面的強化

由于電刷鍍可以獲得數量眾多的單金屬、合金和復合鍍層，因此在某些場合下可以替代常規的表面強化工藝，獲得高硬度、耐磨、耐蝕或減磨性的表面，可以簡化工藝提高零部件的使用壽命、安全性和經濟性。

2、許疃煤礦超差零部件的修復

由于加工失誤或在使用過程中所引起的零部件的尺寸或幾何精度的超差，可以用電刷鍍來進行修復，以恢復零部件的使用性能。大量的實踐證明，采用電刷鍍修復的零部件其使用性能和壽命往往優于新件，從而實現了人們長期以來追求的“改善性維修”之目的。

3、許疃煤礦表面改性

選用合適的電刷鍍層可以改善摩擦付的匹配，提高表面的導電、導磁、反光或吸光能力，改善表面的耐腐蝕性能，改善表面的釬焊性能。

（四）優缺點

1、許疃煤礦優點

①本工藝克服了以往翻砂、堆焊等工藝引起的變形、殘余應力及表面金相組織的變化等缺點，可以獲得性能優、結合強度高的鍍層，對于大零件和特殊需要的零件可以實現不解體和現場刷鍍；②提高表面的防氮化、防滲碳或抗氧化能力，可對工藝品或藝術品表面進行裝飾。

2、許疃煤礦缺點

該方法要求的工藝復雜并且對于超差尺寸較大工件的修復需要的時間長，從經濟方面考慮也不可取。

作者單位：連云港市煤炭工業公司貴州省金沙縣川達煤礦

第5篇：去除鐵銹的化學方法范文

正文：

軌道焊接時應注意的幾個問題

軌道為鐵路專用的高碳中錳鋼，焊接性較差，特別是大多數軌道在出廠時已作軌頭表面淬火，加上板厚大，很容易產生焊接裂紋。尤其是延遲裂紋，在應力作用下還可能向母材（軌道）及焊縫金屬的縱深發展，只有滿足嚴格的焊接工藝才能保證軌道的圓滿焊接。

線路上鋪設的軌道和焊接接頭，使用中經受的是動載荷，破壞形式為疲勞斷裂，因此需要根據疲勞負荷的形式和影響疲勞強度的因素來研究提高其接頭強度的措施，防止焊縫產生氣孔、夾雜、未焊透和未融合等缺陷。

軌道的橫截面尺寸變化較大，按常規開的U型坡口焊接已無實際意義，因而采用不開坡口的平對接，預留間隙（軌縫），背面加赤銅墊板的焊接方案。

考慮到露天軌道的熱脹冷縮，每100米的線路應留一個接頭不焊，且車檔兩端的軌頭應能自由伸縮，焊接軌道的最佳的氣溫為250C-300 C,焊接過程應保證不受風雪和雨水侵襲，否則應停止焊接。

軌道材質分析

軌道型號為QU120型，根據廠家提供的軌道材質證明書顯示，其型號為U71Mn，其化學成分見表1：

其力學性能為：

從表1中知C，Mn含量可知U71Mn為高碳中錳鋼，隨著錳含量增高，強度沖擊韌性也隨著提高，一般中錳鋼較耐磨，但焊接過程中易產生低溫馬氏體組織。含碳量較高，強度、耐磨性及硬度也提高，焊接冷卻時易得到強硬的馬氏體組織。

一般碳當量Ce大于0.4%~0.5%時，鋼即不具有良好的可焊性，而U71Mn碳當量高達1.04。淬硬傾向大，在焊接過程中部分母材熔化進入焊縫，從而使焊縫中的含碳量增高，易產生高碳馬氏體，極容易形成冷裂紋，而焊材中的S、P雜質控制不當時，也易產生熱裂紋，這種熱裂紋極易產生在未填滿的弧坑處。可見U71Mn這種材質較難焊接，所以現場焊接時必須選用合適的焊接工藝才能達到滿意的焊接效果。

焊接方法的選擇

目前國內軌道焊接方法通常采用氣壓焊、接觸焊、鋁熱焊和電弧焊四種方法。由于冶建工程中起重機軌道安裝高度一般在10米以上的窄吊車梁平面上，作業空間狹窄。采用氣壓焊與接觸焊均需要較大平暢的環境，且必須在工廠外實施，鋁熱焊要求有較大的作業空間且作業時間長，焊接費用高。若采用手工電弧焊，存在焊接速度慢、耗時較長、不宜控制層間溫度、不能保證焊接的連續性、產生的焊渣不宜于清理等缺點。采用CO2氣體保護焊則能克服以上缺點，由于CO2焊在焊接過程中熱輸入量小，焊接后變形量小，易于控制焊后變形，但是軌道接頭間隙窄，需將焊嘴砸扁如下圖1所示：

軌道加工

軌道端頭的處理方法

1.1、 市場上常見軌道為兩端淬火，為便于軌道焊接，用氧乙炔割去軌道兩端150mm，切割前需預熱，預熱溫度250～300° C，防止軌道切割過程中發生斷裂。

1.2、 接口加工

軌道接口采用氧乙炔割切割前需預熱250～300°C，切割后必須用砂輪打磨平整，露出金屬光澤，且不得存在油污、雜物。

冷作變形處理

2.1、利用反變形法來控制焊接變形，反變形量為24mm/24m，即按L/1000 放高度反變形量。2根軌道端頭之間所留的間隙是上寬下窄，以軌底間隙為準，不得小于12mm，也不宜過寬，一般控制在15~20 mm范圍內，軌頂間隙為20~25mm，偏差為0～2mm，如圖2：

2.2、固定：軌道在安裝位置即吊車梁上組對，然后將軌道接頭兩側各1.5米范圍內的約束全部松開，將軌道接頭按照如圖3所示的方法墊起。預先用赤銅墊板將軌道接口位置墊起 20-24mm，將軌道調整 平 直，防止錯邊現象。然后固定約束件，注意每一軌道接頭附近至少設置4處約束點，左右方向的約束位置距接頭200mm處，以后約束點設置間距為500mm。

所有約束在焊接接頭焊妥，熱處理完畢，接頭緩冷后方可拆除。

軌道焊接

焊前準備

焊前必須對軌道兩端各200mm范圍清除鐵銹、油漆、水份等雜質。

焊接軌道時應做好防風防雨雪措施，應用擋風板擋住風源，以免接縫產生氣孔、裂縫。軌道接縫每只接頭必須一次焊畢。

預熱與回火處理：焊接前用氧乙炔中性火焰對軌道接頭兩端各200mm范圍內進行均勻加熱，預熱溫度300～350°C，預熱恒溫時間15分鐘，焊接層間300～350°C。預熱處理溫度和層間溫度根據氣溫可浮動，如氣溫在10℃以上預熱，溫度取下限。軌道焊接接頭的回火溫度為600-6500C，從焊縫中心算起兩邊各為100mm左右作為回火處理的范圍。

采用直徑為1.2mm的低碳合金鋼焊絲ER50-6焊接軌道接頭，采用窄波機頭。

焊接

焊接順序：軌道接頭的焊接可分三部分，如圖4。焊接軌道接頭的順序是由下而上，先軌底后軌腰、軌頭，逐層逐道進行堆焊，最后修補周圍。焊道順序始終遵循先兩側后中間。

施焊：第I部分施焊時在襯墊外側引弧，用短弧操作，采用鋸齒形運條方式來回焊接。在確保焊縫質量前提下盡量用窄焊道施焊，除打底焊縫外其余每層焊縫厚度為3mm。第II部分在焊縫中部引弧采用鋸齒形運條方式來回焊接，在兩側電弧作小圓弧旋轉，焊接過程中要注意保證軌道兩側焊縫飽滿。第III部分施焊，要求焊縫飽滿，打磨后溶合線處無可見的下凹。

焊接參數及層間溫度

焊接參數如下

焊接過程中，層間溫度須保持與預熱溫度相同，控制在300℃～350℃，質檢人員隨時用激光測溫儀檢測，以保證這一溫度要求。中斷的焊接過程，須重新預熱至300～350℃方能繼續施焊。

施焊過程約束的處理：當焊完軌底部分以后，松開約束，將軌道端頭的襯墊高度降低至6mm，再固定好約束。當把軌腰部分焊完后，去除全部襯墊并松開約束，此時軌道接頭處應該有很小的上撓值。在施焊軌頭過程中，根據鋼軌恢復平直情況，決定是否固定約束。

注意事項

在施焊每層焊波時，尤其在施焊軌底的每層焊波時，應一次焊完，中間避免斷弧，前后2層焊波的施焊方向應相反；每個軌道接頭的焊接工作應連續進行，以使軌端頭保持在較高溫度下焊接(300℃~350℃)。在層間清理時，應及時利用錘擊法消除應力。在焊接后，當消除應力熱處理后尚未冷卻前，須防雨水等淋濕；燒熱的紫銅板可以取下沾水冷卻，以便于下次再用。

焊后修整及熱處理

3.1. 修整：手工打磨，均須平滑過渡并與軌道外形一致，避免凹陷。

3.2. 熱處理：軌道端頭在焊接完成后的消除應力熱處理是提高焊接質量的重要措施，焊接完畢應立即進行。對于在比較低的溫度下（如冬季施工等情況下)，進行焊接的軌道，必須采用這項措施；消除應力熱處理均采用氣焊噴嘴圍繞軌頭、軌腰和軌底反復進行加熱，應盡可能使軌道全截面加熱均勻，要特別注意軌底的加熱質量。消除應力熱處理溫度為620℃~650℃，從焊縫中心算起兩側各為40mm作為消除應力熱處理的范圍；消除應力熱處理的溫度達到后，恒溫加熱必須保證在20~30 min以上，用生石灰粉或石棉布包好（利用生石灰粉時保護厚度應不低于50mm且必須覆蓋全部熱處理區域），保溫緩冷，直到常溫。

檢查

軌道對接焊縫表面處理后，待24小時后對焊縫接頭進行無損探傷檢查（檢查焊縫是否有夾渣裂縫及氣孔未熔合），要求軌道焊縫質量達到二級要求，圖紙上有特殊要求按圖紙檢查要求為準。

軌道允許誤差值

(a)軌道對接的錯邊：上、下、左、右面均在0.5mm以內

(b)軌道旁彎：焊接后在4mm/10m

(c)軌道彎曲度：上、下方向的彎曲變形在5mm/10m以內

第6篇：去除鐵銹的化學方法范文

隨著我國電力工業建設的迅猛發展，各種類型的大容量火力發電機組不斷涌現，鍋爐結構及運行更加趨于復雜，不可避免地導致并聯各管內的流量與吸熱量發生差異。當工作在惡劣條件下的承壓受熱部件的工作條件與設計工況偏離時，就容易造成鍋爐爆管。

事實上，當爆管發生時常采用所謂快速維修的方法，如噴涂或襯墊焊接來修復，一段時間后又再爆管。爆管在同一根管子、同一種材料或鍋爐的同一區域的相同斷面上反復發生，這一現象說明鍋爐爆管的根本問題還未被解決。因此，了解過熱器爆管事故的直接原因和根本原因，搞清管子失效的機理，并提出預防措施，減少過熱器爆管的發生是當前的首要問題。

1過熱器爆管的直接原因

造成過熱器、再熱器爆管的直接原因有很多，主要可以從以下幾個方面來進行分析。

1.1設計因素

1.熱力計算結果與實際不符

熱力計算不準的焦點在于爐膛的傳熱計算，即如何從理論計算上較合理的確定爐膛出口煙溫和屏式過熱器的傳熱系數缺乏經驗，致使過熱器受熱面的面積布置不夠恰當，造成一、二次汽溫偏離設計值或受熱面超溫。

2.設計時選用系數不合理

如華能上安電廠由B&W公司設計、制造的“W”型鍋爐，選用了不合理的受熱面系數，使爐膛出口煙溫實測值比設計值高80～100℃；又如富拉爾基發電總廠2號爐(HG-670/140-6型)選用的鍋爐高寬比不合理，使爐膛出口實測煙溫高于設計值160℃。

3.爐膛選型不當

我國大容量鍋爐的早期產品，除計算方法上存在問題外，缺乏根據燃料特性選擇爐膛尺寸的可靠依據，使設計出的爐膛不能適應煤種多變的運行條件。

爐膛結構不合理，導致過熱器超溫爆管。爐膛高度偏高，引起汽溫偏低。相反，爐膛高度偏低則引起超溫。

4.過熱器系統結構設計及受熱面布置不合理

調研結果表明，對于大容量電站鍋爐，過熱器結構設計及受熱面布置不合理，是導致一、二次汽溫偏離設計值或受熱面超溫爆管的主要原因之一。

過熱器系統結構設計及受熱面布置的不合理性體現在以下幾個方面：

(1)過熱器管組的進出口集箱的引入、引出方式布置不當，使蒸汽在集箱中流動時靜壓變化過大而造成較大的流量偏差。

(2)對于蒸汽由徑向引入進口集箱的并聯管組，因進口集箱與引入管的三通處形成局部渦流，使得該渦流區附近管組的流量較小，從而引起較大的流量偏差。引進美國CE公司技術設計的配300MW和600MW機組的控制循環鍋爐屏再與末再之間不設中間混合集箱，屏再的各種偏差被帶到末級去，導致末級再熱器產生過大的熱偏差。如寶鋼自備電廠、華能福州和大連電廠配350MW機組鍋爐，石橫電廠配300MW機組鍋爐以及平坪電廠配600MW機組鍋爐再熱器超溫均與此有關。

(3)因同屏(片)并聯各管的結構(如管長、內徑、彎頭數)差異，引起各管的阻力系數相差較大，造成較大的同屏(片)流量偏差、結構偏差和熱偏差，如陡河電廠日立850t/h鍋爐高溫過熱器超溫就是如此。

(4)過熱器或再熱器的前后級之間沒有布置中間混合聯箱而直接連接，或者未進行左右交叉，這樣使得前后級的熱偏差相互疊加。

在實際運行過程中，上述結構設計和布置的不合理性往往是幾種方式同時存在，這樣加劇了受熱面超溫爆管的發生。

5.壁溫計算方法不完善，導致材質選用不當

從原理上講，在對過熱器和再熱器受熱面作壁溫校核時，應保證偏差管在最危險點的壁溫也不超過所用材質的許用溫度。而在實際設計中，由于對各種偏差的綜合影響往往未能充分計及，導致校核點計算壁溫比實際運行低，或者校核點的選擇不合理，這樣選用的材質就可能難以滿足實際運行的要求，或高等級鋼材未能充分利用。

6.計算中沒有充分考慮熱偏差

如淮北電廠5號爐過熱器在后屏設計中沒有將前屏造成的偏差考慮進去，影響了管材的正確使用，引起過熱器爆管。

1.2制造工藝、安裝及檢修質量

從實際運行狀況來看，由于制造廠工藝問題、現場安裝及電廠檢修質量等原因而造成的過熱器和再熱器受熱面超溫爆管與泄漏事故也頗為常見，其主要問題包括以下幾個方面。

1.焊接質量差

如大同電廠6號爐，在進行鍋爐過熱器爆管后的換管補焊時，管子對口處發生錯位，使管子焊接后存在較大的殘余應力，管壁強度降低，長期運行后又發生泄漏。

2.聯箱中間隔板焊接問題

聯箱中間隔板在裝隔板時沒有按設計要求加以滿焊，引起聯箱中蒸汽短路，導致部分管子冷卻不良而爆管。

3.聯箱管座角焊縫問題

據調查，由于角焊縫未焊透等質量問題引起的泄漏或爆管事故也相當普遍。如神頭電廠5號爐(捷克650t/h亞臨界直流鍋爐)包墻過熱器出口聯箱至混合聯箱之間導汽管曾在水壓試驗突然斷裂飛脫，主要原因是導汽管與聯箱連接的管角焊縫存在焊接冷裂紋。

4.異種鋼管的焊接間題

在過熱器和再熱器受熱面中，常采用奧氏體鋼材的零件作為管卡和夾板，也有用奧氏體管作為受熱面以提高安全裕度。奧氏體鋼與珠光體鋼焊接時，由于膨脹系數相差懸殊，已發生過數次受熱面管子撕裂事故。

此外，一種鋼管焊接時往往有接頭兩邊壁厚不等的問題，不同壁厚主蒸汽管的焊接接頭損壞事故也多次發生。一些廠家認為，在這種情況下應考慮采用短節，以保證焊接接頭兩側及其熱影響區范圍內壁厚不變。

5.普通焊口質量問題

鍋爐的受熱面絕大多數是受壓元件，尤其是過熱器和再熱器系統，其管內工質的溫度和壓力均很高，工作狀況較差，此時對于焊口質量的要求就尤為嚴格。但在實際運行中，由于制造廠焊口、安裝焊口和電廠檢修焊口質量不合格(如焊口毛刺、砂眼等)而引起的爆管、泄漏事故相當普遍，其后果也相當嚴重。

6.管子彎頭橢圓度和管壁減薄問題

GB9222-88水管鍋爐受壓無件強度計算標準規定了彎頭的橢圓度，同時考慮了彎管減薄所需的附加厚度。該標準規定，對彎管半徑R>4D的彎頭，彎管橢圓度不大于8%。但實測數據往往大于此值，最大達21%，有相當一部分彎頭的橢圓度在9%～12%之間。

另外，實測數據表明，有不少管子彎頭的減薄量達23%～28%，小于直管的最小需要壁厚。因此，希望對彎管工藝加以適當的改進，以降低橢圓度和彎管減薄量，或者增加彎頭的壁厚。

7.異物堵塞管路

鍋爐在長期運行中，銹蝕量較大，但因管徑小，無法徹底清除，管內銹蝕物沉積在管子底部水平段或彎頭處，造成過熱而爆管。在過熱器的爆管事故中，由干管內存在制造、安裝或檢修遺留物引起的事故也占相當的比例。如長春熱電二廠1號爐因管路堵塞造成短時超溫爆管。

8.管材質量問題

鋼材質量差。管子本身存在分層、夾渣等缺陷，運行時受溫度和應力影響缺陷擴大而爆管。由于管材本身的質量不合格造成的爆破事故不像前述幾個問題那么普遍，但在運行中也確實存在。

9.錯用鋼材

如靖遠電廠4號爐的制造、維修過程中，應該用合金鋼的高溫過熱器出口聯箱管座錯用碳鋼，使碳鋼管座長期過熱爆破。為此，在制造廠制造加工和電廠檢修時應注意嚴格檢查管材的質量，加以避免。

10.安裝質量問題

如揚州發電廠DG-670/140-8型固態排渣煤粉爐的包墻過熱器未按照圖紙要求施工，使管子排列、固定和膨脹間隙出現問題，從而導致爆管。這類問題在機組試運行期間更為多見。

1.3調溫裝置設計不合理或不能正常工作

為確保鍋爐的安全、經濟運行，除設計計算應力求準確外，汽溫調節也是很重要的一環。大容量電站鍋爐的汽溫調節方式較多，在實際運行中，由于調溫裝置原因帶來的問題也較多，據有關部門調查，配200MW機組的鍋爐80%以上的再熱蒸汽調溫裝置不能正常使用。

1.減溫水系統設計不合理

某些鍋爐在噴水減溫系統設計中，往往用一只噴水調節閥來調節一級噴水的總量，然后將噴水分別左右兩個回路。這時，當左右側的燃燒工況或汽溫有較大偏差時，就無法用調整左右側噴水量來平衡兩側的汽溫。

2.噴水減溫器容量不合適

噴水式減溫器一般設計噴水量約為鍋爐額定蒸發量的3%～5%，但配200MW機組的鍋爐由于其汽溫偏離設計值問題比較突出，許多電廠均發現噴水減溫器容量不夠。如：邢臺電廠、沙角A電廠和通遼電廠等都將原減溫水管口放大，以滿足調溫需要；對再熱蒸汽，由于大量噴水對機組運行的經濟性影響較大，故設計時再熱蒸汽的微量噴水一般都很小，或不用噴水。然而，在實際運行中，因再熱器超溫，有些電廠不得不用加大噴水量來解決。

3.噴水減溫器調節閥調節性能問題

噴水減溫器的噴水調節閥的調節性能也是影響減溫系統調溫效果的因素之一。調研結果表明，許多國產閥門的調節性能比較差，且漏流嚴重，這在一定程度上影響了機組的可靠性和經濟性。

4.減溫器發生故障

如巴陵石化公司動力廠5號爐，將減溫器I級調節閥固定，用II級調節閥調節。因起主調作用的I級減溫器減溫水投入少，冷卻屏式過熱器、高溫過熱器的效果差，增加過熱器超溫的可能。

5.再熱器調節受熱面

所謂再熱器調節受熱面是指用改變通過的蒸汽量來改變再熱蒸汽的吸熱量，從而達到調節再熱汽溫的一種附加受熱面。蘇制Efl670 / 140型鍋爐的再熱汽溫的調節就是利用這一裝置實現的。但是由于運行時蒸汽的重量流速低于設計值，而鍋爐負荷則高于設計值，因而馬頭電廠5， 6號爐都曾發生再熱器調節受熱面管子過熱超溫事故，后經減少調節受熱面面積和流通截面積，才解決了過熱問題。

6.擋板調溫裝置

采用煙氣擋板調溫裝置的鍋爐再熱蒸汽溫度問題要好于采用汽——汽熱交換器的鍋爐。擋板調溫可改變煙氣量的分配，較適合純對流傳熱的再熱蒸汽調溫，但在煙氣擋板的實際應用中也存在一些問題：

(1)擋板開啟不太靈活，有的電廠出現銹死現象；

(2)再熱器側和過熱器側擋板開度較難匹配，擋板的最佳工作點也不易控制，運行人員操作不便，往往只要主蒸汽溫度滿足就不再調節。有些電廠還反映用調節擋板時，汽溫變化滯后較為嚴重。

7.煙氣再循環

煙氣再循環是將省煤器后溫度為250～350℃的一部分煙氣，通過再循環風機送入爐膛，改變輻射受熱面與對流受熱面的吸熱量比例，以調節汽溫。

采用這種調溫方式能夠降低和均勻爐膛出口煙溫，防止對流過熱器結渣及減小熱偏差，保護屏式過熱器及高溫對流過熱器的安全。一般在鍋爐低負荷時，從爐膛下部送入，起調溫作用；在高負荷時，從爐膛上部送入，起保護高溫對流受熱面的作用。此外，還可利用煙氣再循環降低爐膛的熱負荷，防止管內沸騰傳熱惡化的發生，并能抑制煙氣中NOx的形成，減輕對大氣的污染。但是，由于這種方式需要增加工作于高煙溫的再循環風機，要消耗一定的能量，且因目前再循環風機的防腐和防磨問題遠未得到解決，因而限制了煙氣再循環的應用。此外，采用煙氣再循環后，對爐膛內煙氣動力場及燃燒的影響究竟如何也有待于進一步研究。

因此，從原理上將煙氣再循環是一種較理想的調溫手段，對于大型電站鍋爐的運行是十分有利的。但因種種原因，實際運行時極少有電廠采用。

8.火焰中心的調節

改變爐膛火焰中心位置可以增加或減少爐膛受熱面的吸熱量和改變爐膛出口煙氣溫度，因而可以調節過熱器汽溫和再熱器汽溫。但要在運行中控制爐膛出口煙溫，必須組織好爐內空氣動力場，根據鍋爐負荷和燃料的變化，合理選擇燃燒器的運行方式。按燃燒器形式的不同，改變火焰中心位置的方法一般分為兩類：擺動式燃燒器和多層燃燒器。擺動式燃燒器多用于四角布置的鍋爐中。在配300MW和600MW機組的鍋爐中應用尤為普遍。試驗表明，燃燒器噴嘴傾角的變化對再熱器溫和過熱器溫都有很大的影響，當采用多層燃燒器時，火焰位置改變可以通過停用一層燃燒器或調節上下一、二次風的配比來實現，如停用下排燃燒器可使火焰位置提高。遺憾的是，在實際運行時效果不甚理想。

1.4運行狀況對過熱器超溫、爆管的影響

過熱器調溫裝置的設計和布置固然對于過熱器系統的可靠運行起著決定性的作用，但是，鍋爐及其相關設備的運行狀況也會對此造成很大的影響，而后者又往往受到眾多因素的綜合影響。因此，如何確保鍋爐在理想工況下運行是一個有待深入研究的問題。

1.蒸汽品質不良，引起管內結垢嚴重，導致管壁過熱爆管

如鎮海發電廠6號爐(DG-670/140-8)曾因這類問題引起7次爆管。

2.爐內燃燒工況

隨著鍋爐容量的增大，爐內燃燒及氣流情況對過熱器和再熱器系統的影響就相應增大。如果運行中爐內煙氣動力場和溫度場出現偏斜，則沿爐膛寬度和深度方向的煙溫偏差就會增加，從而使水平煙道受熱面沿高度和寬度方向以及尾部豎井受熱面沿寬度和深度方向上的煙溫和煙速偏差都相應增大；而運行中一次風率的提高，有可能造成燃燒延遲，爐膛出口煙溫升高。如美國CE公司習慣采用，也是我國大容量鍋爐中應用最廣泛的四角布置切圓燃燒技術常常出現爐膛出口較大的煙溫或煙速偏差，爐內煙氣右旋時，右側煙溫高；左旋時左側煙溫高。有時，兩側的煙溫偏差還相當大(石橫電廠6號1025t/h爐最大時曾達250℃)，因而引起較大的汽溫偏差。

3.高壓加熱器投人率低

我國大容量機組的高壓加熱器投入率普遍較低，有的機組高加長期停運。對于200MW機組，高壓加熱器投與不投影響給水溫度80℃左右。計算及運行經驗表明，給水溫度每降低1℃，過熱蒸汽溫度上升0.4～0.5℃。因此，高加停運時，汽溫將升高32～40℃。可見給水溫度變化對蒸汽溫度影響之大。

4.煤種的差異

我國大容量鍋爐絕大部分處于非設計煤種下運行，主要表現在實際用煤與設計煤種不符、煤種多變和煤質下降等。燃燒煤種偏離設計煤種，使著火點延遲，火焰中心上移，當爐膛高度不足，過熱器就會過熱爆管。

燃料成分對汽溫的影響是復雜的。一般說來，直接影響燃燒穩定性和經濟性的主要因素是燃料的低位發熱量和揮發份、水分等。此外，灰熔點及煤灰組份與爐膛結焦和受熱面沾污的關系極為密切。當燃料熱值提高時，由于理論燃燒溫度和爐膛出口煙溫升高，可能導致爐膛結焦，過熱器和再熱器超溫。當灰份增加時，會使燃燒惡化，燃燒過程延遲，火焰溫度下降，一般，燃料中灰份越多，在實際運行中汽溫下降幅度越大。另外，灰份增加，還會使受熱面磨損和沾污加劇；揮發份增大時，燃燒過程加快，蒸發受熱面的吸熱量增加，因而汽溫呈下降趨勢。當水分增加時，如燃料量不變，則煙溫降低，煙氣體積增加，最終使汽溫上升。據有關部門計算：水分增加1%，過熱器出口蒸汽溫度升高約1℃左右。

5.受熱面沾污

國產大容量鍋爐有的不裝吹灰器(前期產品)，或有吹灰器不能正常投用，往往造成爐膛和過熱器受熱面積灰，特別在燃用高灰份的燃料時，容易造成爐膛結焦，使過熱器超溫。對于汽溫偏低的鍋爐，如過熱器積灰，將使汽溫愈加偏低。因此，吹灰器能否正常投用，對鍋爐安全和經濟運行有一定影響。

6.磨損與腐蝕

鍋爐燃料燃燒時產生的煙氣中帶有大量灰粒，灰粒隨煙氣沖刷受熱面管子時，因灰粒的沖擊和切削作用對受熱面管子產生磨損，在燃用發熱量低而灰分高的燃料時更為嚴重。當燃用含有一定量硫、鈉和鉀等化合物的燃料時，在550～700℃的金屬管壁上還會發生高溫腐蝕，當火焰沖刷水冷壁時也會發生；此外，當煙氣中存在SO2和SO3且受熱面壁溫低于煙氣露點時會發生受熱面低溫腐蝕。在過熱器與再熱器受熱面中易發生的主要是高溫腐蝕。

受熱面管子磨損程度在同一煙道截面和同一管子圓周都是不同的。對于過熱器和再熱器系統出現磨損的常常是布置于尾部豎井的低溫受熱面。一般靠近豎井后墻處的蛇行管磨損嚴重，當設計煙速過高或由于結構設計不合理存在煙氣走廊時，易導致局部區域的受熱面管子的磨損。鍋爐受熱面的高溫腐蝕發生于煙溫大于700℃的區域內。當燃用K， Na， S等成分含量較多的煤時，灰垢中K2S04和Na2S04；在含有SO2的煙氣中會與管子表面氧化鐵作用形成堿金屬復合硫酸鹽K2Fe(S04)及Na5Fe(S04)5，這種復合硫酸鹽在550～710℃范圍內熔化成液態，具有強烈腐蝕性，在壁溫600～700℃時腐蝕最嚴重。據調查，導致受熱面高溫腐蝕的主要原因是爐內燃燒不良和煙氣動力場不合理，控制管壁溫度是減輕和防止過熱器和再熱器外部腐蝕的主要方法。因而，目前國內對高壓、超高壓和亞臨界壓力機組，鍋爐過熱蒸汽溫度趨向于定為540℃，在設計布置過熱器時，則盡量避免其蒸汽出口段布置于煙溫過高處。

管間振動磨損。如耒陽電廠1號爐，固定件與過熱器管屏間的連接焊縫燒裂，管屏發生振動，固定件與管屏內圈發生摩擦，使管壁磨損減薄，在內壓力的作用下發生爆管。

管內壁積垢、外壁氧化。如洛河電廠2號爐管內壁結垢0.7mm，使過熱器壁溫升高20～30℃；外壁氧化皮1.0mm，又使管壁減薄，因此爆管頻繁。

7.超期服役

如黃臺2號爐過熱器管己運行23萬h以上，管材球化、氧化嚴重，已出現蠕變裂紋，如不及時更換，遲早會發生爆管。

8.運行管理

在實際運行中，由于運行人員誤操作及檢修時未按有關規定進行或未達到有關要求而導致過熱器或再熱器受熱面爆管的事故也時有發生。

運行調整不當。如渾江發電廠3號爐，過熱器使用的材質基本都工作在材質允許的極限溫度中，在運行工況發生變化時調整不當，發生瞬時超溫爆管。

2過熱器爆管的根本原因及對策

二十世紀八十年代初，美國電力研究院經過長期大量研究，把鍋爐爆管機理分成六大類，共22種。在22種鍋爐爆管機理中，有7種受到循環化學劑的影響，12種受到動力裝置維護行為的影響。我國學者結合我國電站鍋爐過熱器爆管事故做了大量研究，把電站鍋爐過熱器爆管歸納為以下九種不同的機理。

2.1長期過熱

1.失效機理

長期過熱是指管壁溫度長期處于設計溫度以上而低于材料的下臨界溫度，超溫幅度不大但時間較長，鍋爐管子發生碳化物球化，管壁氧化減薄，持久強度下降，蠕變速度加快，使管徑均勻脹粗，最后在管子的最薄弱部位導致脆裂的爆管現象。這樣，管子的使用壽命便短于設計使用壽命。超溫程度越高，壽命越短。在正常狀態下，長期超溫爆管主要發生在高溫過熱器的外圈和高溫再熱器的向火面。在不正常運行狀態下，低溫過熱器、低溫再熱器的向火面均可能發生長期超溫爆管。長時超溫爆管根據工作應力水平可分為三種：高溫蠕變型、應力氧化裂紋型、氧化減薄型。

2.產生失效的原因

(1)管內汽水流量分配不均；

(2)爐內局部熱負荷偏高；

(3)管子內部結垢；

(4)異物堵塞管子；

(5)錯用材料；

(6)最初設計不合理。

3.故障位置

(1)高溫蠕變型和應力氧化裂紋型主要發生在高溫過熱器的外圈的向火面；在不正常的情況下，低溫過熱器也可能發生；

(2)氧化減薄型主要發生在再熱器中。

4.爆口特征

長期過熱爆管的破口形貌，具有蠕變斷裂的一般特性。管子破口呈脆性斷口特征。爆口粗糙，邊緣為不平整的鈍邊，爆口處管壁厚度減薄不多。管壁發生蠕脹，管徑脹粗情況與管子材料有關，碳鋼管徑脹粗較大。20號鋼高壓鍋爐低溫過熱器管破裂，最大脹粗值達管徑的15%，而12CrMoV鋼高溫過熱器管破裂只有管徑5%左右的脹粗。

(1)高溫蠕變型

a.管子的蠕脹量明顯超過金屬監督的規定值，爆口邊緣較鈍；

b.爆口周圍氧化皮有密集的縱向裂紋，內外壁氧化皮比短時超溫爆管厚，超溫程度越低，時間越長，則氧化皮越厚和氧化皮的縱向裂紋分布的范圍也越廣；

c.在爆口周圍的較大范圍內存在著蠕變空洞和微裂紋；

d.向火側管子表面已完全球化；

e.彎頭處的組織可能發生再結晶；

f.向火側和背火側的碳化物球化程度差別較大，一般向火側的碳化物己完全球化。

(2)應力氧化裂紋型

a.管子的蠕脹量接近或低于金屬監督的規定值，爆口邊緣較鈍，呈典型的厚唇狀；

b.靠近爆口的向火側外壁氧化層上存在著多條縱向裂紋，分布范圍可達整個向火側。內外壁氧化皮比短時超溫爆管時的氧化皮厚；

c.縱向應力氧化裂紋從外壁向內壁擴展，裂紋尖端可能有少量空洞；

d.向火側和背火側均發生嚴重球化現象，并且管材的強度和硬度下降；

e.管子內壁和外壁的氧化皮發生分層；

f.燃燒產物中的S、Cl、Mn、Ca等元素在外壁氧化層沉積和富集。

(3)氧化減薄型

a.管子向火側、背火側的內外壁均產生厚度可達1.0～1.5mm的氧化皮；

b.管壁嚴重減薄，僅為原壁厚的1/3～l/8 ；

c.內、外壁氧化皮均分層，為均勻氧化。內壁氧化皮的內層呈環狀條紋；

d.向火側組織己經完全球化，背火側組織球化嚴重，并且強度和硬度下降；

e.燃燒產物中的S、Cl、 Mn、Ca等元素在外壁氧化層沉積和富集，促進外壁氧化。

5.防止措施

對高溫蠕變型可通過改進受熱面、使介質流量分配合理；改善爐內燃燒、防止燃燒中心偏高；進行化學清洗，去除異物、沉積物等方法預防。對應力氧化裂紋型因管子壽命已接近設計壽命，可將損壞的管子予以更換。對氧化減薄型應完善過熱器的保護措施。

2.2短期過熱

1.失效機理

短期過熱是指當管壁溫度超過材料的下臨界溫度時，材料強度明顯下降，在內壓力作用下，發生脹粗和爆管現象。

轉貼于 2.產生失效的原因

(1)過熱器管內工質的流量分配不均勻，在流量較小的管子內，工質對管壁的冷卻能力較差，使管壁溫度升高，造成管壁超溫；

(2)爐內局部熱負荷過高(或燃燒中心偏離)，使附近管壁溫度超過設計的允許值；

(3)過熱器管子內部嚴重結垢，造成管壁溫度超溫；

(4)異物堵塞管子，使過熱器管得不到有效的冷卻；

(5)錯用鋼材。錯用低級鋼材也會造成短期過熱，隨著溫度升高，低級鋼材的許用應力迅速降低，強度不足而使管子爆破；

(6)管子內壁的氧化垢剝落而使下彎頭處堵塞；

(7)在低負荷運行時，投入減溫水不當，噴入過量，造成管內水塞，從而引起局部過熱；

(8)爐內煙氣溫度失常。

3.故障位置

常發生在過熱器的向火面直接和火焰接觸及直接受輻射熱的受熱面管子上。

4.爆口形狀

(1)爆口塑性變形大，管徑有明顯脹粗，管壁減薄呈刀刃狀；

(2)一般情況下爆口較大，呈喇叭狀；

(3)爆口呈典型的薄唇形爆破；

(4)爆口的微觀為韌窩(斷口由許多凹坑構成)；

(5)爆口周圍管子材料的硬度顯著升高；

(6)爆口周圍內、外壁氧化皮的厚度，取決于短時超溫爆管前長時超溫的程度，長時超溫程度越嚴重，氧化皮越厚。

5.防止措施

預防短期過熱的方法有改進受熱面，使介質流量分配合理；穩定運行工況，改善爐內燃燒，防止燃燒中心偏離;進行化學清洗；去除異物、沉積物；防止錯用鋼材：發現錯用及時采取措施。

2.3磨損

1.失效機理

包括飛灰磨損、落渣磨損、吹灰磨損和煤粒磨損。以飛灰磨損為例進行分析。飛灰磨損是指飛灰中夾帶Si02， Fe03， Al2O3等硬顆粒高速沖刷管子表面，使管壁減薄爆管。

2.產生失效的原因

(1)燃煤鍋爐飛灰中夾帶硬顆粒；

(2)煙速過高或管子的局部煙氣速度過高(如積灰時煙氣通道變小，提高了煙氣流動速度；

(3)煙氣含灰濃度分布不均，局部灰濃度過高。

3.故障位置

常發生在過熱器煙氣入口處的彎頭、出列管子和橫向節距不均勻的管子上。

4.爆口特征

(1)斷口處管壁減薄，呈刀刃狀；

(2)磨損表面平滑，呈灰色；

(3)金相組織不變化，管徑一般不脹粗。

5.防止措施

通常采用減少飛灰撞擊管子的數量、速度或增加管子的抗磨性來防止飛灰磨損，如：通過加屏等方法改變流動方向和速度場；加設裝爐內除塵裝置；杜絕局部煙速過高；在易磨損管子表面加裝防磨蓋板。還應選用適于煤種的爐型、改善煤粉細度、調整好燃燒、保證燃燒完全。

2.4腐蝕疲勞(或汽側的氧腐蝕)

1.失效機理

腐蝕疲勞主要是因為水的化學性質所引起的，水中氧含量和pH值是影響腐蝕疲勞的主要因素。管內的介質由于氧的去極化作用，發生電化學反應，在管內的鈍化膜破裂處發生點蝕形成腐蝕介質，在腐蝕介質和循環應力(包括啟停和振動引起的內應力)的共同作用下造成腐蝕疲勞爆管。

2.產生失效的原因

(1)彎頭的應力集中，促使點蝕產生；

(2)彎頭處受到熱沖擊，使彎頭內壁中性區產生疲勞裂紋；

(3)下彎頭在停爐時積水；

(4)管內介質中含有少量堿或游離的二氧化碳；

(5)裝置啟動及化學清洗次數過多。

3.故障位置

常發生在水側，然后擴展到外表面。過熱器的管彎頭內壁產生點狀或坑狀腐蝕，主要在停爐時產生腐蝕疲勞。

4.爆口特征

(1)在過熱器的管內壁產生點狀或坑狀腐蝕，典型的腐蝕形狀為貝殼狀；

(2)運行時腐蝕疲勞的產物為黑色磁性氧化鐵，與金屬結合牢固;停爐時，腐蝕疲勞的產物為磚紅色氧化鐵；

(3)點狀和坑狀腐蝕區的金屬組織不發生變化；

(4)腐蝕坑沿管軸方向發展，裂紋是橫斷面開裂，相對寬而鈍，裂縫處有氧化皮。

5.防止措施

防止氧腐蝕應注意停爐保護;新爐起用時，應進行化學清洗，去除鐵銹和臟物，在內壁形成一層均勻的保護膜；運行中使水質符合標準，適當減小PH值或增加鍋爐中氯化物和硫酸鹽的含量。

2.5應力腐蝕裂紋

1.失效機理

這是指在介質含氯離子和高溫條件下，由于靜態拉應力或殘余應力作用產生的管子破裂現象。

2.產生失效的原因

(1)介質中含氯離子、高溫環境和受高拉應力，這是產生應力腐蝕裂紋的三個基本條件；

(2)在濕空氣的作用下，也會造成應力腐蝕裂紋；

(3)啟動和停爐時，可能有含氯和氧的水團進入鋼管；

(4)加工和焊接引起的殘余應力引起的熱應力。

3.故障位置

常發生在過熱器的高溫區管和取樣管。

4.爆口特征

(1)爆口為脆性形貌，一般為穿晶應力腐蝕斷口；

(2)爆口上可能會有腐蝕介質和腐蝕產物；

(3)裂紋具有樹枝狀的分叉特點，裂紋從蝕處產生，裂源較多。

5.防止措施

防止應力腐蝕裂紋應注意去除管子的殘余應力；加強安裝期的保護，注意停爐時的防腐；防止凝汽器泄漏，降低蒸汽中的氯離子和氧的含量。

2.6熱疲勞

1.失效機理

熱疲勞是指爐管因鍋爐啟停引起的熱應力、汽膜的反復出現和消失引起的熱應力和由振動引起的交變應力作用而發生的疲勞損壞。

2.產生失效的原因

(1)煙氣中的S、Na、V、Cl等物質促進腐蝕疲勞損壞；

(2)爐膛使用水吹灰，管壁溫度急劇變化，產生熱沖擊；

(3)超溫導致管材的疲勞強度嚴重下降；

(4)按基本負荷設計的機組改變為調峰運行。

3.故障位置

常發生在過熱器高熱流區域的管子外表面。

4.防止措施

防止熱疲勞產生的措施有改變交變應力集中區域的部件結構；改變運行參數以減少壓力和溫度梯度的變化幅度；設計時應考慮間歇運行造成的熱脹冷縮；避免運行時機械振動；調整管屏間的流量分配，減少熱偏差和相鄰管壁的溫度；適當提高吹灰介質的溫度，降低熱沖擊。

V2O5和Na2S04等低熔點化合物破壞管子外表面的氧化保護層，與金屬部件相互作用，在界面上生成新的松散結構的氧化物，使管壁減薄，導致爆管。

2.產生失效的原因

(1)燃料中含有V、Na和S等低熔點化合物；

(2)局部煙溫過高，腐蝕性的低熔點化合物粘附在金屬表面，導致高溫腐蝕；

(3)腐蝕區內的覆蓋物、煙氣中的還原性氣體和煙氣的直接沖刷，將促進高溫腐蝕的產生。

3.故障位置

高溫腐蝕常發生在過熱器及吊掛和定位零件的向火側外表面。

4爆口特征

(l)裂紋萌生于管子外壁，斷口為脆性厚唇式；

(2)沿縱向開裂，在相當于時鐘面10點和2點處有淺溝槽腐蝕坑，呈鼠啃狀；

(3)外壁有明顯減薄，但不均勻，無明顯脹粗；

(4)外壁有氧化垢，呈鱷魚皮花樣，垢中含黃色、白色、褐色產物，垢較疏松，為熔融狀沉積物，最內層氧化物為硬而脆的黑灰色。

5.防止措施

防止高溫腐蝕的方法有控制局部煙溫，防止低熔點腐蝕性化合物貼附在金屬表面上；使煙氣流程合理，盡量減少熱偏差；在燃煤鍋爐中加入CaSO4和MgSO4等附加劑；易發生高溫腐蝕的區域采用表面防護層或設置擋板;除去管子表面的附著物。

2.8異種金屬焊接

1.失效機理及原因

焊接接頭處因兩種金屬的蠕變強度不匹配，以及焊縫界面附近的碳近移，使異種金屬焊接界面斷裂失效。其中，兩種金屬的蠕變強度相差極大是異種金屬焊接早期失效的主要原因。

2.故障位置

常發生在過熱器出口兩種金屬的焊接接頭處，當焊縫的蠕變強度相當于其中一種金屬的蠕變強度時，斷裂發生在另一種金屬的焊縫界面上。

3.防止措施

穩定運行是減少異種金屬焊接失效最關鍵的因素；當兩種金屬焊接時，在其中加入具有中間蠕變強度的過渡段，使焊縫界面兩側蠕變強度差值明顯減少；在過渡段的兩側選用性質不同的焊條，使其分別與兩種金屬的性質相匹配。

2.9質量控制失誤

質量控制失誤是指在制造、安裝、運行中由于外界失誤的因素所造成的損壞。質量控制失誤的原因有：維修損傷；化學清理損傷；管材缺陷(管材金屬不合格或錯用管材)；焊接缺陷等。加強電廠運行、檢修及各種制度的管理是防止質量控制失誤出現的有效手段。

3結論

造成大型電站鍋爐過熱器爆管的原因很多，只有對過熱器爆管的直接原因和根本原因進行綜合分析，才能從根本上解決鍋爐爆管問題，有效地防止鍋爐過熱器爆管事故的發生。

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