1、引言
山东某厂生产化工产品的20G钢锅炉炉管为双层结构，内管外径38mm，壁厚4mm，用于输送液体化学工业物料，服役温度为500～600℃，外管为烟道，服役温度为850～920℃，经8h/d使用la后在内管拐处出现泄漏，使锅炉无法正常工作。经对失效管子的成分、显微组织和腐蚀产物分析，找到了泄漏的原因并提出了解决办法。
2、腐蚀失效后分析
2.1腐蚀产物分析
在管子泄漏部位切取试样，发现直管子内表面有较厚的氧化皮。图l可见弯管处有数个直径不同、深浅不一的点蚀坑，个别点蚀坑已穿透，在点蚀坑内和穿透孔的位置有残留腐蚀产物存在。用JXA-8800R型电子探针(EPA)对残留腐蚀产物进行分析表明，含有氧、氯、硫、钒、钠等元素，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
2.2弯管成分分析
对未腐蚀和已腐蚀的20G钢试样，用砂轮去除氧化膜后，用DV-2型直读光谱仪对其进行成分分析。表2数据表明，腐蚀试样的锰、硫、磷的含量比未腐蚀钢有所增加，碳略低。
2.3金相分析
在不同的穿孔部位纵、横向取样，用XJG05型光学显微镜观察发现腐蚀坑表层为灰色氧化皮，其下有脱碳层。由图2可见，表面组织为铁索体+少量球状珠光体，心部组织为铁素体十球化的碳化物。
3、点蚀坑和孔洞产生的原因
由丁弯管内表面在500～600℃、外表面在850—920℃K期服役，在表面形成铁的氧化膜，其中Fe0中含有较多的阳离子空位以及Fe3q、Fe2 03氧化膜的致密度较低．所以氧化铁为腐蚀介质的吸附、停留、贮存、浓缩提供了条件。由于氧化膜与金属基体膨胀系数和物相的差异，在频繁加热与冷却条件下造成热应力和氧化膜的脱落，并导致氧化膜的裂纹及向纵深扩展，使腐蚀介质可通过氧化膜直接对基体金属产生腐蚀。此外，氧化铁是缺位的固溶体，在含有氧化剂、卤素离子、OH等腐蚀介质中，特别是在含有Cl-离子介质的溶液中对氧化膜的破坏作用较为突出，其破坏形式首先从点蚀开始。主要原因是cr离子优先地、有选择性地吸附在氧化膜晶格的空位上，这时CI-离子就会击穿氧化铁膜形成点蚀核，直至穿透氧化膜，在基体上形成孔蚀源。由于金属表面非金属夹杂物、第二相析出、晶界的大小、缺陷、表面粗糙程度等的不均匀性使锰、硫、磷等元素在高温压力下不均匀地渗入到金属基体的表层，形成硫化物质点，很容易被不浓的强酸溶解。由于硫化物经常形成包围氧化物质点的外壳，所以这些外壳一旦溶解，即形成了孔洞也即孔蚀源。因孔内金属处于较高的电极电位，随后发生硫化锰的溶解、铁的溶解和水解生成氢氧化铁和氢离子等，降低了孔内溶液层的pH值，使孔内的溶液酸性增强，加速孔内铁的溶解，在气流的冲击和交变热应力的作用下，孔内溶解的产物不断脱落。之后，物料中的锰、硫、磷继续向基体表面渗入，形成硫化物质点，铁的氧化溶解水解等继续进行，如此反复多次最后造成弯管破裂。
4、改进措施和建议
(1)为了提高锅炉弯管在高温、冲刷、腐蚀下使用寿命，应选用铬镍奥氏体不锈钢，如OCrl8Ni9Ti、lCr18Ni9T1、OCr25N120等。
(2)在管子使用前，对管子内表面进行镀镍提高管子表面的电极电位，避免因管子表面粗糙堆积物料中的沉积物和氧化铁，使耐蚀性差，提高管子表面防垢和防腐能力。
(3)减少弯管数量和加大弯管的半径，避免管子在拐弯处受到物料的直接冲刷或弯管改成可拆卸的结构，以便定期清洗修复；
