รูปแบบความเสียหายของ Boiler Tube

   ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับชิ้นส่วน Boiler tube ของโรงไฟฟ้า หรือโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับ Boiler ซึ่งส่งผลต่อระบบการผลิต และทำให้ประสิทธิภาพลดลง โดยความเสียหายของชิ้นส่วนทางด้านเครื่องกลไม่ว่าจะเป็น การหัก แตก แหก ระเบิด ล้วนแล้วแต่เป็นปัญหาหลักของระบบการผลิต แม้จะได้รับการดูแลบำรุงรักษาเป็นอย่างดีแล้วก็ตาม แต่ปัญหาการเกิดความเสียหายยังไม่ได้หมดไป ตราบใดที่ยังมีการใช้งานอยู่ เพียงแต่ทำให้ความเสียหายลดลงเท่านั้น เพราะฉะนั้น ผู้ที่เกี่ยวข้องหลายฝ่ายไม่ว่าจะเป็น วิศวกร ผู้ออกแบบ หรือหน่วยงานวิเคราะห์ความเสียหาย จำเป็นต้องทบทวนและหาแนวทางหรือมาตรการร่วมกัน ซึ้งต้องอาศัยความเชียวชาญเฉพาะด้านจากบุคคลผู้มีประสบการณ์ทั้งในด้าน การตรวจสอบ วิเคราะห์ และประเมิลสภาพ เพื่อปรับปรุงแก้ไขให้เหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน ดังนั้น บทความนี้จะขอกล่าวถึง ตัวอย่างความความเสียหายที่มักเกิดขึ้นบ่อยที่สุดสำหรับ Boiler tube และรวมไปถึงสาเหตุความเสียหาย เพื่อเป็นแนวทางสำหรับการพิจารณาต่อไป

เริ่มจาก การเกิด Overheating

การเกิด Overheating แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะ คือ

-         Short Term Overheating.

-         Long Term Overheating.

-     Thin-lipped, longitudinal rupture.

-     Extensive tube bulging.

-     Large fish-mouth appearance.

ตัวอย่างภาพถ่าย  Microstructure

สาเหตุการเกิด Short Term Overheating

-     Low water level.

-     Partial or complete plug gage of tubes.

-     Rapid start-up.

-     Excessive load swing.

-     Excessive heat input.

-     Heat transfer imperfect

Long Term Overheating.

-         Little to moderate bulging.

-         Little to moderate reduction in wall thickness.

-         Typically accompanied by thermal oxidation.

-         Found in superheatrs, reheaters, waterwalls tube and header

ตัวอย่างภาพถ่าย  Microstructure ที่ 1

ตัวอย่างภาพถ่าย  Microstructure ที่ 2

ตัวอย่างภาพถ่าย  Microstructure ที่ 3

ตัวอย่างภาพถ่าย  Microstructure ที่ 4

              ตัวอย่างภาพถ่าย  Microstructure ที่ 5

                  สาเหตุการเกิด Long Term Overheating

                                   -         Gradual accumulation of deposits or scale.

                                   -         Partially restricted steam or water flow.

                                   -         Excessive heat input from burner.

                                   -         Undesired channeling of fireside gases.

                                   -         Steam blanketing in horizontal or inclined tubes.

                                   -         Operation slightly above oxidation limits of given tube steel (454 ⁰C for carbon steel)

          สรุปและย่ำอยู่เสมอๆ ว่า     การเกิด “Overheating” มักเกิดจากขี้ตะกรันซึ่งเกาะติดบริเวณผิวทั้งภายในและภายนอกท่อ ซึ่งจะทำให้ boiler tube เสียหาย เพราะตะกรันเหล่านี้จะกลายเป็นฉนวนกันความร้อนบริเวณผิวท่อ ทำให้ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนลดลง ส่งผลให้โลหะส่วนนั้นเกิดความร้อนสูงเกินไป และเกิดการระเบิดแตกเสียหายในที่สุด แนวทางการแก้ไข คือ การควบคุมสารละลายในน้ำก่อนเข้า Boiler และสุ่มตรวจ replica test อย่างน้อยปีละ 1 ครั้ง เพื่อพิจารณาความเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างจุลภาคของเนื้อเหล็ก

 การเกิด Hydrogen Damage

-         Thick-lipped

-         Brittle appearance

-         Window sections (sometimes) blown out

Concentrated sodium hydroxide mechanism

4NaOH + Fe₃O₄    >>>     2NaFeO₂ + Na₂FeO₂ + 2H₂O

Fe + 2NaOH    >>>    Na₂FeO₂ + 2H

4H⁺ + Fe₃C    >>>    CH₄ + 3Fe

ตัวอย่างภาพถ่าย  Microstructure

-         Short discontinuous intergranular crack

-         Decarburization 

สาเหตุการเกิด Hydrogen Damage

-         Water wall tubes above operating 1,000 psig

-         Beneath heavy deposits

-         Where corrosion releases atomic hydrogen

Caustic gouging

-         NaOH beneath deposits destroys protective magnetite film

-         NaOH corrdes base metal

-         Also, evaporation along waterline with no deposits 

Oxygen attack

-         Dissolved O₂ yields cathodic depolarization

-         Reddish-brown hematite (Fe₂O₃) or rust deposits or tubercles

-         Hemispherical pitting beneath deposits 

Thermal fatigue

-         Excessive cyclic thermal fluctuations

-         Excessive thermal gradients and mechanical constraint

-         Low-amplitude vibrations of entire superheater

        Flow assisted corrosion

-         Localized thinning

-         Dissolution of protective oxide and base metal

-         Occurs in single or two phase water

-         Low pressure system bends in evaporators risers and economizer tube

-         Feed water cycle (due to more volatile chemistry and lower pH)

        และนี้เป็นเพียงแค่รูปแบบความเสียหายของ boiler tube ที่มักเกิดขึ้นบ่อยครั้ง ซึ่งอาจมีรูปแบบและลักษณะความเสียอื่นอีกนานัปการที่เกิดขึ้นกับ boiler tube และยังต้องเรียนรู้, ศึกษากันอีกไม่จบสิ้น จึงขอจบการนำเสนอตัวอย่างรูปแบบความเสียหายของ boiler tube เพียงเท่านี้ก่อนนะครับถ้ามีรูปแบบความเสียหายแปลกๆ และหน้าสนใจจะเอามาบอกกล่าวกันให้ทราบในโอกาสต่อไป ขอบคุณครับ