汽輪機(jī)凝汽器銅管的腐蝕與保養(yǎng)

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整理:佚名

2007-12-1823:44:47

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汽輪機(jī)

凝汽器

腐蝕凝汽器的腐蝕泄漏嚴(yán)重影響機(jī)組的水汽品質(zhì),威脅到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，各種機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，因凝汽器銅管泄露造成停機(jī)事故多起。對(duì)于亞臨界純直流鍋爐來(lái)說(shuō)，熱力系統(tǒng)中的水汽品質(zhì)提出了更高的要求,而凝汽器的腐蝕泄漏是嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行的重要因素之一。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明,國(guó)外大型鍋爐的腐蝕破壞事故中大約有30是由于凝汽器管材的腐蝕損壞所引起,在我國(guó)這一比例更高。凝汽器腐蝕損壞除直接危害凝汽器管材之外,更重要的是由于大型鍋爐的給水水質(zhì)要求高,水質(zhì)緩沖性小,冷卻水漏入凝聚水后迅速惡化凝聚水水質(zhì),引起機(jī)組爐前系統(tǒng)、鍋爐以及汽輪機(jī)的腐蝕與結(jié)垢。因凝汽器的損壞泄漏,常迫使機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行,甚至停機(jī),因此凝汽器的腐蝕防護(hù)工作至關(guān)重要。為此凝汽器冷卻管的腐蝕一直為設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行人員所迫切關(guān)注和高度防范的焦點(diǎn)問(wèn)題，假如對(duì)這個(gè)問(wèn)題給予充分的把握和解決，就可以在汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行中可使凝汽器冷卻管在蒸汽側(cè)的腐蝕減少到最低或不發(fā)生。

凝汽器銅管的腐蝕因汽輪機(jī)凝汽器的構(gòu)造、材質(zhì)、使用條件和冷卻水質(zhì)等因素的不同，其腐蝕形式是多種多樣的。一般常見(jiàn)的腐蝕有以下幾種：1、潰瘍腐蝕；2、沖擊性腐蝕；3、脫鋅腐蝕；4、熱點(diǎn)腐蝕；5、應(yīng)力腐蝕；6、腐蝕疲憊；7、蒸汽側(cè)的氨腐蝕；8、由于用被污染的冷卻水產(chǎn)生的腐蝕。

通過(guò)停機(jī)檢修過(guò)程檢查凝汽器管板腐蝕情況：

由于海軍銅和鋼兩種金屬的電極電位相差較大,在凝汽器檢修檢查中發(fā)現(xiàn)管板有明顯的電偶腐蝕,尤其在脹口四周管板三角區(qū)腐蝕較嚴(yán)重,管板凹凸不平,有棘突狀棕褐色腐蝕瘤,除去腐蝕瘤可見(jiàn)黑色腐蝕產(chǎn)物,一般腐蝕坑深度1～2ｍｍ,嚴(yán)重的可達(dá)5～7ｍｍ。

銅管的氨蝕：資料顯示常溫下氨水溶液氨的氣液相分配比大約在7～10即汽側(cè)氨濃度是凝聚水的7～10倍,加上空抽區(qū)局部富集以及隔板處凝聚水過(guò)冷的影響,空抽區(qū)的氨含量比主凝聚水高數(shù)十或數(shù)百倍,個(gè)別情況下可達(dá)上千倍。當(dāng)凝聚水ｐＨ為9.3時(shí),由ＮＨ4ＯＨ→ＮＨ4ＯＨ-的電離平衡可推算出凝聚水中氨含量為0.37ｍｇ/Ｌ,假如ｐＨ控制不當(dāng),凝聚水ｐＨ達(dá)9.5時(shí),凝聚水中氨含量為0.92ｍｇ/Ｌ,空抽區(qū)按濃縮1000倍計(jì)算氨含量分別為370ｍｇ/Ｌ和920ｍｇ/Ｌ。在如此高濃度的氨環(huán)境下,就輕易產(chǎn)生氨蝕。有研究表明,氨含量小于100ｍｇ/Ｌ,少量的氨提高了溶液的ｐＨ,黃銅表面被覆蓋的氧化物或氫氧化物所保護(hù),腐蝕受到阻滯,而當(dāng)氨濃度增大到能與銅離子形成可溶性銅氨絡(luò)離子時(shí)(對(duì)ＨＳｎ701Ａ銅管,氨濃度約300ｍｇ/Ｌ以上),銅管的腐蝕速度劇增。氨腐蝕常表現(xiàn)為銅管外壁的均勻減薄,但隔板孔處由于凝聚水過(guò)冷,溶解的氨濃度大大增加,引起銅管環(huán)帶狀的氨蝕而產(chǎn)生切痕,甚至導(dǎo)致凝汽器銅管的切斷。

沉積物下腐蝕：沉積物下腐蝕是凝汽器銅管腐蝕的主要形態(tài)。循環(huán)冷卻水中泥砂的沉積、微生物粘泥的附著、水垢的生成都能在銅管內(nèi)壁形成沉積物。沉積物造成銅管表面不同部位上的供氧差異和介質(zhì)濃度差異會(huì)導(dǎo)致局部腐蝕。銅被氧化生成的Ｃｕ2及Ｃｕ離子傾向于水解生成氧化亞銅,并使溶液局部酸化,加劇了腐蝕的發(fā)展。

循環(huán)冷卻水水質(zhì)、殺菌處理、阻垢處理、循環(huán)水流速、清洗情況以及凝汽器的停用等都是影響沉積物形成的因素,其中銅管清洗情況(膠球清洗、高壓水沖洗等)的影響較為顯著。如機(jī)組凝汽器的膠球清洗系統(tǒng)不能運(yùn)行,銅管內(nèi)壁形成沉積物,導(dǎo)致銅管沉積物下腐蝕嚴(yán)重,渦流探傷情況顯示，銅管判廢比例明顯高于機(jī)組凝汽器膠球清洗系統(tǒng)正常運(yùn)行的其它部位。

應(yīng)力腐蝕：黃銅管本身對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂敏感,當(dāng)同時(shí)存在足夠大的拉應(yīng)力和含氨的腐蝕介質(zhì)時(shí),會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破裂。曾出現(xiàn)過(guò)凝汽器空抽區(qū)黃銅管斷裂，部分銅管中存在較大的拉應(yīng)力,加之空抽區(qū)氨含量較高,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行,應(yīng)力腐蝕不斷加劇,最終導(dǎo)致銅管斷裂。近年對(duì)在役凝汽器銅管渦流探傷中也發(fā)現(xiàn)部分銅管汽側(cè)有裂紋,其中大多是位于空抽區(qū)的黃銅管,裂紋以橫向?yàn)橹?也有少量縱向裂紋,有的裂紋相當(dāng)微小,在查漏中很難被發(fā)現(xiàn),造成汽水品質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間超標(biāo),有很大危害。

防護(hù)措施

停用檢查與保養(yǎng)

凝汽器設(shè)備在停備用期間,由于設(shè)備中有水,而且銅管直接與空氣接觸,使設(shè)備停備用腐蝕速率遠(yuǎn)大于運(yùn)行中腐蝕。采用停用超過(guò)3天,將水側(cè)放空,打開(kāi)人孔門(mén)通風(fēng)干燥；短時(shí)間停用,維持循泵運(yùn)行,防止循環(huán)水中的懸浮物沉積等措施,減緩凝汽器的停用腐蝕。

利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)凝汽器設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢、清潔等情況進(jìn)行檢查,及時(shí)把握凝汽器運(yùn)行的第一手資料,并根據(jù)檢查要求建立檢查臺(tái)帳,規(guī)范檢查情況的記錄,規(guī)范凝汽器銅管管樣的整理、保管方法。由于渦流探傷檢測(cè)出要漏而未漏的銅管,查出銅管中存在的隱患,渦流探傷檢測(cè)是以電磁感應(yīng)理論為基礎(chǔ),根據(jù)探頭靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)渦流影響探頭中線圈四周的磁場(chǎng),造成線圈阻抗增量發(fā)生變化來(lái)識(shí)別缺陷。,渦流探傷對(duì)把握凝汽器銅管的現(xiàn)狀,以便更好地進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)工作有重要作用，對(duì)銅管質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，應(yīng)加強(qiáng)檢修中凝汽器銅管的渦流探傷工作。

循環(huán)冷卻水加藥處理

通常,提高凝汽器耐腐蝕能力有兩種直接有效的途徑1)更換凝汽器管材,選用耐蝕能力強(qiáng)的材料,(2)加強(qiáng)治理維護(hù),改善循環(huán)冷卻水水質(zhì),為凝汽器設(shè)備創(chuàng)造較為暖和的環(huán)境。鑒于換管材代價(jià)很大,我們應(yīng)注重于運(yùn)行中循環(huán)冷卻水的殺菌處理、阻垢處理、加緩蝕劑處理等維護(hù)工作。

循環(huán)水耗氧量(ＣＯＤ)高,即水中有機(jī)物含量高,為細(xì)菌和藻類的孳生、繁殖提供養(yǎng)料,導(dǎo)致粘泥的產(chǎn)生并在銅管內(nèi)附著沉積。加強(qiáng)殺菌處理能殺滅或抑制細(xì)菌、藻類以及貝類等生物的生長(zhǎng),防止微生物腐蝕和粘泥附著產(chǎn)生的沉積物下腐蝕?？紤]到細(xì)菌、微生物等的耐藥性,可交替使用多種殺菌劑,以達(dá)到預(yù)期的殺菌滅藻效果。在選擇殺菌劑時(shí)要進(jìn)行殺菌劑對(duì)阻垢劑阻垢性能和銅緩蝕劑緩蝕性能的影響試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定殺菌方案。

銅管結(jié)垢不僅影響凝汽器的真空和端差,影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,而且結(jié)垢后產(chǎn)生的垢下腐蝕嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。隨著節(jié)水和環(huán)保的要求不斷提高,改進(jìn)配方,盡量不用含磷阻垢劑,使用弱酸樹(shù)脂處理的方法,成為循環(huán)水阻垢處理的發(fā)展方向。

保持銅管清潔

銅管內(nèi)壁各類污物的沉積而產(chǎn)生的沉積物下腐蝕是凝汽器腐蝕泄漏的主要原因,因此保持銅管內(nèi)表面的清潔至關(guān)重要。為了提高銅管的耐氨蝕能力,將機(jī)組排汽區(qū)更換為不銹鋼管，空抽區(qū)部分海軍銅管更換為白銅管，但在機(jī)組在做甩負(fù)荷試驗(yàn)后并網(wǎng)不久發(fā)現(xiàn)復(fù)水硬度大，停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)有一根銅管斷裂。通過(guò)分析主要原因是更換不銹鋼管之后由于支撐不適，在機(jī)組運(yùn)行中發(fā)生振動(dòng)剪切應(yīng)力大，導(dǎo)致管子斷裂。

凝汽器銅管結(jié)垢，是與膠球清洗不正常,膠球回收率低,膠球清洗沒(méi)能將銅管中沉積的污物及時(shí)清除有直接的關(guān)系。

為保證膠球清洗的效果,對(duì)收球率低的膠球清洗裝置及時(shí)進(jìn)行檢查、檢修和改進(jìn),提高膠球收球率,并定期對(duì)銅管進(jìn)行高壓水射流清洗,使少數(shù)膠球未能清洗到及管口被雜物堵塞的銅管得以徹底清洗，上述現(xiàn)象即可得以緩解。

凝汽器管板的防腐處理

為了減緩和防止管板腐蝕,早在80年代各廠就在管板上除銹后涂環(huán)氧樹(shù)脂,以隔離鋼基體和冷卻水的接觸,收到一定的效果。但由于環(huán)氧樹(shù)脂脆,與管板附著力較小,加上除銹及涂刷工藝較為落后,在水流的沖擊下局部涂層會(huì)剝落,管板上這些局部裸露的部位成為陽(yáng)極區(qū)而加速腐蝕,近年已逐漸改用涂防腐膠以及噴鋅涂膠法。目前使用的噴鋅涂膠法,先對(duì)已形成的較深的腐蝕坑進(jìn)行冷焊修補(bǔ),再對(duì)水室進(jìn)行噴砂除銹及噴鋅處理,最后涂防腐膠。噴鋅處理形成的富鋅層不僅能作為犧牲陽(yáng)極保護(hù)碳鋼管板,而且增加了膠層與碳鋼的附著力,很大程度上克服了因局部除銹不徹底或清洗度不夠造成的附著力差的問(wèn)題。

使用防腐涂層,有力地防止了管板的腐蝕,但假如涂層不均勻或其它原因造成涂層的廓起、剝落、破裂等缺陷,缺陷部位的碳鋼會(huì)成為腐蝕原電池的陽(yáng)極而加重腐蝕。為了解決這個(gè)問(wèn)題,許多發(fā)電廠對(duì)凝汽器水室進(jìn)行涂膠聯(lián)合外加電流陰極保護(hù)處理。以直流恒電位儀提供陰極電流,安裝于凝汽器水室內(nèi)的鉑鈮合金作為輔助陽(yáng)極,被保護(hù)凝汽器外殼為陰極。陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后,測(cè)量各參比點(diǎn)的鋼板電位比起始值低0.2～0.4Ｖ。防腐涂層與陰極保護(hù)的聯(lián)合使用,一方面有效防止了涂層缺陷可能產(chǎn)生嚴(yán)重的局部腐蝕,另一方面由于有絕緣的防腐涂層,可減少保護(hù)所需的電流。此外,陰極保護(hù)對(duì)銅管端部也形成保護(hù),對(duì)防止銅管的脫鋅腐蝕、應(yīng)力腐蝕、沖刷腐蝕等均有一定效果。經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)行,保護(hù)效果顯著,兩次小修檢查管板保護(hù)良好,銅管管口光滑,可見(jiàn)清楚的硫酸亞鐵膜,未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象,未發(fā)生凝汽器泄漏,凝聚水合格率為100。

硫酸亞鐵鍍膜