汽輪機凝汽器銅管的腐蝕與保養(yǎng)

4/4汽輪機凝汽器銅管的腐蝕與保養(yǎng)北極星電力網(wǎng)技術頻道

整理:佚名

2007-12-1823:44:47

所屬頻道:

火力發(fā)電

關鍵詞:

汽輪機

凝汽器

腐蝕凝汽器的腐蝕泄漏嚴重影響機組的水汽品質,威脅到機組的安全經(jīng)濟運行，各種機組投產(chǎn)以來，因凝汽器銅管泄露造成停機事故多起。對于亞臨界純直流鍋爐來說，熱力系統(tǒng)中的水汽品質提出了更高的要求,而凝汽器的腐蝕泄漏是嚴重影響機組安全運行的重要因素之一。統(tǒng)計數(shù)字表明,國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要求高,水質緩沖性小,冷卻水漏入凝聚水后迅速惡化凝聚水水質,引起機組爐前系統(tǒng)、鍋爐以及汽輪機的腐蝕與結垢。因凝汽器的損壞泄漏,常迫使機組降負荷運行,甚至停機,因此凝汽器的腐蝕防護工作至關重要。為此凝汽器冷卻管的腐蝕一直為設計、制造和運行人員所迫切關注和高度防范的焦點問題，假如對這個問題給予充分的把握和解決，就可以在汽輪機組的正常運行中可使凝汽器冷卻管在蒸汽側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凝汽器的構造、材質、使用條件和冷卻水質等因素的不同，其腐蝕形式是多種多樣的。一般常見的腐蝕有以下幾種：1、潰瘍腐蝕；2、沖擊性腐蝕；3、脫鋅腐蝕；4、熱點腐蝕；5、應力腐蝕；6、腐蝕疲憊；7、蒸汽側的氨腐蝕；8、由于用被污染的冷卻水產(chǎn)生的腐蝕。

通過停機檢修過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)腐蝕較嚴重,管板凹凸不平,有棘突狀棕褐色腐蝕瘤,除去腐蝕瘤可見黑色腐蝕產(chǎn)物,一般腐蝕坑深度1～2ｍｍ,嚴重的可達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,個別情況下可達上千倍。當凝聚水ｐＨ為9.3時,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,凝聚水ｐＨ達9.5時,凝聚水中氨含量為0.92ｍｇ/Ｌ,空抽區(qū)按濃縮1000倍計算氨含量分別為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,腐蝕受到阻滯,而當氨濃度增大到能與銅離子形成可溶性銅氨絡離子時(對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濃度差異會導致局部腐蝕。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、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。如機組凝汽器的膠球清洗系統(tǒng)不能運行,銅管內壁形成沉積物,導致銅管沉積物下腐蝕嚴重,渦流探傷情況顯示，銅管判廢比例明顯高于機組凝汽器膠球清洗系統(tǒng)正常運行的其它部位。

應力腐蝕：黃銅管本身對應力腐蝕破裂敏感,當同時存在足夠大的拉應力和含氨的腐蝕介質時,會導致應力腐蝕破裂。曾出現(xiàn)過凝汽器空抽區(qū)黃銅管斷裂，部分銅管中存在較大的拉應力,加之空抽區(qū)氨含量較高,經(jīng)過一段時間運行,應力腐蝕不斷加劇,最終導致銅管斷裂。近年對在役凝汽器銅管渦流探傷中也發(fā)現(xiàn)部分銅管汽側有裂紋,其中大多是位于空抽區(qū)的黃銅管,裂紋以橫向為主,也有少量縱向裂紋,有的裂紋相當微小,在查漏中很難被發(fā)現(xiàn),造成汽水品質長時間超標,有很大危害。

防護措施

停用檢查與保養(yǎng)

凝汽器設備在停備用期間,由于設備中有水,而且銅管直接與空氣接觸,使設備停備用腐蝕速率遠大于運行中腐蝕。采用停用超過3天,將水側放空,打開人孔門通風干燥；短時間停用,維持循泵運行,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。

利用檢修機會對凝汽器設備的腐蝕、結垢、清潔等情況進行檢查,及時把握凝汽器運行的第一手資料,并根據(jù)檢查要求建立檢查臺帳,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,渦流探傷檢測是以電磁感應理論為基礎,根據(jù)探頭靠近導體時，導體產(chǎn)生的感應渦流影響探頭中線圈四周的磁場,造成線圈阻抗增量發(fā)生變化來識別缺陷。,渦流探傷對把握凝汽器銅管的現(xiàn)狀,以便更好地進行維護保養(yǎng)工作有重要作用，對銅管質量進行把關，應加強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,選用耐蝕能力強的材料,(2)加強治理維護,改善循環(huán)冷卻水水質,為凝汽器設備創(chuàng)造較為暖和的環(huán)境。鑒于換管材代價很大,我們應注重于運行中循環(huán)冷卻水的殺菌處理、阻垢處理、加緩蝕劑處理等維護工作。

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

銅管結垢不僅影響凝汽器的真空和端差,影響機組運行經(jīng)濟性,而且結垢后產(chǎn)生的垢下腐蝕嚴重威脅機組安全運行。隨著節(jié)水和環(huán)保的要求不斷提高,改進配方,盡量不用含磷阻垢劑,使用弱酸樹脂處理的方法,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,因此保持銅管內表面的清潔至關重要。為了提高銅管的耐氨蝕能力,將機組排汽區(qū)更換為不銹鋼管，空抽區(qū)部分海軍銅管更換為白銅管，但在機組在做甩負荷試驗后并網(wǎng)不久發(fā)現(xiàn)復水硬度大，停機后檢查發(fā)現(xiàn)有一根銅管斷裂。通過分析主要原因是更換不銹鋼管之后由于支撐不適，在機組運行中發(fā)生振動剪切應力大，導致管子斷裂。

凝汽器銅管結垢，是與膠球清洗不正常,膠球回收率低,膠球清洗沒能將銅管中沉積的污物及時清除有直接的關系。

為保證膠球清洗的效果,對收球率低的膠球清洗裝置及時進行檢查、檢修和改進,提高膠球收球率,并定期對銅管進行高壓水射流清洗,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剝落,管板上這些局部裸露的部位成為陽極區(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,先對已形成的較深的腐蝕坑進行冷焊修補,再對水室進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極保護碳鋼管板,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,缺陷部位的碳鋼會成為腐蝕原電池的陽極而加重腐蝕。為了解決這個問題,許多發(fā)電廠對凝汽器水室進行涂膠聯(lián)合外加電流陰極保護處理。以直流恒電位儀提供陰極電流,安裝于凝汽器水室內的鉑鈮合金作為輔助陽極,被保護凝汽器外殼為陰極。陰極保護系統(tǒng)投運后,測量各參比點的鋼板電位比起始值低0.2～0.4Ｖ。防腐涂層與陰極保護的聯(lián)合使用,一方面有效防止了涂層缺陷可能產(chǎn)生嚴重的局部腐蝕,另一方面由于有絕緣的防腐涂層,可減少保護所需的電流。此外,陰極保護對銅管端部也形成保護,對防止銅管的脫鋅腐蝕、應力腐蝕、沖刷腐蝕等均有一定效果。經(jīng)過兩年多的運行,保護效果顯著,兩次小修檢查管板保護良好,銅管管口光滑,可見清楚的硫酸亞鐵膜,未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕結垢現(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