简述发电厂凝汽器的腐蚀与防护

简述发电厂凝汽器的腐蚀与防护

郭文帅

（新疆华电西黑山发电有限责任公司新疆昌吉831800）

摘要：本文主要叙述凝汽器的腐蚀泄漏的主要问题及危害，威胁机组的安全经济运行。通过及时检查和涡流探伤掌握铜管腐蚀情况，采取加强循环冷却水的加药管理、保持铜管清洁、管板刷漆联合阴极保护、ＦｅＳＯ4镀膜等防护措施，使凝汽器腐蚀冶理方面取得效果。

关键词：发电厂；凝汽器；铜管；腐蚀与防护

随着机组参数和容量的不断提高，对热力系统中的水汽品质提出了更高的要求，而凝汽器的腐蚀泄漏是严重影响高参数大容量机组安全运行的重要因素。据统计，大型锅炉的腐蚀破坏事故中，大约有30%以上是由于凝汽器管材的腐蚀损坏所引起。凝汽器腐蚀损坏除直接危害凝汽器管材之外，更重要的是由于大型锅炉的给水水质要求高，水质缓冲性小，冷却水漏入凝结水后迅速恶化凝结水水质，引起机组炉前系统、锅炉以及汽轮机的腐蚀与结垢。因凝汽器的损坏泄漏，常迫使机组降负荷运行，甚至停机，因此凝汽器的腐蚀防护工作至关重要。

1腐蚀类型

1.1应力腐蚀

黄铜管本身对应力腐蚀破裂敏感，当同时存在足够大的拉应力和含氨的腐蚀介质时，会导致应力腐蚀破裂。凝汽器铜管涡流探伤中发现部分铜管汽侧有裂纹，其中大多是位于空抽区的黄铜管，裂纹以横向为主，也有少量纵向裂纹，有的裂纹相当微小，在查漏中很难被发现，造成汽水品质长时间超标，有很大危害。

1.2沉积物下腐蚀

沉积物下腐蚀是凝汽器铜管腐蚀的主要形态。循环冷却水中泥砂的沉积、微生物粘泥的附着、水垢的生成都能在铜管内壁形成沉积物。沉积物造成铜管表面不同部位上的供氧差异和介质浓度差异会导致局部腐蚀。铜被氧化生成的Ｃｕ2+及Ｃｕ+离子倾向于水解生成氧化亚铜，并使溶液局部酸化，加剧了腐蚀的发展。

循环冷却水水质、杀菌处理、阻垢处理、循环水流速、清洗情况以及凝汽器的停用等都是影响沉积物形成的因素，其中铜管清洗情况（胶球清洗、高压水冲洗等）的影响较为显著。

1.3铜管的氨蚀

常温下氨水溶液氨的气液相分配比大约在7～10，即汽侧氨浓度是凝结水的7～10倍，加上空抽区局部富集以及隔板处凝结水过冷的影响，空抽区的氨含量比主凝结水高数十或数百倍，个别情况下可达上千倍。在如此高浓度的氨环境下，就容易产生氨蚀。有研究表明，氨含量小于100ｍｇ/Ｌ，少量的氨提高了溶液的ｐＨ，黄铜表面被覆盖的氧化物或氢氧化物所保护，腐蚀受到阻滞，而当氨浓度增大到能与铜离子形成可溶性铜氨络离子时（对ＨＳｎ701Ａ铜管，氨浓度约300ｍｇ/Ｌ以上，铜管的腐蚀速度剧增。氨腐蚀常表现为铜管外壁的均匀减薄，但隔板孔处由于凝结水过冷，溶解的氨浓度大大增加，引起铜管环带状的氨蚀而产生切痕，甚至导致凝汽器铜管的切断。

1.4管板腐蚀

由于黄铜和钢两种金属的电极电位相差较大，在凝汽器检修检查中常常发现管板有明显的电偶腐蚀，尤其在胀口附近管板三角区腐蚀较严重，管板凹凸不平，有棘突状棕褐色腐蚀瘤，除去腐蚀瘤可见黑色腐蚀产物。

1.5铜管的冲刷腐蚀

循环冷却水中的悬浮物、泥砂等固体颗粒状硬物对凝汽器入口端铜管冲击、摩擦，长时间运行后，入口端铜管前管段内壁粗糙，虽无明显腐蚀坑，但表面粗糙，黄铜基体裸露，铜管减薄。

2防护与保养

循环水系统现场检测主要是通过安装旁路挂片、小型换热器以及腐蚀、结垢检测仪等，直接观察冷却水系统的腐蚀和结垢情况、生物粘泥形成情况，从而判断已采用的循环水处理方案是否正确。对冷却水系统结垢、腐蚀、粘泥滋生等可进行直接观察，对保证循环水系统有效处理，保障机组安全、稳定、经济运行具有重要的意义。

2.1循环冷却水加药处理

通常，提高凝汽器耐腐蚀能力有两种直接有效的途径：①更换凝汽器管材，选用耐蚀能力强的材料；②加强管理维护，改善循环冷却水水质，为凝汽器设备创造较为温和的环境。鉴于换管材代价很大，电厂更注重于运行中循环冷却水的杀菌处理、阻垢处理、加缓蚀剂处理等维护工作。

循环冷却水系统的微生物危害不外乎腐蚀和粘泥两方面，与水垢和电化学腐蚀相比，其危害更大，而且它往往与水垢、电化学腐蚀混合在一起，互相促进。由于微生物对冷却水系统的危害相当严重，循环水耗氧量（ＣＯＤ）高，即水中有机物含量高，为细菌和藻类的孳生、繁殖提供养料，导致粘泥的产生并在铜管内附着沉积。加强杀菌处理能杀灭或抑制细菌、藻类以及贝类等生物的生长，防止微生物腐蚀和粘泥附着产生的沉积物下腐蚀。考虑到细菌、微生物等的耐药性，可交替使用多种杀菌剂，以达到预期的杀菌灭藻效果。在选择杀菌剂时要进行杀菌剂对阻垢剂阻垢性能和铜缓蚀剂缓蚀性能的影响试验，根据试验结果确定杀菌方案。

因此必须对其实施有效控制。要全部杀灭系统中的微生物是不可能的，也是不经济的。通常只是将水中微生物控制在较低数量，并限制其活动，把微生物造成的危害减小到可以接受的程度。

发电厂循环水系统中所遇到的腐蚀、结垢、生物污垢这几个问题，采用水处理技术是能够解决的。所谓冷却水处理技术，是指针对循环水系统的水质、设备材质、工况条件选择缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀生剂正确匹配组成水处理配方。提出工艺控制条件、提供相应的清洗、预膜方案等。把这一全过程称为冷却水处理技术。其中将缓蚀剂、阻垢剂、分散剂等组成配方，确定适宜的工艺控制条件，进行循环冷却水的基础处理和正常运行处理，这是冷却水处理技术的主要内容。

一般循环水的硬度及碱度较高，如不作适当的阻垢处理，凝汽器铜管尤其在热端铜管内壁极易结垢。铜管结垢不仅影响凝汽器的真空和端差，影响机组运行经济性，而且结垢后产生的垢下腐蚀严重威胁机组安全运行。

2.2保持铜管清洁

铜管内壁各类污物的沉积而产生的沉积物下腐蚀是凝汽器腐蚀泄漏的主要原因，因此保持铜管内表面的清洁至关重要。保证胶球清洗的效果，对收球率低的胶球清洗装臵及时进行检查、检修和改进，提高胶球收球率，并定期对铜管进行高压水冲洗，使少数胶球未能清洗到及管口被杂物堵塞的铜管得以彻底清洗。

2.3凝汽器管板的防腐处理

为了减缓和防止管板腐蚀，在管板上除锈后涂环氧树脂，以隔离钢基体和冷却水的接触。但由于环氧树脂脆，与管板附着力较小，在水流的冲击下局部涂层会剥落，管板上这些局部裸露的部位成为阳极区而加速腐蚀，近年已逐渐改用涂防腐胶以及喷锌涂胶法。目前使用的喷锌涂胶法，喷锌处理形成的富锌层不仅能作为牺牲阳极保护碳钢管板，而且增加了胶层与碳钢的附着力，很大程度上克服了因局部除锈不彻底或清洗度不够造成的附着力差的问题。

使用防腐涂层，有力地防止了管板的腐蚀，但如果涂层不均匀或其它原因造成涂层的廓起、剥落、破裂等缺陷，缺陷部位的碳钢会成为腐蚀原电池的阳极而加重腐蚀。可采用防腐涂层与阴极保护的联合使用，一方面有效防止了涂层缺陷可能产生严重的局部腐蚀，另一方面由于有绝缘的防腐涂层，可减少保护所需的电流。此外，阴极保护对铜管端部也形成保护，对防止铜管的脱锌腐蚀、应力腐蚀、冲刷腐蚀等均有一定效果。

2.4停用检查与保养

凝汽器设备在停备用期间，由于设备中有水，而且铜管直接与空气接触，使设备停备用腐蚀速率远大于运行中腐蚀。采用停用超过3天，将水侧放空，打开人孔门通风干燥；短时间停用，维持循环泵运行，防止循环水中的悬浮物沉积等措施，减缓凝汽器的停用腐蚀。

利用检修机会对凝汽器设备的腐蚀、结垢、清洁等情况进行检查，及时掌握凝汽器运行的第一手资料，并根据检查要求建立检查台帐，规范检查情况的记录，规范凝汽器铜管管样的制作、保管方法。对于涡流探伤检测出要漏而未漏的铜管，查出铜管中存在的隐患。涡流探伤检测是以电磁感应理论为基础，根据探头靠近导体时，导体产生的感应涡流影响探头中线圈周围的磁场，造成线圈阻抗增量发生变化来识别缺陷。涡流探伤对掌握凝汽器铜管的现状，以便更好地进行维护保养工作有重要作用。

参考文献：

[1]《发电厂水处理》马志强

[2]《火电厂凝汽器的腐蚀与防护处理》张松

作者简介：

郭文帅，助理工程师，工作单位：新疆华电西黑山发电有限责任公司