凝汽器不銹鋼管腐蝕特性及防控方法研究.pdf

1、凝汽器是電廠熱力循環(huán)的冷端，凝汽器換熱管腐蝕泄漏以及由此引發(fā)的鍋爐爆管、爐前系統(tǒng)腐蝕、汽輪機(jī)結(jié)垢等是電廠運(yùn)行中常見(jiàn)的事故，對(duì)整個(gè)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重大影響，對(duì)投資和運(yùn)行維修費(fèi)用的影響也不容忽視。本課題的目的就是通過(guò)調(diào)查、統(tǒng)計(jì)分析和試驗(yàn)研究，分析不銹鋼管凝汽器的主要腐蝕失效形態(tài)、原因和機(jī)理，掌握凝汽器冷卻水的主要腐蝕影響因子及其變化規(guī)律，探索不銹鋼管鈍化和點(diǎn)蝕的特征及其監(jiān)測(cè)方法，改進(jìn)現(xiàn)有的選材方法，合理選擇凝汽器換熱管材料，改進(jìn)現(xiàn)有的

2、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和條款，避免或者減少凝汽器腐蝕泄漏，提高凝汽器和電廠的安全經(jīng)濟(jì)性能。
　　通過(guò)對(duì)電廠、凝汽器及換熱管制造商的大量調(diào)查，搜集了各種不銹鋼管凝汽器、換熱器的失效案例。對(duì)一些典型的失效案例通過(guò)腐蝕形貌觀察、化學(xué)成分分析、金相分析、能譜分析、電化學(xué)檢測(cè)等方法對(duì)腐蝕形態(tài)、原因、機(jī)理和防控措施進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，凝汽器不銹鋼焊接管有點(diǎn)蝕、垢下腐蝕、全面腐蝕等形態(tài)，無(wú)應(yīng)力腐蝕，未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕，最主要的腐蝕失效形態(tài)是點(diǎn)蝕，焊縫及其熱影響

3、區(qū)是薄弱環(huán)節(jié)，提高制造質(zhì)量特別是焊縫質(zhì)量，正確選材，安裝儲(chǔ)存得當(dāng)，運(yùn)行時(shí)保持清潔是防止點(diǎn)蝕的重要措施。
　　冷卻水成分是合理選材的依據(jù)，它隨空域、時(shí)域而變化，特別是河口水含鹽量、Cl-和SO42-等成分變化巨大。通過(guò)對(duì)大量不同空域、時(shí)域的電廠冷卻水成分的調(diào)查，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，揭示了凝汽器冷卻水主要成分特別是珠江河口水Cl-濃度的變化規(guī)律。結(jié)果表明，珠江河口水1、2、3和12月Cl-濃度月均值服從或近似服從正態(tài)分布，概率為0.

4、999時(shí)，其最大月均Cl-濃度為4876mg/L，而最大Cl-濃度約為9000 mg/L。
　　通過(guò)點(diǎn)蝕電位試驗(yàn)，提出了“基準(zhǔn)水樣”的概念，即將作為比較基準(zhǔn)的不銹鋼在試驗(yàn)水樣中的點(diǎn)蝕電位調(diào)節(jié)到300～800 mV，此時(shí)的試驗(yàn)水樣即稱為“基準(zhǔn)水樣”。當(dāng)冷卻水中腐蝕或緩蝕成分濃度在常規(guī)范圍變化時(shí)，不銹鋼在“基準(zhǔn)水樣”中的點(diǎn)蝕電位才會(huì)顯著變化。用“基準(zhǔn)水樣”和方差分析方法較全面的鑒別了對(duì)選材有影響的冷卻水成分，結(jié)果表明，HCO3-的緩蝕

5、作用非常顯著，與SO42-相當(dāng);當(dāng)NO3-濃度小于37mg/L時(shí)，緩蝕作用不顯著，當(dāng)NO3-濃度大于37mg/L時(shí)，NO3-的緩蝕作用大幅度陡升到析氧電位附近;鹵素離子F-的作用不顯著。
　　用極化曲線、EIS、Rp、SEM和EDS等方法研究了冷卻水中不銹鋼鈍化和點(diǎn)蝕的特征及不銹鋼管腐蝕狀態(tài)的監(jiān)測(cè)方法。發(fā)現(xiàn):可用Rp數(shù)值大小監(jiān)測(cè)不銹鋼管的腐蝕狀態(tài)，以10kΩ· cm2為界，判別不銹鋼管是否發(fā)生了點(diǎn)蝕，該方法簡(jiǎn)單、方便、可靠;2個(gè)容

6、抗弧不是點(diǎn)蝕的唯一特征，也可能是1個(gè)較扁的容抗弧;用EIS監(jiān)測(cè)不銹鋼的點(diǎn)蝕狀態(tài)，很難滿足穩(wěn)定性要求;Cl-的作用有時(shí)間效應(yīng)，超高Cl-濃度的短期（1-2個(gè)月）作用一般不會(huì)引起不銹鋼管點(diǎn)蝕，但是隨著時(shí)間延長(zhǎng)，耐蝕性能會(huì)下降，點(diǎn)蝕和活化的概率不斷增大。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了現(xiàn)有的選材方法:
　　1）河口水選材點(diǎn)蝕試驗(yàn)應(yīng)用Cl-最大月均濃度而不是最大濃度，兩者可相差數(shù)干毫克/升，溫度用對(duì)應(yīng)時(shí)期的冷卻水最高溫度而不是最高溫

7、度，按正態(tài)分布用樣本容量n≥8的小樣本統(tǒng)計(jì)推斷方法求取Cl-最大月均濃度;
　　2）緩蝕性離子不僅要考慮SO42-，還要考慮HCO3-和NO3-，可將HCO3-濃度換算成SO42-濃度。
　　通過(guò)點(diǎn)蝕電位法及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的比較研究，篩選出了選材導(dǎo)則中沒(méi)有的高性價(jià)比的新型鐵素體不銹鋼管SSF-53和SSF-4。SSF-53的耐點(diǎn)蝕性能介于超級(jí)不銹鋼和317L之間，可用于Cl-濃度≥5000mg/L的冷卻水;SSF-4的耐點(diǎn)蝕性