热力机组凝汽器阴极保护防蚀技术的研究及应用

电力18讯：    摘  要：介绍了河南安阳发电厂7号机组凝汽器实施外加电流阴极保护技术防腐蚀的情况。实践证明，该厂7号机组凝汽器采用外加电流阴极保护系统的设计科学、合理，防蚀效果明显，经济效益显著。

    关键词：火力发电厂  凝汽器  外加电流阴极保护  辅助阳极


　

1 凝汽器防蚀的阴极保护技术

    火力发电厂凝汽器若由于腐蚀造成铜管及管板泄漏，将导致严重的后果，威胁着发电机组的安全运行，也直接影响发电厂的经济效益。因此对凝汽器采用防腐蚀措施是十分必要的。

    目前采用的凝汽器防腐蚀措施，除了在冷却介质方面进行适当的防垢、防腐处理外，还有的采用阴极保护，即电化学保护技术，和涂料涂装保护方法等。

    阴极保护技术能有效、经济、方便地控制和减缓凝汽器腐蚀。阴极保护原理［1］、［2］是基于金属腐蚀的电化学理论，由外部向介质中被保护的金属结构提供直流阴极电流，使金属电位降低(阴极极化)，这样从根本上降低了金属的腐蚀倾向和腐蚀速率，达到防止和减轻金属腐蚀的效果。

    根据外部提供阴极电流方式的不同，阴极保护方法可分为牺牲阳极法和外加电流法两种。牺牲阳极法是用一种更活泼的金属或合金与被保护金属连接在一起，依靠该合金不断地腐蚀溶解产生电流来保护被保护金属。对于电导率较低的淡水，由于牺牲阳极驱动电压较小，输出电流有限且不能调节，保护范围有限［3］，安装时必须在水室内壁焊接数量较多的固定牺牲阳极块的安装架，并且牺牲阳极块的设计寿命一般不超过3 a，需定期更换。因此牺牲阳极保护法一般只用于小型凝汽器，或用于如海水，苦咸水等含盐量高、电阻率低的介质设备上。外加电流阴极保护是依靠外部的直流恒电位电源提供阴极保护电流，电源正极与安装于凝汽器内的辅助阳极相连，负极接被保护凝汽器外壳。这种方法输出电流大，且可调，电位可自动控制，使用寿命长达15～20 a。一般在大型凝汽器上需要使用这种阴极保护系统。

    另一种目前使用的采用涂料涂装来防止管板腐蚀的方法，由于涂料本身的性能及施工工艺的原因，采用涂料防止凝汽器管板腐蚀往往会出现严重的局部腐蚀问题。从腐蚀电化学的角度来考察，在涂层表面存在局部微孔的地方，由于微孔处金属的腐蚀电位较其附近有涂层的金属腐蚀电位负，这样便形成了局部腐蚀微电池，这种腐蚀微电池是由大阴极小阳极组成的。这种大阴极小阳极的腐蚀形态是各种腐蚀形态中最危险的，能使金属在很短的时间内腐蚀形成深坑，从而使凝汽器管板腐蚀损坏更严重。

2 凝汽器阴极保护技术应用

2.1 凝汽器概况

    安阳发电厂7号机为100 MW凝汽式火力发电机组，凝汽器为对分双流表面式，所用的铜管牌号为HSn- 70-1A型，铜管数量为10 336根，冷却面积为6 815 m2。冷却水补充水源污染日益严重，导致凝汽器铜管腐蚀 。1992年该机组凝汽器更换全部铜管后使用仅两年即开始发生点蚀穿孔泄漏，至1997年就因铜管泄露停机9次 。同时7号机组凝汽器的管板曾于1997年涂刷了涂料，然而仅一年后，管板表面就出现了明显的局部腐蚀(见图1)。7号机组的铜管腐蚀泄漏及管板的腐蚀使得机组难以安全连续经济满发，成为完成发电计划的重大障碍 。为防止腐蚀继续扩展，决定对7号机组凝汽器采用外加电流阴极保护技术与耐蚀涂料涂装的联合防蚀保护措施。

                                 

2.2 凝汽器阴极保护防蚀系统
    凝汽器外加电流阴极保护系统［4］主要由自动控制的恒电位仪、辅助阳极及参比电极等组成。阴极保护系统的恒电位仪采用了武汉大学(武汉水利电力大学)与中国科学院共同研制开发的CPS型自动控制的恒电位仪。

    辅助阳极选用武汉大学与中国科学院共同研制开发的新型贵金属铂铌阳极，这种阳极属于不溶性阳极，可保证长期使用，具有排流量大，电流发射均匀、覆盖面积大、消耗量低、可靠性高、重量轻、安装方便、机械性能稳定等特点。

    参比电极采用了在淡水中电极电位稳定、电位波动小的高纯锌材料。电极设计成有特殊密封结构的直棒型。

    根据凝汽器的结构、冷却水质和水室中水动力工况等因素，阴极保护系统设计为多点分散控制式。

    为了保障和增强管板、铜管管束端部及胀口的保护，也为了减少阴极保护装置的功率，在凝汽器中设计了在水<