元宝山发电厂3号机凝汽器铜管腐蚀的研究及防治方法

电力18讯：    摘要：本文对元宝山发电厂3号机组凝汽器铜管频繁腐蚀泄漏的现状、腐蚀造成的原因及腐蚀机理进行了分析，并针对铜管涡流普查检测的结果提出了处理意见及防止铜管进一步腐蚀的措施。

关键词：凝汽器铜管 腐蚀原因 防治方法

1 前言
元宝山发电厂3号机组为国产600MW机组，锅炉由哈尔滨锅炉厂设计制造，型号为HG-2008/18.2-HM3 的亚临界一次中间再热控制循环汽包炉，主蒸汽流量、压力和温度分别为2008t/h、18.2MPa和540℃。汽轮机由哈尔滨汽轮机厂制造，型号为：N600-16.7/537/537-Ⅰ，型式为：亚临界、中间再热、四缸、四排汽、单轴、冷凝式，额定功率600MW，主蒸汽流量1780t/h。与汽轮机配套的凝汽器型号为：N40000－1型，型式为双壳体、双背压、双进双出、水平折返式。凝汽器冷凝区铜管材质为HSn70-1A黄铜管，铜管数量27580根，最外圈铜管尺寸为Φ28.89mm×1.65mm×14907mm，其余尺寸为Φ28.4mm×1.3mm×14907mm；空抽区铜管材质为B30白铜管，铜管数量为2724根，铜管尺寸为Φ28.4mm×1.3mm×14907mm。

3号机组凝汽器自1997年投运以来，凝汽器铜管经常出现泄漏现象，并且日趋严重，运行6年多来，已经查出并堵塞漏泄铜管328根，其中1号水室最严重。虽然每次机组大小修都要对凝汽器进行查漏处理，但机组运行过程中凝汽器仍然处于长期微漏的状态，凝结水阳离子电导率经常在0.5~0.7μs/cm左右，影响了凝结水精处理的运行周期，而凝结水精处理系统传脂或管式过滤器反洗时，会导致较差的水质由旁路进入系统，加重了锅炉的腐蚀结垢及汽轮机叶片的积盐和腐蚀，给机组的正常运行带来了一定的影响。

2　铜管的涡流探伤检测及腐蚀特征
为了全面掌握凝汽器铜管的腐蚀情况，以便对凝汽器进行有针对性的治理，我厂委托西安热工研究院，在3号机组大修期间，从8月20日至9月8日对#3机组凝汽器四个水室的铜管采用电脑多频涡流检测仪进行全面涡流检测，对监测结果统计如下：

表1：检测结果统计一览表



注：泄漏管―指已经腐蚀穿透或几乎腐蚀穿透的管子；

重伤―指剩余壁厚小于40％；

轻伤―指剩余壁厚在40％～85％之间；

通过对3号机组凝汽器铜管的全面涡流检测，发现冷凝区的HSn70-1A黄铜管目前的腐蚀损伤已经非常严重，而空抽区的B30白铜管则没有明显的腐蚀。共检测出剩余壁厚小于40％的黄铜管941根，其中有200多根已经腐蚀穿透，抽管检查其主要腐蚀损伤形式为点腐蚀穿孔，腐蚀严重的铜管在1米的长度内腐蚀坑点竟多达4～5个。其腐蚀特征是：从腐蚀损伤管的分布来看，进水室较出水室严重（即#1、#2水室较#3、#4水室严重）；从每个水室看，下部较上部严重，两侧较中间严重；从每根管来看，进水端较出水端严重。

3　点腐蚀的机理
凝汽器铜管在冷却水中发生的点腐蚀是比较隐蔽，但又是危害较大的一种腐蚀形式。因为它腐蚀部位的尺寸很小，腐蚀坑大小往往只有1～2mm，但它的腐蚀速度很快，可以在相当短的时间里就使凝汽器管壁穿孔损坏。有许多因素都会促进凝汽器铜管的点蚀，如管内有污泥沉积以及疏松多孔沉积物附着在管壁上，造成沉积物下和溶液本体间金属离子或供氧浓度有差异，形成腐蚀原电池而导致局部铜管管壁腐蚀。受污染的冷却水中的硫化物会破坏铜管上原有的保护性氧化膜，因而也会促使铜管发生点蚀。此外温度差别引起热偶腐蚀电池，往往造成铜管的高温部位发生点蚀。

凝汽器中，铜管的点蚀坑大多集中分布在水平管道的底部。点蚀坑大致呈半球形或茶盘形。点蚀坑中腐蚀产物的结构和排列具有如下特征：点蚀坑的底部有白色的氯化亚铜CuCL沉淀，其上有疏松的红色氧化亚铜Cu2O结晶，蚀坑表面上盖有一层绿色的碱式碳酸铜CuCO3・Cu（OH）2和白色的碳酸钙CaCO3。

点蚀通常起源于铜管表面原有氧化膜的破裂处，这里铜管的电位较负，铜发生氧化生成了Cu＋离子以及由于水中有氯离子而生成氯化亚铜，并继续水解生成更稳定的氧化亚铜：

2CuCL+H2O=Cu2O+2H＋+2CL-

腐蚀的二次过程形成碱式碳酸铜和碳酸钙等盐类：

4CuCL+Ca（HCO3）2+ O2=CuCO3  。Cu（OH）2+ CaCO3+2 CuCL2

铜管表面的氧化亚铜膜在点蚀的形成过程中起了特殊的作用，它的外表面起阴极作用，内表面起阳极作用，成为一种双极性的膜电极，从而在蚀坑内溶液酸性条件下形成基本金属铜的自催化氧化而直至管壁穿透。

4　造成铜管点腐蚀的原因分析
根据腐蚀损伤铜管的分布特征以及腐蚀损伤的具体形态对腐蚀原因分析如下：

4.1 根据下部较上部腐蚀严重以及进水室较出水室腐蚀严重的现象，初步分析认为主要是由于沉积物下腐蚀所致。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。循环冷却水水质、杀菌处理、阻垢处理、循环水流速、清洗情况(胶球清洗、高压水冲洗等)以及凝汽器的停用等都是影响沉积物形成的因素。循环冷却水中的污<