汽动给水泵汽轮机叶片腐蚀原因的探讨

1、    汽动给水泵汽轮机叶片腐蚀原因的探讨    闫一博 何海鹰 王成【摘  要】本文主要通过分析小汽轮機叶片腐蚀原因，提出相应的适当措施可避免或减轻腐蚀，从而防止小汽轮机发生叶片断裂等严重事故。【关键词】汽动给水泵;汽轮机;叶片;腐蚀;原因0电厂汽轮机服役状况热力发电力汽动给水泵汽轮机（以下简称小机）的汽源主要为抽汽，易出现过热度低的现象形成湿蒸汽，同时小机与主机（与发电机配套的汽轮机）相比转速更高（小机最高转速达5200r/min，主机一般为3000r/min），容易引起小机叶片腐蚀甚至发生叶片断裂等事故，给电厂的安全运行带来严重威胁。某厂

2、2号机组为600mw汽轮发电机组，锅炉为hg-2008/17.4-ym5型，最大连续蒸发量2008t/h，额定蒸发量1757t/h，给水温度280.3。汽轮机型号tc4f-40，为一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、双背压冲动凝汽式。该机组在最近一次大修时，对小机进行了揭缸检查，在对小机叶片逐级检查后发现，其第4级至第12级均存在不同程度的腐蚀。1小机叶片的材质及制造工艺为适应汽轮机采用不同参数的蒸汽、高转速运行的情况，转子采用高强度合金钢为材料的整锻转子，其直径小，为无中心孔的实心转子。正常运行的转速范围较宽，所以转子上的动叶片全部采用不调频叶片，选用具有较高的热强性、良好的减振性和抗腐蚀性的

3、马氏体型耐热不锈钢制造，第1至第9级为直叶片，末两级为扭叶片。叶根采用外包双菌型叶根，在叶片的顶端装有围带，围带和叶片分组铆接在一起。2小机叶片腐蚀状态和腐蚀产物分析2.1小机叶片腐蚀状态对小机叶片腐蚀情况的检查结果见表1。2.2小机叶片腐蚀产物成分分析由该厂2号机组小机第8级叶片腐蚀产物的x射线荧光测试分析相关结果可知：小机第8级叶片腐蚀产物主要成分是铁的氧化物及叶片本体的其余金属元素，还有少量硅、磷和钠，氯含量占0.17%。从腐蚀产物成分来看，水汽中氯离子对小机叶片产生了一定的腐蚀。3小机叶片腐蚀特定服役环境分析根据叶片外观检查、腐蚀产物分析、运行工况等因素综合分析，小机相比较主机而言更易

4、发生腐蚀，主要表现在：1）小机在启动冲车时和正常运行工况与大机存在差别，一般小机启动时均为冷态，冲车时蒸汽瞬间接触温度较低的叶片可使其形成湿蒸汽，小机在冲车及运行时蒸汽参数在后几级蒸汽过热度降低，发生蒸汽带水尤其在末级已经是饱和蒸汽，在此状态下易发生腐蚀。2）在北方冬季供暖季节辅助蒸汽用汽量大且机组负荷低时，辅助蒸汽时蒸汽参数也会降低，此时利用辅助蒸汽冲车时小机后几级叶片发生腐蚀相对更严重。3）炉内水工况对蒸汽的影响：该型锅炉由于汽包分离器数量少，分离效果差，蒸汽携带盐量大，机组在大修揭缸时都发现汽轮机积盐严重。因此改变炉内处理方式，停止加磷酸三钠，仅在给水中加入氨水，1年后在炉水中加氢氧化钠

5、，在此工况下大机积盐情况减轻，但不论是全挥发处理还是氢氧化钠处理，蒸汽更容易携带氯离子，在防腐蚀方面均不如低磷酸盐处理也是引起小机腐蚀的主要原因。4）在小机停运期间，由于真空破坏，空气中的氧和二氧化碳进入，加之小机外在潮湿的气氛中，点腐蚀会加剧。4小机叶片腐蚀类型和机理分析4.1低温氧腐蚀及原因分析小机叶片在发生酸性腐蚀后露出银灰色钢铁基体，发生氧腐蚀呈砖红色，低温溶解氧腐蚀是1种电化学腐蚀，铁和氧形成2个电极，组成腐蚀原电池。在腐蚀电池中铁的电极电位总是比氧的电极电位低，所以铁是电池的阳极，遭到腐蚀。其反应如下：fefe2+2e;氧为阴极，发生还原反应：o2+2h2o+4e4oh-。钢铁发生

6、氧腐蚀时，常在其表面形成许多直径为130mm不等的小型鼓包，鼓包表层颜色由黄褐色到fe2o3砖红色不等，次层是fe3o4黑色粉末状腐蚀坑。4.2酸腐蚀及原因分析蒸汽在小机的做功过程中还经历相变过程，在小机后几级有一部分凝结成水滴，在最初凝结成的水滴中，往往含盐量很高，具有较强的腐蚀性。由于蒸汽中的各种盐类和无机酸等的汽、水分配系数都非常低，通常都在10-4数量级以下，也就是说，这些盐类和无机酸更倾向于溶解于液相中。所以，小机的初凝水不再是一般意义的凝结纯净水而是盐水，这样初凝水中浓缩的盐类和酸性物质如果没有被碱性物质中和，则初凝水会呈酸性，甚至成为较高浓度的酸液，只有在初凝水被带到温度更低的区

7、域才被稀释。在低温时，二氧化碳的分配系数远大于氨的，因此当水中同时有二氧化碳和氨时，在热力系统汽、水发生相变的部位的水和汽中，二氧化碳与氨含量的比值也会改变。因此，在小机尾部的湿蒸汽区域，氨大部分存在于气相中，二氧化碳大部分存在于液相中，即使给水中加入的氨量是足够的，初凝水中的氨量却明显不足。实际上，小机初凝水的ph值可能降到中性或酸性，并含有cl-、 、 、 、ch3coo-、cuo和o2等，可发生各种类型的腐蚀，但主要是酸腐蚀。酸性腐蚀主要以盐酸腐蚀为代表。cl-进入水汽循环系统主要有2个途径：一是cl-是一价阴离子，最容易穿过凝结水精处理进入水汽循环系统;二是凝汽器泄漏，无论向锅炉里漏入

8、何种氯化物（cacl2、mgcl2、nh4cl），在初凝水中都表现为hcl。有机酸一般不会使小机发生酸性腐蚀。腐蚀部位主要发生在小机后几级的动、静叶片、隔板以及排汽室缸壁等部位。受腐蚀部件的保护膜被全面或局部破坏，金属晶粒裸露，表现为银灰色，类似酸洗后的表面。如果这些部位已经有垢附着，则会使垢呈酸性。在小机停运后由于有空气进入，这些垢类大都吸潮性很强，通常会在小机停运后仍然发生酸性腐蚀，并使金属表面的颜色由银灰色变为铁锈红色。4.3点腐蚀及原因分析初凝区最容易发生点腐蚀。点腐蚀可以发生在小机的运行过程中，也可发生在停运过程中。初凝水中的盐类，特别是含cl-和 的盐是产生点腐蚀的腐蚀介质。在汽轮

9、机的运行过程中由于负荷的变化，初凝水区域会发生变化，部分初凝水可能被蒸干，形成含盐量很高的盐水。如果该区域有黏附性的垢附着，点腐蚀就会加剧。在停运期间，由于真空破坏，导致空气中的氧和二氧化碳进入汽轮机，在潮湿的气氛中，点腐蚀就会加剧。4.4叶片的水滴磨蚀及原因分析由于无机酸、无机酸盐的汽、水分配系数非常小，非常倾向于进入初凝水中，所以在蒸汽从汽轮机排出前，蒸汽中的这些杂质几乎完全富集到湿分中。而氨的汽水分配系数较大，几乎全留在蒸汽中。甲酸、乙酸虽然不象无机酸那样汽、水分配系数非常小，但也小于1，溶入湿分中的量也要比留在蒸汽中的量多，这样湿分中有较高的杂质浓度和较低的ph值。由于蒸汽流过汽轮机时流速较高，含有盐分、低ph值的水滴流过小机就会对末级叶片产生严重的