凝汽器的腐蚀与防护课件

1、凝汽器的腐蚀与防护电厂化学本章主要内容 凝汽器管材1 凝汽器管的腐蚀形态2 凝汽器管的选用3 凝汽器腐蚀的防止417.1 凝汽器管材黄铜+白铜黄铜：铜和锌为主要成分。分为普通黄铜和特殊黄铜（加锡、铝、砷等）；白铜：铜和镍的合金。凝汽器主凝结区用黄铜，空冷区和顶部几层用白铜。奥氏体不锈钢在188（Cr18Ni8，相当于TP304不锈钢）基础上改良；在淡水、微咸水、咸水中使用的奥氏体不锈钢主要是Fe-Cr-Ni系合金，即美国AISI300系列不锈钢。工业纯钛高纯钛强度低、塑性好，耐腐蚀。工业纯钛含少量铁、硅、碳、氮、氢、氧等杂质，增大了强度，但降低了塑性。凝汽器管多选用日、美、法、英等国符合AST

2、M SB 338 Gr. 2标准的焊接钛管。不锈钢工业纯钛铜合金铜管不锈钢管钛管17.2 凝汽器的腐蚀形态 铜管的腐蚀形态凝汽器铜管的结垢、腐蚀引起泄漏，污染凝结水，导致给水水质恶化，造成给水系统、锅炉、汽轮机等设备的腐蚀与结垢。铜管的腐蚀过程与铜管表面保护膜的性能有关。如果铜管表面在运行初期已形成一层良好的保护膜，一般就不会再发生均匀腐蚀。对于局部腐蚀，也只有在保护膜被损坏破裂的情况下才发生。铜管的腐蚀与pH值、腐蚀性离子的浓度（如Cl、SO42）、溶解在水中的腐蚀性气体浓度、水的流速等因素有关。凝汽器铜管在冷却水中的腐蚀可分为均匀腐蚀和局部腐蚀两类。均匀腐蚀常常使铜管以极缓慢的速度溶解，相

3、对而言，局部腐蚀更为危险，常导致铜管的腐蚀泄漏。下面介绍几种有代表性的腐蚀形式：17.2 凝汽器的腐蚀形态 铜管的腐蚀形态1）点蚀凝汽器铜管在冷却水中发生的点蚀比较隐蔽，但又是危害较大的一种腐蚀。因它的腐蚀部位尺寸很小，像针孔，但它的腐蚀速率很快，在很短时间里就可以使凝汽器管壁穿孔。点蚀大多集中在水平管道的底部，呈半球状。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CuCO3Cu(OH)2和白色的碳酸钙CaCO3。2）脱锌腐蚀黄铜是铜锌合金，黄铜中的锌被单独溶解的现象，称为脱锌腐蚀。原因是合金中锌电位较低，因电化学作用而被选

4、择性腐蚀。17.2 凝汽器的腐蚀形态 铜管的腐蚀形态3）冲刷腐蚀铜管受到含有气泡和固体杂质水流的剧烈冲刷时，表面保护膜局部遭到破坏。膜破坏部位的金属在冷却水中具有较低的电位而成为阳极，保护膜未被破坏的部位电位高成为阴极，形成许多腐蚀原电池而产生腐蚀。这种类型的腐蚀是金属在机械和电化学共同作用下产生的，通常称之为冲刷腐蚀。冲刷腐蚀发生的特征是在铜管内表面有连成片的高低不平的凹坑。将铜管纵向剖开，就能发现凹坑具有与水流方向相同的方向性.17.2 凝汽器的腐蚀形态 铜管的腐蚀形态4）沉淀腐蚀冷却水中泥砂、贝壳、水生物等固体物质沉积在铜管内壁上后，起到了屏蔽作用，阻碍氧向下面金属表面的扩散。这样，沉积

5、物下缺氧的金属部位电位较低，成为腐蚀电池的阳极区，富氧的沉积物周围成为阴极区，发生电化学腐蚀。 17.2 凝汽器的腐蚀形态 铜管的腐蚀形态5）应力腐蚀应力腐蚀破裂是由于铜管中潜存拉伸应力，且水中具有侵蚀性介质共同作用而产生的。应力产生主要来自两个方面：一是铜管在拉制加工时会留下残余应力；二是在搬运、安装时会产生外加应力。冷却水中的侵蚀性介质主要是NH3，在有氧条件下，NH3能引起具有一定内应力的铜管发生应力腐蚀破裂。应力腐蚀破裂特征是破裂方向垂直于拉伸应力方向，裂纹以沿晶裂开为主，也可能是穿晶裂开。17.2 凝汽器的腐蚀形态 铜管的腐蚀形态6）腐蚀疲劳凝汽器铜管在运行中受汽轮机高流速排汽的冲击

6、，发生管束振动，而管中部振动最剧烈。铜管在遭受这种交变应力的作用下，表面膜发生破裂，产生局部腐蚀，使管材疲劳极限降低，最后破裂。 腐蚀疲劳多在铜管中部出现横向裂纹，裂纹较短，分支较少或无分支，并呈穿晶腐蚀特征。有时表面出现一些针孔状孔洞，孔洞周围无腐蚀产物，在铜管外侧还能发现铜管互相摩擦而减薄的迹象。 17.2 凝汽器的腐蚀形态 铜管的腐蚀形态7）氨蚀用N2H4进行化学除氧和用NH3调节给水pH值的电厂，在凝汽器空冷区和抽出区会有NH3的局部浓缩，在O2和CO2存在的条件下，氨对铜管产生剧烈腐蚀。氨蚀特征为铜管外壁均匀变薄，有时在管壁上形成横向条状腐蚀沟，最常见的是在隔板边缘处产生沟槽，沿管周

7、围呈环状。 17.2 凝汽器的腐蚀形态 铜管的腐蚀形态1）点蚀和缝隙腐蚀 影响因素包括材质和介质。不锈钢的钝化处理。对于合金含量较低且不含钼的不锈钢材料，虽然表面具有较致密的氧化膜，但在Cl-的作对于合金含量较低且不含钼的不锈钢材料，虽然表面具用下很容易发生坑点腐蚀，继而诱导应力腐蚀。在不锈钢材料中，加Mo的材料比不加Mo的材料在耐点腐蚀性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑点腐蚀的性能越好。而点腐蚀是诱发应力腐蚀的起源，当钢中的Mo含量3%时，就能达到充分阻止Cl-向材料基体渗透的作用。17.2 凝汽器的腐蚀形态 不锈钢管的腐蚀形态1）点蚀和缝隙腐蚀在奥氏体不锈钢中，Ni的主要作用是形成并稳

8、定奥氏体，使钢获得完全奥氏体组织，提高材料的韧性，同时可以起到很好的抗氧化腐蚀能力。但普通奥氏体钢中的Ni在有Cl-腐蚀的环境中起不到抗点腐蚀的作用。环境因素主要有Cl、SO42、pH值、溶解氧量、流速和温度。Cl含量越高，pH越低，不锈钢管越容易发生点蚀和缝隙腐蚀。17.2 凝汽器的腐蚀形态 不锈钢管的腐蚀形态2）晶间腐蚀不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。腐蚀介质作用下，贫铬区会失去耐腐蚀能力，

9、而产生晶间腐蚀。 17.2 凝汽器的腐蚀形态 不锈钢管的腐蚀形态3）应力腐蚀Cl-对奥氏体不锈钢的应力腐蚀破坏性极大。奥氏体不锈钢应力腐蚀的重要变量是温度、介质、非金属夹杂物的形态/大小和分布以及加工应力的影响。应力腐蚀的破裂方向一般与应力的作用垂直，并呈树枝状扩展。应力来源于冷变形、焊接和金属钝击后的残余应力等，这些应力的产生使金属内部稳定的组织得到了破坏，导致晶粒在应力方向的作用下位错而形成滑移台阶，这些滑移台阶的构成给Cl-带来了吸附和渗透的机会。17.2 凝汽器的腐蚀形态 不锈钢管的腐蚀形态钛管的耐腐蚀性：钛表面有一层稳定的、保护性好、接合力强的氧化膜。钛的新鲜表面一旦暴露于大气或水中

10、，立即自动形成新的氧化膜。钛在天然水和高温水蒸气中几乎不会发生任何形式的腐蚀。钛是所有天然水中最理想的耐腐蚀材料，海水中尤为突出。17.2 凝汽器的腐蚀形态 钛管的腐蚀性参考DL/T 712-2000火力发电厂凝汽器管选材导则：应根据冷却水性质，管材的耐蚀性，凝汽器管的使用年限、价格和维护费用及凝汽器结构等因素，通过全面的技术经济比较，合理地选取凝汽器管材；确保在采取正确维护措施的条件下，凝汽器管不出现严重腐蚀和泄漏，使用寿命20年以上。17.3 凝汽器管的选用 基本原则除合理选用管材和冷却水的缓蚀剂处理外，还可采取胶球清洗、硫酸亚铁成膜、阴极保护等防护措施。17.4 凝汽器腐蚀的防止17.4

11、 凝汽器腐蚀的防止 胶球清洗原理：用发泡橡胶制成的圆球对铜管水侧表面进行清洗。胶球多孔，吸满水后密度接近水，可随冷却水流通过铜管；直径比凝汽器铜管大约1mm且能压缩，所以对管壁有连续擦洗作用；对恢复凝汽器真空度和防止凝汽器管沉积腐蚀非常有效。17.4 凝汽器腐蚀的防止 胶球清洗原理：可以间接减少冷却水氯化处理中的加氯量，甚至可以不加氯；FeSO4表面保护处理时加胶球清洗，可以改善表面保护膜质量，提高成膜效果。17.4 凝汽器腐蚀的防止 胶球清洗胶球的清洗作用Different Balls 各种类型的胶球冷凝管的污垢Before Using the CTCS 在不使用胶球系统的情况下冷凝管的污垢

12、After Using the CTCS优秀胶球清洗系统所应具备的特点TAPROGGE胶球对硬垢的清洗作用TAPROGGE胶球对钛管的清洗作用胶球清洗系统：由循环泵、加球室、胶球回收器和凝汽器组成一个循环回路。胶球在循环水流带动下，反复擦洗凝汽器管。胶球回收器结构：固定式结构：锥形，不运行时产生阻力，消耗能量；活动板式结构：不运行时合上，减少水流阻力。17.4 凝汽器腐蚀的防止 胶球清洗胶球回收器结构：17.4 凝汽器腐蚀的防止 胶球清洗倒V型胶球回收器结构：17.4 凝汽器腐蚀的防止收球网板工艺条件：胶球清洗的频率、每次清洗的持续时间和投球量应根据凝汽器管内附着沉积物的种类以及沉积速度等，通

13、过试验确定。17.4 凝汽器腐蚀的防止 胶球清洗一般，每台凝汽器所需胶球数量为凝汽器管总数的5%10%；每清洗一次，可持续0.5h左右，平均每根管通过35个胶球；清洗的频率，从每天一次到每周一次。17.4 凝汽器腐蚀的防止 胶球清洗清除死角；消除水中垃圾；不过度清洗；慎用金刚砂球。 注意事项：利用硫酸亚铁溶液在铜管表面形成一层铁氧化物保护膜，可有效解决凝汽器铜管的多种腐蚀问题。17.4 凝汽器腐蚀的防止 硫酸亚铁成膜原理双层氧化膜：外层，Fe2+氧化生成的无定形或微晶的羟基氧化铁（FeOOH）膜，厚约50m；内层，铜管自身的氧化膜，主要Cu2O和少量锌的氧化物和氢氧化物，极少量水合氧化铁，厚约

14、1015m；内外交界层处铁、铜、锌等元素交错分布，紧密地将两层联系在一起。 Fe2+ + 4OH- + 0.5O2 2FeOOH + H2O17.4 凝汽器腐蚀的防止 硫酸亚铁成膜原理形成良好水合氧化物膜的前提：铜管表面有一层新鲜、完整、清洁的Cu2O膜，因其表面带正电，有利于带负电FeOOH胶体的沉积。如果铜管表面比较清洁，不需酸洗，只需胶球清洗；有时，胶球清洗后也可以1%NaOH循环清洗2h，排放后用冷却水冲洗；若铜管表面较脏，则必须酸洗。酸洗后用水清洗，然后用0.5%1%NaOH循环清洗2h，再用水冲洗。影响因素：主要有亚铁离子浓度、水解氧化时间、水温、pH值、溶解氧含量和水的流速等。17.4 凝汽器腐蚀的防止 硫酸亚铁成膜Fe2+浓度越大，生成FeOOH的量越多；但量多大，pH下降多，不利于FeOOH生成；该反应需要时间，但不是很长，注意加药点位置；FeOOH的形成随水温升高而加快，一定范围内随pH升高而增大。但过高或过低的水温和pH对成膜都不利。17.4 凝汽器腐蚀的防止 工艺一次成膜工艺：新机组投产前或停机检修时，用大剂量硫酸亚铁溶液对清洗后的铜管直接进行循环成膜处理。工艺步骤：胶球擦洗预处理（形成Cu2O膜）硫酸亚铁成膜（工艺条件见表17-7）通风干燥运行中成膜工艺：机组运行中向循环冷却水中投加小剂量的硫酸亚铁溶液对