凝汽器铜管结垢可造成 凝汽器铜管腐蚀分析及改造方案

　　摘 要铜合金一直是我国火力发电厂凝汽器的首选管材,而氯离子对铜合金管材的腐蚀是火电厂循环冷却水系统的主要腐蚀性因素,已成为影响高参数大容量发电机组安全运行的主要因素之一。详细介绍凝汽器铜管大面积腐蚀失效的原因和处理方案工艺。
　　关键词凝汽器;铜管腐蚀;工艺
　　中图分类号TK264.11文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0120-02
　　
　　1基本概况
　　我司两台哈汽生产的150MW汽轮机组04年投产,单壳体、对分双流表面式凝汽器,主要由壳体、进出水室、后水室、前后管板、中间管板、冷却管和凝结水聚集器等组成,附属设备由进、出水蝶阀、胶球清洗装置等。凝汽器壳体由钢板焊接而成,体内布置四组冷却管束,管束中间为空冷区,由此引出抽空气管,冷却管采用胀接固定。
　　凝汽器主要技术参数:
　　冷却面积:8700m2;
　　冷却管总数:14550根;
　　冷却管材质:HSN70-1AB、Bfe30-1-1;
　　冷却管规格:Φ25×1(主凝结区、空冷区),Φ25×1.5(顶部三排及通道外侧);
　　水室设计压力:0.245MPa;
　　凝汽器背压:0.0062MPa;
　　循环水入口温度:25℃。
　　机组自投运以来,多次发现管口和胀口部位出现渗漏现象。到08年初,泄漏的频率逐渐增加,泄漏铜管的数量也逐渐增多,泄漏量不断增大。泄漏部位从管口向中间发展,还发生铜管从中间断裂现象。据统计从2005年开始至2008年初,2台机组共发生过14次铜管泄漏。刚开始还能靠加锯木屑堵漏,随着泄漏量不断增大,只能退出凝结器单边查漏,严重影响了机组的安全和经济运行。
　　2腐蚀原因分析
　　我司位于珠江三角洲西部,生产用水都取自珠江支流潭江的银洲湖,离崖门出海口不足50公里。银洲湖每天都会出现2次涨潮海水倒灌,这时江水的Clˉ含量大大超标。一年中,有4个月Clˉ浓度超过2000mg/L。近年来,每年年底都出现咸潮,导致循环冷却水Clˉ浓度最高可达6900mg/L。
　　研究表明,Clˉ对铜合金的腐蚀与钝化金属在含Clˉ溶液中的孔蚀机理一样,是Clˉ对表面膜的局部破坏而造成的,这种侵蚀主要表现为铜表面Cu2O被Clˉ侵蚀而生成CuCl。
　　这种侵蚀分两种情况:
　　一种是铜表面保护膜处于婴儿期阶段的侵蚀
　　2Cu+2Cl--2e→2CuCl→Cu2O+2HCl(阳极过程)
　　另一种是铜表面保护膜处于成熟期阶段的侵蚀
　　2CuCl→Cu+CuCl2
　　CuCl+Cl-→CuCl2
　　 两类反应都会对铜表面膜造成破坏。由上述腐蚀机理分析可知,铜管呈渐变性腐蚀特征,周期性或季节性的冷却水污染,加快了腐蚀的过程。
　　3改造处理方案
　　经过采用先进的涡流检漏技术全面查漏、抽样检查和分析研究后,公司决定将#5、6机凝汽器HSn70-1AB锡黄铜管全部更换为HAL77-2铝黄铜管,杜绝凝汽器铜管的腐蚀、泄漏以及管口、胀口部位的渗漏。该牌号铜管能短期在Clˉ含量20000-25000mg/L的冷却水中使用,在我司25MW小机组上使用了十多年;同时,对铜管内壁做全面化学清洗及一次性镀膜并对管板、水室和管口进行防腐处理,以达到延长使用寿命的目的。
　　3.1凝汽器铜管更换工艺
　　新铜管安装前需逐一检查,确保内外表面应光滑、光亮、干净、圆整、无凹痕及其他缺陷。在穿管之前,要先对腐蚀管板进行修复及打磨,凝汽器汽侧应彻底清扫,清除一切杂物和灰尘,管板孔、隔板孔必须符合要求,不能有毛刺、油污、氧化皮及铁屑等杂物。新铜管的搬运须每隔2米有一人相抬,确保新铜管在搬运过程中不变形,不振动。穿管时在两端管板和各道隔板处都设专人导向,使铜管对准各道管孔避免冲撞。穿管时检查管端,清理管口毛边,管头应光洁无油垢、氧化层、尘土、蚀坑和纵向沟槽,露出金属光泽,对管子胀接部位,确保其无油、异物及毛刺。穿管时应轻推轻拉,受阻时使用导向器导入。
　　新铜管在正式胀接前,进行试胀工作,且胀口应无欠胀或过胀现象,胀口处管壁胀薄约4%-6%,胀接推荐公式:
　　减薄率(%)=[1-(D-d)/2t]×100%
　　式中:D-管板孔内径
　　d-管子胀后内
　　 t-管子壁厚
　　胀口的胀接深度为管板厚度的75%-90%左右,不允许扩胀部分超过管板内壁,以上试胀工作合格后方可正式胀管。胀口处应平滑光洁,无裂纹和显著的切痕。
　　新铜管安装完毕后必须进行灌水查漏,合格后方执行下一个工序。
　　3.2化学清洗镀膜及其工艺
　　3.2.1化学清洗及镀膜原理
　　清洗工艺为盐酸清洗,镀膜工艺为硫酸亚铁成膜。为了预防铜管的腐蚀和早期泄漏,提高凝汽器铜管的使用寿命,硫酸亚铁成膜是一种行之有效的措施之一。它具有来源广泛,成本低,工艺简单且安全环保可靠,因此在国内外电厂得到十分广泛的应用。
　　铜管的硫酸亚铁造膜处理过程为:将硫酸亚铁水溶液通过凝汽器铜管,在其内壁生成一层含有铁化合物的保护膜,从而防止冷却水对铜管的腐蚀。往铜管中注入一定量的硫酸亚铁溶液,硫酸亚铁溶于水后,会发生以下反应:
　　水解反应:Fe2++2H2O→Fe(OH)2+2H+
　　氧化反应:Fe(OH)2+O2→4FeO.OH+2H2O
　　总反应:4Fe2++O2+6H2O→4FeO.OH+8H+
　　铜管在硫酸亚铁作用下,在其表面原有的氧化亚铜膜上形成一层铁氧化物保护膜。
　　3.2.2清洗成膜工艺
　　整个清洗成膜过程可分为人工清理、水冲洗、酸洗、水冲洗、人工吹球、活化、曝气及成膜。清洗前,固定设备上的阀门、仪表等应进行隔离,以免造成腐蚀和损坏。清洗后的金属表面应清洁,无残碳膜,基本上无残留硬垢,除垢率≥95。用凝汽器管试测量酸洗的平均腐蚀速度应 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文