凝汽器銅管泄漏分析及處理

【摘 要】凝汽設備是凝汽式汽輪機的重要輔機，早期的凝汽器都是使用銅管為換熱元件，而銅管抗腐蝕差，容易腐蝕泄漏，直接影響整個汽輪機的熱經濟性和安全性，最后全面更換為不銹銅管。

【關鍵詞】凝汽器；銅管；腐蝕；不銹銅管

隨著我國對節能環保的重視，對電廠節能環境要求越來越嚴格，工業廢水必須實現零排放，而凝汽器是通過大量循環水冷卻高溫蒸汽，是用水大戶，所以加強對凝汽設備維護和運行監控，對機組的效率、節能降耗至關重要，云浮電廠營運六臺機組都是閉環循環水冷卻汽輪機排汽。

1.凝汽器

1.1凝汽器工作原理

汽輪機的排汽進入凝汽器，并凝結成水。當比容很大的排汽在凝汽器中冷卻成水時，其體積會急劇縮?。ㄈ缭?.004MPa下蒸汽被凝結成水時，體積約縮小3500多倍），原來充滿排汽的凝汽器便形成了高度真空。排汽凝結時放出的熱量，由凝汽器的循環水帶走，加熱的循環水被送到冷卻塔冷卻循環再用。

1.2凝汽器設備狀況

我廠凝汽器原安裝為黃銅管，但由于銅管金屬性能不穩，容易產生化學及生物腐蝕、機械或熱力損傷，經常出現泄漏，影響機組正常，以我廠#2機組運行情況作說明。

我廠#2機組是1991年12月投產，由于凝汽器銅管結垢腐蝕嚴重，經常出現泄漏，影響爐水品質，投產不到6年后的 1996年10月第一次更換銅管，材質為HSn70-1A，新銅管投運前進行了硫酸亞鐵鍍膜，1999年再對水室及銅管頭進行防腐防沖刷處理。雖然對凝汽器銅管作了鍍膜處理，但是銅管的抗腐蝕性能并沒得到根本解決，再次頻繁泄漏。2006年6月#2機凝汽器第二次換管，全部更換為TP304不銹鋼管。

2.#2機凝汽器換銅管泄漏情況

2003年12月換管第一次監督發現銅管有泄漏現象，并利用調峰機會進行了堵漏處理。此后經常發生泄漏現象，具體統計如下：

3.#2機凝汽器銅管泄漏原因分析

3.1沖刷腐蝕和銅管均勻減薄

2004年3月抽取2根腐蝕嚴重的銅管，剖開后發現均存在1條或2條溝槽，剩余壁厚在0.3～0.5mm，這是材質性能不良被沖刷性腐蝕的結果，其腐蝕形式不同于典型的點狀腐蝕。黃銅管在管口是均勻的沖刷腐蝕，管段中部以槽狀腐蝕為主，從圖4可明顯看出銅管腐蝕槽處的減薄近40%。這兩種腐蝕主要是以銅管的均勻減薄為主。

2005年6月再次對銅管渦流檢測，隨機抽查308根，發現缺陷深度≥50%有96根，50～30%有67根，<30%有59根。抽查發現原有的沖刷腐蝕溝槽壁之前明顯增寬，局部已減薄穿孔，其中1根銅管在不同位置有4處穿孔。

#2機凝汽器從2004年開始頻繁泄漏，銅管已使用近6年，銅管內壁出現大面積腐蝕和局部沖刷腐蝕，使銅管減薄速度加快，導致出現頻繁泄漏。

3.2 循環水水質存在一定腐蝕性

動態電化學模擬試驗表明，在云浮電廠目前循環水條件下，HSn70-1A黃銅管的腐蝕速率快，可達0.015mm/year，超過標準值0.005mm/year。這是造成#2機凝汽器HSn70-1A黃銅管均勻腐蝕的主要原因。

在管口處水流的擾動和沖刷大，與水的腐蝕共同作用，造成銅管管口處內壁腐蝕較嚴重，腐蝕也比較均勻。

在銅管中部，銅管腐蝕形貌呈淺而寬（寬約10mm 左右）腐蝕溝槽，溝槽長度超過400mm，溝槽低部呈黃銅的基體黃色，深度一般為0.2～.5mm，溝槽外銅管內壁基本無腐蝕減薄。造成銅管中部腐蝕條紋的原因分析如下：

云浮電廠#2機凝汽器銅管呈水平略帶坡度布置，停機時銅管中的水不能排空，在不同銅管部位內積水水位不同。銅管上部無水部分暴露在空氣中，銅管內壁有少量水膜，該部位水膜中供氧充分，電極電位為正，發生氧的去極化反應：

1/202+2e+H20=20H-

在積水下的銅管表面水中溶解氧濃度相對較低，電極電位為負，發生銅的氧化反應：Cu-e→Cu+

由于這種氧濃度差電池作用，積水下的銅管加速腐蝕，破壞了銅管表面原有的保護膜。機組投入運行后，由于腐蝕的部位沒有保護膜，加上循環水腐蝕性較強，該部位難以形成新的鈍化膜，便會繼續腐蝕下去；而未腐蝕的銅管上部，其保護膜較完整，電極電位為正，下部已腐蝕銅管電極電位為負，兩者構成電池的兩極，之間有電偶電流流動，結果進一步加速下部已腐蝕銅管的腐蝕。

通過以上動態電化學分析結果表明，云浮電廠所用循環水具有一定的腐蝕性，銅管在該水質條件下運行的腐蝕速度較快，是造成#2機凝汽器黃銅管出現均勻腐蝕的主要原因。

腐蝕溝槽的產生原因是停機時銅管內壁部分積水的氧濃差作用引起，在運行時鈍化膜完整部位與腐蝕部位產生的電偶作用進一步促進腐蝕溝槽的形成。

4.凝汽器的臟污和清洗

在凝汽器的運行中，由于循環水質不良，其中有懸浮物、有機物、微生物以及鈣、鎂鹽類（多見于閉式循環供水系統）會堵塞或沉積在銅管內側，使之臟污結垢并腐蝕銅管，從而導致傳熱惡化，真空下降，影響機組的經濟性和出力。當發現真空緩慢下降且傳熱端差逐漸增大，冷卻水溫稍有提高以及抽氣器抽出的空氣溫度與冷卻水的進口溫度之間溫差增大時即可判斷是凝汽器銅管臟污或堵塞，此時應根據結垢、堵塞的性質及嚴重程度等，采用一定的方法對凝汽器進行清洗。作為預防性措施，要對凝汽器進行經常性清洗工作。

凝汽器的清洗工作可在停機或正常運行中進行，清洗方法有：（1）機械清洗；（2）酸洗；（3）通風干燥法；（4）反沖洗；（5）膠球清洗等，1～4方法均需在停機或減負荷半邊停運下進行，同時消耗很多勞力和時間。云浮電廠現主要采用的是膠球連續清洗，從減少膠球定期清洗頻繁啟停操作，減少勞力和時間消耗。清洗采用的膠球有硬球和軟球兩大類，而軟球較硬球的清洗效果好，所以清洗一般用軟球（海棉球）。運行人員定期回收膠球，清點膠球回收率，及時加入膠球，保證凝汽器清洗工作正常運行。 [科]