凝汽器铜管泄漏分析及处理

凝汽器铜管泄漏分析及处理

【摘要】凝汽设备是凝汽式汽轮机的重要辅机，早期的凝汽器都是使用铜管为换热元件，而铜管抗腐蚀差，容易腐蚀泄漏，直接影响整个汽轮机的热经济性和安全性，最后全面更换为不锈铜管。

【关键词】凝汽器；铜管；腐蚀；不锈铜管

随着我国对节能环保的重视，对电厂节能环境要求越来越严格，工业废水必须实现零排放，而凝汽器是通过大量循环水冷却高温蒸汽，是用水大户，所以加强对凝汽设备维护和运行监控，对机组的效率、节能降耗至关重要，云浮电厂营运六台机组都是闭环循环水冷却汽轮机排汽。

1.凝汽器

1.1凝汽器工作原理

汽轮机的排汽进入凝汽器，并凝结成水。当比容很大的排汽在凝汽器中冷却成水时，其体积会急剧缩小（如在0.004MPa下蒸汽被凝结成水时，体积约缩小3500多倍），原来充满排汽的凝汽器便形成了高度真空。排汽凝结时放出的热量，由凝汽器的循环水带走，加热的循环水被送到冷却塔冷却循环再用。

1.2凝汽器设备状况

我厂凝汽器原安装为黄铜管，但由于铜管金属性能不稳，容易产生化学及生物腐蚀、机械或热力损伤，经常出现泄漏，影响机组正常，以我厂#2机组运行情况作说明。

我厂#2机组是1991年12月投产，由于凝汽器铜管结垢腐蚀严重，经常出现泄漏，影响炉水品质，投产不到6年后的1996年10月第一次更换铜管，材质为HSn70-1A，新铜管投运前进行了硫酸亚铁镀膜，1999年再对水室及铜管头进行防腐防冲刷处理。虽然对凝汽器铜管作了镀膜处理，但是铜管的抗腐蚀性能并没得到根本解决，再次频繁泄漏。2006年6月#2机凝汽器第二次换管，全部更换为TP304不锈钢管。

2.#2机凝汽器换铜管泄漏情况

2003年12月换管第一次监督发现铜管有泄漏现象，并利用调峰机会进行了堵漏处理。此后经常发生泄漏现象，具体统计如下：

3.#2机凝汽器铜管泄漏原因分析

3.1冲刷腐蚀和铜管均匀减薄

2004年3月抽取2根腐蚀严重的铜管，剖开后发现均存在1条或2条沟槽，剩余壁厚在0.3～0.5mm，这是材质性能不良被冲刷性腐蚀的结果，其腐蚀形式不同于典型的点状腐蚀。黄铜管在管口是均匀的冲刷腐蚀，管段中部以槽状腐蚀为主，从图4可明显看出铜管腐蚀槽处的减薄近40%。这两种腐蚀主要是以铜管的均匀减薄为主。

2005年6月再次对铜管涡流检测，随机抽查308根，发现缺陷深度≥50%有96根，50～30%有67根，<30%有59根。抽查发现原有的冲刷腐蚀沟槽壁之前明显增宽，局部已减薄穿孔，其中1根铜管在不同位置有4处穿孔。

#2机凝汽器从2004年开始频繁泄漏，铜管已使用近6年，铜管内壁出现大面积腐蚀和局部冲刷腐蚀，使铜管减薄速度加快，导致出现频繁泄漏。

3.2 循环水水质存在一定腐蚀性

动态电化学模拟试验表明，在云浮电厂目前循环水条件下，HSn70-1A黄铜管的腐蚀速率快，可达0.015mm/year，超过标准值0.005mm/year。这是造成#2机凝汽器HSn70-1A黄铜管均匀腐蚀的主要原因。

在管口处水流的扰动和冲刷大，与水的腐蚀共同作用，造成铜管管口处内壁腐蚀较严重，腐蚀也比较均匀。

在铜管中部，铜管腐蚀形貌呈浅而宽（宽约10mm 左右）腐蚀沟槽，沟槽长度超过400mm，沟槽低部呈黄铜的基体黄色，深度一般为0.2～.5mm，沟槽外铜管内壁基本无腐蚀减薄。造成铜管中部腐蚀条纹的原因分析如下：

云浮电厂#2机凝汽器铜管呈水平略带坡度布置，停机时铜管中的水不能排空，在不同铜管部位内积水水位不同。铜管上部无水部分暴露在空气中，铜管内壁有少量水膜，该部位水膜中供氧充分，电极电位为正，发生氧的去极化反应：

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

在积水下的铜管表面水中溶解氧浓度相对较低，电极电位为负，发生铜的氧化反应：Cu-e→Cu+

由于这种氧浓度差电池作用，积水下的铜管加速腐蚀，破坏了铜管表面原有的保护膜。机组投入运行后，由于腐蚀的部位没有保护膜，加上循环水腐蚀性较强，该部位难以形成新的钝化膜，便会继续腐蚀下去；而未腐蚀的铜管上部，其保护膜较完整，电极电位为正，下部已腐蚀铜管电极电位为负，两者构成电池的两极，之间有电偶电流流动，结果进一步加速下部已腐蚀铜管的腐蚀。

通过以上动态电化学分析结果表明，云浮电厂所用循环水具有一定的腐蚀性，铜管在该水质条件下运行的腐蚀速度较快，是造成#2机凝汽器黄铜管出现

均匀腐蚀的主要原因。

腐蚀沟槽的产生原因是停机时铜管内壁部分积水的氧浓差作用引起，在运行时钝化膜完整部位与腐蚀部位产生的电偶作用进一步促进腐蚀沟槽的形成。

4.凝汽器的脏污和清洗

在凝汽器的运行中，由于循环水质不良，其中有悬浮物、有机物、微生物以及钙、镁盐类（多见于闭式循环供水系统）会堵塞或沉积在铜管内侧，使之脏污结垢并腐蚀铜管，从而导致传热恶化，真空下降，影响机组的经济性和出力。当发现真空缓慢下降且传热端差逐渐增大，冷却水温稍有提高以及抽气器抽出的空气温度与冷却水的进口温度之间温差增大时即可判断是凝汽器铜管脏污或堵塞，此时应根据结垢、堵塞的性质及严重程度等，采用一定的方法对凝汽器进行清洗。作为预防性措施，要对凝汽器进行经常性清洗工作。

凝汽器的清洗工作可在停机或正常运行中进行，清洗方法有：（1）机械清洗；（2）酸洗；（3）通风干燥法；（4）反冲洗；（5）胶球清洗等，1～4方法均需在停机或减负荷半边停运下进行，同时消耗很多劳力和时间。云浮电厂现主要采用的是胶球连续清洗，从减少胶球定期清洗频繁启停操作，减少劳力和时间消耗。清洗采用的胶球有硬球和软球两大类，而软球较硬球的清洗效果好，所以清洗一般用软球（海棉球）。运行人员定期回收胶球，清点胶球回收率，及时加入胶球，保证凝汽器清洗工作正常运行。[科]