電站冷凝器用材腐蝕測試方法的研究

張 新,李少華,劉彥鵬,郭婷婷

(1.中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院 火力發(fā)電技術(shù)研究所,北京 102206；2.華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院,北京 102206；3.中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院,北京 102206)

電站冷凝器用材腐蝕測試方法的研究

張 新1,2,李少華3,劉彥鵬1,郭婷婷1

(1.中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院 火力發(fā)電技術(shù)研究所,北京 102206；2.華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院,北京 102206；3.中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院,北京 102206)

為了有效解決國內(nèi)外電站冷凝器管材腐蝕造成的泄漏問題,重點(diǎn)闡述了管材腐蝕機(jī)理、腐蝕形式,以及冷凝器管材腐蝕行為的加速試驗(yàn)方法,指出了室內(nèi)加速試驗(yàn)是最為常用的模擬服役環(huán)境腐蝕加速試驗(yàn)方法,提出了今后電站冷凝器管材腐蝕研究及測試方法的發(fā)展趨勢。

電站冷凝器;腐蝕;電化學(xué);加速試驗(yàn)

ZHANG Xin1,2, LI Shaohua3, LIU Yanpeng1, GUO Tingting1

(1. Institute of Thermal Power Generation Technology, China Datang Coporation Science and Technology Research Institute,

Beijing 102206, China;2. School of Energy Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University,

目前,世界上主流的發(fā)電方式有火力、水力和核能發(fā)電,其中火力發(fā)電約占總發(fā)電量的70%。火力發(fā)電廠是指利用煤炭、石油和天然氣作為燃料的發(fā)電廠,將化石燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為被人類利用的電能[1]?；鹆Πl(fā)電設(shè)備中,汽輪發(fā)電機(jī)組的凝汽器(冷凝器)是凝氣式汽輪機(jī)裝置的重要組成部分,其工作性能直接影響到整個(gè)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行可靠性。該裝置的主要作用是將凝氣式汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成水,形成并保持所要求的真空度。由于凝汽器的銅管的外壁接觸的是高流速的蒸汽及凝結(jié)水,內(nèi)壁則與取自江河湖海的冷卻水相接觸。因而冷凝器銅管面臨十分惡劣的服役環(huán)境,其產(chǎn)生的腐蝕與泄漏問題一直都是各國電廠面臨的防腐難題[2-3]。

國產(chǎn)機(jī)組采用銅管冷凝器十分普遍,但是大多沒有足夠的防腐措施,尤其是采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的機(jī)組,在二次循環(huán)系統(tǒng)中原水蒸發(fā)濃縮后,冷卻水中含鹽量、懸浮物含量增大,導(dǎo)致了銅管凝汽器腐蝕損壞。同時(shí)，不同金屬材料間形成的電位差、冷凝水和蒸汽的侵蝕、冷卻水流的沖擊等因素也使得凝汽器的腐蝕損壞問題變得更為突出。一旦冷凝器因腐蝕造成泄漏、致使冷卻水漏入凝結(jié)水中,將會惡化凝結(jié)水的水質(zhì),造成爐前系統(tǒng)、鍋爐、汽輪機(jī)等腐蝕與結(jié)垢,嚴(yán)重影響整個(gè)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì),發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的腐蝕損壞事故中40%與凝汽器的腐蝕泄漏直接相關(guān)[4]。因而系統(tǒng)地研究冷凝器銅管的腐蝕機(jī)理,對于確保電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的實(shí)際價(jià)值和意義,應(yīng)該給與足夠的重視和關(guān)注。因此，為了有效解決冷凝器銅管因腐蝕造成的泄漏問題,極有必要開展對凝汽器銅管室內(nèi)加速模擬實(shí)驗(yàn),以獲取對熱電廠具有指導(dǎo)意義的數(shù)據(jù),并提出切實(shí)可行的防護(hù)辦法。

1 冷凝器用管材腐蝕行為及機(jī)理研究現(xiàn)狀

在實(shí)際熱電廠汽輪機(jī)凝汽器環(huán)境下影響銅管材料腐蝕的因素眾多,其環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境有一定差異。但是通過控制其中一個(gè)或幾個(gè)因素,在較短時(shí)間內(nèi)探索材料在冷卻水介質(zhì)或濕熱、沖刷環(huán)境中的腐蝕規(guī)律,并通過不同材料的平行比較,能夠推測凝汽器管材耐蝕性行為,以為材料的安全服役提供依據(jù)[5]。

冷凝管所面臨的腐蝕問題與冷凝管所處的工作環(huán)境密切相關(guān),而冷凝管的工作環(huán)境由凝汽器所采用的冷卻系統(tǒng)所決定。

火電廠冷卻系統(tǒng)主要是指汽輪機(jī)排汽端凝汽器冷卻系統(tǒng),它將汽輪機(jī)排出的、已做過功的乏汽冷凝成冷凝水,冷凝水再送回鍋爐中繼續(xù)循環(huán)加熱系統(tǒng)?；痣姀S的冷卻系統(tǒng)有水冷系統(tǒng)和空氣冷卻系統(tǒng)以及將風(fēng)冷和水冷相結(jié)合的蒸發(fā)式冷凝器技術(shù)[6]。

目前,中國火電廠主要采用常規(guī)的水冷卻系統(tǒng),其對于水資源的需求量較大,而國外火電廠已經(jīng)開始應(yīng)用早先用于石油化工行業(yè)的蒸發(fā)式冷卻系統(tǒng)。水冷卻系統(tǒng)是一種將水作為冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)。按供水方式可以分為開式直流冷卻水系統(tǒng)和閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),其中開式直流冷卻水系統(tǒng)直接引入取自自然江河湖海中的水,通過冷卻設(shè)備使用后排至水源的下游,閉式冷卻水系統(tǒng)則是將使用后溫度升高了的冷卻水在專門的冷卻設(shè)備中冷卻,降低溫度后再循環(huán)使用。因而冷卻水常常是含有各種雜質(zhì)成分的天然淡水、苦咸水或者海水,包含有污泥、砂粒和工業(yè)生產(chǎn)的廢渣等無機(jī)物附著物和水藻、微生物等有機(jī)附著物。這些物質(zhì)在凝汽器銅管內(nèi)部附著沉積都會對管材的腐蝕產(chǎn)生嚴(yán)重影響。同時(shí)海水中含有的高濃度氯離子具有很強(qiáng)的侵蝕性,會造成嚴(yán)重的局部腐蝕和點(diǎn)蝕。

空冷系統(tǒng)則是使用空氣作為冷卻介質(zhì)的系統(tǒng),不需要或僅需要少量的冷卻水,適合應(yīng)用于水資源匱乏的地區(qū),但其占地面積較大,造價(jià)昂貴而且易受當(dāng)?shù)貧夂驐l件影響。

蒸發(fā)式冷凝器技術(shù)將冷凝器直接放入冷卻塔中,將風(fēng)冷和水冷相結(jié)合。該系統(tǒng)主要由換熱器,水循環(huán)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)三部分組成,如圖1所示,蛇形冷卻管組的上部為噴水裝置。蒸汽進(jìn)入蛇形管后經(jīng)過冷卻凝結(jié)為液體流出進(jìn)入儲液器或者熱井中。相比于前兩種冷卻系統(tǒng),蒸發(fā)式冷凝器技術(shù)具有節(jié)水和低能耗的特點(diǎn)。蒸發(fā)式冷凝器外部處于溫度較高的潮濕蒸汽環(huán)境中,而內(nèi)部則是蒸汽凝結(jié)為冷凝水的真空環(huán)境。

圖1 蒸發(fā)式冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖

近年來,國內(nèi)外開展了大量關(guān)于凝汽器管材腐蝕失效方面的研究,主要包含以下幾個(gè)方面:

1) 水質(zhì)引起的腐蝕。發(fā)電廠循環(huán)冷卻水的水質(zhì)狀況直接影響凝汽器銅管的耐蝕性能[7-9]。鄧楚平等[10]對比了服役1.5a和未服役的白銅管。根據(jù)銅管腐蝕產(chǎn)物的成分和物相分析得出冷卻水中的Ca、Mg等是結(jié)垢層的主要成分,Cl-和S2—是產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕的主要原因。對于廣泛使用的黃銅管,水中的殘?zhí)寄ず统练e物在凝汽器內(nèi)壁上的沉積是引起栓狀脫鋅腐蝕的主要原因[11]。脫鋅腐蝕是黃銅的主要腐蝕方式。在某些微酸性、中性或堿性介質(zhì)中,鋅含量較低的黃銅內(nèi)的鋅會被優(yōu)先溶解而形成多孔的銅骨架。根據(jù)腐蝕后的形貌不同分為層狀脫鋅腐蝕和栓狀脫鋅腐蝕。層狀脫鋅多發(fā)生在硬度和pH值較低,而含鹽量較大、尤其是氯化物含量較高的水中,如咸水和海水[12]。為了降低循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的管道腐蝕結(jié)垢傾向,一般會向冷卻水系統(tǒng)中添加緩蝕阻垢劑,同時(shí)也會添加NaClO作為殺菌劑。由于較高濃度的ClO-本身就是一種侵蝕性離子,能穿透保護(hù)膜形成點(diǎn)蝕。而且ClO-具有較強(qiáng)的氧化性,能夠氧化加入的緩蝕劑[13]。因此在不降低殺菌效果的前體下,考察NaClO的添加量對緩蝕阻垢劑的影響以及管材的腐蝕性也可當(dāng)成為一個(gè)研究方向。

近年來,傳統(tǒng)的黃銅管材逐漸被其他材料所替換,例如不銹鋼管、鈦管、銅鎳合金(白銅)管等。因而研究對比研究同一服役環(huán)境下不同材料的耐蝕性也成為一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。Rezakhani.D[14]使用靜止電極和旋轉(zhuǎn)圓盤電極研究了溫度、溶解氧和海水速率對三種常用的冷凝器用黃銅管材料(海軍黃銅,鋁黃銅和Cu-5Ni合金)腐蝕行為的影響。溫度的升高會提高黃銅的腐蝕速率,然而Cu-5Ni合金由于含有高組分的Ni元素,使得表面會生成鈍化膜從而降低腐蝕速率。在高溶解氧環(huán)境下,海軍黃銅呈現(xiàn)最高的腐蝕速率,而Cu-5Ni合金幾乎不腐蝕。海軍黃銅在高流速環(huán)境下的腐蝕速率也為最高。

2) 沖刷腐蝕。沖刷腐蝕主要發(fā)生在凝汽器銅管的管口端。冷卻水在管道中的高速流動(dòng)帶來的流動(dòng)剪切應(yīng)力會破壞銅管內(nèi)部的鈍化膜,進(jìn)入銅管管端所形成的渦流和夾帶的砂漿會在管道內(nèi)壁形成明顯的侵蝕凹槽甚至是侵蝕坑。發(fā)生沖刷腐蝕導(dǎo)致管道穿孔的SEM圖如圖2所示。

圖2 沖刷腐蝕坑的形貌

從圖2(a)中可以看到沿著液流方向有明顯的沖刷凹槽。EDS分析表明在腐蝕坑邊緣的鋅含量明顯低于合金母體,表明了脫鋅腐蝕的發(fā)生。腐蝕坑附近的白色沉積物造成了氧含量的降低以及水中的氯離子加劇了脫鋅腐蝕。所以黃銅管的失效是因?yàn)闆_刷腐蝕和脫鋅腐蝕共同引起的。

3) 電偶腐蝕。電偶腐蝕就是自然腐蝕電位不同的金屬在電解質(zhì)中彼此電導(dǎo)通,電位低的材料成為陽極,促進(jìn)腐蝕;電位高的材料成為陰極,抑制腐蝕,出現(xiàn)了電位低的材料腐蝕加速,電位高的材料受到保護(hù)的腐蝕現(xiàn)象[15]。凝汽器的銅管一般與碳鋼管板脹接,形成黃銅管-碳鋼腐蝕電偶對。梁磊[16]等對比研究了不銹鋼管凝汽器碳鋼管板電偶腐蝕和黃銅管-碳鋼腐蝕電偶對。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),凝汽器黃銅管改成不銹鋼管后,碳鋼管板的電偶腐蝕依然存在,但是腐蝕程度明顯低于黃銅管。所以歐美發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)70年代開始使用一種名為海優(yōu)(sea-cure)的超級鐵素體不銹鋼作為凝汽器管材,該鋼種與鈦管和白銅管相比,具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。而且海優(yōu)和AL-6XN不銹鋼偶接后,兩個(gè)電極的電位差由44 mV突變?yōu)榱?電偶電流也降為零[17]。這說明將AL-6XN不銹鋼作為管板不會與海優(yōu)管材發(fā)生電偶腐蝕。

4) 氨腐蝕。為了防止鍋爐腐蝕,鍋爐水的pH值需維持在8.5～9.2。由于給水經(jīng)過聯(lián)氨處或添加給水處理機(jī),因此導(dǎo)致了進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽中含有氨氣(NH3)。當(dāng)蒸汽進(jìn)入凝汽器后,不斷地被凝結(jié)成水,隨著蒸汽含量的不斷減少,氨氣的濃度就不斷增加,以致空冷區(qū)發(fā)生了氨濃縮現(xiàn)象。較高的氨濃度使得銅冷卻管容易產(chǎn)生氨腐蝕[18]。氨腐蝕常常變現(xiàn)為銅管外壁的均勻減薄,有時(shí)會在管壁上形成橫向條狀的腐蝕溝。朱志平[19-20]指出在空冷區(qū)凝結(jié)水中氨濃度的急劇增加與O2的存在與作用,是導(dǎo)致銅管氨腐蝕的根本原因。采用失重法和原子吸收法測定銅管管樣在10種濃度氨溶液中的腐蝕速率,并且檢測溶解氧變化情況。在氨濃度為800～1000 mg/l時(shí),銅管腐蝕速率明顯增大,氨液超過800 mg/l后,腐蝕速率隨氨濃度、氧含量、溫度的增大而增大。

5) 微生物腐蝕。自然水體受到農(nóng)業(yè)或者工業(yè)污染后導(dǎo)致水中的腐殖質(zhì)含量上升,腐殖酸具有膠體性質(zhì)使其具有很好的吸附粘結(jié)作用。微生物在粘性物質(zhì)的作用下在管材內(nèi)壁附著生長,逐漸生成微生物酸性膜。膜內(nèi)的酸性環(huán)境及微生物膜的屏障作用導(dǎo)致膜下金屬界面與溶液本體發(fā)生了很大的變化。例如pH值、氧濃度、基質(zhì)濃度、代謝產(chǎn)物濃度、溶解鹽濃度和有機(jī)物質(zhì)濃度等均與溶液本體不同,形成金屬表面的濃差電池,造成腐蝕[21-22]。如果管材本身也存在較多夾雜物等缺陷而易發(fā)生點(diǎn)蝕,在微生物的協(xié)同作用下,腐蝕坑會迅速擴(kuò)展從而導(dǎo)致管材泄漏失效。管材內(nèi)壁生長的微生物在掃描電子顯微鏡(SEM)的形貌如圖3所示[23]。

圖3 在水樣中浸泡試驗(yàn)后AISI 304L SS管材表面的微藻類

2 冷凝器用材腐蝕行為的研究方法

2.1 化學(xué)方法

化學(xué)浸泡法是將試樣浸泡在含有一定濃度的腐蝕性陰離子(本項(xiàng)目中為Cl-、ClO-或S2-)和氧化劑(本項(xiàng)目中為氨液)的某一溫度溶液中,經(jīng)一段時(shí)間試驗(yàn)后,觀察試樣上蝕孔發(fā)生的情況。如測量失重計(jì)算腐蝕負(fù)率,測量小孔深度和表面數(shù)量以及測量臨界孔蝕溫度等,以此來評定管材的耐孔蝕性。

根據(jù)火電廠實(shí)際環(huán)境參數(shù),采用分析級NaCl,Na2S和NaClO試劑配制不同濃度的Cl-溶液,S2-溶液和ClO-溶液進(jìn)行浸泡實(shí)驗(yàn),浸泡的溶液量要保證面容比大于10 ml/cm2,浸泡溫度調(diào)節(jié)至工廠服役溫度,在浸泡過程中,邊緣部分和斷面部分出現(xiàn)的點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕都不能計(jì)算在內(nèi)。將浸泡結(jié)束的試樣取出,去除腐蝕產(chǎn)物并用酒精清洗晾干后稱量。

常規(guī)腐蝕速率是根據(jù)初始試樣的總表面積和試驗(yàn)后的腐蝕失重進(jìn)行計(jì)算,即，

(1)

式中:V為腐蝕率,g/m2·h;m1為試驗(yàn)前試樣的質(zhì)量,g;m2為試驗(yàn)后試樣的質(zhì)量,g;A為試樣的表面積,m2;t為試驗(yàn)延續(xù)時(shí)間,h。

將稱重完成后的試樣用肉眼和PLOYVAR型顯微鏡進(jìn)行觀察,并用高分辨數(shù)碼相機(jī)拍照,以備查用。

2.2 常規(guī)電化學(xué)測試

電化學(xué)方法分為穩(wěn)態(tài)測量方法和暫態(tài)測量方法。銅鎳合金以及不銹鋼管材的腐蝕研究,主要使用常規(guī)電化學(xué)方法,如動(dòng)電位掃描測量極化曲線、交流阻抗、電化學(xué)噪聲技術(shù)等。

動(dòng)電位掃描測量極化曲線(Potentiodynamic Polarization)是基于金屬腐蝕過程的電化學(xué)本質(zhì)而建立起來的一種快速測定腐蝕速度的電化學(xué)方法。測量腐蝕體系的陰陽極極化曲線可以獲得腐蝕的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)信息,揭示腐蝕的控制因素及緩蝕劑的作用機(jī)理。在腐蝕電位附近弱極化區(qū)進(jìn)行極化測量,可以快速求得腐蝕速度，還可以通過極化曲線的測量獲得陰極保護(hù)和陽極保護(hù)的主要參數(shù)。

電化學(xué)阻抗法(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)是電化學(xué)測量的重要方法之一。由于可以在很寬頻率范圍內(nèi)測量得到阻抗譜,因而與其它常規(guī)的電化學(xué)方法相比,能得到更多電極過程動(dòng)力學(xué)信息和電極界面結(jié)構(gòu)信息,而且可以做到對腐蝕過程進(jìn)行實(shí)時(shí)原位動(dòng)態(tài)跟蹤,了解影響電極過程的狀態(tài)變量的情況,還可判斷出有無傳質(zhì)過程的影響等。

電化學(xué)噪聲(Electrochemical Noise,EN)是指在電化學(xué)系統(tǒng)演化過程中電學(xué)參量的隨機(jī)非平衡的波動(dòng)現(xiàn)象。在腐蝕體系中,產(chǎn)生電化學(xué)噪聲信號的原因很多,如電極表面局部電化學(xué)反應(yīng)活性的改變、電極表面鈍化膜的破裂與再修復(fù)過程、電極表面產(chǎn)生氣泡以及擴(kuò)散層厚度的改變等等。因此,根據(jù)電化學(xué)噪聲信號的特征和數(shù)據(jù)分析可以對不同類型的局部腐蝕形式進(jìn)行有效的區(qū)分。

2.3 微區(qū)電化學(xué)方法

雖然傳統(tǒng)電化學(xué)方法在金屬腐蝕反應(yīng)過程和機(jī)理的研究中得到了廣泛的應(yīng)用并取得了長足的進(jìn)展,但傳統(tǒng)的電化學(xué)測試技術(shù)只能獲得試樣表面電化學(xué)反應(yīng)和腐蝕過程的宏觀平均統(tǒng)計(jì)信息,并不能表征局部區(qū)域的試樣表面狀態(tài)以及電化學(xué)反應(yīng)過程,因此無法獲得電極表面局部區(qū)域內(nèi)發(fā)生的腐蝕過程的直接信息。

對于白銅和不銹鋼材料表面的鈍化膜破損和點(diǎn)蝕等腐蝕問題,采用微區(qū)電化學(xué)技術(shù),例如掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)、掃描振動(dòng)電極(SVET)、局部交流阻抗(LEIS)等,有利于使我們更深入地研究點(diǎn)蝕;并且更完整、充分地理解腐蝕過程和控制因素的影響;同時(shí)能夠在完全確定的電化學(xué)條件下,在實(shí)時(shí)域和原子尺度上直接研究固/液界面過程的結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。

2.4 室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)

幾十年來,工程設(shè)計(jì)和腐蝕與防護(hù)界,都在追求用實(shí)驗(yàn)室的短期加速腐蝕試驗(yàn)結(jié)果來推測自然工作環(huán)境下的性能,進(jìn)而預(yù)測材料、制品及防護(hù)層的工業(yè)服役壽命,因而出現(xiàn)了許多加速試驗(yàn)的方法。

目前,室內(nèi)加速實(shí)驗(yàn)方法已發(fā)展到數(shù)十種之多,常用的有氣體腐蝕試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)方法、沖刷試驗(yàn)、周浸循環(huán)試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)方法等。

2.5 形貌觀察和物相分析

采用體視顯微鏡對樣品進(jìn)行宏觀觀測,體視纖維鏡能夠獲得樣品表面三維的圖像和尺寸信息。使用掃描隧道顯微鏡(SEM)能進(jìn)一步在微米和納米級別進(jìn)行微觀觀察。使用X射線衍射(XRD)、激光拉曼技術(shù)可對樣品以及腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行成分分析。

化學(xué)法和電化學(xué)方法是最常見的研究方法,近年來隨著微區(qū)電化學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及實(shí)時(shí)原位動(dòng)態(tài)監(jiān)測方法的發(fā)展,它們在更深層次上對腐蝕研究提供了指導(dǎo),同時(shí)室內(nèi)加速腐蝕技術(shù)是最直接預(yù)測管材服役壽命的研究方法,在腐蝕試驗(yàn)中也最為常用。

3 研究及測試方法發(fā)展趨勢

為了管材安全服役及其避免腐蝕,今后凝汽器管材腐蝕的研究趨勢主要集中于以下幾個(gè)方面。

1) 凝汽器管材服役環(huán)境的研究。調(diào)研具體的凝汽器管材服役環(huán)境,分析其特點(diǎn),了解和掌握凝汽器中冷卻水質(zhì)、溫度、水流速度、微生物附著等信息,確定后續(xù)試驗(yàn)的環(huán)境參數(shù)。

2) 冷卻水水質(zhì)對凝汽器管材腐蝕行為和電化學(xué)規(guī)律的研究。針對特定的管材材料(例如B-30和B-10白銅,304L不銹鋼等)使用化學(xué)浸泡方法研究溫度、溶解氧和溶液中離子,例如Cl-,S2-或ClO-濃度對管材表面鈍化膜和點(diǎn)蝕的影響。使用常規(guī)電化學(xué)技術(shù)如動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗獲得管材上述環(huán)境中的腐蝕動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)信息。結(jié)合宏微觀觀測和物相成分分析技術(shù)探究冷卻水水質(zhì)對管材的腐蝕行為和電化學(xué)規(guī)律的影響。

3) 凝汽器管材表面鈍化膜破損修復(fù)規(guī)律及點(diǎn)蝕行為的研究。使用電化學(xué)噪聲技術(shù)和微區(qū)電化學(xué)技術(shù)對表面鈍化膜的生成、破損、再修復(fù)和點(diǎn)蝕、亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕的形成進(jìn)行實(shí)時(shí)原位動(dòng)態(tài)監(jiān)測。結(jié)合金相顯微鏡觀察和掃描電鏡以及物相和成分分析技術(shù),如XPS、XRD等,探究管材的腐蝕行為和電化學(xué)規(guī)律。

4) 凝汽器冷凝管垢下腐蝕規(guī)律的研究。在管材試樣上沉積水垢后,使用計(jì)時(shí)電流法研究冷卻水水質(zhì)中的離子、溶解氧、冷卻水溫度等因素對于管材垢下腐蝕的影響。在常規(guī)三電極體系以及旋轉(zhuǎn)圓盤電極條件下,使用動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗獲得垢下管材的腐蝕動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)信息。結(jié)合宏微觀觀測和物相成分分析技術(shù),探究冷卻水水質(zhì)對管材垢下的腐蝕行為和電化學(xué)規(guī)律的影響。

5) 沖刷腐蝕模擬加速試驗(yàn)。使用沖刷腐蝕模擬試驗(yàn)箱進(jìn)行室內(nèi)沖刷模擬加速試驗(yàn),在短時(shí)內(nèi)獲得管材長期服役的壽命預(yù)測數(shù)據(jù)。結(jié)合金相顯微鏡觀察和掃描電鏡以及物相成分分析技術(shù),如XPS、XRD等,探究沖刷對管材腐蝕行為的影響。

[1] 中國動(dòng)力工程學(xué)會. 火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2001 CSPE. Manual of Thermal Power Apparatus Technology [M]. Beijing: China Machine Press, 2001.

[2] 張秀麗, 謝生源. 化學(xué)鍍鎳技術(shù)在凝汽器銅管上的應(yīng)用[J]. 材料保護(hù), 2003(11): 53-54. ZHANG Xiuli, XIE Shengyuan. Electroless nickel plating technology for copper tubes of condenser [J]. Journal of Materials Protection, 2003(11): 53-54.

[3] 張秀麗. 化學(xué)鍍鎳技術(shù)在凝汽器銅管上的應(yīng)用前景[J]. 國際電力, 2001(04): 19-22. ZHANG Xiuli. The application prospect of electroless nickel plating on copper-alloy condenser tubes [J]. International Electric Power for China, 2001(04): 19-22.

[4] 王虹. 新型換熱器在凝汽器上的應(yīng)用分析[J]. 黑龍江電力, 2009, 31(05): 379-381. WANG Hong. Analysis of the application of new-type exchanger in condenser [J]. Heilongjiang Electric Power, 2009, 31(05): 379-381.

[5] 周建龍, 李曉剛, 程學(xué)群, 等. 深海環(huán)境下金屬及合金材料腐蝕研究進(jìn)展[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù), 2010, (01): 47-51.ZHOU Jianlong, LI Xiaogang, CHENG Xuequn, et al. Research progress on corrosion of metallic materials in deep sea environm-ent [J]. Corrosion Science and Protection Technology, 2010(01): 47-51.

[6] 郭勝江, 陳國邦, 董興杰. 蒸發(fā)式冷凝器用于火電廠冷卻系統(tǒng)中的可行性分析[J]. 能源工程, 2004(04): 53-57. GUO Shengjiang, CHEN Guobang, DONG Xingjie. Feasibility analysis of the application of evaporative condensers to cooling system in thermal power plant, 2004(04): 53-57.

[7] 謝俊敏, 謝蘇江. 電廠凝汽器銅管的腐蝕研究[J]. 石油和化工設(shè)備, 2006(03): 50-53. XIE Junmin, XIE Sujiang. Corrosion of condenser copper pipe in power plant[J]. Petro & Chemical Equipment, 2006(03): 50-53.

[8] 吳一平, 諸紅玉, 周國定, 等. 凝汽器銅管腐蝕研究(2)--水質(zhì)對HSn70-1A和BFe 30-1-1銅管的影響[J]. 中國電力, 2000(06): 14-19. WU Yiping, CHU Hongyu, ZHOU Guoding, et al. Study on corrosion of condenser tubes (2) — Influence of water quality on HSn70-1A brass tubes and BFe30-1-1 cupronickel tub-es [J]. Electric Power, 2000(06): 14-19.

[9] 呂軍文, 謝學(xué)軍, 曹順安, 等. 凝汽器銅管的防腐蝕研究[J]. 河北電力技術(shù), 2003(06): 7-9. LV Junwen, XIE Xuejun, CAO Shunan, et al. An investigation on corrosion-proof of copper tubes in condensers [J]. Hebei Electric Power, 2003(06): 7-9.

[10] 鄧楚平, 黃伯云, 李衛(wèi), 等. 不同服役條件下冷凝器白銅管的腐蝕特性[J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào), 2005(11): 46-52. DENG Chuping, HUANG Boyun, LI Wei, et al. Corrosion characteristics of white copper condenser tubes under different serving conditions [J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2005(11): 46-52.

[11] 許立國. 某火電廠凝汽器銅管初期腐蝕的原因[J]. 腐蝕與防護(hù), 2010(01): 92-94. XU Liguo. Corrosion reasons of condenser copper tube in a power plant at initial stages [J]. Corrosion and Protection, 2010(01): 92-94.

[12] 鄧宇強(qiáng), 林衛(wèi)麗, 張祥金, 等. 火力發(fā)電廠凝汽器銅管沖刷腐蝕原因[J]. 腐蝕與防護(hù), 2010(07): 560-573. DENG Yuqiang, LIN Weili, ZHANG Xiangjin, et al. Reasons for corrosion of condenser copper tubes in thermal power plant [J]. Corrosion and Protection, 2010(07): 560-573.

[13] 李巖, 崔連軍. 熱電廠凝汽器銅管腐蝕性試驗(yàn)分析與研究[J]. 華北電力技術(shù), 2011(03): 7-12. LI Yan, CUI Lianjun. Corrosion test and analysis of condenser copper tubes in thermal power plant [J]. North China Electric Power, 2011(03): 7-12.

[14] REZAKHANI D. The effects of temperature, dissolved oxygen and the velocity of seawater, on the corrosion behavior of condenser alloys[J]. Anti-Corrosion Methods and Materials, 2011, 58(2): 90-94.

[15] 姜媛媛, 費(fèi)克勛. 核電廠的電偶腐蝕[J]. 全面腐蝕控制, 2014(11): 40-41. JIANG Yuanyuan, FEI Kexun. Galvanic corrosion in nuclear power plant [J]. Total Corrosion Control, 2014(11): 40-41.

[16] 梁磊, 周國定, 解群,等. 不銹鋼管凝汽器管板電偶腐蝕的研究[J]. 上海電力學(xué)院學(xué)報(bào), 2009(05): 457-460. LIANG Lei, ZHOU Guoding, XIE Qun, et al. Study on galvanic corrosion of tube sheet of stainles steel condensers [J]. Journal of Shanghai University of Electric Power, 2009(05): 457-460.

[17] 梁磊, 徐剛, 梁碧筠, 等. 海水凝汽器海優(yōu)管與AL-6XN管板的電偶腐蝕[J]. 上海電力學(xué)院學(xué)報(bào), 2013(02): 199-201.LIANG Lei, XU Gang, LIANG Biyun, et al. Study on galvanic corrosion for sea-cure and AL-6XN unsed in sea water condenser [J]. Journal of Shanghai University of Electric Power, 2013(02): 199-201.

[18] 許高峰, 孟井明, 張?jiān)骑w, 等. 薄壁不銹鋼管在淡水冷卻凝汽器空冷區(qū)的應(yīng)用[J]. 熱能動(dòng)力工程, 2006(02): 205-207. XU Gaofeng, MENG Jingming, ZHANG Yunfei, et al. The use of thin-wall stainless steel tubes in the air-cooled zone of a fresh water-cooled steam condenser [J]. 2006(02): 205-207.

[19] 朱志平, 楊道武, 李宇春. 凝汽器空冷區(qū)銅管氨腐蝕過程分析與防護(hù)措施[J]. 中國電力, 2002(05): 27-30. ZHU Zhiping, YANG Daowu, LI Yuchun. Analysis of ammonia corrosion process of copper tubes in the air removal section of condenser and preventive measures [J]. Electric Power, 2002(05): 27-30.

[20] 朱志平, 黃可龍, 周瓊花, 等. 凝汽器銅管氨腐蝕的研究[J]. 材料保護(hù), 2005(07): 46-48,71. ZHU Zhiping, HUANG Kelong, ZHOU Qionghua, et al.Experimental study on corrosion of condenser copper tubes in ammon-ia [J]. Journal of Materials Protection, 2005(07): 46-48,71.

[21] 姬鄂豫, 朱小紅, 姚杰新. 管材缺陷與微生物對凝汽器不銹鋼管的腐蝕及其協(xié)同作用[J]. 熱力發(fā)電, 2011(12): 38-42. JI Eyu, ZHU Xiaohong, YAO Jiexin. Exploring analysis of corrosion concerning stainless steel tubes in condenser due to tubing defects and microbe as well as their synergetic effect [J]. Thermal Power Generation, 2011(12): 38-42.

[22] 姬鄂豫, 陳海玲, 姚杰新, 等. 管材缺陷與微生物對凝汽器不銹鋼管的協(xié)同腐蝕作用[J]. 腐蝕與防護(hù), 2011, (09): 731- 734. JI Eyu, CHEN Hailing, YAO Jiexin, et al. Exploring analysis of corrosion concerning stainless steel tubes in condenser due to tubing defects and microbe as well as their synergetic effect [J]. Corrosion and Protection, 2011(09): 731-734.

[23] MORENO D A, IBARS J R, POLO J L, et al. EIS monitoring study of the early microbiologically influenced corrosion of AISI 304L stainless steel condenser tubes in freshwater[J]. Journal of Solid State Electrochemistry, 2014, 18(2): 377-388.

(責(zé)任編輯 郭金光)

Research on testing method for condenser material corrosion in power station

Beijing 102206, China;3. China Datang Coporation Science and Technology Research Institute, Beijing 102206, China)

In order to solve the leakage of power station condenser caused by the material corrosion at home and abroad, this paper focused on expounding the corrosion mechanism and forms of the pipes, and the accelerated corrosion test method of condenser tube, pointing out that the indoor accelerated test was direction of development of the simulated service environment corrosion test method, and proposed the future development trend of power station condenser pipe corrosion research and testing methods.

power station condenser; corrosion; electrochemistry; accelerated test

2015-04-13。

張 新(1981—),男,博士,工程師,研究方向?yàn)殡娏Σ牧系母g與防護(hù)。

TK264.1

A

2095-6843(2015)05-0414-06