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行业知识

发电厂热交换器材料腐蚀的处理举措

作者: 添加时间:2014/8/8 0:04:50 浏览:

   1凝汽器铜管的金相检测

  对产生腐蚀和未腐蚀(循环水对NaSCN的腐蚀性)的凝汽器铜管进行了金相检测,结果如下。
  1.1产生腐蚀铜管的金相片
  对因腐蚀而换出的铜管进行了金相检测。
  1.2分析
  铜管点蚀是凝汽器使用1年多后腐蚀较普遍的一种破坏形式。点蚀坑深达0.1250.138mm.在蚀孔周围,特别是其下方,有继续扩展的孔隙,这些孔隙正在渗入冷却水,使更深层的组织产生腐蚀。腐蚀的蚀坑基体呈粉红色或棕红色,蚀孔内壁为Cu2(OH)2CO3(绿蓝色)和CuSO4(绿蓝)等所覆盖;在蚀孔上方,有一含Cu2O和CaCO3物质的半球形小丘。栓式和层式脱锌腐蚀(24),位置在与水接触的一侧,其特点是腐蚀沿着局部区域向深处扩展,而其周围的区域没有发生变化或者仅是较轻微的腐蚀。较不稳定的组织腐蚀以后,产生大量的蚀坑,使冷却水可以沿着蚀坑到达铜管的更深处,这样腐蚀的前沿不断向铜管的内部扩展。
  当某些不稳定组织被浸蚀完之后,在铜管的基体上就留下另一些组织的疏松骨架,形成一种蚀变了的残余结构。3所示的栓式脱锌,腐蚀的坑深达0.138mm.在2的视场中,有两个较大的夹杂物。金相检测明,这是两类不同的夹杂,左下角的夹杂与基体的交界处已腐蚀(制样引起的),夹杂物颜色与基体相近,右下角的夹杂呈黑色,似为非晶态物质。
  2讨论
  2.1在工业冷却水系统中铜合金的腐蚀
  根据化学热力学的观点,某些金属材料在冷却水中是不稳定的,它们最终将通过腐蚀到达各自的稳定状态腐蚀产物。根据检测,该厂从凝汽器中换出铜管的腐蚀形态,既有点蚀,也有成分选择性腐蚀。
  2.1.1点蚀
  点蚀是一种由小阳极、大阴极腐蚀电池引起的阳极区高度集中的局部腐蚀形式。各种点蚀孔的剖面形状见5.值得强调的是,点蚀是一种外观隐蔽而破坏性大的局部腐蚀,虽然因点蚀而损失的金属重量很小,但它能使铜管腐蚀穿孔直至设备报废。铜在冷却水系统中的腐蚀反应可示为:
  Cu0-eCu Cu0-2eCu2 2Cu2  H2OCu2O 2H 2Cu2  H2O 2eCu2O 2H 
  铜和铜合金在某些淡水中易产生#结瘤状点蚀,该电厂也属此类,在受侵蚀的区域覆盖有由腐蚀产物以及水中沉积出的CaCO3组成的小丘或#瘤。在侵蚀性水中,可导致在较短时间内即发生穿孔。不仅是铜,而且铜合金,如黄铜、青铜,甚至较耐腐蚀的铜镍合金(如70/30CuNi)都可能遭受点蚀破坏。铜在较硬水中发生点蚀时生成的蚀孔及其腐蚀产物形貌如6所示。蚀孔的内壁几乎总是被固体CuCl2(白色)、或Cu2(OH)2CO3(绿蓝色)、CuSO4(绿蓝)等所覆盖,而横跨蚀孔口有一层带孔蚀的Cu2O隔膜,此隔膜下面的、由腐蚀产物水解生成的坚实Cu2O粗晶支撑着,在蚀孔上方,在Cu2O隔膜上盖着一半球形的、含有不溶性铜盐(主要是绿色碱式碳酸盐和氯化物)的CaCO3丘。铜的点蚀存在着一个临界电位:对丝状样品为 0.35VSHE,对管状样品为 0.42VSHE。只有高于此临界电位,才发生点蚀。
  2.1.2成分选择性腐蚀
  成分选择性腐蚀又称#脱合金元素腐蚀或选择性浸出,这是合金中某种活性较强的组分(或相)优先脱除而遗留下一个蚀变了的残余结构的一种腐蚀形式。2和3所示黄铜的脱锌就是典型的成分选择性腐蚀的例子,在腐蚀过程中,锌被优先溶解而留下多孔的铜的骨架,其机械强度几乎降到零。
  拴式脱锌发生在黄铜面的局部区域(2),层式脱锌则较均匀地波及较广泛的面。这两种脱锌的区别主要是脱锌区域的形态不同。一般而言,含锌量较低的黄铜,在中性、碱性和微酸性介质中,在高含盐量和高于室温条件下,较易产生栓式脱锌;含盐量较高、或含盐量较低的酸性环境、或弱酸盐介质中,都可能发生层式脱锌。
通常,黄铜的含锌量愈高,脱锌的倾向愈高。如果锌量超过35的黄铜将出现富锌的相,形成 两相组织。两相黄铜的脱锌倾向比单相黄铜要严重一些。由于相的阳极性比相强,故双相黄铜的脱锌腐蚀往往从相开始,然后再发展到低锌的相。
  脱锌与黄铜的其它腐蚀形式有密切的关系,尤其是应力腐蚀。在黄铜应力腐蚀开裂过程中,在裂缝的界面上发生脱锌作用,在裂纹附近锌的这种动态损失有助于应力腐蚀裂纹的扩展。因此,脱锌是黄铜应力腐蚀开裂的主要起作用的因素之一。
  2.2冷却水系统中换热管子的腐蚀隐患
  换热管子的腐蚀及其隐患往往是造成换热器发生事故的重要原因。这些腐蚀及隐患主要有:酸清洗中,换热器管子面的氧化膜或保护膜被破坏而引起均匀腐蚀或点蚀;氢进入某些金属内部造成氢脆;装运和存放不妥,换热器管子中存留很多水而造成腐蚀;在制造、加工和安装的各个阶段,管子内可产生残余应力,引起应力腐蚀破坏;在高温下进行热处理时,管子面可能生成氧化物、碳化物、氢化物等降低其耐腐蚀性;在无缝金属管的生产中,发生双金属分层即#脱壳现象会影响管子的使用寿命;在组装施工中,对管子管头进行打磨,不仅把耐腐蚀较好的氧化膜层去掉了,而且还使管头部分的管壁变薄,从而使其耐腐蚀性能降低等等。
  2.3在冷却水系统中金属防护方法
  在冷却水系统中的金属设备,除了各种换热器之外,还有泵、管道、阀门等。从腐蚀和腐蚀控制而言,其中的关键设备是换热器。这不仅是由于换热器腐蚀后更换的费用高,而且更重要的是冷却水泄漏入工艺物质系统会造成生产事故,甚至迫使停产,这种情况造成的经济损失更大。因此,工业冷却水系统中的腐蚀控制,主要是各种换热器或换热设备的腐蚀控制和防护。
  工业循环冷却水处理设计规范GB5005095中对循环冷却水系统中腐蚀控制指标的规定是:
  碳钢换热器管壁腐蚀速率<0.125mm/a;铜、铜合金管的腐蚀速率<0.005mm/a;不锈钢换热器管腐蚀速率<0.005mm/a.冷却水系统中金属设备腐蚀控制的方法很多,但常用的有如下五种:添加冷却水缓蚀剂;(提高冷却水的pH值;)采用新型耐腐蚀材料的换热器;采用防腐涂料涂覆; 阴极保护。
  这些腐蚀控制方法各有千秋,应根据现场具体条件灵活应用。一般来说,缓蚀剂主要用于密闭和敝开式循环冷却水系统中,而很少用于直流冷却水系统。涂料涂覆和阴极保护主要用于敝开式循环冷却水系统和直流水系统。是否采用新型耐腐蚀材料换热器,应取决于冷却水和工艺介质两者的腐蚀性。提高pH值的腐蚀控制方案常与添加缓蚀剂联合使用。经验明,冷却水系统中碳钢设备采用涂料涂覆的阴极保护的联合方法,是既经济又有效的办法。
  3结论
  基于对材质为HSn701A型复杂黄铜的金相检测,详细叙述了黄铜的点蚀和成分选择性腐蚀。冷却水系统中换热器管子存在的各种腐蚀隐患,本文仅列出几种,供现场人员参考。金属设备在冷却水中腐蚀控制的五种方法,它们各有优缺点和适用条件,应根据现场情况灵活采用。