凝汽器管腐蚀的监测与控制

凝汽器管腐蚀的监测与控制 曹杰玉，宋敬霞 西安热工研究院有限公司 陕西西安 710032 摘 要] 本文介绍了 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统的研制及工业应用的 情况。FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统在国内外首次实现了凝汽器管局部 腐蚀速率的在线测量，并且可自动测量实际凝汽器管的腐蚀速率。该 装置经过多个电厂的实际使用，表明腐蚀测量快速、准确。采用该技 术，可及时发现铜管的腐蚀问题，并且使防腐蚀措施更加经济有效。 [关键词] 凝汽器管，腐蚀，监测与控制 1． 前言 火电厂热力设备的腐蚀损坏一直是影响机组安全经济运行的主要问 题之一。凝汽器管的腐蚀泄漏会引起整个水汽系统金属的腐蚀和积 盐，严重时造成锅炉腐蚀爆管和汽轮机效率降低。随着工业的发展， 我国水资源日益紧张，循环冷却水的浓缩倍率进一步提高，水的含盐 量和污染物含量都有增加的趋势。因此，电厂凝汽器管腐蚀泄漏情况 比以前更加严重，凝汽器管腐蚀泄漏已成为影响热力设备水汽系统腐 蚀、结垢、积盐等最普遍的问题。 多年来，虽然国内在防止凝汽器管腐蚀方面做了大量工作，但是 有两大问题妨碍了凝汽器管的防腐蚀效果。首先，在国内没有能及时 发现凝汽器管腐蚀的监测装置，往往是铜管已受到严重腐蚀、甚至已 发生穿孔，才发现问题，此时采取措施往往已错过最佳时机。第二， 当发现铜管腐蚀后，采取相应的措施，却并不知道采取的措施是否正 确、是否有效；由于已发生腐蚀的铜管，采用抽管目视检查的方法很 难确定腐蚀进一步发展的情况，短期内难以确定防腐蚀措施的效果。 因此，在机组运行情况下确定凝汽器管的腐蚀形态，测量出凝汽器管 的腐蚀速率，已成为解决凝汽器管腐蚀泄漏的技术关键。 2． 国内凝汽器管腐蚀在线监测装置现状 国内已用于在线监测的腐蚀电化学测量方法有：线性极化法、腐蚀电 位监测法、线性极化与弱极化相结合的方法。这些方法还不能满足凝 汽器管腐蚀在线监测的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，主要是因为不能测量对凝汽器管危害最 大的局部腐蚀速率。 国内现有的腐蚀测量传感器有两种。一种是用与被测金属相同材质的 金属加工成棒状电极，制成三电极或双电极传感器，安装在凝汽器水 室或循环水系统中。这种电极的表面状态与凝汽器铜管内壁的表面状 态完全不同。此外，传感器表面的流体状态与凝汽器管内表面的流体 状态也不同。这样测量的腐蚀速率和腐蚀状态不能真实反映凝汽器铜 管的腐蚀速率和腐蚀状态。 第二种腐蚀测量传感器使用与被测金属相同材质的金属管制成，传感 器安装在凝汽器外部的测量回路上。这种传感器表面的流体状态与凝 汽器管内表面的流体状态相同，但这种电极的表面状态与凝汽器铜管 内壁的表面状态不同。由于凝汽器管的局部腐蚀与凝汽器管的内表面 状态（表面残碳膜、生物附着、沉积等）关系很大，这种传感器测量 的腐蚀速率和腐蚀状态不能真实反映凝汽器铜管的腐蚀速率和腐蚀 状态。 上述两种腐蚀测量方法均解决不了测量的腐蚀速度代表凝汽器管真 实腐蚀速度的问题。例如，一台 300MW 机组凝汽器有两万多根材质 相同的铜管，多年凝汽器涡流探伤的经验表明，虽然铜管材质相同， 接触的水质也相同，但总是有一部分铜管腐蚀严重，一部分铜管腐蚀 较轻或者不腐蚀。上述两种方法监测的腐蚀速度可能与腐蚀较轻的铜 管的腐蚀速度相同，其结果是认为铜管不腐蚀了，一段时间以后发生 凝汽器管的腐蚀泄漏，腐蚀监测未起到应有的作用。 综上所述，现有的国内凝汽器管腐蚀在线监测还未解决的问题有： □ 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的传感器测量的腐蚀速率与实际凝汽器铜管的情况不完全相 符。 □无法测定实际凝汽器铜管的局部腐蚀速率。 □ 一台凝汽器的铜管数量很多，腐蚀在线监测的结果不能代表所有 凝汽器管的腐蚀情况。 3. FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统介绍 3.1 解决传感器测量结果的代表性问题 一台凝汽器有上万根铜管，铜管的腐蚀主要取决于铜管的内表面状态 （表面残碳膜、生物附着、沉积、结垢等）。往往是同一部位的某些 铜管发生腐蚀穿孔，另外一些铜管腐蚀较轻，甚至不腐蚀。同一部位 铜管内表面的水质、流速、材质、热负荷等条件完全相同，唯一不同 的是铜管的内表面状态。 如何通过少数几个腐蚀测量传感器的测量结果反映凝汽器大量铜管 的腐蚀状况？即腐蚀测量结果不腐蚀，凝汽器铜管是否真的不腐蚀？ 腐蚀测量传感器测量铜管的腐蚀得到有效地控制，实际凝汽器铜管是 否真的得到有效控制？解决这个问题是凝汽器管腐蚀在线监测成功 与否的技术关键之一。 经过反复研究，结合多年来凝汽器管涡流探伤和凝汽器管腐蚀原因分 析的经验，发现凝汽器管腐蚀有以下规律： □ 铜管的腐蚀主要取决于铜管的内表面状态（表面残碳膜、生物附 着、沉积、结垢等）。同一部位铜管内表面的水质、流速、材质、热 负荷等条件完全相同，唯一不同的是铜管的内表面状态。往往是同一 部位的某些铜管发生腐蚀穿孔，另外一些铜管腐蚀较轻，甚至不腐蚀。 □腐蚀越严重的铜管，防止腐蚀越困难。因为发生严重点腐蚀的铜管 表面覆盖大量腐蚀产物，阻碍缓蚀剂达到腐蚀坑的底部；而且由于腐 蚀坑的底部常发生有害阴离子的浓缩，pH 较低，腐蚀性更强。 □ 凝汽器发生腐蚀后，如果通过采取措施使受腐蚀的铜管的腐蚀得 到控制，则未发生腐蚀的铜管已度过“婴儿期”，一般不会再发生新 的腐蚀。 □根据以上规律，西安热工研究院有限公司研制的 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线 监测系统，采用涡流探伤的方法探找到腐蚀最严重的铜管和腐蚀程度 最有代表性的铜管。将这两种铜管抽出，制作凝汽器管在线监测传感 器。这种腐蚀监测传感器解决了腐蚀在线监测的结果代表所有凝汽器 管的腐蚀情况的问题。 3.2 局部腐蚀电流测量传感器 目前国内外还没有测量金属局部腐蚀速率的电化学方法。国外采用人 造孔传感器，用电偶腐蚀计测量局部腐蚀速率的方法，由于人造孔表 面状态与铜管实际表面状态完全不同，该方法不能直接用于凝汽器管 的腐蚀在线监测。 经过两年多的实验室验证试验和多个电厂工业试验，研制出采用实际 凝汽器管制造的局部腐蚀电流测量传感器，FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系 统在国内外首次实现了凝汽器管局部腐蚀的在线监测。可以迅速得到 凝汽器管局部腐蚀速度的变化趋势（半定量），并能够及时判断缓蚀 剂对局部腐蚀的缓蚀效果，对指导现场采取有效的措施有实际意义。 3.3 FZJ-Ⅱ腐蚀在线监测系统的测量仪表及数据处理 （1）高测量灵敏度和优良的抗干扰性能 经反复研究改进，使研制 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统腐蚀速率测量灵 敏度达到 0.0001mm/a，可满足各种凝汽器管的腐蚀在线监测。 当电流检测灵敏度提高后，检测电路的抗干扰性能尤为突出，原本可 忽略的干扰因素现在都会显现出来，造成测量误差，甚至使得系统不 能正常工作，干扰主要来自空间干扰、市电干扰、电路板玷污和线路 板布线等影响。采取各种抗干扰措施后，经过实验室试验和工业试验 检验，仪器的抗干扰性能良好。 （2）增加自动监测功能 为了方便现场监测，FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统增加了腐蚀电位自动 测量记录功能、局部腐蚀自动测量记录功能和腐蚀速率自动测量记录 功能。这些自动测量记录功能有以下特点： □数据自动采集、储存、处理、绘图。 □测量间隔从数分钟到几天任意选择，连续自动测量时间可超过 6 个 月。 □腐蚀速率测量时，仪器自动根据测量的极化电阻计算出腐蚀电流密 度（μA／cm2）和腐蚀速率(mm/a)，分别储存极化电阻、腐蚀电流 密度和腐蚀速率，并自动分别对上述数据进行绘图。 4． 现场应用 4.1 浙江钱清发电厂应用情况 浙江钱清发电厂＃1 机组装机容量 135MW，凝汽器安装上海产的 HSn70-1 黄铜管。由于铜管表面有残碳膜，机组运行 1 年后，200 多 根铜管发生腐蚀泄漏。2002 年 9 月采用 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统 对凝汽器防腐处理进行优化处理，有效地控制了腐蚀的发展，尤其是 控制了局部腐蚀速度，运行至 2004 年 4 月，基本不再发生新的腐蚀 泄漏，保证了机组的安全经济运行，取得显著的经济效益。 4.2 山东章丘发电厂应用情况 山东章丘发电厂安装两台 135MW 机组，凝汽器安装上海产的 HSn70-1 黄铜管。由于铜管表面有残碳膜，＃1 机组 2002 年 9 月投产， 2003 年 1 月凝汽器铜管发生大面积点腐蚀泄漏，一次堵管 480 多根。 2003 年 5 月将＃1 机组凝汽器全部铜管更换为不锈钢管，直接经济损 失达 200 多万元。为了避免＃2 机组凝汽器铜管发生同样的腐蚀泄漏， 2003年 5月采用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统对＃2机组凝汽器防腐处 理进行优化处理，使腐蚀得到有效控制，同时，对缓蚀剂加药量进行 优化，在缓蚀剂生产厂家推荐加药量的基础上减少加药量 50%以上， 一台机组每年节约加缓蚀剂成本 15 万元。＃2 机组运行两年多未发 生腐蚀泄漏，涡流探伤检查也未发现铜管有明显腐蚀。 4.3 神头第一发电厂应用情况 神头第一发电厂＃6 机组装机容量 200MW，凝汽器安装捷克产的海 军黄铜管。该机组 1986 年投产，2003 年 11 月涡流探伤发现凝汽器 约 30％的铜管发生局部腐蚀，约 10％以上的铜管腐蚀穿透。2004 年 2 月采用 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统对凝汽器防腐处理进行优化。首 先对电厂采用的成膜防腐处理（铜缓蚀剂一次成膜）效果进行检查， 发现成膜处理可减小均匀腐蚀约 40％，但对于危害最大的局部腐蚀 无防腐效果，甚至局部腐蚀有明显的增大。随后对运行中添加缓蚀剂 的效果进行监测和优化，最终确定的处理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 不仅使均匀腐蚀降低到 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值以下（小于 0.005mm/年），同时使局部腐蚀速率降低 70％以上。 采用腐蚀在线监测技术避免了同类型的其他 3 台 200MW 机组采用无 效的铜缓蚀剂一次成膜处理（甚至增加局部腐蚀速率），可减少处理 成本几十万元，同时采用有效的运行中添加缓蚀剂处理，有效地控制 了局部腐蚀速度，延长了铜管的使用寿命，保证了机组的安全经济运 行。 5. 使用 FZJ-Ⅱ腐蚀在线监测系统的作用 5.1 确保凝汽器管防腐效果 影响凝汽器管腐蚀的因素很多，例如管材质量的差异、沉积物的形成、 微生物的附着、水温的变化、水流速的变化、水处理药剂质量和剂量 的变化、水质的变化、加酸量的变化、杀菌剂的种类和剂量、缓蚀剂 的质量和剂量变化、停机保养情况等各种因素都会影响或引发凝汽器 管的腐蚀。因此，如果不采取有效的腐蚀监测，随时都会发生凝汽器 管的加速腐蚀问题。由于机组连续运行的特点，这些腐蚀问题得不到 及时发现，造成凝汽器管的腐蚀损坏。即使检修时发现了腐蚀问题， 由于腐蚀发生在运行期间，也很难查清腐蚀原因，因此也很难采取有 效的防腐措施。 使用 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统可以随时发现凝汽器管腐蚀速度的 变化，结合当时其它因素的变化情况，可以较准确地判断腐蚀原因； 同时指导现场采取相应的防腐措施，例如运行中成膜、改变缓蚀剂的 种类或增加缓蚀剂的剂量、投加杀菌剂或粘泥剥离剂、加强胶球清洗 等措施，直到腐蚀速度得到有效控制。因此，可以说有效的腐蚀在线 监测是确保凝汽器管防腐成功的关键。 5.2 确保凝汽器管局部腐蚀得到有效的控制 凝汽器管局部腐蚀是造成凝汽器管腐蚀损坏的常见原因，占凝汽器管 水侧腐蚀损坏事故的 80%以上。以往采用挂片测失重的方法和国内其 它测量均匀腐蚀速度的电化学方法测量的腐蚀速度较低时，并不能保 证凝汽器管的局部腐蚀也得到有效控制。由于局部腐蚀的特点，很多 情况下均匀腐蚀降低了，局部腐蚀并不降低，有时局部腐蚀反而增加 （参见 3.3）。 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统在国内外首次实现了对凝汽器管局部腐 蚀的在线监测，可以对采取的防止局部腐蚀措施的效果进行在线评 估，避免以前出现的减少均匀腐蚀却加速局部腐蚀的现象发生，确保 采取的防止局部腐蚀的措施有效。 5.3 提高防腐处理的经济性 以往电厂发现凝汽器管发生腐蚀，药剂生产厂家均表示可提供有效的 缓蚀剂。如果没有腐蚀在线监测手段，很难确定这些缓蚀剂的效果。 盲目地选择缓蚀剂不仅造成浪费，也会延误防腐时机，使铜管进一步 腐蚀损坏。 另外，药剂生产厂家从经济利益出发，往往要求电厂增加缓蚀剂的加 药量。 采用 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统可以准确判断缓蚀剂的防腐效果，选 择缓蚀效率高价格合理的缓蚀剂；运行中根据腐蚀速度的具体情况调 节缓蚀剂的加药量，避免过量加药造成的浪费，因此可以在保证防止 凝汽器管腐蚀的前提下，节省大量的药剂费用，取得显著的经济效益。 6 结论 1）FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统在线监测的凝汽器管腐蚀速度能代表 所有凝汽器管的腐蚀情况。 2）FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统在国内外首次实现了对凝汽器铜管局 部腐蚀速率的在线监测。 3）采用 FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统可以确保凝汽器管腐蚀得到有效 控制的前提下，优化加药量，取得显著的经济效益。