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1、郎工：你好！下面是关于汽轮机冷却器改造可行性报告腐蚀因素与缓蚀对策研究冷却器（白铜管内表面、紫铜管内表面与不锈钢管内表面）目前，国内许多电力行业不同程度地存在着冷却器反应管内外 表面腐蚀现象。冷却器内，乙炔气和氯化氢气体反应生成氯乙烯， 反应过程中放出大量热，需循环水冷却。由于冷却水的长期循环使 用，冷却器中的紫铜管内外表面产生了腐蚀现象，经考察，全国同 类电力行业中（主要使用的循环水是黄河水）有相当数量循环冷却 水系统连续运转6-12个月紫铜管内外表面就产生了严重的腐蚀， 需要更换紫铜管，缩短了使用寿命。而内内蒙古大唐托克托发电有 限责任公司冷却器中紫铜管外表面腐蚀更为严重，有些反应管甚至
2、在6 - 8个月内就产生了严重的腐蚀、泄漏现象，该电厂每年因更 换紫铜管和冷却器造成很大的损失。通过对内蒙古大唐托克托发电有限责任公司冷却器循环冷却系 统的考察，提出循环冷却水的水质可能是导致该腐蚀现象的主要因 素。并提出使用一种以镍为主要添加元素的铜合金和不锈钢。白铜的特点是机械性能和耐蚀性好，色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密 机械、化工机械和船舶构件、冷却器等。白铜一般有良好的热电性。 紫铜是铜含量很高的铜，其它杂质总含量在 1 %以下。不锈钢指耐空 气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢， 又称不锈耐酸钢。但是紫铜适用于淡水循环冷却水。这样就解决了冷 却器的紫铜管
3、腐蚀的问题1热交换器冷却系统有关参数测试与腐蚀现象考察1.1水质分析所用循环冷却水来自电厂附近黄河水，经自然沉降后，再经离子交换柱处理，最后送入循环冷却系统。向其中加水玻璃，调pH值至910后使用对换热器冷却系统循环冷却水水质进行多次分 析，其中与腐蚀有关的几个主要参数见表1。表1 电厂用循环冷却水水质分析成份含量/ mg/LCa2+3842Mg 2+1114Cl-92109SO42-1416硬度（以CaCO3计）108112不加水玻璃pH值67加水玻璃后pH值910热交换器的紫铜管材料质为铜,管壁1.0 mm，管内温度90150 C,管内压力0.049MPa，管外循环冷却水温度2335 C，
4、管外压力0.294MPa。1.3腐蚀现象考察67个月内有明显点蚀，表现出不均匀性。蚀点直径0 26mm , 点蚀表面结垢严重，蚀点处裂管材料质呈黑色疏松状。故为垢下腐 蚀状态。2试验研究2.1 循环冷却水介质中影响腐蚀的主要因素考察以加水玻璃的厂用循环水为介质，90 C水温下试验144h，考 察影响腐蚀的主要因素。试验装置均为旋转腐蚀装置，腐蚀试片均 为化工部兰州化工机械研究院生产的标准腐蚀片。2.1.1 溶解氧的影响以充氧/充氮排氧方法考查了循环水介质中不同含氧量下 的腐蚀情况，发现试片在pH=9介质中损失质量相差不大，材质腐 蚀速率在0.680.91mm/a范围内。因此，循环冷却水介质含氧
5、量 的多与少对热交换器反应管外表面的腐蚀影响无明显差别。观察到电厂循环冷却水储槽有放气口，循环水温度为100 C 左右，随着循环时间的延长，循环水介质中含氧量不断减少，而腐 蚀随着循环时间的延长而增强。所以，可以认为该腐蚀为非氧蚀过 程。2.1.2 pH值影响选用硅酸盐和磷酸盐调节试验介质的 pH值，观察不同pH 值介质对试验紫铜片的平均腐蚀速率，见表 2。介质厂用水介质中试片腐蚀状况加缓蚀剂*后试片腐蚀状况Ph值腐蚀速率试片外观腐蚀速率试片外观/mm/a腐蚀现象/mm/a腐蚀现象50.882十分严重0.356较明显斑点60.794严重0.223不明显斑点70.715较严重0.180无腐蚀80
6、.704正常腐蚀0.097无腐蚀90.684正常腐蚀0.102无腐蚀100.722较严重0.261不明显斑点110.780严重0.473明显斑点注： DYJ-1缓蚀药剂加入量1 %o；以紫铜管现有腐蚀为正常腐蚀。从表2看出，使用电厂用循环水，调节pH值89范围内， 试片腐蚀速率最低。pH值过高，可能会导试片表面形成的 Fe2O3 钝化膜生成铁酸根（HFeO22-），而使铁溶解。氯离子的影响将厂用黄河水中蒸馏后配置不同含量的 CL-浓度水介质，进 行氯离子对腐蚀的影响试验，结果见表 3，介质pH值用硅酸盐- 磷酸盐调至9.0。氯离子浓度腐蚀速率介质状态试片表面状况/mg/L/mm/a105125
7、0.668结垢多大量黄色铁锈沉淀物锈斑、831050.620结垢较多大量黄色铁锈沉淀物锈斑、58830.545大量黄色铁锈沉淀物大量锈斑、少量结垢34580.480中量黄色铁锈沉淀物少量锈斑、少量结垢17340.183少量黄色铁锈沉淀物边角锈、不结垢5170.120清亮溶液光亮、不结垢表3说明，黄河水中CL-浓度对A3钢腐蚀影响很大。CL-加 速阳极过程的进行，从而使腐蚀加速。因此，我们认为 CL-是引起 目前点蚀的一个重要原因。温度和压力梯度的影响紫铜管外表面温度比内表面温度低 90 C左右，外压比内压 高0.245MPa，这种在1.0厚的管壁上增强。循环水中不活泼重金 属离子(Pb2+ A
8、g+ Cu2+)含量不大于1 X10-5,一般条件不产生腐蚀 问题，但由于温度梯度、压力梯度对反应管外表面的活化，这些重 金属离子通过置换作用，以一个个小阴极的形式析出在比较活泼的金属表面，形成一个个微电池，从而形成电偶腐蚀。这种电偶腐蚀 温度梯度及压力梯度的影响到底有多大，还需要进一步证实。其他因素的影响电厂用循环水中Ca2+、Ng 2+、SO42-等浓度并不高，该浓 度范围内一般对反应管腐蚀影响不大。但由于循环水长期运转，在 100 C温度下，形成少量结垢，特别容易引起循环水中（厂方已经 加入的）水玻璃胶体絮凝，直至大量结垢。这种结垢的不均匀性， 导致了垢下腐蚀。另外，西北地区空气中尘沙较
9、多，发现反应管外表面产生少量粘泥，它也是导致结垢、管表腐蚀的不可忽视的因素。2.2DY J-1复合缓蚀剂的缓蚀效果除以上影响反应管腐蚀的因素外，还有很多不可确定或很 难确定的因素需要考虑，如工厂周围大气环境中C02、S02、H2S、NH3、等影响、微生物作用等。腐蚀过程是一个反应速度缓 慢的微观渐进积累过程，也可能一个不起眼的因素反而是影响腐蚀 的主要因素，或者多种因素的协同作用是影响腐蚀的关键。因此，鉴于金属腐蚀机理的复杂性和不易确定性，对于溶 液体系，国内外研究领域常寻找缓蚀剂来延缓金属表面的腐蚀而对 于循环冷却水介质而言，缓蚀剂的使用也是最简单、最容易实施的 办法。对于热交换器来说，反应
10、工艺条件、冷却速度等都不可能 改变，所以，我们充分考虑缓蚀剂应用具有耐高温热稳定性和良好 的阻垢性能，经数次实验室腐蚀实验、筛选，获得了一个具有多功 能复合镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色，称为白铜。铜镍二元 合金称普通白铜，加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为复杂白 铜，纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性。调节介质 pH值，并起到一定的缓冲作用。表 2中给出了以其他电厂用黄河 水为介质，使用白铜管前后介质 pH值对试片的腐蚀情况。试验结果表明，电厂用黄河水循环介质中，使用紫铜管， 当浓度在0.55 %。4%。浓度范围内并调节pH=89时有明显的延缓 腐蚀效果。3 结论与建议(1)
11、 根据试验结果，发现使用黄河水作为热交换器的循环 冷却水，会产生较严重的腐蚀现象。其腐蚀进程受介质pH值和氯离子浓度的影响较大，为非氧蚀过程。而温度和压力梯度的影响、 介质中少量重金属离子的影响、加入的水玻璃胶体影响以及它们之 间的协同效应的影响不可忽视；(2) 白铜、不锈钢具有良好的延缓腐蚀效果， 可在pH=8 9、0.5% 4%。的范围内应用；(3) 白铜管、不锈钢的防腐蚀问题是一个复杂的系统工程， 特别是循环冷却水介质中加入了合适的缓蚀药剂后，生产过程中的 管理问题是延缓腐蚀现象的关键。“三分材料，七分管理”，在保 证热交换器正确使用的前提下，应在生产过程中定岗、定点、定专 业的合理管理
12、。加强水质化验人员的力量，提咼化验的频率和准确 率。应每4h对循环冷却水进行分析，并保证化验结果准确无误。 如果操作不当，管理不到位，再好的材料不是很理想，管理工作是 关键。因不锈钢的传热系数一般为20-30 W/(m.C),白铜的传热系数一般为350-360 W/(m. C )，紫铜的传热系数一般为380-390W/(m. C)。冷却效果的好在于材料的传热系数，换热系数与流体的 质量流速有关。如果贵公司选用不锈钢管用于冷却器的冷却器管，-般按照我们公司的经验在原有紫铜管冷却器加大20%，可以达到原有冷却器的冷却效果。如果贵公司选用白铜管用于冷却器的冷却器 管，可以达到原有冷却器的冷却效果，可是白铜的价格太高。
