凝汽器不銹鋼管腐蝕特性及防控研究

通過(guo)大量(liang)的調(diao)查、數理統計(ji)分析和試驗研究(jiu)，在凝汽器(qi)不銹(xiu)鋼管腐蝕特性(xing)及防控方法研究(jiu)方面取得(de)的創(chuang)造性(xing)成果和主要結論如下:

    1.腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形(xing)(xing)態(tai)、原因(yin)、機(ji)理和防控方法。凝汽器不銹鋼焊接管有點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)、垢下(xia)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、全面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等形(xing)(xing)態(tai)，無應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，未(wei)發(fa)現晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，最主(zhu)要(yao)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失效形(xing)(xing)態(tai)是點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)，焊縫(feng)及(ji)其熱影響(xiang)區是薄弱環節，提高制(zhi)造質量特別是焊縫(feng)質量，正(zheng)確選材，安裝(zhuang)儲存得當，運行時保持清潔是防止點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)的重(zhong)要(yao)措施.

    2.不銹(xiu)鋼管在(zai)冷卻(que)水中點蝕的電化學特征與(yu)監測方法.不銹(xiu)鋼管處于鈍態時(shi)，極化電阻Rp大于10kfl-cm 2;處于(yu)點(dian)蝕或點(dian)蝕誘(you)導期時(shi)，Rp小于10kQ-cm2:用Rp監(jian)測不銹鋼管鈍化和點(dian)蝕狀態，簡(jian)單、方便、可(ke)靠(kao).用EIS監測不銹(xiu)鋼的鈍化和點蝕(shi)狀態(tai)，很難滿足(zu)穩定性要求，而且2個容(rong)抗弧(hu)不是(shi)點蝕的唯一(yi)特(te)征，也(ye)可能是(shi)1個較(jiao)扁的容抗弧。

    3.提出(chu)了“基準水樣”的概念(nian).作為(wei)比(bi)較基準的不銹(xiu)鋼在試驗(yan)水樣中的點蝕電位(wei)應(ying)在氧平衡(heng)電位(wei)附近((300--800 mV)，如(ru)果預計(ji)某個(ge)成分有緩(huan)蝕(shi)性時可取‘#'間稍低值:如果預計某個成(cheng)(cheng)分有(you)侵蝕(shi)性(xing)時可取中(zhong)間稍高值。此時對緩蝕(shi)性(xing)、侵蝕(shi)性(xing)成(cheng)(cheng)分濃度和溫度的(de)(de)(de)變化均(jun)比較(jiao)敏感，否則會得出錯誤的(de)(de)(de)結論。符合該電位要求(qiu)的(de)(de)(de)水(shui)樣就(jiu)稱為基(ji)(ji)準水(shui)樣，它的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分可以是不(bu)定(ding)的(de)(de)(de)。用“基(ji)(ji)準水(shui)樣”較(jiao)全面(mian)的(de)(de)(de)鑒別(bie)出了對選材(cai)有(you)影(ying)響的(de)(de)(de)冷(leng)卻水(shui)成(cheng)(cheng)分。

    4.河口水(shui)成分變(bian)化(hua)規律(lv)。凝汽器冷卻水(shui)成分隨(sui)空域(yu)、時(shi)域(yu)而變(bian)化(hua)，特別(bie)是河口水(shui)含(han)鹽量(liang)、CI一和so戶(hu)等成分(fen)變化巨大。HP電廠珠江河口水1, 2, 3和12月Cl一濃度月均值服(fu)從(cong)或近似服(fu)從(cong)正態分布，概率為0.999時(shi)，其最大月均Cl-濃度為4876mg/L，而(er)最大Cl一濃度約為9000m留Lo最大月均Cl-濃(nong)度(du)在1月和2月的(de)概率極大。

    5.提出了改(gai)進的(de)選(xuan)材方法.對“選材導則”(61提出了下列3項(xiang)重要改進(jin):

    1)增加(jia)了不可(ke)忽略的緩蝕性離(li)子.緩(huan)蝕性離子不僅要(yao)考慮S042-，還要考慮IIC03一和(he)NO3，可(ke)將(jiang)HCO3濃度換算成SO戶濃(nong)度，合并考慮它(ta)們的影響:當(dang)N03-濃度(du)小于37m歲(sui)I,時，不(bu)考慮N03-的影響，當N03一濃度大于37m以(yi)L時，需考慮(lv)NO、一(yi)的緩蝕(shi)作用(yong)。

    2)河口水(shui)CI-濃度和溫度的取值。點蝕(shi)試驗用(yong)水的Cl·濃(nong)度(du)取最大月均濃(nong)度(du)而不是(shi)最大濃(nong)度(du)，2者可(ke)相差(cha)數(shu)千(qian)毫克(ke)/升:溫(wen)度(du)取對應時期的冷(leng)卻水最高溫(wen)度(du)而不(bu)是最高溫(wen)度(du)。按正態分布(bu)，用樣本容量(liang)n?8的小樣本統(tong)計推(tui)斷方法求取最(zui)大月(yue)均cl一濃度。cl一的作用(yong)有時間性，不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)超過原選(xuan)材導則許用(yong)濃度的高Cl-河口冷(leng)卻水(shui)中，短時(shi)間(jian)內(nei)(1--2個月(yue))發生點蝕(shi)的風險(xian)不大，但是隨著時間不斷(duan)延長，其耐蝕(shi)性能會下降(jiang)，點蝕(shi)和活化(hua)的風險(xian)會不斷(duan)增大。

    3)選材范圍.篩選出了原選材導則中沒有的(de)(de)高性價比的(de)(de)新(xin)型現代(dai)鐵素體不銹(xiu)鋼管SSF-53和SSF-4，擴大了(le)選擇范圍，填(tian)補了(le)空(kong)白。SSF-53的耐點(dian)蝕性能介于超(chao)級(ji)不銹鋼(gang)和317L之間，可用于C1一濃(nong)度>_5000mg/L的冷(leng)卻(que)水(shui);SSF-4的耐點(dian)蝕性(xing)能介于317L和316L之(zhi)間，可(ke)用(yong)于(yu)Cl一濃度?1000M歲L的冷卻水.

    改進的選(xuan)材方(fang)法的優點和意(yi)義是(shi)即能保證不銹鋼(gang)管不發生(sheng)點蝕，又防止錯誤(wu)選(xuan)用高等級(ji)不銹鋼(gang)牌號，造成巨大浪費(fei)。原可使用304不銹鋼管的冷卻水，如按(an)選材導則(ze)，未考慮HCO3一的作用，則可(ke)能要選316L，一臺600M W機組凝汽器要多花(hua)700萬(wan)元:如果河(he)口電廠(chang)最大CI一(yi)濃度5500mg/L，最(zui)大月(yue)均CI一濃度(du)2500mg/L,按原選(xuan)材導則要選(xuan)254SMo，按改進(jin)的選(xuan)材(cai)方法(fa)則(ze)可選(xuan)317L，一(yi)臺600M W凝汽器管材費(fei)用相差(cha)約(yue)2400萬元(yuan):一臺600M W凝汽器用SSF-4代替(ti)3171,可節省1900萬(wan)元左右;一臺600M W凝汽器(qi)選SSF-53代升254SMo可節省約4200萬元.

    6.提出了(le)多項(xiang)凝汽器不銹鋼(gang)焊接管質(zhi)量標(biao)準的重(zhong)要修改(gai)建議，如:

    在最終(zhong)熱(re)處理之前必須對焊(han)縫或整(zheng)管(guan)進行冷變(bian)形加(jia)工，至少壓平焊(han)縫，并有一定(ding)的變(bian)形量，熱(re)處理要有足夠的停留時(shi)間(jian);焊縫(feng)腐蝕比試驗(yan)列為必檢項目，檢測頻(pin)率“2/500根批”為(wei)宜(yi);晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)試驗可少做，檢測頻(pin)率(lv)"2/批”較合適。

    展望:

    SSF-4和SSF-53等(deng)現(xian)代鐵素體(ti)不銹鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)很(hen)高的(de)性價比，雖(sui)然現(xian)在還沒(mei)有(you)在凝(ning)汽器(qi)上應用，沒(mei)有(you)列入選材(cai)導則，但(dan)是具(ju)(ju)有(you)很(hen)好(hao)的(de)發展應用前景，應該積極開展管板材(cai)料、與管板連(lian)接工藝等(deng)配套技術研(yan)究，早日在凝(ning)汽器(qi)上推廣應用.

    用(yong)極化電阻Rp監測(ce)凝汽器不(bu)銹鋼管的(de)(de)鈍(dun)化和腐(fu)蝕狀(zhuang)態(tai)，簡(jian)單、方便、可靠，具有良好的(de)(de)發展(zhan)應(ying)用前(qian)景。

    創(chuang)新點:

    1.提出了不銹鋼(gang)管在冷卻(que)水(shui)中點蝕的電化學特(te)征(zheng)與(yu)監測(ce)方法。用Rp數值大(da)小(xiao)監測不銹鋼管的(de)腐蝕狀態，判(pan)別不銹鋼管是否發生丫點(dian)蝕。證明了2個容抗弧不是點蝕的唯(wei)一特征，也可(ke)能是1個(ge)較扁(bian)的容抗弧(hu);用EIS監(jian)測不銹鋼的(de)點蝕狀(zhuang)態，很難滿足穩定性要求。

    2.揭(jie)示了(le)河口水Cl一濃(nong)度的變化規律(lv):證明(ming)了Cl·的作用(yong)有時間性，超(chao)高C1-濃度的短(duan)期(qi)作(zuo)用一(yi)般不(bu)會引起(qi)不(bu)銹鋼管點蝕;改進了河口水不銹鋼管凝汽器的選材方法:點(dian)蝕試驗用(yong)Cl-最大(da)月均(jun)濃度(du)而不是最大(da)濃度(du)，2者可相(xiang)差數千毫克/升，溫度用對應時(shi)期的冷卻水(shui)最高(gao)溫度而不是最高(gao)溫度。按正態(tai)分布用樣本容量(liang)n>_8的小樣木統計推(tui)斷方法求取最大月(yue)均C1一濃(nong)度。

    3.提出(chu)了“基(ji)準水(shui)樣(yang)”的概念。作(zuo)為(wei)比較(jiao)基(ji)準的不銹鋼在(zai)試(shi)驗水(shui)樣(yang)中的點蝕電位(wei)應在(zai)氧平衡電位(wei)附近(300-800 mV)，它的(de)成(cheng)分可以是不定的(de)。用“基準水樣”和方差(cha)分析方法較全面的(de)鑒別(bie)了(le)(le)對(dui)選材有(you)影響的(de)冷卻水成(cheng)分，證明了(le)(le)緩蝕性離子不僅要(yao)考(kao)慮S042-，還要考慮HCO3和NO3，可將(jiang)HCO3濃度換算成S042-濃(nong)度(du)，合并考(kao)慮它(ta)們的影響;當NO3一濃度小(xiao)于37mg/L時，不考(kao)慮(lv)NO3·的影響(xiang)，當N03一濃度大于37m歲L時，需考慮N03一的緩蝕(shi)作用。

    4.篩選出了(le)原選材導則(ze)中(zhong)沒(mei)有的(de)高(gao)性價比的(de)新型現(xian)代鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)管SSF-53和SSF-4 G   SSF-53的(de)耐點蝕性能介于超(chao)級不銹(xiu)鋼和317L之(zhi)間，可用于Cl一濃(nong)度>_5000mg/L的冷卻水;SSF-4的耐點蝕性能(neng)介于317L和(he)316L之間，可(ke)用于C1一濃度_1000mg/1.的(de)冷卻水.擴大(da)了選擇范圍(wei)，填補了空白(bai)，對(dui)一(yi)臺(tai)600M W機(ji)組(zu)凝汽器，用(yong)SSF-53代(dai)替254SMo可節省4200萬元左(zuo)右，用(yong)SSF-4代替317L可節省1900萬元左(zuo)右。

    5.提出了(le)多(duo)項凝汽(qi)器不銹鋼焊(han)(han)接管(guan)質量標準的重(zhong)要(yao)修改建議，如焊(han)(han)縫腐蝕比試驗(yan)(yan)列為必檢(jian)項目，品(pin)間腐蝕試驗(yan)(yan)可少做，焊(han)(han)縫必須軋平，并有(you)一定(ding)的變形量，熱(re)處(chu)理要(yao)有(you)足夠的停留時間等(deng)等(deng).