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[摘 要]凝汽器是火力发电机组的主要换热设备。凝汽器在运行中的腐蚀泄漏不仅是影响水汽品质的主要因素之一，而且它也是影响大机组安全经济运行的一个重要因素。本文笔者分析了凝汽器腐蚀的多种因素，并提出了相应的防护措施。
[关键词]电厂凝汽器 腐蚀 防护
中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-0623-01
引言
凝汽器是热力发电机组中重要的辅助设备。目前在火力发电厂中，凝汽器常用的管材主要有铜合金管（包括黄铜合金管、白铜合金管）、钦管、不锈钢管三大类。凝汽器的腐蚀问题一直是电厂锅炉事故中的重要问题。本文笔者探讨了电厂凝汽器的腐蚀与防护。
一、凝汽器腐蚀的类型及原因
1、管板腐蚀
管板腐蚀的本质是电偶腐蚀。它是由两种腐蚀电位不同的金属在介质中相互接触而产生的一种腐蚀。凝汽器冷凝管一般采用耐蚀性较强的材料黄铜、白铜或不锈钢，而一般两端的管板采用普通碳钢，以胀接或焊接方式连接。这种结构在腐蚀性环境中会产生电偶腐蚀。在以铜材为冷凝管的凝汽器中，由于铜、铁两种金属腐蚀电位相差较大，铁（碳钢）的腐蚀电位为-0.44V，铜（铜合金）的腐蚀电位为0.33V，从金属在水溶液中的电偶序可知：铜、铁两种金属在水溶液中接触，腐蚀电位较正的铜（铜合金）为阴极，腐蚀电位较负的铁（碳钢）为阳极，形成电偶电池，产生腐蚀。
管板腐蚀常发生在冷凝管胀口处附近管板三角区。冷凝管与管板胀接处腐蚀尤其严重。在凝汽器检修检查中常发现管板凹凸不平，有棘突状棕褐色腐蚀瘤，除去腐蚀瘤可见黑色腐蚀产物，一般腐蚀坑深度有1-2 mm，较严重的可达5-7mm。管板腐蚀严重时常会破坏冷凝管胀接处的严密性，使冷却水泄漏率增大，导致凝结水水质恶化。管板腐蚀不仅发生在铜管与普通碳钢的管板上，使用钦与异种金属管板连结的凝汽器同样会发生严重的电偶腐蚀。
2、选择性腐蚀
选择性腐蚀也称脱合金化腐蚀，是指合金在腐蚀性介质中各组成元素不按它的在合金中的比例而溶解的一种腐蚀形式。通常是化学性质比较活泼、负电位比较强的元素因化学作用而被选择性的溶解在介质中，而正电位比较强的元素富集在合金中。如黄铜，由于锌的选择性溶出而产生脱锌腐蚀，是凝汽器铜管腐蚀损坏的一种主要形式。
凝汽器铜管的选择性脱锌腐蚀有层状均匀脱锌和栓状脱锌两种形式：
①层状脱锌：在铜管的水侧表面上呈现范围大又不太致密的红色紫铜层，从割面观察有明显的分层现象，管壁虽未明显减薄，但机械强度却明显降低了。实践证明，在含盐量较高、硬度和PH值较低的冷却水（如海水）中，容易产生层状脱锌。
②栓状脱锌：在铜管水侧表面发生栓状脱锌的部位常呈现腐蚀产物堆积成白色小丘状。这些腐蚀产物一般是ZnCl2、ZnCO3仇和Zn（OH）2等。去掉这些腐蚀产物后，可见到呈海绵状的紫铜栓，如再去掉紫铜栓，则出现一个直径为1-2 mm浅坑或圆孔。硬度较大的碱性水为冷却水时，容易发生这种栓状脱锌腐蚀。
3、冲刷腐蚀
管端冲蚀也是黄铜管的主要腐蚀形态，HA177-2A的耐冲蚀性能低于HSn70-1A。几乎所有使用HA177-2A铜管的凝汽器都有较严重的管端冲刷腐蚀。白铜管具有良好的耐冲蚀性能。管端冲蚀不仅与材质有关，还与管端流速、流态、水中固体颗粒性质密切相关。水室设计不当，管口被异物局部堵塞都会引起部分管端流速和湍流程度加大。一切改善管端流速、流态的措施，减少水中固体颗粒的措施，改善管端表面耐冲蚀性能（如FeSO4涂膜）的措施都能防止或减缓铜管的管端冲刷。
冲刷腐蚀最常发生的部位为凝汽器冷凝管入口处150mm管段内，最突出的表象为内壁粗糙，虽不常见明显腐蚀坑，但表面呈粗糙水泥地面状，冷凝管铜基体裸露，管壁减薄，严重时则发生腐蚀穿孔泄漏。同时，在温州电厂、上安电厂（不锈钢冷凝管）等以及一些使用欽管的电厂发现了凝汽器汽侧由于汽水及其他异物冲刷造成冷凝管损坏的现象，汽侧冲蚀发生的位置比较固定，如蒸汽和疏水入口附近。
4、氨蚀
常温下氨水溶液氨的气液相分配比大约在7-10，即在凝汽器中汽侧氨浓度是凝结水中的7-10倍，加上空抽区局部富集以及隔板处凝结水过冷的影响空抽区的氨含量比主凝结水高数十或数百倍，个别情况下可达上千倍。当凝结水PH为9.3时，由NH4OH→NH4++OH-的电离平衡可推算出凝结水中氨含量为0. 37mg/ L，如果PH控制不当凝结水PH达9.5时，凝结水中氨含量为0. 92mg/L，空抽区按浓缩1000倍。计算氨含量分别是370mg/L，920mg/L。在如此高浓度的氨环境下，凝汽器铜管的氨蚀不容忽视。
氨蚀出现的部位主要在管板和隔板处。由于这一部位特点氨腐蚀曾被误认为是汽流冲刷或是隔板处的振动磨蚀。氨蚀在200 MW机组经常有发生，危害极大。
二、凝汽器的防护
1、凝汽器换热管应合理选材。针对不同的冷却水成分应选择不同的材料：为防止脱锌腐蚀，应在黄铜合金中添加0.02%-0.03%的砷；采用含硼管材，利用硼在管材表面的富集，填补脱锌后的空穴，堵塞锌原子透过膜的通道，使铜管加硼后表面具有较大的阻力，可以抑制脱锌腐蚀；向铜管中添加1%-2%的锡，或是添加2%的铝可提高其耐蚀性，抑制脱锌倾向；也可添加镍元素制成白铜，白铜化学稳定性优于黄铜，并无选择性腐蚀倾向，在相同的操作工况下，受腐蚀程度显著低于黄铜。所以，建议在较苛刻和水质不稳定的使用环境下，尽可能使用白铜。
2、凝汽器铜管发生垢下腐蚀是火力发电厂常见的腐蚀形式，控制循环水质是防止结垢的主要方法。针对冷却水混浊、含有泥沙和悬浮物的情况，要加装合适的过滤网，定期清理，防止泥砂和石子等杂物进人凝汽器，防止管路堵塞和沉积污垢引起的腐蚀，同时水的pH值要控制在8-9之间为宜。 3、利用机组维修期间将水塔水排净，对水塔的配水沟道和池底进行清扫，使循环水系统内无碎石、淤泥等杂物；加强设备维护，保证循环水系统滤网完好，防止异物进入冷凝器划伤、堵塞铜管；运行中应做好防垢工作，保持胶球清洗装置的正常投用、做好铜管的清洗保洁、消除冷却水滞留不动的死区、加杀生剂等对防止沉淀物下腐蚀都是有效的方法，必要是应进行化学清洗。
4、铜管投运前应做好FeSO4镀膜，使管表面形成致密和牢固的保护膜，同时在运行中做好补膜工作。对于整个铜管来说，最经济、有效的防护方式是FeSO4镀膜，它不仅对管端的冲刷腐蚀有效，而且对铜管的点蚀也有较好的防护作用。
5、合理安排循环水泵的运行方式，尽量使运行工况满足设计工况的要求，降低排汽温度。同时保持凉水塔完好运行，降低循环冷却水的温度，减小腐蚀温度。
6、保证循环冷却水流速的正常，一般黄铜管流速应在1-2m/s。当流速低于1m/s时易发生结垢，当流速大于2m/s时易发生冲刷腐蚀。
7、添加阻垢剂能有效地防止结垢，并能防止已有晶体继续长大。阻垢剂加药点设在循环水泵前的水渠人口处，采用连续加人方式。阻垢剂投人后，降低了铜管内表面的结垢速度。
8、凝汽器管板的防腐。为了减缓和防止管板腐蚀，目前使用的喷锌涂胶法，先对已形成的较深的腐蚀坑进行冷焊修补，再对水室进行喷砂除锈及喷锌处理，最后涂防腐胶。喷锌处理形成的富锌层不仅能作为牺牲阳极保护碳钢管板，而且增加了胶层与碳钢的附着力，很大程度上克服了因局部除锈不彻底或清洗不够造成的附着力差的问题。
9、管板、管口涂胶。由于凝汽器铜管管口存在冲刷腐蚀及胀管工艺不当、运行中铜管振动等情况，所以很容易造成泄漏。对管口、管板進行涂胶处理能有效地解决这一问题。所涂胶层应伸人管口150mm左右。
10、为保持机组运行中低压缸和凝汽器的严密性、防止空气进人、防止氨蚀，可采用自动加氨系统来控制加氨量。
结语
本文主要对管板腐蚀、冲刷腐蚀、选择性腐蚀、氨蚀腐蚀的形成机理进行了分析。腐蚀发生时，往往是多种形态同时发生，因此，不论是新厂选材、安装，还是老厂检查、检修、事故分析，都必须充分认识凝汽器及其冷凝管腐蚀形态及其影响因素的复杂性，全面、辨证地综合考察分析。
参考文献
[1] 苏光浩，舒保话.热电厂凝汽器铜管的腐蚀[J].发电设备，2000，（1）：20-23.
[2] 周文远，阳祖德，郊亮.凝汽器结垢对其性能影响和解决结垢问题的新措施.汽轮机技术，2002（1）.
[关键词]电厂凝汽器 腐蚀 防护
中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-0623-01
引言
凝汽器是热力发电机组中重要的辅助设备。目前在火力发电厂中，凝汽器常用的管材主要有铜合金管（包括黄铜合金管、白铜合金管）、钦管、不锈钢管三大类。凝汽器的腐蚀问题一直是电厂锅炉事故中的重要问题。本文笔者探讨了电厂凝汽器的腐蚀与防护。
一、凝汽器腐蚀的类型及原因
1、管板腐蚀
管板腐蚀的本质是电偶腐蚀。它是由两种腐蚀电位不同的金属在介质中相互接触而产生的一种腐蚀。凝汽器冷凝管一般采用耐蚀性较强的材料黄铜、白铜或不锈钢，而一般两端的管板采用普通碳钢，以胀接或焊接方式连接。这种结构在腐蚀性环境中会产生电偶腐蚀。在以铜材为冷凝管的凝汽器中，由于铜、铁两种金属腐蚀电位相差较大，铁（碳钢）的腐蚀电位为-0.44V，铜（铜合金）的腐蚀电位为0.33V，从金属在水溶液中的电偶序可知：铜、铁两种金属在水溶液中接触，腐蚀电位较正的铜（铜合金）为阴极，腐蚀电位较负的铁（碳钢）为阳极，形成电偶电池，产生腐蚀。
管板腐蚀常发生在冷凝管胀口处附近管板三角区。冷凝管与管板胀接处腐蚀尤其严重。在凝汽器检修检查中常发现管板凹凸不平，有棘突状棕褐色腐蚀瘤，除去腐蚀瘤可见黑色腐蚀产物，一般腐蚀坑深度有1-2 mm，较严重的可达5-7mm。管板腐蚀严重时常会破坏冷凝管胀接处的严密性，使冷却水泄漏率增大，导致凝结水水质恶化。管板腐蚀不仅发生在铜管与普通碳钢的管板上，使用钦与异种金属管板连结的凝汽器同样会发生严重的电偶腐蚀。
2、选择性腐蚀
选择性腐蚀也称脱合金化腐蚀，是指合金在腐蚀性介质中各组成元素不按它的在合金中的比例而溶解的一种腐蚀形式。通常是化学性质比较活泼、负电位比较强的元素因化学作用而被选择性的溶解在介质中，而正电位比较强的元素富集在合金中。如黄铜，由于锌的选择性溶出而产生脱锌腐蚀，是凝汽器铜管腐蚀损坏的一种主要形式。
凝汽器铜管的选择性脱锌腐蚀有层状均匀脱锌和栓状脱锌两种形式：
①层状脱锌：在铜管的水侧表面上呈现范围大又不太致密的红色紫铜层，从割面观察有明显的分层现象，管壁虽未明显减薄，但机械强度却明显降低了。实践证明，在含盐量较高、硬度和PH值较低的冷却水（如海水）中，容易产生层状脱锌。
②栓状脱锌：在铜管水侧表面发生栓状脱锌的部位常呈现腐蚀产物堆积成白色小丘状。这些腐蚀产物一般是ZnCl2、ZnCO3仇和Zn（OH）2等。去掉这些腐蚀产物后，可见到呈海绵状的紫铜栓，如再去掉紫铜栓，则出现一个直径为1-2 mm浅坑或圆孔。硬度较大的碱性水为冷却水时，容易发生这种栓状脱锌腐蚀。
3、冲刷腐蚀
管端冲蚀也是黄铜管的主要腐蚀形态，HA177-2A的耐冲蚀性能低于HSn70-1A。几乎所有使用HA177-2A铜管的凝汽器都有较严重的管端冲刷腐蚀。白铜管具有良好的耐冲蚀性能。管端冲蚀不仅与材质有关，还与管端流速、流态、水中固体颗粒性质密切相关。水室设计不当，管口被异物局部堵塞都会引起部分管端流速和湍流程度加大。一切改善管端流速、流态的措施，减少水中固体颗粒的措施，改善管端表面耐冲蚀性能（如FeSO4涂膜）的措施都能防止或减缓铜管的管端冲刷。
冲刷腐蚀最常发生的部位为凝汽器冷凝管入口处150mm管段内，最突出的表象为内壁粗糙，虽不常见明显腐蚀坑，但表面呈粗糙水泥地面状，冷凝管铜基体裸露，管壁减薄，严重时则发生腐蚀穿孔泄漏。同时，在温州电厂、上安电厂（不锈钢冷凝管）等以及一些使用欽管的电厂发现了凝汽器汽侧由于汽水及其他异物冲刷造成冷凝管损坏的现象，汽侧冲蚀发生的位置比较固定，如蒸汽和疏水入口附近。
4、氨蚀
常温下氨水溶液氨的气液相分配比大约在7-10，即在凝汽器中汽侧氨浓度是凝结水中的7-10倍，加上空抽区局部富集以及隔板处凝结水过冷的影响空抽区的氨含量比主凝结水高数十或数百倍，个别情况下可达上千倍。当凝结水PH为9.3时，由NH4OH→NH4++OH-的电离平衡可推算出凝结水中氨含量为0. 37mg/ L，如果PH控制不当凝结水PH达9.5时，凝结水中氨含量为0. 92mg/L，空抽区按浓缩1000倍。计算氨含量分别是370mg/L，920mg/L。在如此高浓度的氨环境下，凝汽器铜管的氨蚀不容忽视。
氨蚀出现的部位主要在管板和隔板处。由于这一部位特点氨腐蚀曾被误认为是汽流冲刷或是隔板处的振动磨蚀。氨蚀在200 MW机组经常有发生，危害极大。
二、凝汽器的防护
1、凝汽器换热管应合理选材。针对不同的冷却水成分应选择不同的材料：为防止脱锌腐蚀，应在黄铜合金中添加0.02%-0.03%的砷；采用含硼管材，利用硼在管材表面的富集，填补脱锌后的空穴，堵塞锌原子透过膜的通道，使铜管加硼后表面具有较大的阻力，可以抑制脱锌腐蚀；向铜管中添加1%-2%的锡，或是添加2%的铝可提高其耐蚀性，抑制脱锌倾向；也可添加镍元素制成白铜，白铜化学稳定性优于黄铜，并无选择性腐蚀倾向，在相同的操作工况下，受腐蚀程度显著低于黄铜。所以，建议在较苛刻和水质不稳定的使用环境下，尽可能使用白铜。
2、凝汽器铜管发生垢下腐蚀是火力发电厂常见的腐蚀形式，控制循环水质是防止结垢的主要方法。针对冷却水混浊、含有泥沙和悬浮物的情况，要加装合适的过滤网，定期清理，防止泥砂和石子等杂物进人凝汽器，防止管路堵塞和沉积污垢引起的腐蚀，同时水的pH值要控制在8-9之间为宜。 3、利用机组维修期间将水塔水排净，对水塔的配水沟道和池底进行清扫，使循环水系统内无碎石、淤泥等杂物；加强设备维护，保证循环水系统滤网完好，防止异物进入冷凝器划伤、堵塞铜管；运行中应做好防垢工作，保持胶球清洗装置的正常投用、做好铜管的清洗保洁、消除冷却水滞留不动的死区、加杀生剂等对防止沉淀物下腐蚀都是有效的方法，必要是应进行化学清洗。
4、铜管投运前应做好FeSO4镀膜，使管表面形成致密和牢固的保护膜，同时在运行中做好补膜工作。对于整个铜管来说，最经济、有效的防护方式是FeSO4镀膜，它不仅对管端的冲刷腐蚀有效，而且对铜管的点蚀也有较好的防护作用。
5、合理安排循环水泵的运行方式，尽量使运行工况满足设计工况的要求，降低排汽温度。同时保持凉水塔完好运行，降低循环冷却水的温度，减小腐蚀温度。
6、保证循环冷却水流速的正常，一般黄铜管流速应在1-2m/s。当流速低于1m/s时易发生结垢，当流速大于2m/s时易发生冲刷腐蚀。
7、添加阻垢剂能有效地防止结垢，并能防止已有晶体继续长大。阻垢剂加药点设在循环水泵前的水渠人口处，采用连续加人方式。阻垢剂投人后，降低了铜管内表面的结垢速度。
8、凝汽器管板的防腐。为了减缓和防止管板腐蚀，目前使用的喷锌涂胶法，先对已形成的较深的腐蚀坑进行冷焊修补，再对水室进行喷砂除锈及喷锌处理，最后涂防腐胶。喷锌处理形成的富锌层不仅能作为牺牲阳极保护碳钢管板，而且增加了胶层与碳钢的附着力，很大程度上克服了因局部除锈不彻底或清洗不够造成的附着力差的问题。
9、管板、管口涂胶。由于凝汽器铜管管口存在冲刷腐蚀及胀管工艺不当、运行中铜管振动等情况，所以很容易造成泄漏。对管口、管板進行涂胶处理能有效地解决这一问题。所涂胶层应伸人管口150mm左右。
10、为保持机组运行中低压缸和凝汽器的严密性、防止空气进人、防止氨蚀，可采用自动加氨系统来控制加氨量。
结语
本文主要对管板腐蚀、冲刷腐蚀、选择性腐蚀、氨蚀腐蚀的形成机理进行了分析。腐蚀发生时，往往是多种形态同时发生，因此，不论是新厂选材、安装，还是老厂检查、检修、事故分析，都必须充分认识凝汽器及其冷凝管腐蚀形态及其影响因素的复杂性，全面、辨证地综合考察分析。
参考文献
[1] 苏光浩，舒保话.热电厂凝汽器铜管的腐蚀[J].发电设备，2000，（1）：20-23.
[2] 周文远，阳祖德，郊亮.凝汽器结垢对其性能影响和解决结垢问题的新措施.汽轮机技术，2002（1）.