安徽電廠不銹鋼管點(diǎn)蝕原因及機(jī)理分析

  安徽蕪湖電廠有2臺(tái)600MW機(jī)組，分別在2008年7月和9月投運(yùn)。凝汽器不銹鋼牌號(hào)是304，管板是304不銹鋼復(fù)合管板。冷卻水為長(zhǎng)江水，直流式。運(yùn)行約1年后，2臺(tái)機(jī)組凝汽器均發(fā)現(xiàn)有不銹鋼管點(diǎn)蝕穿孔泄漏，圖是泄漏不銹鋼管內(nèi)窺鏡和抽管后的照片。當(dāng)時(shí)對(duì)點(diǎn)蝕原因爭(zhēng)論較大，有人認(rèn)為是不銹鋼管質(zhì)量有問題，有人認(rèn)為是不銹鋼管安裝有問題。浙江至德鋼業(yè)有限公司通過對(duì)電廠進(jìn)一步的合并調(diào)查研究，認(rèn)為漂浮物堵塞是引起不銹鋼管點(diǎn)蝕的主要原因。電廠由于沒有有效攔截措施，2臺(tái)不銹鋼管凝汽器均被漂浮物嚴(yán)重堵塞。

   安徽蕪湖電廠有2臺(tái)“0MW機(jī)組，凝汽器均為不銹鋼管，牌號(hào)316，不銹鋼復(fù)合管板。1#機(jī)2008年6月投運(yùn)，2#機(jī)2008年12月投運(yùn)。冷卻水為長(zhǎng)江水，直流式。蕪湖電廠與銅陵電廠靠得很近，長(zhǎng)江水主要成分基本一樣，該段長(zhǎng)江水近20年氯離子的平均值約為13.6mg/L。由于2#機(jī)凝汽器濾網(wǎng)損壞，有漂浮物堵塞不銹鋼管。2010年發(fā)現(xiàn)2#機(jī)凝汽器有25根不銹鋼管有腐蝕泄漏，并對(duì)這些不銹鋼管進(jìn)行了悶堵。2011年3月2#機(jī)大修查漏又有12根腐蝕泄漏，同樣對(duì)這些不銹鋼管進(jìn)行了悶堵。而1#機(jī)與#2機(jī)是相同類型機(jī)組，冷卻水水質(zhì)相同，凝汽器不銹鋼換熱管材質(zhì)和質(zhì)量也相同，但是濾網(wǎng)完好，沒有漂浮物堵塞不銹鋼管，也沒有不銹鋼管點(diǎn)蝕泄漏。因此，可以判定漂浮物堵塞是造成不銹鋼管點(diǎn)蝕的主要原因。

    漂浮物引起不銹鋼管點(diǎn)蝕的機(jī)理分析如下:

    如果某根不銹鋼管被漂浮物完全堵塞，則這根不銹鋼管中的冷卻水處于長(zhǎng)期停滯狀態(tài)，氧含量會(huì)降低，而沒有被堵塞的不銹鋼管氧含量相對(duì)較高，從而形成供氧差異腐蝕電池。氧含量高的區(qū)域腐蝕電位較高，氧含量低的區(qū)域腐蝕電位較低，如果陽(yáng)極溶解反應(yīng)速度遵循塔菲爾式而氧的還原反應(yīng)速度受擴(kuò)散控制。

    腐蝕電位與氧濃度的自然對(duì)數(shù)成正比。堵塞的管子根數(shù)遠(yuǎn)比沒堵塞的管子根數(shù)少，故缺氧區(qū)的面積遠(yuǎn)小于富氧區(qū)面積，形成了小陽(yáng)極大陰極的極端不利情況，加速了不銹鋼管的腐蝕。更重要的是由于腐蝕過程的次生效應(yīng)，改變了2個(gè)區(qū)域的陽(yáng)極行為:缺氧區(qū)陽(yáng)極溶解更容易，引發(fā)了“自催化效應(yīng)”:而富氧區(qū)陽(yáng)極溶解更難了。

    即富氧區(qū)的陰極電流密度大于陽(yáng)極電流密度，而缺氧區(qū)的陰極電流密度小于陽(yáng)極電流密度，但2個(gè)區(qū)域的陽(yáng)極電流密度相等。

    由于富氧區(qū)的陰極電流密度遠(yuǎn)大于陽(yáng)極電流密度，氧氣陰極還原的產(chǎn)物是氫氧根離子，因此富氧區(qū)的pH值上升，陽(yáng)極腐蝕速度下降，陽(yáng)極曲線由h變到c，由于缺氧區(qū)的陽(yáng)極電流密度遠(yuǎn)大于陰極電流密度，陽(yáng)極溶解的產(chǎn)物是金屬離子，金屬離子會(huì)水解引起缺氧區(qū)的pH值下降，陽(yáng)極腐蝕速度上升。

    由于缺氧區(qū)和富氧區(qū)陽(yáng)、陰極電流密度的不平衡，就會(huì)有電流從一個(gè)區(qū)域通過溶液流到另一個(gè)區(qū)域，引起溶液中的離子遷移。在供氧差異腐蝕電池中是氯離子等陰離子流入缺氧區(qū)，引起缺氧富集，而鈉離子等陽(yáng)離子則流入富氧區(qū)。在缺氧區(qū)富集會(huì)破壞鈍化膜，使陽(yáng)極溶解更容易進(jìn)行，造成陽(yáng)極腐蝕速度進(jìn)一步上升，pH值進(jìn)一步下降，陽(yáng)極曲線由b變到a，引發(fā)缺氧區(qū)陽(yáng)極溶解的“自催化效應(yīng)”。

    安徽蕪湖電廠和銅陵電廠不銹鋼管凝汽器點(diǎn)蝕均是由漂浮物堵塞引起的，這兩個(gè)電廠改造完善了濾網(wǎng)裝置后，不銹鋼管點(diǎn)蝕情況消失。