凝汽器不銹鋼管腐蝕特性及防控研究

通過大量的調(diào)查、數(shù)理統(tǒng)計分析和試驗研究，在凝汽器不銹鋼管腐蝕特性及防控方法研究方面取得的創(chuàng)造性成果和主要結(jié)論如下:

    1.腐蝕形態(tài)、原因、機理和防控方法。凝汽器不銹鋼焊接管有點蝕、垢下腐蝕、全面腐蝕等形態(tài)，無應力腐蝕，未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕，最主要的腐蝕失效形態(tài)是點蝕，焊縫及其熱影響區(qū)是薄弱環(huán)節(jié)，提高制造質(zhì)量特別是焊縫質(zhì)量，正確選材，安裝儲存得當，運行時保持清潔是防止點蝕的重要措施.

    2.不銹鋼管在冷卻水中點蝕的電化學特征與監(jiān)測方法.不銹鋼管處于鈍態(tài)時，極化電阻Rp大于10kfl-cm 2;處于點蝕或點蝕誘導期時，Rp小于10kQ-cm2:用Rp監(jiān)測不銹鋼管鈍化和點蝕狀態(tài)，簡單、方便、可靠.用EIS監(jiān)測不銹鋼的鈍化和點蝕狀態(tài)，很難滿足穩(wěn)定性要求，而且2個容抗弧不是點蝕的唯一特征，也可能是1個較扁的容抗弧。

    3.提出了“基準水樣”的概念.作為比較基準的不銹鋼在試驗水樣中的點蝕電位應在氧平衡電位附近((300--800 mV)，如果預計某個成分有緩蝕性時可取‘#'間稍低值:如果預計某個成分有侵蝕性時可取中間稍高值。此時對緩蝕性、侵蝕性成分濃度和溫度的變化均比較敏感，否則會得出錯誤的結(jié)論。符合該電位要求的水樣就稱為基準水樣，它的成分可以是不定的。用“基準水樣”較全面的鑒別出了對選材有影響的冷卻水成分。

    4.河口水成分變化規(guī)律。凝汽器冷卻水成分隨空域、時域而變化，特別是河口水含鹽量、CI一和so戶等成分變化巨大。HP電廠珠江河口水1, 2, 3和12月Cl一濃度月均值服從或近似服從正態(tài)分布，概率為0.999時，其最大月均Cl-濃度為4876mg/L，而最大Cl一濃度約為9000m留Lo最大月均Cl-濃度在1月和2月的概率極大。

    5.提出了改進的選材方法.對“選材導則”(61提出了下列3項重要改進:

    1)增加了不可忽略的緩蝕性離子.緩蝕性離子不僅要考慮S042-，還要考慮IIC03一和NO3，可將HCO3濃度換算成SO戶濃度，合并考慮它們的影響:當N03-濃度小于37m歲I,時，不考慮N03-的影響，當N03一濃度大于37m以L時，需考慮NO、一的緩蝕作用。

    2)河口水CI-濃度和溫度的取值。點蝕試驗用水的Cl·濃度取最大月均濃度而不是最大濃度，2者可相差數(shù)千毫克/升:溫度取對應時期的冷卻水最高溫度而不是最高溫度。按正態(tài)分布，用樣本容量n?8的小樣本統(tǒng)計推斷方法求取最大月均cl一濃度。cl一的作用有時間性，不銹鋼在超過原選材導則許用濃度的高Cl-河口冷卻水中，短時間內(nèi)(1--2個月)發(fā)生點蝕的風險不大，但是隨著時間不斷延長，其耐蝕性能會下降，點蝕和活化的風險會不斷增大。

    3)選材范圍.篩選出了原選材導則中沒有的高性價比的新型現(xiàn)代鐵素體不銹鋼管SSF-53和SSF-4，擴大了選擇范圍，填補了空白。SSF-53的耐點蝕性能介于超級不銹鋼和317L之間，可用于C1一濃度>_5000mg/L的冷卻水;SSF-4的耐點蝕性能介于317L和316L之間，可用于Cl一濃度?1000M歲L的冷卻水.

    改進的選材方法的優(yōu)點和意義是即能保證不銹鋼管不發(fā)生點蝕，又防止錯誤選用高等級不銹鋼牌號，造成巨大浪費。原可使用304不銹鋼管的冷卻水，如按選材導則，未考慮HCO3一的作用，則可能要選316L，一臺600M W機組凝汽器要多花700萬元:如果河口電廠最大CI一濃度5500mg/L，最大月均CI一濃度2500mg/L,按原選材導則要選254SMo，按改進的選材方法則可選317L，一臺600M W凝汽器管材費用相差約2400萬元:一臺600M W凝汽器用SSF-4代替3171,可節(jié)省1900萬元左右;一臺600M W凝汽器選SSF-53代升254SMo可節(jié)省約4200萬元.

    6.提出了多項凝汽器不銹鋼焊接管質(zhì)量標準的重要修改建議，如:

    在最終熱處理之前必須對焊縫或整管進行冷變形加工，至少壓平焊縫，并有一定的變形量，熱處理要有足夠的停留時間;焊縫腐蝕比試驗列為必檢項目，檢測頻率“2/500根批”為宜;晶間腐蝕試驗可少做，檢測頻率"2/批”較合適。

    展望:

    SSF-4和SSF-53等現(xiàn)代鐵素體不銹鋼具有很高的性價比，雖然現(xiàn)在還沒有在凝汽器上應用，沒有列入選材導則，但是具有很好的發(fā)展應用前景，應該積極開展管板材料、與管板連接工藝等配套技術(shù)研究，早日在凝汽器上推廣應用.

    用極化電阻Rp監(jiān)測凝汽器不銹鋼管的鈍化和腐蝕狀態(tài)，簡單、方便、可靠，具有良好的發(fā)展應用前景。

    創(chuàng)新點:

    1.提出了不銹鋼管在冷卻水中點蝕的電化學特征與監(jiān)測方法。用Rp數(shù)值大小監(jiān)測不銹鋼管的腐蝕狀態(tài)，判別不銹鋼管是否發(fā)生丫點蝕。證明了2個容抗弧不是點蝕的唯一特征，也可能是1個較扁的容抗弧;用EIS監(jiān)測不銹鋼的點蝕狀態(tài)，很難滿足穩(wěn)定性要求。

    2.揭示了河口水Cl一濃度的變化規(guī)律:證明了Cl·的作用有時間性，超高C1-濃度的短期作用一般不會引起不銹鋼管點蝕;改進了河口水不銹鋼管凝汽器的選材方法:點蝕試驗用Cl-最大月均濃度而不是最大濃度，2者可相差數(shù)千毫克/升，溫度用對應時期的冷卻水最高溫度而不是最高溫度。按正態(tài)分布用樣本容量n>_8的小樣木統(tǒng)計推斷方法求取最大月均C1一濃度。

    3.提出了“基準水樣”的概念。作為比較基準的不銹鋼在試驗水樣中的點蝕電位應在氧平衡電位附近(300-800 mV)，它的成分可以是不定的。用“基準水樣”和方差分析方法較全面的鑒別了對選材有影響的冷卻水成分，證明了緩蝕性離子不僅要考慮S042-，還要考慮HCO3和NO3，可將HCO3濃度換算成S042-濃度，合并考慮它們的影響;當NO3一濃度小于37mg/L時，不考慮NO3·的影響，當N03一濃度大于37m歲L時，需考慮N03一的緩蝕作用。

    4.篩選出了原選材導則中沒有的高性價比的新型現(xiàn)代鐵素體不銹鋼管SSF-53和SSF-4 G   SSF-53的耐點蝕性能介于超級不銹鋼和317L之間，可用于Cl一濃度>_5000mg/L的冷卻水;SSF-4的耐點蝕性能介于317L和316L之間，可用于C1一濃度_1000mg/1.的冷卻水.擴大了選擇范圍，填補了空白，對一臺600M W機組凝汽器，用SSF-53代替254SMo可節(jié)省4200萬元左右，用SSF-4代替317L可節(jié)省1900萬元左右。

    5.提出了多項凝汽器不銹鋼焊接管質(zhì)量標準的重要修改建議，如焊縫腐蝕比試驗列為必檢項目，品間腐蝕試驗可少做，焊縫必須軋平，并有一定的變形量，熱處理要有足夠的停留時間等等.