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汽轮机板框式冷油器腐蚀原因分析及解决措施
发布时间:2024/3/11 点击次数:150

汽轮机板框式冷油器腐蚀原因分析及解决措施 

 

      汽轮机板框式冷油器腐蚀原因分析及解决措施,对不锈钢换热器的腐蚀情况进行分析,根据不锈钢的腐蚀机理,推断其腐蚀原因为硫酸盐还原菌引起的点腐蚀和密封胶条与换热片间的缝隙腐蚀。在厌氧条件下化能有机营养获得能量,大量生长和繁殖产生生物污泥,造成换热片间阻塞和腐蚀。被忽略的安装缝隙在特殊情况下也会造成设备腐蚀。针对性提出板框式冷油器腐蚀的预防措施,对于解决实际生产问题具有重要意义。
      国能生物发电有限公司10月份投产发电,机组为生物质直燃发电机组,容量30MW。汽轮机汽轮机
板框式冷油器选用生产的板框式换热器。11月检修时发现部分换热片出现腐蚀漏点。针对发生的现象进行原因分析并提出预防措施。
1不锈钢的腐蚀机理
      不锈钢耐腐蚀是因为其表面形成的一层极薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜,防止氧原子或腐蚀性离子继续渗入、氧化。一但这种薄膜遭到破坏,氧原子、腐蚀性离子就会不断渗入,金属中铁原子不断地析离出来,形成疏松的氧化铁或其它铁盐,形成锈蚀。不锈钢的腐蚀机理有以下几种类型:
      (1)全面腐蚀:又称通常腐蚀,是指金属暴露外表发生大面积的较为均匀的腐蚀。
      (2)应力腐蚀开裂:是指材料在静应力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性开裂现象。应力腐蚀是电化学腐蚀和应力机械破坏相互促进裂纹的生成和扩展的过程。当应力腐蚀开裂扩展至某一深度时材料就按正常的裂纹断开。
      (3)点腐蚀:是一种发作在金属外表部分区域的一种腐蚀损坏方法。不锈钢材料点蚀主要出现在含卤素离子如Cl-、Br-、F-等的水溶液介质中。点蚀是由于这些活性离子在不锈钢管表面钝化膜的薄弱部位破坏了钝化膜而引起的。如果不锈钢的表面有铁粒子、灰尘和污物等附着物也易产生点蚀。
      (4)晶间腐蚀:晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城,它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物沉淀析出的有利区城。大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。
      (5)缝隙腐蚀:是在隙间部位发生的局部腐蚀现象。它可能发生于溶液停滞的设备缝隙之中或屏蔽的表面内。
2汽轮机
板框式冷油器腐蚀泄漏原因分析
2.1汽轮机
板框式冷油器工作系统简述
      本汽轮机板框式冷油器是为冷却汽轮机润滑油而设,工作介质为#46防锈抗氧化汽轮机油,冷却介质为电厂循环冷却水。共有换热片73片,片间采用橡胶密封条密封。换热片材质为304不锈钢,厚为0.6mm。热交换器设计高承压1.5MPa,高温度100℃,正常运行参数进口油温60℃左右,出口油温40±5℃,循环水进水温度10-33℃。循环水处理常年加缓蚀阻垢剂,加硫酸调PH值,夏季根据情况加杀菌剂和粘泥剥离剂,控制浓缩倍数2-3倍。
2.2汽轮机
板框式冷油器换热片腐蚀泄漏点分析
      通过观察腐蚀泄漏点,均为局部点腐蚀,腐蚀部位均发作在换热片循环水测波形凹槽内(见图一)或换热片周边密封胶条下方的凹槽内(见图三),油侧漏点均出现在换热片波形顶部(见图二)。循环水侧腐蚀口边沿呈剥离状,而油测边沿呈规则状(见图一、二)。由此判定换热片的腐蚀来自循环水侧。图五循环水侧换热片腐蚀泄漏和图六换热片循环水侧未腐蚀泄漏点更加确定汽轮机板框式冷油器的腐蚀源为循环水。

图1循环水侧腐蚀泄漏点

图2油侧腐蚀泄漏点
图3循环水侧胶条下腐蚀漏点

图4油侧胶条下腐蚀漏点

图5循环水侧底板腐蚀泄漏点

图6循环水侧腐蚀点(未泄漏)
2.3腐蚀原因分析
      (1)由不锈钢的腐蚀机理判定此次腐蚀为点腐蚀无疑,点腐蚀一般是由卤素离子(主要是CL-1)造成或附着在其表面杂物所致。查阅我公司所用原水水质化验报告和日常水质化验数据,原水中CL-1含量一般为100-120mg/L,循环水中CL-1含量200mg/L左右,大不超过300mg/L(标准规定不大于700mg/L)。所以氯离子直接造成的点腐蚀机率可以忽略。
      (2)从汽轮机板框式冷油器拆卸时的原始状况来看,换热片循环水侧附满粘泥(见图七),这是造成不锈钢片点腐蚀的主要原因。查阅资料,循环水所用的缓蚀阻垢剂大多为磷酸盐和有机磷酸酯系,水中营养过剩造成微生物大量繁殖,微生物吸附在不锈钢片上形成微生物膜,当金属表面存在微生物膜时,金属表面与微生物膜界面的PH值、溶解氧浓度、有机和无机物的种类及其浓度改变了腐蚀的机理和速率。其中硫酸盐还原菌是引起金属材料腐蚀的主要因素之一。是厌氧细菌,化能有机营养,能够将SO42-还原成S2-而自身获得能量。在我公司循环水系统中,为调整PH值每年加入的硫酸量高达100-130吨,水中缺氧条件下大量生长和繁殖,产生生物粘泥,造成换热片堵塞严重,自身特性还对换热片产生严重腐蚀作用。
图7拆卸后换热片(附着粘泥)
      (3)密封胶条下的腐蚀原因为缝隙腐蚀。胶条压实密封后,边缘会有0.025~0.1mm的间隙,使电解质溶液进入,使缝内金属与缝外金属构成短路原电池,并且在缝内发生强烈的电化学腐蚀。同时此区域还会形成生物粘泥,加剧腐蚀。
3汽轮机
板框式冷油器结论及预防应对措施
      通过以上分析,
板框式冷油器虽然在设计时考虑到了防腐蚀问题并采用304不锈钢材质加以预防,但未考虑到实现应用过程中会出现厌氧菌生成的生物粘泥对不锈钢的腐蚀及采用胶条密封情况下的缝隙腐蚀。所以在应用中应采取以下措施进行预防。
      (1)在换热器处局部投加杀菌剂、粘泥剥离剂,在粘泥形成前消除或对已经形成的粘泥进行剥离和清除。同时适当提高循环水流速不小于1.5m/s,减轻生物粘泥的附着程度。
      (2)降低硫酸的加入量,减少硫酸盐还原菌的生成量。
      (3)定期切换换热器,对运行换热器进行拆卸清洗。
      (4)对循环水系统进行预膜处理,可以更好的保护系统不受到腐蚀的侵害。
      (5)循环水系统增加滤网,可以有效地过滤循环水当中的杂质、悬浮物、这样可以减轻粘泥的形成和附着。
      (6)更换板式换热器为列管式换热器,即使发生结垢、粘泥等现象也方便清理,避免厌氧菌的滋生。