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汽輪機(jī)板框式冷油器腐蝕原因分析及解決措施
汽輪機(jī)板框式冷油器腐蝕原因分析及解決措施，對不銹鋼換熱器的腐蝕情況進(jìn)行分析，根據(jù)不銹鋼的腐蝕機(jī)理，推斷其腐蝕原因為硫酸鹽還原菌引起的點(diǎn)腐蝕和密封膠條與換熱片間的縫隙腐蝕。在厭氧條件下化能有機(jī)營養(yǎng)獲得能量，大量生長和繁殖產(chǎn)生生物污泥，造成換熱片間阻塞和腐蝕。被忽略的安裝縫隙在特殊情況下也會造成設(shè)備腐蝕。針對性提出板框式冷油器腐蝕的預(yù)防措施，對于解決實際生產(chǎn)問題具有重要意義。
國能生物發(fā)電有限公司10月份投產(chǎn)發(fā)電，機(jī)組為生物質(zhì)直燃發(fā)電機(jī)組，容量30MW。汽輪機(jī)汽輪機(jī)板框式冷油器選用生產(chǎn)的板框式換熱器。11月檢修時發(fā)現(xiàn)部分換熱片出現(xiàn)腐蝕漏點(diǎn)。針對發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行原因分析并提出預(yù)防措施。
1不銹鋼的腐蝕機(jī)理
不銹鋼耐腐蝕是因為其表面形成的一層極薄而又堅固細(xì)密的穩(wěn)定的富鉻氧化膜，防止氧原子或腐蝕性離子繼續(xù)滲入、氧化。一但這種薄膜遭到破壞，氧原子、腐蝕性離子就會不斷滲入，金屬中鐵原子不斷地析離出來，形成疏松的氧化鐵或其它鐵鹽，形成銹蝕。不銹鋼的腐蝕機(jī)理有以下幾種類型：
（1）全面腐蝕：又稱通常腐蝕，是指金屬暴露外表發(fā)生大面積的較為均勻的腐蝕。
（2）應(yīng)力腐蝕開裂：是指材料在靜應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的脆性開裂現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕是電化學(xué)腐蝕和應(yīng)力機(jī)械破壞相互促進(jìn)裂紋的生成和擴(kuò)展的過程。當(dāng)應(yīng)力腐蝕開裂擴(kuò)展至某一深度時材料就按正常的裂紋斷開。
（3）點(diǎn)腐蝕：是一種發(fā)作在金屬外表部分區(qū)域的一種腐蝕損壞方法。不銹鋼材料點(diǎn)蝕主要出現(xiàn)在含鹵素離子如Cl-、Br-、F-等的水溶液介質(zhì)中。點(diǎn)蝕是由于這些活性離子在不銹鋼管表面鈍化膜的薄弱部位破壞了鈍化膜而引起的。如果不銹鋼的表面有鐵粒子、灰塵和污物等附著物也易產(chǎn)生點(diǎn)蝕。
（4）晶間腐蝕：晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯合的界城，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物沉淀析出的有利區(qū)城。大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。
（5）縫隙腐蝕：是在隙間部位發(fā)生的局部腐蝕現(xiàn)象。它可能發(fā)生于溶液停滯的設(shè)備縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。
2汽輪機(jī)板框式冷油器腐蝕泄漏原因分析
2.1汽輪機(jī)板框式冷油器工作系統(tǒng)簡述
本汽輪機(jī)板框式冷油器是為冷卻汽輪機(jī)潤滑油而設(shè)，工作介質(zhì)為#46防銹抗氧化汽輪機(jī)油，冷卻介質(zhì)為電廠循環(huán)冷卻水。共有換熱片73片，片間采用橡膠密封條密封。換熱片材質(zhì)為304不銹鋼，厚為0.6mm。熱交換器設(shè)計高承壓1.5MPa，高溫度100℃,正常運(yùn)行參數(shù)進(jìn)口油溫60℃左右，出口油溫40±5℃,循環(huán)水進(jìn)水溫度10-33℃。循環(huán)水處理常年加緩蝕阻垢劑，加硫酸調(diào)PH值，夏季根據(jù)情況加殺菌劑和粘泥剝離劑，控制濃縮倍數(shù)2-3倍。
2.2汽輪機(jī)板框式冷油器換熱片腐蝕泄漏點(diǎn)分析
通過觀察腐蝕泄漏點(diǎn)，均為局部點(diǎn)腐蝕，腐蝕部位均發(fā)作在換熱片循環(huán)水測波形凹槽內(nèi)（見圖一）或換熱片周邊密封膠條下方的凹槽內(nèi)（見圖三），油側(cè)漏點(diǎn)均出現(xiàn)在換熱片波形頂部（見圖二）。循環(huán)水側(cè)腐蝕口邊沿呈剝離狀，而油測邊沿呈規(guī)則狀（見圖一、二）。由此判定換熱片的腐蝕來自循環(huán)水側(cè)。圖五循環(huán)水側(cè)換熱片腐蝕泄漏和圖六換熱片循環(huán)水側(cè)未腐蝕泄漏點(diǎn)更加確定汽輪機(jī)板框式冷油器的腐蝕源為循環(huán)水。
圖1循環(huán)水側(cè)腐蝕泄漏點(diǎn)
圖2油側(cè)腐蝕泄漏點(diǎn)
圖3循環(huán)水側(cè)膠條下腐蝕漏點(diǎn)
圖4油側(cè)膠條下腐蝕漏點(diǎn)
圖5循環(huán)水側(cè)底板腐蝕泄漏點(diǎn)
圖6循環(huán)水側(cè)腐蝕點(diǎn)（未泄漏）
2.3腐蝕原因分析
（1）由不銹鋼的腐蝕機(jī)理判定此次腐蝕為點(diǎn)腐蝕無疑，點(diǎn)腐蝕一般是由鹵素離子（主要是CL-1）造成或附著在其表面雜物所致。查閱我公司所用原水水質(zhì)化驗報告和日常水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)，原水中CL-1含量一般為100-120mg/L,循環(huán)水中CL-1含量200mg/L左右，大不超過300mg/L（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不大于700mg/L）。所以氯離子直接造成的點(diǎn)腐蝕機(jī)率可以忽略。
（2）從汽輪機(jī)板框式冷油器拆卸時的原始狀況來看，換熱片循環(huán)水側(cè)附滿粘泥（見圖七），這是造成不銹鋼片點(diǎn)腐蝕的主要原因。查閱資料，循環(huán)水所用的緩蝕阻垢劑大多為磷酸鹽和有機(jī)磷酸酯系，水中營養(yǎng)過剩造成微生物大量繁殖，微生物吸附在不銹鋼片上形成微生物膜，當(dāng)金屬表面存在微生物膜時，金屬表面與微生物膜界面的PH值、溶解氧濃度、有機(jī)和無機(jī)物的種類及其濃度改變了腐蝕的機(jī)理和速率。其中硫酸鹽還原菌是引起金屬材料腐蝕的主要因素之一。是厭氧細(xì)菌，化能有機(jī)營養(yǎng)，能夠?qū)O42-還原成S2-而自身獲得能量。在我公司循環(huán)水系統(tǒng)中，為調(diào)整PH值每年加入的硫酸量高達(dá)100-130噸，水中缺氧條件下大量生長和繁殖，產(chǎn)生生物粘泥，造成換熱片堵塞嚴(yán)重，自身特性還對換熱片產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕作用。
圖7拆卸后換熱片（附著粘泥）
（3）密封膠條下的腐蝕原因為縫隙腐蝕。膠條壓實密封后，邊緣會有0.025~0.1mm的間隙，使電解質(zhì)溶液進(jìn)入，使縫內(nèi)金屬與縫外金屬構(gòu)成短路原電池，并且在縫內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的電化學(xué)腐蝕。同時此區(qū)域還會形成生物粘泥，加劇腐蝕。
3汽輪機(jī)板框式冷油器結(jié)論及預(yù)防應(yīng)對措施
通過以上分析，板框式冷油器雖然在設(shè)計時考慮到了防腐蝕問題并采用304不銹鋼材質(zhì)加以預(yù)防，但未考慮到實現(xiàn)應(yīng)用過程中會出現(xiàn)厭氧菌生成的生物粘泥對不銹鋼的腐蝕及采用膠條密封情況下的縫隙腐蝕。所以在應(yīng)用中應(yīng)采取以下措施進(jìn)行預(yù)防。
（1）在換熱器處局部投加殺菌劑、粘泥剝離劑，在粘泥形成前消除或?qū)σ呀?jīng)形成的粘泥進(jìn)行剝離和清除。同時適當(dāng)提高循環(huán)水流速不小于1.5m/s，減輕生物粘泥的附著程度。
（2）降低硫酸的加入量，減少硫酸鹽還原菌的生成量。
（3）定期切換換熱器，對運(yùn)行換熱器進(jìn)行拆卸清洗。
（4）對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)膜處理，可以更好的保護(hù)系統(tǒng)不受到腐蝕的侵害。
（5）循環(huán)水系統(tǒng)增加濾網(wǎng)，可以有效地過濾循環(huán)水當(dāng)中的雜質(zhì)、懸浮物、這樣可以減輕粘泥的形成和附著。
（6）更換板式換熱器為列管式換熱器，即使發(fā)生結(jié)垢、粘泥等現(xiàn)象也方便清理，避免厭氧菌的滋生。