汽轮机设备—冷凝器的腐蚀磨损与防护
一、简介
汽轮机的凝汽设备是凝汽式汽轮机装置的重要组成部份。它的作用是将凝汽式汽轮机排汽凝结成水，形成并操持所要求的真空。
凝汽器结构复杂、材质多(通常面而言，凝汽器铜管、管板、水室由不同材料组成)、运行介质多(铜管水侧是含盐量高的冷却水，如江、河、湖、海水；铜管汽侧则是低压蒸汽与高纯的凝结水)而引起严重的腐蚀问题。凝汽器铜管损坏的直接危害是管材本身的损失，但更重要的是由于大型锅炉给水品质高，水的缓冲性小，一旦铜管泄漏，冷却水漏入凝结水中会引起炉水水质恶化，造成省煤器管、水冷壁管的腐蚀爆破事故，而引起更大损失；锅炉炉管爆破与穿孔的结果是迫使机组降负荷运行，甚至被迫停机。另外，凝汽器真空度的下降，会导致机组热效率的下降，从而导致燃煤量增加，机组经济性降低。凝汽器铜管在管板胀口处的渗漏与铜管端的冲击腐蚀穿孔是其真空度下降的主要原因之一。
二、 凝汽器常用管材
凝汽器常用管材有三种黄铜管、两种白铜管、两种钛管的牌号与主要化学成分。
三、凝汽器腐蚀形式
凝汽器的各种腐蚀形式中，以管端腐蚀、磨蚀最为突出。其次，是点蚀对凝汽器管的危害，因为它导致整根铜管报废，这在冷却水受到污染时尤其严重。
1、 管端腐蚀
由于冷却水进入管端部份时出现涡流，使得管子入口端部份的水流速度要比其他部分大得多，于是水流在管端部分的游动剪切应力也就比管内其他部分大，入口端的剪应力可高达20Pa以上，超过了铝黄铜的临界剪切应力。经验证明，当管内流速达2m/s时，其管端的剪应力就足以破坏铝铜管的钝化膜而产生管端腐蚀。
2、点蚀
3、缝隙腐蚀
4、磨蚀
5、硫化物腐蚀
硫化物腐蚀是由污染过的海水引起的。在污染的海水中，因缺少氧而使嫌气性微生物大量繁殖，这种嫌气性细菌的代表是硫酸盐还原菌，它能使水中自然存在的硫酸盐还原而亡、腐烂，也能生成硫化物，这些硫化物特别是硫化氢，可在短期内使腐蚀急剧加速。
6、氨蚀
氨蚀是发生在凝汽器管汽侧的一种腐蚀，也叫做凝结水腐蚀。这是一种仅发生在凝汽器空气冷却工区的腐蚀形式。但这种腐蚀多局限于氨和氧的浓度都很高的空冷区。
7、选择性腐蚀
8、电偶腐蚀
9、应力腐蚀破裂
10、微生物腐蚀
四、凝汽器管材的防护技术
阴极保护对管板、铜管管端具有良好的保护作用；FeSO4镀膜对提高整个铜管的耐蚀性与泄漏性作用明显；胶球清洗(及投加杀菌剂)对减少铜管沉积物下腐蚀效果显著；而管板与铜管管端涂刷耐磨增韧防腐胶既完全阻止了铜管胀口处的渗漏，又能消除管板、铜管管端的冲击腐蚀与磨蚀。
1、凝汽器铜管FeSO4镀膜
对于整个铜管来说，最经济、最有效的防护方式是FeSO4镀膜，它不仅对管端的冲击腐蚀有效，而且对铜管的点蚀有较好的防护作用。
目前，作为一种简单、有效的铜管防腐方法，FeSO4镀膜在大多数热电厂已成为常规的运行操作程序。
经过多年的研究，及通过对膜质的分析，人们发现，铜管经过FeSO4处理后，其表面膜质是由三层组成的，上面松散层是各种结构的水合氧化铁，中间紧密层主要是Cu2O与ｙ-FeOOH膜。其反应式为
4Fe2+ O2 + 8OH- → 4γ – FeOOH↓ + 4H2O
FeSO4镀膜通常采用两种方式，高浓度“一次性”镀膜与运行中“开放式”镀膜。“一次性”镀膜工艺条件：Fe2+浓度为80 ~ 10mg/L；pH值为5 ~ 6；温度为15 ~ 35℃；流速为0.1 ~ 0.3m/s；时间为96 ~ 120h。操作中不间断地通入压缩空气，以补充上氧的消耗(条件允许的话，亦可补充工业纯氧)，pH值的控制可用NaOH、NaPO4调节，亦可加入循环冷却水进行调节。
“开放式”镀膜工艺条件：通过硫酸亚铁镀膜泵加班硫酸亚铁溶液，保持循环水入口中Fe2+的浓度为1 ~ 2mg/L(或出口水中Fe2+的浓度不小于0.5mg/L)。镀膜时间为96 ~120h；水温10℃以上为宜；在镀膜过程中定期投入胶球清洗系统，每8h投球0.5h。
补膜工艺条件：每天进行一次，每次1h，在冷却水入口加入0.5 ~1.0mg/L的Fe2+(试验表明，在冷却水中加入0.01mg/L Fe2+，在铝黄铜的容许流速2m/s左右，就能形成保护膜)。如果采用部分铁阳极的阴极保护系统，则可省略补膜过程。
2、凝汽器阴极保护
2.1、阴极保护原理
阴极保护对于管板与铜管管端来说，是有效的，因为冲击腐蚀、磨蚀、砂蚀的本质原因是电化学腐蚀，如果能使凝汽器水室、管板、铜管管端的自然腐蚀电位负移到阴极以下，则它们 白衣公卿哙 完全停止。实际操作中，一般是将它们的腐蚀电位负移到阴极电位附近，这样，阴极保护能够大大 地减缓这些部位的腐蚀。
阴极保护分为牺牲阳极与外加电流两种方式。在海水和海水倒灌的体系中，这两种保护方式差别不大，选择的主要根据是凝汽器所需的保护电流大小(一般以50A为分界点，所需电流≤50A时，选择牺牲阳极；所需电流>50A时，选择外加电流)，或者根据电极(牺牲阳极或辅助阳极)安装是否方便确定。但在淡水体系中，由于介质的导电性差(其电导率一般比海水小200倍)，基本上不采用牺牲阳极方式，一般选择外加电流阴极保护方式。
2.2、保护参数的确定
海水中铜合金的自然腐蚀电位为-0.25 ~ -0.4V(S.C.E)，碳钢的自然腐蚀电位为-0.5 ~0.6V(S.C.E)。按照将自然腐蚀电位负移0.3V作为阴极保护电位的原则，凝汽器保护电位为：-0.8 ~ -1.0V(S.C.E)；其保护电流密度，对铜合金为100 ~ 500mA/m2左右)，对水室碳钢根据有无涂层确定，从几个到100多毫安每平方米。
在淡水中，则需根据水质情况通过试验确定。
3、凝汽器管板与铜管管端涂胶
凝汽器铜管与管端与管板的冲击腐蚀、磨蚀、砂蚀是发生率最高，危害极大的腐蚀形式；虽然阴极保护、FeSO4镀膜可以大大地减轻或消除这种腐蚀，但是对于管板胀管处由于振动、热胀冷缩等原因造成的渗漏，则只有通过涂刷耐磨增韧防腐胶的方式使之消除。由于这种防腐耐磨胶优异的防护性能与极强的附着力，涂刷一次后可使凝汽器铜管与管端与管板在6 ~ 9 年完全消除冲击腐蚀、磨蚀、砂蚀，并根除胀口渗漏；同时，可以提高阴极保护效果(如果一起使用的话)。
防腐耐磨胶的技术要求：
a、耐磨性。循环水进入铜管管口时会出现涡流，产生剧烈的冲刷作用，从而破坏铜管表面保护膜；同时，循环中不可避免地含有气泡(有一部分在涡流作用下形成)，气泡的破裂产生强烈的锤击作用，带来更大破坏力。如果循环水中含有沙子或其他杂物，它们共同作用的结果，会产生严重的磨蚀问题。这就要求涂刷在凝汽器管板与铜管管端的防腐胶具有优良的耐磨性，同时，具有较好的韧性，以消化、吸收涡流与气泡产生的冲击力。
b、耐温性。机组启停及负荷异常时，凝汽器温度变化较大，同时，一年中凝汽器冷却水侧的工作温度变化也较大，如夏季与冬季的温度变化可达50℃左右。这就要求防腐胶具有良好的耐温特性，不因温度变化而开裂、脱落。
c、密封性。主要是针对管板胀管处状态而言，要求防腐胶不因铜管的振动、伸缩而出现缝隙、裂纹，在6 ~ 9年服役期内，完全根除胀管处渗漏。
d、附着力。要求防腐胶具有良好的粘接特性，在一般机械除锈条件下，与金属基体具有极强的附着力，在冲击、温变的情况下，其涂层的理化特性保持不变，在服役期内涂层完整。
