安徽電廠不銹鋼管點蝕原因及機理分析

  安徽蕪湖電廠有2臺600MW機組，分別在2008年7月和9月投運。凝汽器不銹鋼牌號是304，管板是304不銹鋼復合管板。冷卻水為長江水，直流式。運行約1年后，2臺機組凝汽器均發(fā)現(xiàn)有不銹鋼管點蝕穿孔泄漏，圖是泄漏不銹鋼管內(nèi)窺鏡和抽管后的照片。當時對點蝕原因爭論較大，有人認為是不銹鋼管質(zhì)量有問題，有人認為是不銹鋼管安裝有問題。浙江至德鋼業(yè)有限公司通過對電廠進一步的合并調(diào)查研究，認為漂浮物堵塞是引起不銹鋼管點蝕的主要原因。電廠由于沒有有效攔截措施，2臺不銹鋼管凝汽器均被漂浮物嚴重堵塞。

   安徽蕪湖電廠有2臺“0MW機組，凝汽器均為不銹鋼管，牌號316，不銹鋼復合管板。1#機2008年6月投運，2#機2008年12月投運。冷卻水為長江水，直流式。蕪湖電廠與銅陵電廠靠得很近，長江水主要成分基本一樣，該段長江水近20年氯離子的平均值約為13.6mg/L。由于2#機凝汽器濾網(wǎng)損壞，有漂浮物堵塞不銹鋼管。2010年發(fā)現(xiàn)2#機凝汽器有25根不銹鋼管有腐蝕泄漏，并對這些不銹鋼管進行了悶堵。2011年3月2#機大修查漏又有12根腐蝕泄漏，同樣對這些不銹鋼管進行了悶堵。而1#機與#2機是相同類型機組，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，也沒有不銹鋼管點蝕泄漏。因此，可以判定漂浮物堵塞是造成不銹鋼管點蝕的主要原因。

    漂浮物引起不銹鋼管點蝕的機理分析如下:

    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期停滯狀態(tài)，氧含量會降低，而沒有被堵塞的不銹鋼管氧含量相對較高，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)速度受擴散控制。

    腐蝕電位與氧濃度的自然對數(shù)成正比。堵塞的管子根數(shù)遠比沒堵塞的管子根數(shù)少，故缺氧區(qū)的面積遠小于富氧區(qū)面積，形成了小陽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個區(qū)域的陽極行為:缺氧區(qū)陽極溶解更容易，引發(fā)了“自催化效應(yīng)”:而富氧區(qū)陽極溶解更難了。

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

    由于富氧區(qū)的陰極電流密度遠大于陽極電流密度，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，陽極腐蝕速度下降，陽極曲線由h變到c，由于缺氧區(qū)的陽極電流密度遠大于陰極電流密度，陽極溶解的產(chǎn)物是金屬離子，金屬離子會水解引起缺氧區(qū)的pH值下降，陽極腐蝕速度上升。

    由于缺氧區(qū)和富氧區(qū)陽、陰極電流密度的不平衡，就會有電流從一個區(qū)域通過溶液流到另一個區(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，而鈉離子等陽離子則流入富氧區(qū)。在缺氧區(qū)富集會破壞鈍化膜，使陽極溶解更容易進行，造成陽極腐蝕速度進一步上升，pH值進一步下降，陽極曲線由b變到a，引發(fā)缺氧區(qū)陽極溶解的“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蝕均是由漂浮物堵塞引起的，這兩個電廠改造完善了濾網(wǎng)裝置后，不銹鋼管點蝕情況消失。