生物电厂汽轮机润滑油系统板框式冷油器腐蚀原因分析级预防措施综述.docx

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生物电厂汽轮机润滑油系统板框式冷油器腐蚀原因分析级预防措施综述

生物电厂汽轮机润滑油系统板框式冷油器

腐蚀原因分析及预防措施

周光涛

（国能临沂生物发电有限公司，山东，276013）

摘要：

通过对不锈钢换热器的腐蚀泄漏口分析，推断其腐蚀原因，并针对性提出预防对应措施，以便在今后的工作中加以预防。

关键词：

304不锈钢；点腐蚀；缝隙腐蚀；粘泥；预防

前言

国能临沂生物发电有限公司2011年10月份投产发电，机组为生物质直燃发电机组，容量30MW。

汽轮机使用青岛捷能汽轮机股份有限公司生产的单缸高压凝汽式轮机，设备选型时为加强润滑油的冷却效果，冷油器选用的是德国thermowave公司生产的板框式热交换器，型号为TL650KBIL，换热面积47m2，换热片材质为304不锈钢。

2015年11月检修时发现部分换热片出现腐蚀漏点。

本文针对发生的现象进行原因分析并提出预防措施。

一、不锈钢的腐蚀机理

不锈钢的耐腐蚀性能具体表现为具有抵抗大气氧化的能力------即不锈性，同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力即耐腐蚀性。

但其抗腐蚀能力的大小是随其钢质本身化学组成，相互状态，使用条件及环境介质类型而改变的。

不锈钢耐腐蚀的原因主要是靠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（防护膜），防止氧原子或腐蚀性离子继续渗入、继续氧化，而获得抗腐蚀的能力。

一但这种薄膜遭到不断的破坏，空气或液体中的氧原子、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，金属表面也就受到不断的锈蚀。

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。

应力腐蚀应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其一深度时（此处，承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。

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。

点腐蚀构成后能迅速地向深处开展，最终穿透金属。

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以及在MnS等夹杂在一些金属间化合物处，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，因而，它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利区城。

因此，在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。

这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀，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。

它可能发全于溶液停滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。

这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成，如在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物相接触之处形成。

二、冷油器腐蚀泄漏原因分析

1、冷油器工作系统简述

本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。

为加强换热效果，采用的是板框式热交换器，共有换热片73片，片间采用橡胶密封条密封，通过十条丝杆紧固至270-280mm。

换热片材质为304不锈钢，厚为0.6mm。

热交换器设计最高承压1.5MPa，最高温度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℃（冬季低，夏季高），通过控制循环水量控制出口油温。

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、冷油器换热片腐蚀泄漏点分析

通过观察泄漏腐蚀点，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）。

由此情景判定换热片的腐蚀方向是从循环水侧开始的。

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冷油器的腐蚀来自循环水。

图一：

循环水侧腐蚀泄漏点

图二：

油侧腐蚀泄漏点

图三：

循环水侧密封胶条下腐蚀泄漏点

图四：

油侧密封胶条下腐蚀泄漏点

图五：

循环水侧底板腐蚀泄漏点

图六：

循环水侧腐蚀点（未泄漏）

3、腐蚀原因分析

3.1由不锈钢的腐蚀机理判定此次腐蚀的原因为点腐蚀无疑，点腐蚀一般是由卤素离子（主要是CL-1）造成或附着在不锈钢表面杂物所致。

查阅国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,最高不超过150mg/L,循环水中CL-1含量200mg/L左右，最大不超过300mg/L。

所以氯离子直接造成的点腐蚀机率几乎可以忽略。

化工企业循环冷却水处理设计技术规定HG/T20690-2000中确定氯离子指标≤700mg/L；石油化工给水排水水质标准SH3099-2000中规定敞开式循环冷却水的水质指标应根据换热设备的结构形式、材质、工况及采用的水处理药剂配方等因素综合确定。

当无试验数据与成熟经验时，可按下列指标控制氯离子：

碳钢1000mg/L，不锈钢≤700mg/L。

3.2从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。

查阅资料发现，循环水为防结垢所用的缓蚀阻垢剂大多为磷酸盐和有机磷酸酯系统，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腐蚀的机理和速率。

硫酸盐还原菌（SRB）是引起金属材料腐蚀的主要因素之一。

而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，在循环水缺氧的条件下大量生长和繁殖SBR，产生生物粘泥，造成换热片堵塞严重，并由于SBR自身特性还会对换热片产生严重腐蚀作用。

图七：

拆卸后未清洗的循环水侧（带满污泥）

3.3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。

三、结论及预防应对措施

通过以上分析，板框式换热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的水速不小于1.5m/s，减轻生物粘泥的附着程度。

2、定期切换对板框式换热器，对运行换热器进行拆卸清洗。

3、对循环水系统进行预膜处理可以更好的保护系统不收到腐蚀的侵害。

4、对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、这样可以避免粘泥的形成和附着。

5、更换板式换热器为列管式换热器，这样即使发生结垢、粘泥等现象时也可以很好的清除，避免厌氧菌的滋生。

参考文献

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参照标准

ASTMG48-2009《用氯化铁溶液测定不锈钢和相关合金点腐蚀和缝隙腐蚀的试验方法》

GB/T17897-1999《不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法》