凝汽器管水侧的腐蚀与控制
曹杰玉 宋敬霞 邓宇强
西安热工研究院有限公司（西安 710032）
［摘 要］本文介绍了防止凝汽器管腐蚀的意义，凝汽器管水侧腐蚀的主要形式及产生原因。提出腐蚀在线
监测是控制凝汽器管腐蚀的技术关键。介绍了FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统可以测量凝汽器管的局部腐蚀速率和均
匀腐蚀速率，并且测量结果与实际凝汽器管腐蚀速率相同的特点，提供了多个电厂的实际使用情况。
［关键词］ 凝汽器 铜管 腐蚀 控制 在线监测
Abstract： This paper presents the significance to prevent corrosion of condenser tubes，and the main forms and
causes of corrosion on condenser water side. It is raised that on-line monitoring of condenser tube corrosion is the key
technology to control corrosion of condenser tubes. It is introduced the type FZJ-II condenser tube corrosion online
monitoring system which can measure localized corrosion rate and uniform corrosion rate，and the measurement results
by the system agree with the corrosion rate of the actual condenser tube. The actual use of the system is introduced in
many power plants.
1 防止凝汽器管腐蚀的意义
火电厂热力设备的腐蚀损坏一直是影响机组安全经济运行的主要问题之一。凝汽器管的腐蚀泄漏会引起整个水汽系统金属的腐蚀和积盐，严重时造成锅炉腐蚀爆管。随着工业的发展，我国水资源日益紧张，循环冷却水的浓缩倍率进一步提高，水的含盐量和污染物含量都有增加的趋势。因此，电厂凝汽器管腐蚀泄漏情况比以前更加严重，凝汽器管腐蚀泄漏已成为影响热力设备水汽系统腐蚀、结垢和积盐最普遍的问题。
凝汽器泄漏会加速锅炉受热面的腐蚀沉积，轻则造成锅炉效率降低，酸洗周期缩短，重则造成锅炉四管爆破。高参数大容量机组一次爆管事故会造成数百万元的直接经济损失。凝汽器泄漏还会加速汽轮机叶片的积盐，造成汽轮机出力和效率降低，一台机组一年的损失可达几百万元甚至上千万元。因此，有效地防止凝汽器管的腐蚀泄漏，对火力发电厂的安全经济运行和节能降耗有重要意义。
2 凝汽器管水侧腐蚀的主要形式
2.1 小孔腐蚀
小孔腐蚀是凝汽器管最常见的一种腐蚀损坏形式，经常发生在铜管和不锈钢管上。小孔腐蚀损坏的特点是在部分凝汽器管上发生，通常在百分之几到百分之十几的凝汽器管上小孔腐蚀比较严重，而大多数其它凝汽器管小孔腐蚀较轻，或者不发生小孔腐蚀。
小孔腐蚀的原因很多，主要有铜管表面存在残碳膜、表面有沉积物和生物附着物而引发的。以下对小孔腐蚀的机理分别进行介绍：
（1）残碳膜引发的小孔腐蚀：
对于内表面存在残碳膜的铜管来说，残碳膜使铜管的腐蚀电位向正的方向变化60mV 以上(参见图1 中的1 点和E1)，残碳膜破裂处所暴露出的铜基体电位较负(参见图1 中的2 点和E2)。由于膜的破裂或缺陷处与邻近的残碳膜距离很近，铜基体的电阻近似为零，膜的破裂或缺陷处与邻近的残碳膜之间的电位差导致残碳膜表面发生阴极极化（参见图1 中的13线段），电极电位从E1 极化到E3；膜的破裂或缺陷处发生阳极极化（参见图1 中的23 线段），膜的破裂或缺陷处的电极电位从E2 极化到E3。这种极化的结果使残碳膜表面受到阴极保护，腐蚀电流进一步降低；而膜的破裂或缺陷处发生阳极极化，腐蚀电流密度从icorr2 增加到icorr3(见图1)。由于残碳膜的面积比膜的破裂或缺陷处的面积大数十倍以上（大阴极小阳极），进一步增大了膜的破裂或缺陷处的腐蚀电流密度。残碳膜的电偶腐蚀作用和大阴极小阳极作用可使膜的破裂或缺陷处腐蚀电流密度增加数百倍以上，可使铜管几个月内发生腐蚀穿孔。

（2）生物附着物引发的小孔腐蚀：
在中性或微碱性的天然水中，铜管表面会与水中的溶解氧发生反应，自动生成耐蚀性良好的表面氧化膜。然而，当铜管表面附着一层微生物粘泥，由于微生物的作用，会产生酸性物质。据国外资料介绍，用微pH 测量探针测量微生物粘泥下的pH 值可降低到3 以下。同时，由于生物粘泥的隔离作用，粘泥下铜管表面接触的水中溶解氧浓度也显著降低。这导致铜管表面保持钝化的两个基本条件—中性以上的pH 值和足够的溶解氧浓度均被破坏，铜管表面的钝化膜被腐蚀溶解。腐蚀溶解过程中产生的铜离子会电吸引水中的阴离子（如氯离子）穿过生物粘泥层到达铜管表面，使该处的溶液pH 值进一步降低。由于生物粘泥的阻碍作用，腐蚀产物不能被循环水带走，而是就地沉积，形成“闭塞电池”。闭塞电池底部（腐蚀坑底部）的溶解氧浓度和pH 值进一步降低，导致该处的腐蚀电位显著降低（类似于图1 中的2 点），而铜管其它表面由于溶解氧浓度和pH 高，钝化膜未受到破坏，保持较高的电位（类似于图1 中的1 点）。这样闭塞电池底部与周围未发生腐蚀的表面通过铜管基体连接成电偶对（闭塞电池）。由于周围未腐蚀铜管面积（阴极面积）远大于腐蚀坑底部的面积（阳极面积），使坑底的电流密度（阳极电流密度）很高，坑底发生快速的阳极腐蚀溶解，短时间内会发生腐蚀穿孔。
2.2 冲刷腐蚀
冲刷腐蚀的特点一般是发生在铜管的入口，腐蚀速度较快，较短的时间内会使铜管减薄损坏。
冲刷腐蚀发生的条件是较高的水流速度和较高的泥砂含量。
冲刷腐蚀的机理是在含有泥砂的高速水流冲击下，水中的砂粒将铜管表面的钝化膜磨损，在钝化膜磨损处，铜管发生快速的自钝化氧化，形成新的钝化膜，而含砂的高速水流又将新的钝化膜磨损，腐蚀和磨损两个过程同时快速进行，导致铜管的冲刷腐蚀损坏。
2.3 均匀溶解腐蚀
均匀溶解腐蚀的特征是在整个铜管内表面均可发生、腐蚀部位面积较大、比较均匀地减薄。
造成铜管均匀溶解腐蚀的主要原因是水的腐蚀性较强或停机保养不当。
一般造成水的腐蚀性增强的原因有：a)水的pH 较低，例如循环冷却水加酸处理时，由于在线pH 仪表测量偏差或加酸控制不当造成pH 降低；b)水中加入的某些防垢组分有较强的腐蚀性，而添加的缓蚀剂组分不够；c)水中含有较多的腐蚀性成分，如H2S、NH3 等。
均匀溶解腐蚀一般不会造成凝汽器管的快速泄漏。但是如果不能及时发现，腐蚀发展到一定程度，同样也会出现泄漏，尤其是均匀溶解腐蚀使铜管的强度显著降低，会引发铜管的振动，造成裂纹和泄漏。
3 凝汽器管腐蚀的监测与控制