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电站汽包炉水新型化学工况研究

发布时间：2011/3/26 阅读次数：1888 字体大小: 【小】【中】【大】

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4.2 省煤器入口高温高压给水中碳钢腐蚀与电化学分析
在传统磷酸盐还原性水化学工况和汽包炉局部轻微氧化性无除氧剂水化学工况试验条件下，分别对高温给水的介质氧化还原电位和碳钢在高温给水中的腐蚀电位进行了连续在线监测，并对成膜稳定后的20 号碳钢进行了现场高温电化学测试。试片取出后进行了称重，并对表面膜形貌、厚度和成分进行了分析（分别见图4-3、图4-4 和图4-5、图4-6）。

在传统磷酸盐还原性水化学工况试验期间，由失重法所测得的碳钢腐蚀速度为0.0289g/m2.h，年腐蚀深度为0.0325mm/y。试片外观整体呈深蓝黑色，表面膜不很完整，某些部位依稀可见基体金属的颜色。经扫描电镜分析，表面膜形貌见图4-3，表面膜厚度在1.5～2.4μm 之间（见图4-4），且不很均匀；表面膜成分经XRD 分析为单质Fe 和Fe₃O₄，其中Fe₃O₄约占5～10%。由于碳钢表面被一层钝化膜所覆盖，所测得的单质Fe 应该为X 射线穿过钝化膜后，打在碳钢基体上所反应出来的，所以钝化膜越薄、越疏松、越不完整，经XRD分析所得的单质Fe 含量就越多。再由所测ECorr±200mV 范围的极化曲线估算大致的腐蚀速
度，其自腐蚀电流应该在1～5μA/cm2 范围内，换算为g/m².h 单位就是0.0104～0.0521g/m2.h，这与重量法所测得腐蚀速度基本吻合。该腐蚀速度基本为Fe₃O₄ 在该环境下的化学溶解速度。
在汽包炉局部轻微氧化性无除氧剂水化学工况试验期间，由失重法所测得无膜试片的碳钢腐蚀速度为0.0205g/m².h，年腐蚀深度为0.0230mm/y；经前次试验成膜试片的碳钢腐蚀速度为0.0315g/m².h，年腐蚀深度为0.0354mm/y。无膜试片的腐蚀速度比前次还原性工况下的测量值小41%左右，经还原性环境下预膜试片的腐蚀速度仍旧与前次试验相差不大。扫描电镜所测无膜试片10 天成膜后的表面膜形貌见图4-5，与图4-3 有较明显的区别；表面膜厚度为1.5μm（见图4-6），比前面的略小且很均匀；表面膜成分经XRD 分析也为单质Fe和Fe₃O₄，但Fe₃O₄所占的比例要高，约为10～20%。由于膜的厚度比前面的还略小，所以可以认为此钝化膜要比前面的更为致密和完整。另外，由于XRD 分析需要组分含量在3%以上才能检测出来，因此并不排除在Fe₃O₄晶粒的中间和缝隙里夹杂着少量Fe₂O₃晶粒的可能性，从而使得表面膜更为致密和完整。经传统工况预膜试片的表面膜成分仍为单质Fe 和Fe₃O₄，其中Fe₃O₄约占10～15%，可见该膜的致密性和完整性在前面两者之间。由所测ECorr±200mV 范围的极化曲线估算大致的腐蚀速度，其自腐蚀电流应该在1～3.5μA/cm² 范围内，换算为g/m².h 单位就是0.0104～0.0365 g/m².h，这与重量法所测得的腐蚀速度也基本吻合。
5 结论
⑴ 针对现行汽包炉还原性水化学工况处理存在的问题和特点，通过理论分析计算、实验室试验验证以及现场应用对比研究，首次提出了一种介于氧化性与还原性之间的新型汽包炉水化学工况——汽包炉局部轻微氧化性无除氧剂水化学工况，取得了火电机组水化学工况处理原理和方式的突破，具有重要的理论意义和应用价值。
⑵ 该种新型水化学工况解决了还原性水工况下的系统腐蚀速度快、锅炉酸洗间隔短等问题，同时又保留了还原性处理的安全性和易操作性，避免了氧化性处理的危险性和苛刻条件，兼备了常规氧化性水工况与还原性水工况两者的优点。
⑶ 现场对比应用结果表明，该新型水化学工况可大副降低给水中的铁含量。由失重法所测碳钢在200℃左右高温给水中的腐蚀速度也显示，新工艺的腐蚀速度为0.0205g/m2.h，年腐蚀深度为0.0230mm/y，比传统还原性工况下的测量值小41%左右。
⑷ 该新型水化学工况不但能满足GB/T 12145-1999 中对火力发电机组及蒸汽动力设备的要求，而且可有效抑制凝结水和给水系统的腐蚀，减少因这些部位腐蚀损坏而引发的事故停机损失，降低锅炉给水中的金属含量，减轻炉内的结垢速度，延长锅炉的酸洗间隔，有效提高机组的可靠性、可用率和使用寿命，为电厂节省大笔运行费用，具有非常明显的安全、经济和社会效益，适用于火力发电机组汽包炉的水蒸汽循环处理。
参考文献
[1] 龚洵洁. 热力设备的腐蚀与防护. 北京：水利电力出版社，1998
[2] 杨显万，何蔼平，袁宝州. 高温水溶液热力学数据计算手册. 北京：冶金工业出版社，1983
[3] 曹楚南. 腐蚀电化学. 北京：化学工业出版社，1994
[4] Billy D. Fellers，Glen Rose，Sue A. Hobart，Fremont. High temperature electrochemical
monitoring nuclear steam cycle application，. IWC-94-51
[5] Paul Burgmayer. Flow-accelerated corrosion： an introduction. IWC-97-55

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