汽轮机装置十八胺防腐技术的试验研究及使用经验

汽轮机装置防止停运腐蚀和应力腐蚀裂化的一个最有效方法，是
早在上世纪50~60年代美国、英国及前苏联已经知晓的十八胺法。莫
斯科动力学院、前苏联核电设备研究院、前东德动力研究所及其他一
些单位在利用十八胺提高核电站汽轮机和二次回路设备可靠性和经济
性方面进行了大量富有成效的试验研究工作。

最近15年来，在很多火力发电厂研究和应用了十八胺防腐技术，
其主要应用与发展阶段大致如下：

1987年莫斯科电力局第8热电厂T-100-130汽轮机装置进行了十八
胺停运防腐技术的第一次工业应用验证，方法是将ODA（十八胺）防
腐溶液灌入汽轮机和凝汽器的蒸汽空间。1988年为了完善有前途的防
腐技术新方案，在莫斯科动力学院热电站BT-12实验汽轮机上首次进
行了汽轮机通流部分各元件用湿蒸汽加入ODA防止停运防腐蚀的试
验。1989年首先在乌兹别克斯坦寿尔达利亚发电厂装有K-300-240汽
轮机的超临界参数300MW发电机组上采用了十八胺防止停运腐蚀的技
术。1990年首次在克拉斯诺雅尔斯克电力局小白桦发电厂配有K-800-
240汽轮机的超临界参数800MW发电机组上采用了十八胺防止停运腐蚀
的技术。1990年首次以商业合同方式在国外马其顿“涅戈季诺”发电
厂进行了200MW发电机组防止停运腐蚀的保护工作。1991年首次在运
转中利用常设冲洗系统喷入十八胺防止塞尔维亚诺维沙德热电厂T-
100-130汽轮机及整个发电机组停运腐蚀。1991年切列彼特发电厂TP-
240-1汽包锅炉水汽回路防止停运腐蚀。1991年乌兹别克斯坦塔希阿
塔史发电厂供热系统防止停运腐蚀的工业验证。1992年首次在塞尔维
亚食品企业自备电厂（圣塔电厂）进行了汽轮机、工业抽汽等停运防
腐工作。1998年对科纳科沃发电厂300MW发电机组锅炉中间再热系统
单独进行了停运防腐保护。2001年首先在上木特诺沃地热电厂对地热
电站汽轮机装置进行了十八胺停运防腐。

以上工作均在本文主要作者0.A.波瓦洛夫（莫斯科动力学院教
授，汽轮机装置十八胺防腐技术专利的第一所有人，曾获前苏联政府
科技奖）技术指导下由莫斯科动力学院，“科学”股份公司、核电设
备研究院、德国力泊（лип）技术研究所和各发电厂工作人员完成
的。

从1987年到1996年十八胺防腐技术在不断地完善，多次应用于国
内外生产的(6、80、100、120、150、200、300和800)MW发电机组
上。从1996年开始，根据俄罗斯统一电力系统股份公司下达的任务，
“科学”股份公司与俄罗斯电力技术改进公司在科纳科沃发电厂和切
列别特发电厂进行了汽轮机、锅炉及整个发电机组十八胺防腐技术的
一系列示范研究与应用工作。1997年俄罗斯电力技术改进公司出版了
“采用成膜胺进行热力设备停运防腐的指导方法”。现在上木特诺沃
地热发电厂（3×40MW）和木特诺沃地热发电厂（2×25MW）均使用十
八胺防腐技术作为常设的发电设备防腐防垢系统。

由于进行了多方面的实验和研究，积累了大量的试验资料和使用
经验，说明可以利用十八胺防腐技术解决汽轮机装置的下列运行问
题。

（1）热力设备金属工作面的停运腐蚀，通过在热力设备退出运
行进行检修或长时间停机，备用时在金属表面上形成十八胺增水保护
膜予以解决，可以在2年以下及以上的时间范围内防止停运腐蚀。

（2）汽轮机工作叶片、轮盘和转子的金属应力腐蚀裂化，解决
办法是：通过向工作回路注入十八胺及防止停运腐蚀时将氯化物清除
掉，可使出现第一批裂纹前的总运行时间延长一个数量级。

（3）汽轮机装置元件的冲蚀腐蚀，解决的办法是：在运行过程
中及在停运防腐时利用十八胺抑制作用，使结构钢的冲蚀腐蚀减少
50%~75%。

（4）工作叶片的液滴冲刷冲蚀，解决的办法是：向蒸汽中注入
十八胺微量添加剂，使冲刷冲蚀强烈度减少30%。

（5）汽轮机中及湿蒸汽抽汽中的湿度损失，解决的办法是：向
蒸汽中注入微量添加剂ODA，使汽轮机效率提高1~2%，并使蒸汽管道
中的液阻降低。

（6）杂质结构，解决的办法是：通过运行过程中ODA清洗作用及
用ODA防止停运腐蚀期间排除结垢，使沾污率降低50%~75%。

ODA具有良好的抗腐蚀性能。莫斯科动力学院进行的专门研究表
明，在湿蒸汽流中注入ODA，可大大降低结构钢的冲蚀腐蚀强烈度。
存在ODA时，两相流中金属冲蚀腐蚀强烈度得以降低的机理是：处于
液相（液膜）中的较小量的ODA，实际上完全沉积在表面上，成为氧
化物-液膜分界面上腐蚀抑制剂，这样通过锁闭氧化层中的微孔及减
小其内扩散过程的强烈度来降低冲蚀腐蚀过程的腐蚀影响程度。同
时，采用ODA可减小液膜形成波浪和紊流，从而减小传质系数（好溶
解的腐蚀胶体产物—四氧化三铁带入流体排走）。此外，添加ODA可
降低表面张力，减小液滴的常见尺寸，进而使冲蚀腐蚀过程中液滴冲
刷冲蚀分量减小。

氧化膜的结构证明，同时进行着两个过程：金属腐蚀、形成氧化
层及氧化层溶解，氧化层的个别质粒被淘刷而脱落并随后被带入液膜
排走。实际上ODA一面暂停冲蚀腐蚀过程一面改变氧化层（四氧化三
铁）结构，而使外延层冲洗和减薄。实验还表明，试样经过ODA处理
后，其应力极限允许值大约提高4%。

莫斯科动力学院热电站4MW，汽轮机在11天内连续向给水回路添
加ODA（浓度1~10毫克/升）运行，汽轮机经济性平均提高(1~2)%。德
国郎斯具格核电站K-70-30汽轮机及俄罗斯科拉核电站K-220-44汽轮
机添加ODA运行，汽轮机效率提高(1.5~2)%。

以上所述表明，蒸汽中添加ODA不仅可以由于减少腐蚀、冲蚀和
应力腐蚀裂化而提高汽轮机装置的可靠性，还可以因而提高其经济
性。这适用于低蒸汽参数汽轮发电机组。

利用ODA防止汽轮机装置长时间停运期间工作叶和转子发生停运
腐蚀，可以在汽轮机前将ODA添加到蒸汽中，也可以将凝结水与ODA的
混合液注入汽轮机通流部分达到汽封低水平面。

多次工业试验验证肯定了在蒸汽湿度小(2~5)%的情况下ODA吸附
层形成效果最好。其他十八胺停运防腐方案（如湿停运防腐方案）也
可以在相当长的时间内保持汽轮机工作面不发生什么严重的腐蚀损
伤。K-300-240汽轮机高、中、低压缸的所有被检验元件上的ODA吸附
率均大大高于最小水平值（0.3ug/cm2）。此最小水平值已足够形成
单分子层，保证能有效地防止停运腐蚀。

随时检查金属上面有否ODA的简易方法是溅上液滴确定表面是否
有憎水性。这样可检查汽轮机工作叶片和喷咀叶片的凹陷部分及凸起
部分是否得到完全防护。

使用十八胺停运防腐技术，可以将氧化物从微缝中排挤出来及将
汽轮机通流部分的沉积物排除，因此能解决汽轮机转子和叶片预防维
护及预防转子和叶片金属腐蚀裂化问题，在往蒸汽中添加ODA进行停
运防腐的过程中，对氧化物、硅酸和含铁化合物进行着有效的情况，
使之带入流体排放。

以上所述说明，使用ODA进行停运防腐，可以在汽轮机长时间停
运期间预防工作叶片和转子的停运腐蚀。现在用ODA预防汽轮机装置
停运腐蚀方面已积累了大量实验资料和现场经验。

最后应强调指出，转子金属腐蚀裂化问题及汽轮机装置停运腐蚀
问题至今仍然实际存在，十八胺的热稳定性仍未研究清楚，需要继续
深入研究解决。

山西电力科学研究院 郭顺全编译自俄罗斯《热能动力》