凝汽器選材不當(dāng)引起不銹鋼管點蝕或浪費的分析與防控

 美國早年曾有電廠在海水凝汽器上選用316L不銹鋼管，使用約一年多就出現(xiàn)了點蝕，明顯選材不當(dāng)。我國凝汽器選材不當(dāng)也時有發(fā)生，有的選材耐蝕性能不足，腐蝕風(fēng)險很大: 有的選材過好，成本高，嚴(yán)重浪費。例如上海某電廠2臺600M W機(jī)組凝汽器，冷卻水為黃浦江水，原水氯離子濃度可達(dá)100mg/L以上，設(shè)計濃縮倍率在4倍左右，循環(huán)冷卻水氯離子濃度可達(dá)400m以上。同樣水質(zhì)條件，其中一臺凝汽器為鈦管，材料過好，浪費嚴(yán)重; 另一臺為304不銹鋼管，出現(xiàn)了點蝕苗頭，不得不通過降低濃縮倍率控制氯離子濃度，并加入緩蝕劑。

 要解決選材不當(dāng)引起不銹鋼管點蝕或浪費的問題，必須充分了解冷卻水對不銹鋼管腐蝕的主要影響因子，主要影響因子的變化規(guī)律和范圍，還要有足夠多的高性價比不銹鋼管供選擇。現(xiàn)在雖然有“凝汽器選材導(dǎo)則”，但巫待修正、補(bǔ)充和改進(jìn)，選材導(dǎo)則存在的主要問題如下:

 1. 冷卻水中的化學(xué)成分考慮的不充分。選材導(dǎo)則只考慮了侵蝕性離子氯離子沒有考慮其它鹵素離子的影響。雖然提到了含氧陰離子，但是緩蝕性離子只明確考慮了冷卻水中其它常見的成分的作用在選材導(dǎo)則中也沒有說明能否被忽略。這就需要較全面地調(diào)查研究冷卻水的種類、主要成分及其變化規(guī)律。現(xiàn)有的冷卻水中化學(xué)成分指標(biāo)有幾十種，重新逐個研究工作量巨大，并無必要，關(guān)鍵是能夠正確評判哪些成分有顯著影響，因此冷卻水成分主要影響因子的研究方法是重要的研究內(nèi)容.

 2. 高氯離子峰值、高變異冷卻水的選材問題。選材導(dǎo)則規(guī)定“進(jìn)行點蝕試驗時，應(yīng)按最差的試驗條件進(jìn)行，即氯離子濃度、侵蝕性離子與緩蝕性離子的比值和溫度均選取最高值”.如果冷卻水成分和溫度變化都不大時，這個規(guī)定是合理的;如果冷卻水成分變化很大，氯離子濃度高峰值是短哲的，還能這樣選材嗎? 如果這樣，安全可靠性很高，但增加了成本，電廠建設(shè)和運行，不僅需要高可靠性，也需要高經(jīng)濟(jì)性。浙江電廠和廣州電廠在凝汽器不銹鋼管選材中均存在這樣的問題。

 3. 供選擇的高性價比的不銹鋼管種類不足。選材導(dǎo)則在海水中列了5種牌號的超級不銹鋼，在其它冷卻水中按氯離子濃度列了3組7種牌號的普通不銹鋼管。按照導(dǎo)則，如果氯離子濃度>5000mg/L時需要選用價格非常昂貴的超級不銹鋼或飲管;如果氯離子濃度1000mg/L，時則需要選用價格也比較昂貴的317L不銹鋼管.這些材料的選用，性價比都不高，迫切希望找到性價比更高的新型不銹鋼。

 應(yīng)力腐蝕在不銹鋼管腐蝕中占比最大，但是不銹鋼管凝汽器未發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕，這與凝汽器溫度低和應(yīng)力水平低密切相關(guān)。其它汽、水換熱器有應(yīng)力腐蝕，例如浙江電廠二期有4臺600M W機(jī)組，鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)中的反滲透系統(tǒng)設(shè)置2臺S31608不銹鋼板式換熱器，主要參數(shù)見表，水中氛離子濃度為43-129mg/L 。該換熱器于運行不到1年就有泄漏現(xiàn)象。經(jīng)解體檢查，發(fā)現(xiàn)換熱器局部出現(xiàn)腐蝕和裂紋。經(jīng)金相分析、化學(xué)成分分析、掃描電鏡觀察和能譜分析判斷，是氯離子引起的S31608不銹鋼管縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂造成的泄漏。換熱器不銹鋼板片應(yīng)力腐蝕照片見圖。形成應(yīng)力腐蝕的三要素是溫度、氮離子和拉應(yīng)力，如果這三要素的水平不能降低，則應(yīng)選用耐應(yīng)力腐蝕性能強(qiáng)的不銹鋼管，如雙相不銹鋼管和鐵素體不銹鋼管。