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文檔簡介
1、 汽動給水泵汽輪機葉片腐蝕原因的探討 閆一博 何海鷹 王成【摘 要】本文主要通過分析小汽輪機葉片腐蝕原因,提出相應的適當措施可避免或減輕腐蝕,從而防止小汽輪機發(fā)生葉片斷裂等嚴重事故?!娟P鍵詞】汽動給水泵;汽輪機;葉片;腐蝕;原因0電廠汽輪機服役狀況熱力發(fā)電力汽動給水泵汽輪機(以下簡稱小機)的汽源主要為抽汽,易出現(xiàn)過熱度低的現(xiàn)象形成濕蒸汽,同時小機與主機(與發(fā)電機配套的汽輪機)相比轉速更高(小機最高轉速達5200r/min,主機一般為3000r/min),容易引起小機葉片腐蝕甚至發(fā)生葉片斷裂等事故,給電廠的安全運行帶來嚴重威脅。某廠
2、2號機組為600mw汽輪發(fā)電機組,鍋爐為hg-2008/17.4-ym5型,最大連續(xù)蒸發(fā)量2008t/h,額定蒸發(fā)量1757t/h,給水溫度280.3。汽輪機型號tc4f-40,為一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽、雙背壓沖動凝汽式。該機組在最近一次大修時,對小機進行了揭缸檢查,在對小機葉片逐級檢查后發(fā)現(xiàn),其第4級至第12級均存在不同程度的腐蝕。1小機葉片的材質及制造工藝為適應汽輪機采用不同參數(shù)的蒸汽、高轉速運行的情況,轉子采用高強度合金鋼為材料的整鍛轉子,其直徑小,為無中心孔的實心轉子。正常運行的轉速范圍較寬,所以轉子上的動葉片全部采用不調頻葉片,選用具有較高的熱強性、良好的減振性和抗腐蝕性的
3、馬氏體型耐熱不銹鋼制造,第1至第9級為直葉片,末兩級為扭葉片。葉根采用外包雙菌型葉根,在葉片的頂端裝有圍帶,圍帶和葉片分組鉚接在一起。2小機葉片腐蝕狀態(tài)和腐蝕產物分析2.1小機葉片腐蝕狀態(tài)對小機葉片腐蝕情況的檢查結果見表1。2.2小機葉片腐蝕產物成分分析由該廠2號機組小機第8級葉片腐蝕產物的x射線熒光測試分析相關結果可知:小機第8級葉片腐蝕產物主要成分是鐵的氧化物及葉片本體的其余金屬元素,還有少量硅、磷和鈉,氯含量占0.17%。從腐蝕產物成分來看,水汽中氯離子對小機葉片產生了一定的腐蝕。3小機葉片腐蝕特定服役環(huán)境分析根據(jù)葉片外觀檢查、腐蝕產物分析、運行工況等因素綜合分析,小機相比較主機而言更易
4、發(fā)生腐蝕,主要表現(xiàn)在:1)小機在啟動沖車時和正常運行工況與大機存在差別,一般小機啟動時均為冷態(tài),沖車時蒸汽瞬間接觸溫度較低的葉片可使其形成濕蒸汽,小機在沖車及運行時蒸汽參數(shù)在后幾級蒸汽過熱度降低,發(fā)生蒸汽帶水尤其在末級已經是飽和蒸汽,在此狀態(tài)下易發(fā)生腐蝕。2)在北方冬季供暖季節(jié)輔助蒸汽用汽量大且機組負荷低時,輔助蒸汽時蒸汽參數(shù)也會降低,此時利用輔助蒸汽沖車時小機后幾級葉片發(fā)生腐蝕相對更嚴重。3)爐內水工況對蒸汽的影響:該型鍋爐由于汽包分離器數(shù)量少,分離效果差,蒸汽攜帶鹽量大,機組在大修揭缸時都發(fā)現(xiàn)汽輪機積鹽嚴重。因此改變爐內處理方式,停止加磷酸三鈉,僅在給水中加入氨水,1年后在爐水中加氫氧化鈉
5、,在此工況下大機積鹽情況減輕,但不論是全揮發(fā)處理還是氫氧化鈉處理,蒸汽更容易攜帶氯離子,在防腐蝕方面均不如低磷酸鹽處理也是引起小機腐蝕的主要原因。4)在小機停運期間,由于真空破壞,空氣中的氧和二氧化碳進入,加之小機外在潮濕的氣氛中,點腐蝕會加劇。4小機葉片腐蝕類型和機理分析4.1低溫氧腐蝕及原因分析小機葉片在發(fā)生酸性腐蝕后露出銀灰色鋼鐵基體,發(fā)生氧腐蝕呈磚紅色,低溫溶解氧腐蝕是1種電化學腐蝕,鐵和氧形成2個電極,組成腐蝕原電池。在腐蝕電池中鐵的電極電位總是比氧的電極電位低,所以鐵是電池的陽極,遭到腐蝕。其反應如下:fefe2+2e;氧為陰極,發(fā)生還原反應:o2+2h2o+4e4oh-。鋼鐵發(fā)生
6、氧腐蝕時,常在其表面形成許多直徑為130mm不等的小型鼓包,鼓包表層顏色由黃褐色到fe2o3磚紅色不等,次層是fe3o4黑色粉末狀腐蝕坑。4.2酸腐蝕及原因分析蒸汽在小機的做功過程中還經歷相變過程,在小機后幾級有一部分凝結成水滴,在最初凝結成的水滴中,往往含鹽量很高,具有較強的腐蝕性。由于蒸汽中的各種鹽類和無機酸等的汽、水分配系數(shù)都非常低,通常都在10-4數(shù)量級以下,也就是說,這些鹽類和無機酸更傾向于溶解于液相中。所以,小機的初凝水不再是一般意義的凝結純凈水而是鹽水,這樣初凝水中濃縮的鹽類和酸性物質如果沒有被堿性物質中和,則初凝水會呈酸性,甚至成為較高濃度的酸液,只有在初凝水被帶到溫度更低的區(qū)
7、域才被稀釋。在低溫時,二氧化碳的分配系數(shù)遠大于氨的,因此當水中同時有二氧化碳和氨時,在熱力系統(tǒng)汽、水發(fā)生相變的部位的水和汽中,二氧化碳與氨含量的比值也會改變。因此,在小機尾部的濕蒸汽區(qū)域,氨大部分存在于氣相中,二氧化碳大部分存在于液相中,即使給水中加入的氨量是足夠的,初凝水中的氨量卻明顯不足。實際上,小機初凝水的ph值可能降到中性或酸性,并含有cl-、 、 、 、ch3coo-、cuo和o2等,可發(fā)生各種類型的腐蝕,但主要是酸腐蝕。酸性腐蝕主要以鹽酸腐蝕為代表。cl-進入水汽循環(huán)系統(tǒng)主要有2個途徑:一是cl-是一價陰離子,最容易穿過凝結水精處理進入水汽循環(huán)系統(tǒng);二是凝汽器泄漏,無論向鍋爐里漏入
8、何種氯化物(cacl2、mgcl2、nh4cl),在初凝水中都表現(xiàn)為hcl。有機酸一般不會使小機發(fā)生酸性腐蝕。腐蝕部位主要發(fā)生在小機后幾級的動、靜葉片、隔板以及排汽室缸壁等部位。受腐蝕部件的保護膜被全面或局部破壞,金屬晶粒裸露,表現(xiàn)為銀灰色,類似酸洗后的表面。如果這些部位已經有垢附著,則會使垢呈酸性。在小機停運后由于有空氣進入,這些垢類大都吸潮性很強,通常會在小機停運后仍然發(fā)生酸性腐蝕,并使金屬表面的顏色由銀灰色變?yōu)殍F銹紅色。4.3點腐蝕及原因分析初凝區(qū)最容易發(fā)生點腐蝕。點腐蝕可以發(fā)生在小機的運行過程中,也可發(fā)生在停運過程中。初凝水中的鹽類,特別是含cl-和 的鹽是產生點腐蝕的腐蝕介質。在汽輪
9、機的運行過程中由于負荷的變化,初凝水區(qū)域會發(fā)生變化,部分初凝水可能被蒸干,形成含鹽量很高的鹽水。如果該區(qū)域有黏附性的垢附著,點腐蝕就會加劇。在停運期間,由于真空破壞,導致空氣中的氧和二氧化碳進入汽輪機,在潮濕的氣氛中,點腐蝕就會加劇。4.4葉片的水滴磨蝕及原因分析由于無機酸、無機酸鹽的汽、水分配系數(shù)非常小,非常傾向于進入初凝水中,所以在蒸汽從汽輪機排出前,蒸汽中的這些雜質幾乎完全富集到濕分中。而氨的汽水分配系數(shù)較大,幾乎全留在蒸汽中。甲酸、乙酸雖然不象無機酸那樣汽、水分配系數(shù)非常小,但也小于1,溶入濕分中的量也要比留在蒸汽中的量多,這樣濕分中有較高的雜質濃度和較低的ph值。由于蒸汽流過汽輪機時流速較高,含有鹽分、低ph值的水滴流過小機就會對末級葉片產生嚴重的
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