發(fā)電機(jī)空心銅線(xiàn)腐蝕與防護(hù)探討

胡振國(guó)

【摘 要】發(fā)電機(jī)處于火力發(fā)電廠的心臟部位，發(fā)電機(jī)定冷水的好壞直接影響火力發(fā)電廠的安全生產(chǎn)。由于系統(tǒng)發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物在空心銅線(xiàn)內(nèi)沉積發(fā)生堵塞，導(dǎo)致銅線(xiàn)的溫度上升，溫度過(guò)高時(shí)可能破壞絕緣繼而發(fā)生嚴(yán)重機(jī)組停運(yùn)事故。常規(guī)的銅防腐方法不能直接用于定冷水系統(tǒng)。本文綜述了大型發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，分析了定冷水系統(tǒng)的腐蝕特點(diǎn)，提出了定冷水系統(tǒng)腐蝕防護(hù)原理。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)空心銅線(xiàn) 腐蝕 微堿性 控制防護(hù)

1 引言

如今隨著科技的發(fā)展，大中型發(fā)電機(jī)組設(shè)備普遍采用水-氫-氫冷卻方式，發(fā)電機(jī)定冷水選用除鹽水或凝結(jié)水作為冷卻介質(zhì)，冷卻水水質(zhì)對(duì)保證發(fā)電機(jī)組設(shè)備經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行是非常重要的。隨著亞臨界、超臨界以及超超臨界發(fā)電機(jī)組的投入運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)定冷水品質(zhì)的要求越來(lái)越高。根據(jù)DL/801-2002《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》對(duì)發(fā)電機(jī)定冷水水質(zhì)要求為DD（25℃）<2.0μS/cm；pH（25℃）7-9；Cu2+≤40μg/L。所以采取合理的定冷水系統(tǒng)運(yùn)行方式，控制銅線(xiàn)腐蝕，改善定冷水水質(zhì)，是提高發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性的關(guān)鍵。

2 發(fā)電機(jī)空心銅線(xiàn)的腐蝕特征及危害

發(fā)電機(jī)定子空心銅線(xiàn)一般是用工業(yè)純銅制造的。純銅在不含氧的水中的腐蝕速度是很低的，僅有10-4g/（m2·h）；而當(dāng)水中溶有游離的CO2，使水呈微酸性或酸性，并且有氧時(shí)，銅的腐蝕速度大大加快。腐蝕后的銅線(xiàn)表面露出基體銅的顏色，但無(wú)金屬光澤，表面基本平整或略有些凹凸不平，管壁明顯減薄，呈均勻腐蝕的形貌。在溫度較低時(shí)，腐蝕產(chǎn)物呈綠色，主要成分是堿式碳酸銅CuCO3·Cu（OH）2，以及少量的氧化亞銅Cu2O；溫度較高時(shí)，腐蝕產(chǎn)物為黑色，主要是氧化銅CuO以及少量的氧化亞銅和堿式碳酸銅。這可能是由于溫度較高時(shí)，沉積在管壁上的堿式碳酸銅受熱分解而生成氧化銅的緣故。

工業(yè)純銅制成的發(fā)電機(jī)空心銅線(xiàn)在含氧的弱酸性水中腐蝕所生成的腐蝕產(chǎn)物，只有少量附著在腐蝕部位的管壁表面上，大部分都從管壁上脫落而進(jìn)入冷卻介質(zhì)中，被帶入空心銅線(xiàn)冷卻介質(zhì)中的腐蝕產(chǎn)物，在定子線(xiàn)圈中被發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)阻擋而沉積，可能導(dǎo)致空心銅線(xiàn)逐漸被銅的氧化物堵塞或同流截面減小，引起發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈溫度上升，甚至破壞絕緣而發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)組停運(yùn)事故。因此，必須采取措施防止發(fā)電機(jī)空心銅線(xiàn)的腐蝕。

3 影響銅線(xiàn)腐蝕的因素

影響銅線(xiàn)在冷卻水中均勻溶解腐蝕的因素主要有水的pH值和溶解氧，另外水的純度對(duì)銅線(xiàn)的腐蝕也有影響。

3.1 溶解氧的含量

如圖1-1所示的是在中性純水中，溶解氧的含量對(duì)銅的腐蝕速度的影響。從下圖可以看到，隨著水中溶解氧的含量增大，開(kāi)始時(shí)銅的腐蝕速度增大；但當(dāng)腐蝕速度增大到一定程度后，如繼續(xù)增加溶解氧的含量，則銅的腐蝕速度又趨于降低。然而，我們不可能期望用向水中添加氧的方法來(lái)降低銅的腐蝕速度，因?yàn)榧词辜拥难趿亢艽?，也不可能使腐蝕速度比無(wú)氧或低氧時(shí)更低。

3.2 水的pH值

圖1-2示出了水的pH值對(duì)銅的腐蝕速度的影響。由于銅的的電極點(diǎn)位較高，因此在pH銅的腐蝕控制中是關(guān)鍵因素。將冷卻水的pH值提高到中性或弱堿性范圍，對(duì)降低銅的腐蝕都會(huì)有明顯的效果。相反，當(dāng)冷卻水的pH值低于中性時(shí)，銅的腐蝕速度就急劇增加。

3.3 水的純度

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的pH值下，銅在DD（25℃）<1.0μS/cm的水中的溶出速率明顯低于DD（25℃）介于2.5-10.0μS/cm的水中的溶出速率。另外，冷卻水的硬度應(yīng)控制在約等于零。

4 控制定冷水水質(zhì)和防止銅線(xiàn)腐蝕的方法

為了控制定冷水水質(zhì)和防止空心銅線(xiàn)腐蝕，應(yīng)根據(jù)定冷水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求和純水中銅腐蝕的規(guī)律對(duì)定冷水水質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂坪驼{(diào)節(jié)。因此，應(yīng)主要從電導(dǎo)率、pH值以及溶解氧和二氧化碳濃度這三方面采取適當(dāng)措施。目前國(guó)內(nèi)外在控制定冷水水質(zhì)主要有H-OH型混床旁路處理法、Na型+H型雙混床旁路處理法、Na型+H型單混床旁路處理法、添加緩蝕劑法、換水法和微堿處理法等。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析我們發(fā)現(xiàn)，在發(fā)電機(jī)定冷水的控制指標(biāo)中，銅含量的大小是一個(gè)反應(yīng)銅線(xiàn)腐蝕程度的指標(biāo)，pH值最銅在水中腐蝕的影響很大，只要控制好定冷水的pH值，就可以有效的控制銅線(xiàn)的腐蝕，從而保證發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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