50 10-2 凝汽器铜管腐蚀形态.ppt

第1页：铜管腐蚀失效与氧化膜结构

凝汽器Cu管的腐蚀失

凝汽器Cu管的腐蚀失效主要发生在水侧，腐蚀形式有腐蚀穿孔和断裂等。且泄漏问题85%发生在管口150mm范围内。双层结构保护性氧化膜的生成：底层Cu2O的形成：Cu+H2O→Cu2O+H2Cu2O层膜叫内伸层。在含盐量高的水中，Cu管表面生成产物为CuCl2

3Cu

3Cu(OH)2、CuCO3

2Cu

2Cu(OH)2，保护性能较差。

第2页：外层膜的形成过程

外层膜的形成过程：阳极: Cu → Cu++e阴极: 3Cu++ 2H2O + 3e→ Cu2O + CuO + H23Cu++ O2+ 3e→ Cu2O + CuO2H2O + 4e→ 4OH-故外层膜的成分为Cu2O-CuO，称外延层。

第3页：铜管腐蚀形态一览

1、选择性腐蚀（selecting corrosion）2、铜管的点蚀(pitting of Cu tube)3、铜管的冲刷腐蚀(erosion corrosion ofcopper tube)4．NH3蚀（ammonia corrosion）5、电偶腐蚀(galvanic corrosion)6、应力腐蚀破裂(stress corrosion cracking)7、腐蚀疲劳(corrosion fatigue)8、微生物腐蚀(micro-organism corrosion)。

第4页：层状与塞状脱锌特征

①层状脱Zn特征：在Cu管的水侧表面上出现大范围的发红区域，剖面有明显分层，Cu管的机械强度下降。

易发生在硬度低、含盐量较大的水。 ②柱(塞)状脱Zn特征：水侧产生圆形斑点，腐蚀部位有灰白色或淡绿色腐蚀产物。白色腐蚀产物主要是锌盐ZnCl2、ZnCO3、Zn(OH)2。 易发生在硬度较大、含盐量较高的水中，或有沉积物、水流不畅、供氧不充分的部位。

第5页：点蚀特征与蚀孔机理

点蚀特征：蚀孔呈半球状分布在凝汽器水平管道底部。

点蚀机理：点蚀易发生在Cu管表面保护膜的破裂处。由于冷却水中含Cl-，与Cu氧化产生的Cu+生成不稳定的CuCl，可水解成稳定的Cu2O，并使溶液局部酸化。

第6页：点蚀产物转化反应式

2CuCl + H2O → Cu2O + 2HClCuCl+Ca(HCO3)2+O2→CuCO3.Cu(OH)2+CaCO3+CuCl2点蚀的防止：保持Cu管表面清洁。

维持管内循环冷却水的流速在1~2.3m/s范围。FeSO4预膜处理。

第7页：冲刷腐蚀的电极过程

• 发生在水侧，也发生在汽侧。冲刷腐蚀的阳极过程是Cu的溶解，阴极过程是O2的还原。蚀坑内无腐蚀产物，表面金属晶粒裸露。为防止凝汽器Cu管的冲刷腐蚀，通常限制循环冷却水的最高允许速度
• 2.3m/s。 图

第8页：铜管汽侧氨蚀特征

Cu管汽侧产生NH3蚀特征：管壁均匀减薄。

阳极过程：Cu+4NH3→[Cu(NH3)4]2++2e阴极过程：O2+H2O+4e→4OH-当水中氨含量达300mg/L时易发生NH3蚀。NH3蚀与NH3含量、pH、O2含量均有关。NH3蚀的防止：在凝汽器空冷区喷入少量凝结水，将氨浓度稀释至10mg/L以下。

第9页：凝汽器的电偶腐蚀

当两种不同的金属材料在腐蚀介质中直接接触时，有可能发生电偶腐蚀。

在凝汽器中，凝汽器管材料与管板材料不同。用淡水作冷却水的凝汽器，管材通常用黄Cu或白Cu，管板材料一般使用碳钢或锡黄Cu（HSn62-1）。由于管材与管板材料在冷却水中的电位不同，二者之间就存在电偶腐蚀的可能。凝汽器Cu管的电位比管板的电位高，故管板的腐蚀会加速。若用淡水作冷却水，凝汽器用黄Cu管与碳钢管板配合时，碳钢管板腐蚀加剧，但由于碳钢管板厚度较大，一般为25~40mm，故在清洁淡水中，电偶腐蚀对使用安全性影响不大。

第10页：黄铜管的应力腐蚀破裂

凝汽器黄Cu管的SCC是材料在特定介质中，同时有拉应力存在时发生的。

黄Cu发生SCC的特征：Cu管上产生纵向或横向裂纹，严重时甚至开裂或断裂，裂纹方向垂直于Cu管所受拉应力的方向。

第11页：铜管的腐蚀疲劳

凝汽器Cu管在运行中受汽轮机高速排汽的冲击，管速发生振动，Cu管受交变应力的作用，易使Cu管表面膜破裂，产生局部腐蚀，形成点蚀坑，使材料疲劳极限降低，且由于应力集中在蚀点处，点蚀坑底部易产生裂纹，在水中NH3、O2、CO2等的侵蚀下逐渐扩展破裂。

这种腐蚀疲劳破裂易发生在Cu管的两支撑隔板所跨的中段，因Cu管中段振动最剧烈。为防止Cu管产生腐蚀疲劳，应防止运行中凝汽器Cu管发生剧烈振动。使管内表面保护膜完整。

第12页：微生物腐蚀部位与历程

微生物腐蚀部位：凝汽器进水侧碳钢管板。

腐蚀物质：硫酸盐还原菌，成份为SO42-钢铁腐蚀的历程：阳极4Fe→4Fe2++8e阴极8H++8e→8H细菌的阴极去极化作用：SO42-+8H（吸附）→S2-+4H2O腐蚀产物的生成：Fe2++S2-→FeS3Fe2++6OH-→3Fe(OH)2总反应：4Fe+SO42-+4H2O→FeS+3Fe(OH)2+2OH-。

第13页：微生物腐蚀的加氯防止

微生物腐蚀防止：冷却水中加Cl2或氯液杀菌原理：Cl2+H2O→HClO+HClHClO→HCl+[O]次氯酸在pH>6.5发生电离：HClO=H++ClO-pH>7.5时，电离产生的H+会被中和，加速次氯酸的电离，影响杀菌效果。

要求加氯时水的pH<6.5冷却水中保持0.20~0.25mg/L的余氯，能很有效控制水中微生物，同时也不会对凝汽器铜管有危害。

第14页：内伸层与阳极区示意

内伸层阳极区

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第17页：铜管柱状脱锌实物图

铜管柱状脱锌实物图

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第19页：点蚀坑内腐蚀产物分布

粘附的Cu2O疏松的Cu2O（红色）CuCO3Cu(OH)2（绿色）CuCl（白色）图10-5铜管上点蚀坑内腐蚀产物的分布铜管壁。

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第22页：凝汽器管口泄漏管板腐蚀

凝汽器管口泄漏管板腐蚀

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第25页：用冲洗枪冲洗凝汽器

用冲洗枪冲洗凝汽器

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第27页：冷却塔内壁的腐蚀

冷却塔内壁的腐蚀

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第28页：铜合金晶间应力腐蚀断裂

拉应力方向铜合金的晶间应力腐蚀断裂

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