凝汽器防蝕的陰極保護技術(shù)火電廠凝汽器是電廠冷卻水系統(tǒng)的重要部件之一。由于冷卻水多釆用海水，污水處理水或淡水，水室處于造腐蝕的狀態(tài)。加之凝汽器由銅管（鈦管）、銅（鋼）管板鋼水室組成，所用不同金屬材料制造，因而，在海水中的作用下還會產(chǎn)生嚴重的電偶腐蝕，明顯加速鋼水室和銅管板的腐蝕。

凝汽器因結(jié)構(gòu)復雜、材質(zhì)多樣以及運行環(huán)境苛刻，腐蝕損壞較為嚴重。陰極保護技術(shù)作為防止凝汽器腐蝕的重要措施在國外已被廣泛采用并取得了良好效果。由于腐蝕造成銅管及管板泄漏，將導致嚴重的后果，威脅著發(fā)電機組的安全運行，也直接影響發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。因此為了避免減輕鋼水室和避免銅管的腐蝕，延長其有效使用壽命，節(jié)省維修和管理費用，對凝汽器水室進行有效的陰極保護系統(tǒng)與涂層聯(lián)合保護是十分有必要的。

凝汽器內(nèi)流動的冷卻水的水質(zhì)好壞直接影響銅管及管板腐蝕的程度。在長江以南的地區(qū),由于冷卻水含鹽量低，水質(zhì)受污染的程度較輕，凝汽器銅管及管板腐蝕較輕微。而對于北方電廠,一方面由于水質(zhì)污染日益嚴重，另一方面由于冷卻水的循環(huán)使用，含鹽量相對較高，所以腐蝕傾向及腐蝕程度就相對大得多。

陰極保護技術(shù)防蝕能有效、經(jīng)濟、省事地控制和減緩凝汽器腐蝕。陰極保護原理是基于金屬腐蝕的電化學理論，由外部向被保護的金屬結(jié)構(gòu)提供直流陰極電流的方法使金屬電位降低（陰極極化），這樣大大降低金屬的腐蝕傾向和腐蝕速率，達到防止和減輕金屬腐蝕的效果。根據(jù)外部提供陰極電流方式的不同，陰極保護方法可分為犧牲陽極法和外加電流法兩種。在電導率較低的淡水中,由于犧牲陽極驅(qū)動電壓較小，輸出電流有限且不能調(diào)節(jié)，保護范圍有限,安裝時必須在水室內(nèi)壁焊接數(shù)量較多的固定犧牲陽極的安裝架，并且犧牲陽極塊的設(shè)計壽命一般不超過3年,需定期更換。因此犧牲陽極保護法一般只在小型凝汽器上，或如海水、苦咸水等含鹽量高、電阻率低的介質(zhì)設(shè)備上應(yīng)用。外加電流式陰極保護可輸出的電流大且可調(diào),電位可自動控制，使用壽命可長達15?20年。一般在大型凝汽器上需要使用此方法的陰極保護系統(tǒng)，但在系統(tǒng)的設(shè)計上要考慮全面。

另一種目前釆用的管板用涂料涂裝來防止管板腐蝕的方法，由于涂料本身的性能和施工工藝的原因,采用涂料防止凝汽器管板腐蝕往往會出現(xiàn)嚴重的問題。從腐蝕電化學的角度來考察,在涂層表面存在微孔的地方，由于微孔處金屬的腐蝕電位較其附近有涂層的金屬腐蝕電位負，于是便形成了局部腐蝕微電池，這種腐蝕微電池是由大陰極小陽極組成的。這種大陰極小陽極的腐蝕形態(tài)是各種腐蝕形態(tài)中特危險的腐蝕，能在很短的時間內(nèi)腐蝕形成深孔,使凝汽器管板腐蝕、損壞更嚴重。

凝汽器陰極保護技術(shù)的應(yīng)用案例

2.1 安陽電廠7#機組凝汽器概況

安陽發(fā)電廠7#機組容量為100MW凝汽式火力發(fā)電機組，凝汽器為對分雙流表面式，所用銅管牌號為HSn-70-1A型，銅管數(shù)量為10336根,冷卻面積為68151992年更換全部銅管后使用僅2年即開始發(fā)生點蝕穿孔泄漏，至1997年就因銅管泄漏停機九次。同時7#機組凝汽器的管板曾于1997年涂刷了涂料，然而僅一年后,管板表面就出現(xiàn)了明顯的局部腐蝕,7#機組的銅管腐蝕泄漏及管板的腐蝕使得機組難以連續(xù)滿發(fā)，成為完成發(fā)電計劃的重大障礙。為防止腐蝕的繼續(xù)發(fā)展和擴展，在7#機組凝汽器上采用了外加電流式陰極保護技術(shù)與耐蝕涂料涂裝的聯(lián)合防蝕保護措施。

凝汽器外加電流式陰極保護系統(tǒng)主要是由自動控制的恒電位儀、輔助陽極及參比電極等組成。輔助陽極選用新型貴金屬鉗餛陽極，這種陽極屬于不溶性陽極，可保證長期使用,具有排流量大，電流發(fā)射均勻、覆蓋面積大、消耗量低、可靠性高、重量輕、安裝方便、機械性能和穩(wěn)定性能好等特點。參比電極采用了在淡水中電極電位穩(wěn)定、電位波動小的高純鋅材料。電極設(shè)計為有特殊密封結(jié)構(gòu)的直棒型。

根據(jù)凝汽器的結(jié)構(gòu)、冷卻水質(zhì)和水室中水動力學工況等因素,7#機組凝汽器的陰極保護系統(tǒng)設(shè)計為多點分散控制式。

為了保障和增強管板及銅管管束端部及脹口處的保護,同時減少陰極保護裝置的功率，在7#機組凝汽器中設(shè)計了在水室內(nèi)涂裝耐蝕防沖刷涂層。因此實際上7#機組凝汽器的防蝕保護工程是陰極保護技術(shù)與涂層涂裝保護的聯(lián)合防蝕方法。

在該系統(tǒng)投運后的停機檢査中可以看到原先管板上，尤其是銅管區(qū)存在的較嚴重的局部腐蝕的發(fā)展被抑制，原先的蝕坑中及管板上已無明顯的黃褐色的腐蝕產(chǎn)物堆積。銅管端部內(nèi)壁無點蝕等腐蝕發(fā)展，表面無堿式碳酸銅等腐蝕產(chǎn)物痕跡。

通過安裝的監(jiān)測試片的表面狀況和重量的檢查也可以有說服力的說明陰極保護系統(tǒng)投運后防止凝汽器腐蝕的效果。

在凝汽器中330天未受到保護的黃銅試片的表面狀況可以看到，試片表面有黃褐色的堿式碳酸銅及白色的氫氧化鋅等腐蝕產(chǎn)物附著,表明在未受到外加電流陰極保護時，銅合金材料在機組冷卻水中存在明顯的腐蝕。由試片的失重量可測出平均腐蝕速率達到0.022mm/a。

在凝汽器中330天受到了外加電流的陰極保護的黃銅試片的表面狀況。從照片可以看出,黃銅試片表面光潔，基本無腐蝕產(chǎn)物的沉積。表面有一層牢固的紅黑色氧化亞銅和氧化銅層。由試片失重量測得，在受到陰極保護的作用下，黃銅材料的平均腐蝕速率降到了0.0015mm/a。

7#機組凝汽器在陰極保護工況下對黃銅平均腐蝕速率的減少達到93%以上。2.3.3抑制了碳鋼的局部腐蝕傾向,降低了碳鋼的平均腐蝕速率。

在凝汽器中330天未受外加電流陰極保護的碳鋼試片的表面狀況可清楚地看出，碳鋼試片的表面腐蝕嚴重，呈明顯的局部腐蝕--潰瘍性坑蝕形態(tài)，蝕坑表面有黃褐色水合氧化鐵類的鐵銹堆積。將表面附著的腐蝕產(chǎn)物除去后，可見其下有較深的蝕坑，并已大于1mm。此外。還可見試片邊緣已腐蝕缺損。由試片的失重量可算出在該工況下，碳鋼的平均腐蝕速率達0.057mm/a.試片表面無潰瘍狀局部腐蝕，附著一層疏松的黃褐色沉積物。除去表面附著物后,試片表面平整無坑。此外，試片邊緣無缺損。從測定知受陰極保護的工況下，碳鋼的平均腐蝕速率減小到0.0144mm/a。

7#機組凝汽器在陰極保護狀態(tài)工況下，對碳鋼平均腐蝕速率的減少達到74.8%.碳鋼在淡水冷卻水中的平均腐蝕速率并不大，但常見的是局部性的孔蝕或潰瘍狀的腐蝕,這對金屬結(jié)構(gòu)是特危險的腐蝕形態(tài)。在凝汽器中因碳鋼管板與銅管的直接脹接形成的電偶作用將加劇碳鋼管板的局部腐蝕發(fā)展。由試片所得的平均腐蝕速率是不能直接確切反映這種局部孔蝕或潰瘍狀腐蝕的程度和危害的。而在實際工程中,如果金屬僅以不大的可以接受的腐蝕速率均勻腐蝕，釆取的保護措施可以減輕或防止金屬發(fā)生這種危險的局部腐蝕形態(tài)，則表明該種防蝕措施是有效的。從對7#機組凝汽器管板的腐蝕檢查和試片表面狀況的評價說明陰極保護對防止管板腐蝕已取得明顯的效果。因此，7#機組凝汽器采用陰極保護技術(shù)防蝕是很有效的,陰極保護系統(tǒng)的控制也是適宜的。3、安陽電廠7#機組凝汽器實施陰極保護的經(jīng)濟效益分析陰極保護技術(shù)不是一種表面處理的方法,它是一種從根本上穩(wěn)定金屬，降低金屬在冷卻水中的腐蝕傾向的技術(shù),它將帶來長期的效果，并且是一種十分有效、省事和經(jīng)濟的方法。

在7#機組凝汽器實施了陰極保護防蝕措施不長的時間里，就已抑制了管板脹口附近及銅管端部的點蝕、脫鋅和電偶腐蝕，這將推遲銅管發(fā)生泄漏,延長機組因凝汽器銅管堵漏而損失的發(fā)電量和增加的勞務(wù)量，同時也因凝汽器減少或不泄露冷卻水而改善或提高了凝結(jié)水品質(zhì),保證了給水品質(zhì)，使鍋爐結(jié)垢率降低，提高蒸汽品質(zhì)，從而改善了機組運行的安全經(jīng)濟性和可靠性，延長了大修周期，減少了臨修次數(shù)。

目前，一臺100MW機組整臺凝汽器的銅管市場價值及換銅管等費用已在240萬元左右。若銅管使用壽命延長一年,則相當于獲得了年經(jīng)濟效益12萬元左右。若減少凝汽器銅管泄漏檢測和堵漏的次數(shù),帶來的經(jīng)濟效益是明顯的。如考慮到一臺100MW機組一天的發(fā)電量近300萬kWh，停電一天會給電廠帶來的直接經(jīng)濟損失40有萬元左右，間接損失則更大。如因腐蝕而使銅管損壞至無法修補，則其損失是難以估計的。此外，提高機組運行安全可靠性和減少機組維修等也會帶來明顯的經(jīng)濟效益。 7#機組凝汽器陰極保護防蝕系統(tǒng)的一次性投資加上運行及維護費用，年平均不到1.8萬元，與其它防蝕措施的費用相比較是相對較少的、節(jié)省的。因此在凝汽器中采用陰極保護系統(tǒng)防腐蝕可以獲得很高的投入產(chǎn)出比回報,并且生產(chǎn)管理簡單，維護工作量極小，因而這項技術(shù)有較大的經(jīng)濟社會效益,極有推廣應(yīng)用價值。

總結(jié)

（1）凝汽器及進出口管道的海水腐蝕是非常嚴重的，應(yīng)引起足夠重視；

（2）根據(jù)凝汽器的實際情況，釆用針對性的重防腐涂層和陰極保護的聯(lián)合保護，可有效解決其海水腐蝕問題；

（3）鈦管凝汽器在實施陰極保護時，應(yīng)注意控制好保護電位，以避免鈦材的析氫問題；

（4）釆用特種內(nèi)襯防腐工藝可有效解決凝汽器隔板螺栓的腐蝕問題。