摘要：由于水质等各方面因素，电站凝汽器水室的腐蚀越来越引起电厂的高度重视，采用合理有效的保护措施能经济、方便地控制和减缓凝汽器水室的腐蚀，获得很高的产出投入比回报，极有推广应用价值。
关键词：凝汽器 水室 涂层 电化学保护 牺牲阳极 外加电流 阴极保护
一、前言
凝汽器作为凝汽式汽轮机的主要辅助设备，起着冷源的作用，对机组的效率和安全运行非常重要。而水室是凝汽器管程的重要组成部分，由于冷却水多采用海水、污水处理水或淡水，而且流速较快，水室处于严重遭腐蚀的状态，很多电厂当机组投入运行后，凝汽器水室在一次大修期间就发现有局部腐蚀。为了延缓钢水室的腐蚀，延长其有效使用寿命，节省维修和管理费用，对凝汽器水室采用有效的保护措施是非常必要的。本文从现有的不同循环水质、不同冷却管材下凝汽器水室采用的保护措施分析后提出改进方案，同时对不同方案进行了可行性的阐述与比较，归纳总结出采用合理的阴极保护技术能有效、经济、方便地控制和减缓凝汽器水室的腐蚀。
二．凝汽器水室保护措施
凝汽器水室防腐设施，主要涂层与电化学保护相结合的方法。涂层有以下几种：1.内壁刷油涂漆2.内衬橡胶3.环氧树脂4.玻璃鳞片。电化学保护原理是基于金属腐蚀的电化学理论，由外部向介质中被保护的金属结构提供直流阴极电流，使金属电位降低（阴极极化），这样从根本上降低了金属的腐蚀倾向和腐蚀速率，达到防止和减轻金属腐蚀的效果。根据外部提供阴极电流方式的不同，阴极保护方法可分为牺牲阳极法和外加电流法两种。
三．凝汽器水室如何选择防腐措施
凝汽器水室防腐设施的选取，应基于不同循环水质、不同冷却管材、各个电厂不同的投资要求几者相结合选取的比较合理的措施。现代电站凝汽器水室基本均为碳钢材料，焊接性能良好，电位较负，耐腐蚀性能较差。关于凝汽器水室阴极保护，设计参数较难确定，特别是阴极保护电流密度和保护面积更是如此，这可能是因为各种水的导电性和水质组成因地而异的缘故。故凝汽器水室的防腐措施的选取尤其关键。
涂层选取相对来说比较简单，对于水质较好的淡水，水室内壁选用涂环氧煤沥青漆、水性带锈防锈底漆防腐即可。水质较次的淡水，水室内壁可用环氧树脂或玻璃鳞片。水质为海水的，水室内壁则选用橡胶衬里或涂玻璃鳞片。需要提一下的是玻璃鳞片作为一种特殊的防腐蚀颜料，用于防腐涂料中，具有优异的防腐性能，哈汽在印度腾达项目上首次使用玻璃鳞片作为防腐涂料，其优点是腐蚀性能好、透率低、附着力好、耐冲击力强、磨性好，局部损坏其扩散趋势小，易于修复、工艺性好施工方便、造价适中。对保护金属基面免受腐蚀，具有积极意义。
除了涂料之外，阴极保护已成为控制凝汽器水室府蚀的最广泛、最有效的方法。对凝汽器水室阴极保护，主要考虑的因素有
①多种材料的组合，如铜与钢，钢与钛等；
②结构复杂，电流分布不易均匀；
②温度的影响；
④流速的影响；
⑤水质的影响（含盐、含氯、pH）；
⑧覆盖层的影响。
下面分别就牺牲阳极法和外加电流法两种阴极保护做个分析说明。
牺牲阳极材料是根据电解质选定：海水用锌阳极和铝阳极，淡水回路用镁阳极。锌或铝合金在淡水中，不能象海水中那样有效，原因主要有二：a.淡水电阻率较大，用于阴极极化的有效电位差太小，不足以达到最小阴极保护电位要求；b.锌阳极需要足够的SO42-、Cl-，铝合金需要足够的Cl-溶解腐蚀产物，从而造成阳极极化，阳极释放电流减小，使阴极保护电流密度达不到最小保护电流密度的要求。而镁合金与铜及钢铁的电位差比锌或铝合金大得多，能保证有足够的有效驱动电压用于阴极极化，而且即使在温度较高和水流平稳时，表面有一些疏松的腐蚀产物（但干燥后较坚硬，应在停机时及时清理）的情况下，也能基本保证达到阴极保护要求，但干燥后比较坚硬，应在停机后及时清理。故在含盐量0.1%～0.3%的高电阻率的冷却水中，采用牺牲阳极式阴极保护，应选用镁合金。
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外加电流阴极保护是依靠外部的直流恒电位电源提供阴极保护电流，电源正极与安装于凝汽器内的辅助阳极相连，负极接被保护凝汽器外壳。凝汽器外加电流阴极保护系统主要由自动控制的恒电位仪、辅助阳极及参比电极等组成。设计及操作一个水室的外加电流式阴极保护系统时，需要考虑许多因素，凝汽器的结构、冷却水质和水室中水动力工况等。对于钛管凝汽器采用外加电流法阴极保护，应注意控制其电位；日本曾经有过因外加电流太大造成钛冷却管管端吸氢、脆裂，以及外加电流太小造成管板每年腐蚀1～3mm的教训。实践证明，避免钛管吸氢产生氢脆，电位控制不能比一0．75V更负，这样从理论上讲碳钢水室就不可能达到完全保护（因为碳钢的保护电位为～0、85V），但可以使管板得到完全保护。
两种方法各有优点，牺牲阳极不需要维护，而外加电流可根据需要提供合适的电流。对于电导率较低的淡水，由于牺牲阳极驱动电压较小，输出电流有限且不能调节，保护范围有限，安装时必须在水室内壁焊接数量较多的固定牺牲阳极块的安装架，并且牺牲阳极块的设计寿命一般不超过3年，需定期更换。这种方法输出电流大，且可调，电位可自动控制，使用寿命长达15～20年。一般在大型凝汽器上需要使用这种阴极保护系统。过去在储罐内部多采用牺牲阳极保护，有的至今还延用着。不过，采用惰性阳极强制电流法比牺牲阳极有更大的灵活性。在高腐蚀性电解液中牺牲阳极易受到局部电他的腐蚀，阳极消耗速度快而需频繁更换，使得牺牲阳极法不经济。
阴极保护技术不是一种表面处理的方法，它是一种从根本上稳定金属，降低金属腐蚀的技术，提高机组运行安全可靠性或减少机组维修等因素也将带来明显的经济效益。因此在凝汽器中采用阴极保护系统防蚀可以获得很高的产出投入比回报，并且生产管理简单，维护工作量极小，因而这项技术有较大的经济效益，极有推广应用价值。
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作者简介：
苏雪香（1974-），女，1998年毕业于燕山大学，机械设计专业，工程师，长期从事汽轮机辅机设备的研发和设计工作。
论文作者:苏雪香
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：凝汽器论文; 阴极论文; 阳极论文; 电流论文; 牺牲论文; 电位论文; 水质论文; 《电力设备》2017年第17期论文;