15MW汽轮机凝汽器铜管泄漏分析

摘要：针对安钢动力厂15MW的1#汽轮机给水以及凝结水的硬度及硅酸根超标，根据运行中对其专项调查工作，发现根本原因是凝汽器铜管漏水，后从运行工况、停机检修、设备保养等方进行分析，采取相应措施，最终取得较好的效果。

关键词：凝汽器；腐蚀；检漏

[中图分类号] TK26

一、1#汽轮机运行状况

安钢动力厂配有2台15MW汽轮发电机组，其中1#机组是由洛汽配备的抽汽式汽轮机，其中冷凝器为型号FD5035.80.01-1的二道制表面式，冷却面积达1300平方米，铜管规格Φ20×0.5mm，蒸气流量达到63 t/h。

凝汽器是将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，又称复水器。凝汽器主要用于汽轮机动力装置中，分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。凝汽器除将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用外，还能在汽轮机排汽处建立真空和维持真空。

（图一）

如图一所示为凝汽器结构图。

1#机组至今运行已有两年时间，在2011年9月份的运行过程中，化验结果显示1#锅炉的给水硅酸根超标，数值最高超过100μg/L，硬度数据在正常范围之内，却一直并未发现影响锅炉给水硅酸根离子超标的原因。后来根据1#除氧器取水样调查，发现1#除氧器硬度严重超标，化验结果显示超过30mmol/L。除氧器水质源头主要为1#汽轮机凝汽器的凝结水，取水样化验硅酸根发现，凝结水硅酸根浓度达到40～80μg/L，水质硬度超过10mmol/L。

如下图二所示，图为10月5日全天分段所化验的凝结水曲线图。可以看出凝结水硬度及硅酸根超标很严重。

（图二）

图三为10月4日全天分段给水取样化验结果曲线图。

（图三）

分析原因，可能为凝汽器铜管腐蚀穿孔或管板胀口松动而致泄漏，导致循环水进入凝结水中造成。凝结水化学品质变劣，直接影响到热力设备的经济运行，又因蒸汽发电站和汽动鼓风站锅炉给水母管处于联通状态，此状态长期运行将危害三座锅炉安全运行。因此，发现凝汽器中泄漏的铜管并堵漏，是保证机组安全运行刻不容缓的任务。

二、凝汽器检漏及排漏

凝汽器检漏排漏方法有很多，各自有不同的应用条件及优缺点。在停机之前，热电车间采取了应急处理方法，暂时抑制水质的进一步恶化。之后在10月9日的停机检修中，采取的泄漏铜管堵漏的方法，化解了此次的凝结水水质恶化的隐患。

1、应急处理

在9月份底，多次操作之后，再化验凝结水的水质，发现凝结水的水质硬度以及硅酸根数值虽暂时得到好转，可仍然不能坚持几天。可以推断，1#凝汽器泄漏的孔隙较大，锯末不足以堵处孔隙。另外，因为加锯末的应急处理，近一步证明此次凝汽器铜管泄漏的排查非常正确。

2、半隔离查漏（运行中）

在检修之前，热电车间设计了在运行中半隔离查漏方法：降低机组负荷，关闭停用一侧抽空气门，全关停用侧循环水进、出口电动阀并手动关紧，放水后打开人孔门进入采用烛光法或肉眼直观法查漏。

3、灌水法查漏并消漏（停机）

在确定锅炉给水水质污染的根源之后，在2011年10月9日，安钢动力厂热电车间申请了20小时的停机检修，目的是消除此次凝结水泄漏的设备隐患。此次热电车间采用的是灌水法查漏法。

首先，停机后关闭凝汽器两侧进、出口电动阀并手动关紧，放水后打开凝汽器人孔门或端盖，采用凝汽器汽侧灌水法进行查漏。灌水前用空压机将冷却水管内残留水吹干净，两侧管口没有水痕迹，然后用千斤顶将凝汽器顶住进行灌水。如果有泄漏的管子，管口处就有明显的渗流水迹。

为了提高灌水试验的灵敏度，可在水中添加染料（如荧光剂等），使工作人员易于辨认管中渗出的水迹。另外工作场地还必须准备充足够的照明，以利于观察。

灌水法是至今一直沿用的一种传统的查漏方法，灌水法还能附带检查凝汽器壳体上的焊缝等处有否泄漏，有时得到了额外的收效。但在采用这种方法时，由于凝汽器内灌入了大量水，必须事先考虑到对凝汽器加以适当的支撑。

三、凝汽器铜管泄漏原因分析与推断

1、铜管选材不当

根据观察，洛汽汽轮机凝汽器的铜管材质为铝黄铜，且厚度仅仅为0.5mm，这种管材不耐冲刷腐蚀，一般应用在水质清洁、溶解固形物大于1500mg/L或海水冷却水中，可能并不适用萍钢公司含污量较高的河水。根据有关材料介绍，在淡水冷却水中一般不推荐使用铝黄铜管，在淡水中容易发生应力腐蚀裂纹、腐蚀疲劳和点蚀等局部腐蚀。所以铜管材质的选材不当是造成1#机组凝汽器铜管腐蚀泄漏的其中原因之一。

2空冷区铜管氨腐蚀推测分析

公司锅炉给水采用了加氨处理，由于1#汽轮机组负荷长期不稳定等因素，蒸汽中的氨在凝汽器空冷区易发生局部富集，在氧存在的情况下，空冷区铜管汽侧易发生氨腐蚀，其电化学腐蚀机理为：

铜在氨环境中氧化：

溶解氧还原：

由于腐蚀产物为可溶性的络合离子，因而腐蚀过程能不受阻滞的进行下去，导致空冷区铜管外壁均匀减薄和铜管支撑隔板的两侧形成横向条状的腐蚀沟，如果腐蚀严重，会引起局部泄漏。

2、凝汽器的应力腐蚀破裂及腐蚀疲劳

3.1 在铜管自重和内冷水的重量下铜管发生弯曲，同时在汽轮机排和凝结水的冲击下造成铜管振动，导致铜管的内应力增加。而在凝汽器运行条件下，其空抽区水中氨浓度比较高，又因为凝汽器的渗漏，使高含盐量的循环水进入凝结水系统，影响凝结水PH值，为铜管产生应力腐蚀裂纹提供了环境。在上述两个条件的同时作用下，导致铜管缓慢形成应力裂纹。

3、循环水离子含量超过铜管的随范围，造成的凝汽器铜管腐蚀

由于水资源的匮乏，时常的抗旱工作，导致循环水中的水溶解固形物含量和氯离子含量较高，甚至超过了铜管能够承受的水质上限，使铜管表面保护膜的氧化物晶格中的氧离子被氯离子所取代，破坏保护膜，导致铜管表面的脱锌腐蚀并导致泄漏。

四、防止凝汽器铜管泄漏的措施的探讨

以上为凝汽器铜管泄漏可能的原因的推断分析。据此分析，可以尝试提出防止凝汽器铜管泄漏的措施的探讨。

1.凝汽器铜管的更换。参考2#汽轮机组稳定的运行，可推断，材质0Cr18Ni9不锈钢管，更适合萍钢现有的生产环境。

2.改进现在循环水处理方式，降低循环水的浊度，保持循环水的清洁。根据调整后的循环水各离子含量，改变循环水水质腐蚀性，降低铜管腐蚀速度。

3.加强凝汽器铜管的预膜处理。在凝汽器的循环水侧连接一套铜管镀膜系统，每年对凝汽器铜管进行造膜96小时。并且保证每次镀膜的各项技术要求，以保证铜管保护膜的质量，增加耐蚀性。

4.加强机组循环水的治理，提高循环水PH值的合格率。

这次检修暂时止住了1#汽轮机组凝汽器泄漏隐患，通过对此泄漏隐患深入分析，表明要想从根本上解决铜管泄漏的问题，还需要公司进一步的重视。

参考文献：

[1] 耿宝林主编.汽轮技术问答[M].石家庄市自动化技术公司，1992.8

[2] 汪玉林主编.汽轮机设备运行及事故处理[M].北京：化学工业出版社，2006.1