核电站用离心式冷水机组换热器铜管腐蚀泄漏分析_陈建军
氨系统水冷器泄漏原因分析及改进技术
氨系统水冷器泄漏原因分析及改进技术摘要：某装置2012年5月投产以来，5台氨制冷压缩机配套壳体内的循环水水冷器运行4年后2016年8月就出现一台腐蚀泄漏情况，管板及列管都出现了明显腐蚀泄漏情况，堵管率超过20%，且管板出现腐蚀裂纹无法修复，接下来几个月5台水冷器都陆续出现同样状况，其中2台腐蚀严重无法使用，另外3台堵管后勉强维持至2017年5月检修前。
装置利用检修时间对5台水冷器重新进行了设计并更换，换热器换热管由以前的强度涨接方式改为涨焊结合方式，且换热管的管壁也增加了厚度，5台换热器自2017年8月投用后，运行至2020年9月又有一台出现严重腐蚀泄漏情况，装置被迫紧急制作一台换热器进行了更换。
氨系统水冷器频繁出现腐蚀情况，装置安全平稳运行受到严重威胁，需要尽快查清泄漏原因并进行改进，解决氨系统水冷器长周期运行问题。
根据2016年和2020年两次氨换热器腐蚀泄漏情况：宏观上从装置巡行循环水流速控制、换热器设计制造形式上分析换热器故障原因；微观上从循环水水质和管板结垢腐蚀机理分找出生腐蚀泄漏的主要因素。
从而找到合理的解决氨系统水冷器运行寿命短的办法。
关键词：垢下腐蚀；固定管板；循环水；1.1引言抚顺石化某装置投产9年以来，氨系统水冷器运行寿命不足4年，多次出现腐蚀泄漏问题，目前石油石化装置内水冷器大多腐蚀原因是循环水水质和流速问题引起，同时换热器设计制造因素也也有一定影响，需要尽快找出水冷器频繁泄漏的原因，并制定对应防范措施。
1.2 装置概况抚顺石化20万吨/年某装置装置采用吉林石化公司低温乳液聚合某专有技术，由吉林石化公司与中国石油东北炼化工程有限公司吉林设计院共同编制低温乳液聚合20万吨/年某工艺包。
装置2008年4月1日破土动工，2012年4月30日竣工中交，2012年6月21日第一条生产线投料试车,2012年11月8日正式开车。
装置700单元引进美国约克公司的5台氨制冷压缩机。
配套内壳体有5台氨气冷却器和5台油冷却器，换热器形式均为固定板管板式。
发电机定冷水水质不合格的原因分析及处理措施
发电机定冷水水质不合格的原因分析及处理措施摘要：本文重点介绍了影响发电机定冷水水质不合格的因素，以及发电机定冷水水质不合格的处理措施。
关键词：发电机定冷水；不合格；处理措施前言发电机定冷水一般采用除盐水或凝结水作为补充水。
在运行中，由紫铜制成的发电机线棒，会使冷却水的含铜量逐渐增加，导致腐蚀日益严重。
其腐蚀产物可能污堵线棒，限制通水量，甚至造成局部堵死。
腐蚀严重时，有铜管穿孔漏水的危险。
为保证内冷机组安全经济运行，必须对内冷水进行必要的处理。
彬长电厂发电机定冷水系统，通过对定冷水采用离子交换器和微碱化处理,几乎根除了定冷水中的各种离子,提高定冷水的PH值，大大降低了Cu2+的含量,使定冷水水质呈微碱性,达到近乎完美的定冷水水质工况,最大限度地提高了发电机的绝缘性,有效地解决了定冷水腐蚀问题。
机组运行中定冷水水质不合格，直接影响发电机的绝缘,导致发电机等主要设备的重大设备损坏事故，化学专业根据水质分析结果，分析水质不合格原因，采取一系列措施，提高定冷水水质，确保定冷水水质合格，保证机组安全稳定运行。
发电机定冷水处理采用离子交换除盐加加碱装置的超净化处理方式。
1影响定冷水水质不合格的因素影响定冷水水质不合格的因素有：除盐水不合格、系统投入运行前未进行冲洗、离子交换器树脂失效、加碱装置故障、离子交换器出口电导率测定数据异常、电导率表计故障、PH表故障、系统缺陷导致冷却水污染等。
2发电机定冷水水质不合格的处理措施2.1检测除盐水发电机定冷水的补充水是除盐水，除盐水水质不合格，将导致发电机定冷水系统发生腐蚀和定冷水水质不合格，因此必须取样化验除盐水水质合格。
2.2系统投运前进行冲洗发电机定冷水系统投运前用除盐水进行冲洗，直至冲洗合格。
打开交换器排空气门，再缓慢打开超净化装置除盐水进水总门、交换器补水门、交换器反洗进水门，控制流量约1t/h，直至排空气门大量出水，再关闭排空气门，关闭反洗进水门，关闭补水门，除盐水进水总门。
换热器腐蚀及防护分析
2）对现场的阀门，尤其是使用时间较长且只能在检修期间可以更换的阀门，全部进行了更换。同时针对不同的介质，选择了不同材质及不同类型的阀门。
4．结论：
从上面的分析可以看出，我们应采取以下几种措施：
1）加强对水冷换热器的监护，做好更新部分换热器的准备。
2）加强对现场阀门的管理。
3）加强不同类型阀门的操作规范。
阀门带病运行严重：
阀门主要用来接通或截断管路中的介质,对阀门的操作，是现场操作的主要内容。然而，一般来说，阀门并不象设备那样受到重视。
一般来说，阀门主要存在以下几种问题：
故障现象
故障原因
故障处理
外漏
1．填料函没压紧
2．金属密封环没压紧或损坏
1．压紧填料函或增加填料数量
2．平衡紧固法兰螺母或更换金属密封环
在处理中可以看出现场的相当一部分阀门（尤其是蝶阀）存在着不同程度的问题。
目前现场使用的阀门，有相当一部分分为开车时安装的，使用时间超过10年，因此，在现场操作中出现了很多问题，如U-FB105B出口阀，E-FF402B物料进口阀的故障等，说明了阀门问题的严重性。
3．处理过程及措施：
1）由于条件的限制，检修期间对水冷换热器内漏的换热管进行了堵塞。
专题名称：换热器腐蚀及防护分析
核电站凝汽器传热管泄漏原因及监督优化
核电站凝汽器传热管泄漏原因及监督优化摘要：凝汽器作为电站汽轮机组中热交换的重要设备，传热管破损导致的泄漏是凝汽器主要的故障模式，一旦发生泄漏将严重影响机组的可靠运行，增加凝结水经处理系统的负担，并对蒸汽发生器造成损害。
本文以某电站发生凝汽器传热管泄漏事件为切入点，通过设计、安装和运行等多个方面的分析，和国内类似事件的调查，提出了一些可能造成传热管泄漏的原因，并根据电站运行经验提出了监督优化的建议。
关键词：凝汽器；传热管泄漏；隔热罩Abstract: The condenser is an important equipment for heat exchange in the steam turbine unit of the power station. The leakage caused by the damage of the heat transfer tube is the main failure mode of the condenser. Once the leakage occurs, it will seriously affect the reliable operation of the unit, increase the burden of the condensate treatment system, and cause damage to the steam generator. Taking the leakage of condenser heat transfer tube in a power station as the starting point, through the analysis of design, installation and operation and the investigation and analysis of similar events at home and abroad, this paper puts forward some possible causes of heat transfer tube leakage, and puts forward preventive measures according to the operation experience of the power station.Key words: Condenser; Leakage of heat transfer tube; Heat shield0引言目前，国内核电事业发展良好，成为清洁能源的重要代表之一，这和近年来国内核电的长期安全稳定运行是密切相关的。
电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷的原因与对策
电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷的原因与对策摘要：电厂锅炉水冷壁管在长时间运行过程中，受多方面因素的干扰，水冷壁管内经常会出现一定程度的腐蚀问题，在高压水体作用下存在较大的爆管风险，不仅影响电厂的正常高效运行，甚至还有可能危及工作人员的生命安全。
为了保证电厂锅炉水冷壁管的安全稳定运行，我们需深入分析出现内腐蚀缺陷的原因，同时提出相应的规避对策。
本文就相关内容进行简要分析，旨在能为我国电厂锅炉水冷壁管的安全运行提供一定的帮助。
关键词：电厂锅炉；水冷壁管；腐蚀缺陷；原因；对策1电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷的原因1.1 水质问题（1）高浓度溶解氧：水中溶解氧含量高，特别是在高温条件下，溶解氧会与金属反应形成氧化物，促进金属腐蚀。
（2）高碱性和pH值过高：高碱性水质或pH值过高可能导致钢材表面出现碱蚀现象，加速腐蚀的发生。
（3）盐类含量过高：水中盐类的含量过高会增加水的电导率，使得水冷壁管内形成局部电池腐蚀，产生腐蚀性离子[1]。
（4）水中微生物：某些微生物会通过代谢产生酸性物质，这些酸性物质可引发金属腐蚀。
（5）腐蚀产物沉积：水中含有的腐蚀产物，如铁锈、铜绿等，可能在水冷壁管内形成沉积物，进一步加速局部腐蚀。
1.2 温度和压力（1）高温腐蚀：在高温条件下，水蒸气和水中的溶解氧会与金属表面发生反应，形成酸性物质，加速金属腐蚀的速度。
（2）热应力腐蚀开裂：由于温度变化引起的热膨胀和收缩，会在水冷壁管内形成热应力，这种热应力可能导致金属材料的开裂或位移，从而促进腐蚀的发生。
（3）压力变化腐蚀：锅炉运行时，水冷壁管受到不断变化的压力载荷，这种周期性的压力变化可能导致金属疲劳和应力腐蚀开裂，使得腐蚀发展更快[2]。
（4）绝热腐蚀：锅炉运行时，当水冷壁管表面形成绝热层时，可能会造成局部过热，形成高温和高压的微环境，这会加剧腐蚀过程。
1.3 机械应力（1）振动和震动：电厂锅炉运行过程中，水冷壁管受到来自流体和机械设备振动的作用，频繁的振动和震动可能引起金属材料的疲劳开裂，甚至产生微小的裂纹和缺陷，进而加速腐蚀介质的侵蚀。
凝结器铜管泄漏的分析与处理
凝结器铜管泄漏的分析与处理火电厂凝结器铜管泄漏分析与处理常山电厂杨维栋摘要太西煤常山自备电厂2012年3月，化学化验人员在开机前对凝结水进行定时分析时发现，凝结水的硬度7.8μmol／L，经进一步水质化验分析，发现凝汽器铜管泄漏。
经解体水侧人孔，做水压试验及管板，胀口，铜管清洗，发现凝结器胀口渗漏，管板在管口处严重腐蚀，铜管堵塞、管内沉积物较多。
分析主要是水质差，胀管不好，停运后保养不够，管内沉积物引起的局部酸化腐蚀。
最后采取对泄漏铜管隔离堵塞，在运行中加锯末处理。
关键词凝结器铜管泄漏内蒙太西煤集团常山自备电厂目前的装机容量为100ＭＷ，为2台50MW纯凝机组，凝汽器管材采用HSn70-1-Y2黄铜管，抽气区为B30的白铜管。
循环冷却水水源目前采用当地地下水，其含盐量非常高，从水质分析报告看几乎接近海水，循环水的溶解物含量较高，由于地处内蒙风沙环境，循环水含泥沙较多；由于循环水压力低，流速较小，容易造成胶球堵塞钢管和泥沙沉积在钢管内。
这样就给凝汽器铜管防腐蚀带来太多不利因素。
据统计，国内电站锅炉的腐蚀破坏事故中，大约有30%以上是由于凝汽器管材的腐蚀损坏所引起。
在热力发电厂中，凝汽器结构复杂、材质多，接触的运行介质多，最易发生腐蚀。
对于无凝结水精处理的高压机组，铜管腐蚀泄漏后，含盐量高的循环水漏人凝结水中，势必造成热力系统的水汽品质劣化。
从而引发省煤器、水冷壁管等结垢，发生垢下腐蚀爆管等事故。
一、运行工况及凝汽器泄漏水质分析2012年3月，化学化验人员在开机前对凝结水进行定时分析时发现，凝结水的硬度>2μmol／L，经水质化验分析，发现凝汽器铜管已有泄漏现象。
#1机自投产运行以来，水汽品质一直正常。
这次是为#1机停机近二月多后准备开机做水质化验分析，属于正常工作。
目前判断凝汽器铜管泄漏有两种方法分别是钠离子判断法和硬度判断法：1 用钠离子判断泄漏水汽系统中钠离子采用钠离子分析仪，钠离子敏感电极的测试精度为0.23μg／L，即可检测到水中0.01μmol／L的钠离子增加量。
换热器常见腐蚀问题及防范措施
换热器常见腐蚀问题及防范措施摘要：换热器在石油化工、煤化工乃至炼油产业中都具备极为重要的系统设置地位。
不同工作环境下的换热器存在不同的设计方案，为了满足不同的工作需求换热器所应用的结构材料也存在一定的差异性。
导致换热器常常发生应用故障的主要问题就是腐蚀，大多数换热器损坏的原因都是由于腐蚀因素引发，为了有效延长换热器的使用寿命，强化换热器的使用效率，妥善解决、防范换热器腐蚀问题，是化工产业亟待解决的重要问题。
关键词：换热器；腐蚀；防范一、换热器常见腐蚀问题1.1电化学腐蚀问题换热管内的流体流动过程中，由于流体流动速度的不均匀性，导致在部分情况下流体并不会产生流动，甚至会产生一定的沉积物。
换热管中沉积物的长期累积，随着管内流体流向金属表面，将会在金属表面形成马蹄形状的凹槽。
由于换热器的腐蚀情况是连续性、不均匀性，因此换热管缝内外的沉积物含量存在一定的差异性，继而出现电化学腐蚀问题。
无论是电化学产生阴极发生反应或是阳极发生反应，都会给换热器带来腐蚀问题。
电化学产生阳性反应时，将会逐步溶解周边金属，电化学产生阴极还原反应时，换热器中的周边物质将会被还原成为中性或是碱性的溶液。
一旦由于电化学反应出现腐蚀产物，将会打破散热器缝内外的化学成分平衡性，继而带来严重性的腐蚀问题。
1.2髙温氢损伤腐蚀问题在高温、高压的环境背景下，一旦氢气发生扩散问题，进入钢材的内部，将会与钢材内部的不稳定碳化物产生化学反应，继而产生甲烷等气体，大大影响钢材的碳含量，应钢材本身的材料硬度。
同时甲烷气体未能从钢材中脱离出来，将会在晶界以及周边的空隙中聚集起来，一旦处于高温、高压环境状态下，甲烷聚集区域的钢材表面将会出现微小的裂缝及鼓包，钢材的延伸性以及钢材硬度将会大打折扣。
随着钢材碳元素的逐步流失，钢材本身的应用性能将会逐步下降，钢材的表面将会出现大量的缝隙。
二、换热器腐蚀问题防范策略2.1灵活应用涂抹防腐物质对于换热器的易腐蚀区域涂抹有效的耐磨腐蚀物质，继而增加换热器的腐蚀防范能力。
定冷水冷却器漏泄,定子接地保护动作停机事故分析
定冷水冷却器漏泄，定子接地保护动作停机事故分析事件经过：3月9日10时 31分32秒，某厂4号机甲定冷水泵联动，就地检查发现乙定冷水冷却器严重漏泄，立即进行切换甲定冷水冷却器运行操作，关闭乙定冷水冷却器定冷水出、入口门。
10时31分45秒，4号机定冷水箱水位低一值、低二值信号发出，甲、乙定冷水泵跳闸。
4号机定冷水箱水位低二值瞬间消失，甲定冷水泵联动；低二值信号发出，甲定冷水泵跳闸，因定冷水箱水位低二值信号波动，造成甲定冷水泵频繁启停，立即派值班员将乙定冷水泵开关切至就地启动。
10时32分就地启动乙定冷水泵。
10时33分52秒， 4号发电机保护动作，DCS中“A屏发电机后备保护动作”，就地检查发电机保护屏“发电机保护启动零压定子接地出口”来牌，汽轮机跳闸，首出“发电机主保护1”。
经检查发电机定冷水电导率由0.11uS/cm升高至9.99uS/cm。
原因分析：1.发电机定冷水的冷却器漏水，造成发电机定冷水流量发生4次较大波动。
2.冷却器漏泄将开式循环水串入发电机定冷水中，导致发电机各相绕组绝缘下降，产生零序电压，造成零压定子接地保护动作，发电机跳闸。
采取措施：1、加强定冷水水质监督工作，在DCS画面中监视定冷水主回路及离子交换器出口电导率数值，定期校对就地数值，出现偏差及时处理。
2、加强对定冷水水质进行化验工作，发现异常，及时采取措施。
3、加强定冷水系统的巡回检查工作，若发现定子冷却器漏泄应及时切换至备用冷却器运行，及时处理，加强补水。
4、定子冷却器检修后，须进行通水查漏试验，检查无外观漏泄，且在通水时电导率无上升方为合格，否则应进行查漏处理工作。
5、定子冷却器必须执行定期切换制度，保证备用设备状态良好。
6、提高检修工艺水平，严把定冷水系统备件质量关。
7、检修人员定期进行定子冷却器维护工作，并做到逢修必查。
核电厂凝汽器泄漏的探究
核电厂凝汽器泄漏的探究陈勇【摘要】As one of the most important equipments in the production and operation of nuclear power plant, the condenser has a direct impact on the economy and reliability of the whole unit operation. During operation, the leakage of condenser can have a significant effect on the stability of the operation unit, which might lead to the occurrence of the shutdown. This paper focused on the causes of the condenser leakage, the influence and harm of condenser leakage, the corresponding discovery and preventive measures were addressed.%凝汽器作为核电厂生产运行的重要设备之一，直接影响汽轮机组运行的经济性和可靠性。
运行过程中，凝汽器的泄漏会对机组的正常稳定运行造成重大的影响，严重情况下会导致停机停堆情况的发生。
本文对凝汽器泄漏的原因、凝汽器泄漏的危害和影响、凝汽器泄漏的发现进行了重点分析，并且提出了凝汽器泄漏的解决方法和预防措施。
【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】4页(P8-11)【关键词】核电厂;凝汽器;泄漏【作者】陈勇【作者单位】中核核电运行管理有限公司，浙江海盐314300【正文语种】中文当前，我国核电事业处于蓬勃展中，安全对于核电厂的生产运行至关重要，而目前核电厂的发展方向都朝着更安全、单机容量更大的方向发展，且大多数每天都承担着基本负荷，所以保证核电厂的各项工作、设备完好稳定运行这对核电厂的经济效益是十分可观的。
列管式换热器泄漏的原因及处理对策
引言目前，列管式换热器属于一种应用十分广泛的换热设备。
相比于其他间壁换热器，这种类型换热器的优势在于单位体积能够提供更大传热面积，且其传热效果更加理想。
同时，这种类型换热器结构比较坚固且紧凑，可利用多种材料进行制造，具有较强适应性，广泛应用于大型装置及高温高压条件。
由于水质不达标，加上水处理设备运行不当，且冷热介质温差大，易在换热器管壁上形成积垢，从而引起导热不良、换热效果降低，严重时将发生泄漏，制约装置的稳定运行[1]。
换热器泄漏主要有管束本身泄漏和端口泄漏两种。
本文主要从换热器管束本身和端口两个方面分析换热器泄漏的原因，并制定相应的处置措施。
２ 换热器泄漏的原因2.1 管束本身泄漏2.1.1 应力腐蚀对于应力腐蚀破裂，指的是在拉应力及相关特定腐蚀媒介共同产生作用下，导致金属或者合金出现破裂的情况。
这种腐蚀破裂的特点主要是大多数表面并未被破坏，仅有少数细小裂纹将金属或者合金内部穿透。
在常用设计应力范围外，应力腐蚀破裂均会出现，因而会造成较严重的后果。
而导致应力腐蚀破裂出现的因素主要包括温度及溶液成分，还包括材料成分、应力及金属结构等方面。
2.1.2 管子振动在换热器管束之间，若通过介质流量及流速均较大，与设计值相比明显较高时，则由于壳侧流体扰动力作用，具备一定弹性的管束会产生振动。
在激振力频率和管束自然振动频率相符合的情况下，会导致管束出现共振现象，导致其振幅明显增加，从而在管子与管板相连接部位，由于反复作用力影响引起管束损坏。
通常，管束振动损坏机制包括以下几点：①在管子与管板连接位置，由于振动造成其应力超出材料疲劳持久极限，从而造成管子出现疲劳断裂；②在支持隔板管孔中，振动管子和隔板金属之间产生摩擦，导致管壁厚度减小，最终发生破裂；③在振幅较大情况下，在跨度中间位置，其相邻管子间会产生相互摩擦情况，导致管子断裂。
2.1.3 材料腐蚀若低压换热器所使用材料为铜，一些低价铜往往会由于泄露较严重而不得不进行更换。
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分离度 / EP 1． 18 8． 71 — 1． 94 1． 71 4． 90 — — 3． 689
分离度 / EP 1． 18 8． 71 — 1． 94 1． 71 4． 90 — — 3． 689
塔板数 / EP 1 475 5 970 — 8 916 6 483 3 309 — 7 581 5． 622
塔板数 / EP 1 475 5 970 — 8 916 6 483 3 309 — 7 581 5． 622
不对称性 / EP n． a． n． a． — 1． 22 1． 11 — — 0． 78 1． 036
图9
－ －
腐蚀产物 EDS 分析结果
O2 + 2H2 O + 4e →4OH （6） － 在阴极区域生成的 OH 离子向阳极转移和扩 散， 继续生成 Cu2 O。 由于生成的 Cu2 O 的体积比 Cu 的体积大而造成“堵塞 ” ， 该 Cu2 O 会在腐蚀坑 中的脆断部位产生裂纹。 扫描电镜观察腐蚀产物 和 EDS 能谱分析均证实这种腐蚀机制。由于这些 ， 腐蚀产物在电镜下的形态很像蚂蚁打的“洞 ” 且 引起腐蚀的腐蚀剂主要是蚁酸， 故这种腐蚀常被 “蚁巢腐蚀” 。 称作 4 铜管腐蚀防范措施 翅片铜管的腐蚀是残存空压机润滑油长期暴 露于潮湿空气中造成的， 为了避免今后其他相似 ［6 ］ “蚁巢腐蚀” ， 产品出现 需要采取以下预防措施 ： 1 ） 加强铜管生产厂家质量监督， 保证铜管出厂 前的各项清洗工序到位， 并有相应质保程序保障。 2 ） 确保换热器铜管穿管、 胀管各工艺环节环境 不受含氯有机溶剂、 润滑油、 清洗剂等物质污染。 3 ） 如部分工序确须使用清洗剂、 润滑油时， 必 须要求供应商提供技术性能指标， 除黏度、 酸值等 一般性能指标外， 还须提供蚁巢腐蚀倾向性指标， 并在使用前做相应验证试验。
0821 收稿日期：2013-
作者简介：陈建军， 硕士研究生， 工程师， 主要从事核电站成套设备采购工作。
第 11 期
陈建军：核电站用离心式冷水机组换热器铜管腐蚀泄漏分析
· 67 ·
查铜管漏点， 结果是多处出现针孔状泄漏点 （ 见图 1） ， 未发现有机械作用力造成的裂纹与断裂 。 通 过目测及内窥镜检查发现， 管内部翅片表面有许 多腐蚀形貌， 在翅片根部和顶部均有腐蚀氧化产 物（ 见图 2 ） ， 有的腐蚀已经穿透管壁。 同时发现， 翅片管内部腐蚀产物明显， 而翅片管外表面不明 显， 呈现均匀一致的紫红色， 由此说明腐蚀大部分 是从翅片管内部开始的。
C 0． 15 0． 30 0． 59
O 35． 99 35． 54 18． 65
P 1． 34 — —
Cu 62． 51 64． 17 80． 76
这种复合物由于浓度效应从溶液中析出并通 过氧化形成 Cu2 O 和二价铜复合物， 4CuHCOO + 1 O →Cu2 O + 2Cu （ HCOO） 2 2 2 CuHCOO + HCOO － →Cu（ HCOO） 2 + e － （3） （4）
注：以上数据是按质量百分比显示的结果 。
图8
腐蚀产物 EDS 分析结果
第 11 期
陈建军：核电站用离心式冷水机组换热器铜管腐蚀泄漏分析
· 69 ·
裂纹或缝隙中的二价铜复合物在尖端处与铜 反应， 又形成一价复合物， Cu（ HCOO） 2 + Cu→2CuHCOO （5） 如式 （ 3 ） 或 （ 4 ） 所 一价铜复合物会再次氧化，
Analysis on corrosion and leakage of heat exchanger copper tube in centrifugal water chiller used at nuclear power station
Chen Jianjun （ China Nuclear Power Engineering Co．，Ltd．） ABSTＲACT The refrigerant leakage happened prior operation in centrifugal water chiller
还 含有腐蚀元素氧 （ O ） 。 无论是腐蚀产物表面 ， ， （ O ） 。 是腐蚀坑横断面深处 都有氧 的存在 可以 推知 ， 翅片等铜管的腐蚀与含氧酸有关 。 而 TP2 是磷脱氧后的纯铜 ， 究竟是什么物质导致了铜管 中氧酸的产生 ， 下面对铜管的各个制造工艺进行 深入分析 。
谱图 谱图 1 谱图 2 谱图 3
峰名称 AC － HCOO － Cl — — — — — 平均
峰宽 / min 0． 45 0． 20 — 0． 24 0． 31 0． 48 — 0． 42 0． 351
高度 / us 0． 131 0． 256 0． 693 4． 521 4． 354 0． 074 0． 010 0． 130 1． 271
· 68 ·
第 13 卷
图6
腐蚀产物的晶体长大连通状态
图7
腐蚀产物的裂纹
3 制造工艺及腐蚀机制 3． 1 铜管及冷水机组两器制造过程工艺 铜管成品在出厂前， 最后一道工序是“超声波 ， 清洗” 即对铜管在加工过程中残留物质进行全面 清洗， 确保铜管内外表面无含氧酸等物质存在 。 在冷水机组两器制造过程中， 铜管经历了穿 管、 胀接、 打压检漏、 机组调试、 出厂前吹扫及充氮 保护等工艺。以上工艺中仅在机组调试过程中铜 管内有试验用冷冻水和冷却水， 完成调试后对内 部存水进行了排空及氮气吹扫， 确保铜管内部没 有水残留。 对冷冻和冷却水样进行分析检测， 未 。 发现含有对铜有腐蚀性的酸性物质 但在排查吹 扫工艺时发现， 虽然工艺要求采用氮气对两器内 的存水进行吹扫， 但个别工人实际操作过程中采 用的是 0． 6 MPa 压缩空气， 其中含有少量的空压 机润滑油。 3． 2 冷水机组交付核电厂后分析 该核电厂用冷水机组交付项目现场， 存放时 间超过近 8 个月， 期间由于存放不当出现过两器内 充注的氮气泄漏情况， 为冷水机组两器发生腐蚀 泄漏提供一定介质条件。 初步分析认为， 残留在 铜管内表 面 的 空 压 机 润 滑 油 长 时 间 暴 露 于 空 气 中， 存在分解产生腐蚀性含氧酸的可能 。 为了进一步分析空压机润滑油对铜管腐蚀的 可能性， 这里对润滑油的成分进行水解试验分析， － 发现润滑油经水解后存在 AC （ 0． 233 9 mg / L ） 、 HCOO － （ 0． 139 8 mg / L ） 和氧酸根等羧基酸 （ 见图 9） ， 这样基本上就找到了铜管腐蚀产物中含氧物 质的来源。 3． 3 腐蚀机制分析 在潮湿环境中， 吹扫铜管残留的润滑油， 经水 解后产生羧基酸并酸化铜管表面的水， 由于铜管 表面原有的氧化膜有缺陷， 这些酸化水就会穿透 氧化膜直接接触到金属态的铜， 金属态的铜会失 ［ 45］ ， 如下式： 去电子溶解到酸性的水中 Cu→Cu + + e － （1） 在水层， 羧基酸与一价铜离子之间形成一价 铜复合物， （2） Cu + + HCOO － 1 →CuHCOO
示。上述过程连续发生， 使得铜管上的细微空洞 不断扩展， 最终造成铜管管壁被穿透。 上述主要 是在阳极区进行的电化学反应， 在阴极区发生的 电化学反应是氧的还原反应，
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
保留时间 / min 3． 48 3． 81 4． 46 5． 72 6． 26 6． 94 8． 79 9． 14
installed in one nuclear power station． It is found that refrigerant is leaking from the copper tubes of the evaporator and condenser． Through microanalyses to the leaking spots ， it excludes the possibility of leaking caused by incorrect manufacturing process and it ’ s confirmed that the leakage is caused by corroded cooper tubes in the heat exchanger． It is found there is rudimental lubricant oil from the air compressor on the copper tube inner surface before the heat exchanger leaving the factory． After a long time exposure in the moist atmosphere ， the rudimental lubricant was hydrolyzed and acidated ， which became sensitive carboxylic acid radical medium ， and resulted electrochemistry reaction and formed antnest erosion on the tube surface． Leakage occurred then． KEY WOＲDS water chiller； copper tube； air compressor lubricant oil； antnest corrosion 大量铜管存在泄漏及内表面腐蚀。 此冷水机组用 铜管材质为磷脱氧铜 TP2 ， 壁厚 1． 13 mm （ 内壁螺 纹翅片） ， 是成熟的工艺冷水机组用铜管产品， 冷 水机组制造商反映在数十年的生产过程中从未遇 到两器铜管大量泄漏腐蚀的情况。 为此， 笔者对 此冷水机组铜管泄漏腐蚀问题进行深入的分析 ， 找出产生问题的原因， 提出整改措施， 避免再发生 类似泄漏问题。 1 铜管泄漏检查 首先对拆下来的铜管充入氮气， 沉入水中， 检