关于凝汽器铜管泄漏后的处理和效果论证
摘 要：简述我公司机组发生的整体情况及产生的后果及影响，对凝汽器进行的多次涡流探伤检测结果的分析，和对分析结果作对比论证，从而对可选择的更换材料来多方面的综合评价和讨论，最后确定更换材质后产生的后果分析，效果达到预期目的。
大唐韩城第二电有限责任公司#2机组型号为TC4F-42，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式，设计额定功率为600MW。配有上海动力设备有限公司制造的双背压、双壳体、单流程、对分表面式凝汽器。凝汽器冷却管总数为37016根，规格为Φ28mm×1mm×12900mm的HSn70-1AB黄铜管34424根，规格为Φ28mm×1mm×12900mm的BFe30-1-1白铜管1568根，规格为Φ28mm×0.7mm×12900mm的TP316不锈钢管1024根。机组自09年开始，凝汽器铜管频繁发生泄漏，被迫数次半边解列找漏。由于属铜管腐蚀性泄漏，泄漏量较小，半边解列大多数情况下无法找出，不仅影响机组负荷，且造成化学精处理负荷增加，再生酸碱消耗大，高混运行周期缩短。若泄漏量进一步增大，超出化学精解决能力，将极度影响热力系统的汽水品质，并影响机组的安全、经济运行。
我厂2号机组逐步发生泄露是从在2008年2号机小修中抽管检查发现铜管水侧已存在较为严重的腐蚀开始的，此后2009年5月6日发现2号机凝结水有硬度起，直至彻底2011年停机期间一直断断续续出现泄露情况，为了探知铜管内损伤的线机组的凝汽器空抽区周围的3419根黄铜管进行涡流探伤检测。
通过对在役凝汽器铜管的涡流检测，可以检测出存在缺陷（机械损伤、水侧腐蚀及汽侧氨蚀等）的铜管，掌握整个凝汽器其铜管腐蚀损坏的情况。若铜管的缺陷较严重，则可实施堵管处理，若缺陷轻微，则可监督运行，若存在严重缺陷的铜管数量较多，则可为电厂在机组大修期间进行凝汽器铜管更换起到指导性作用。另外，能够准确的通过腐蚀损坏的情况做腐蚀缘由分析。因此，在役凝汽器铜管的涡流检测，对机组的安全、可靠、经济运行具备极其重大的意义。
对#2机组凝汽器空抽区周围的3419根黄铜管的涡流检测，发现损伤严重的黄铜管有1027根，铜管的剩余厚度均在60%以下，会影响凝汽器的安全、可靠运行，建议在本次消缺检修中实施堵管处理；损伤相对较轻的铜管 1373根，剩余厚度在60%以上，该部分铜管虽存在腐蚀损伤，但程度相对较轻，短期内不会对凝汽器的运行造成影响，建议监督运行；已经堵管的铜管4根；剩余铜管基本没有腐蚀。
1、点蚀：点蚀产生的根本原因与水质和铜管表面的状况有关，铜管内有淤泥沉积或有多孔沉积物，当沉积物下保护膜被破坏，可诱发点蚀的产生，此腐蚀的发生是危害比较大的一种腐蚀形式。
2、水垢下腐蚀：由于铜管内表明产生碳酸钙水垢，水垢下和溶液之间金属离子或供氧浓度差异，形成腐蚀原电池，造成铜管的局部腐蚀。
3、氨蚀：由于给水采用加氨调节pH，蒸汽中含有大量的氨，在凝汽器的空冷区和抽出区会发生氨的局部富集，并且此处蒸汽凝结量很少，所以凝结水中氨的浓度可能大大超过主蒸汽中的氨浓度。尤其是在凝汽器空抽区的过冷区内，氨可以在铜管与支撑板之间缝隙的液体中浓缩几百倍甚至上千倍，因此，在如此高的氨浓度下，当有溶解氧存在时，空抽区隔板处的黄铜管会产生较明显的氨腐蚀。
此次检测的空抽区下方的铜管氨腐蚀损坏非常严重， 根据涡流探伤抽查结果分析：
空抽区周围水侧腐蚀剩余壁厚小于60%的铜管和汽侧腐蚀剩余壁厚小于60%的铜管即达到堵管标准的铜管共914根，占总抽检数的29.5%；
空抽区周围水侧腐蚀剩余壁厚大于60%的铜管和汽侧腐蚀剩余壁厚大于60%的铜管即达到监督运行标准的铜管共1327根，占总抽检数的42.8%；
空抽区水侧腐蚀剩余壁厚小于60%的铜管和汽侧腐蚀剩余壁厚小于60%的铜管即达到堵管标准的铜管共101根，占总抽检数的33.4%；
空抽区水侧腐蚀剩余壁厚大于60%的铜管和汽侧腐蚀剩余壁厚大于60%的铜管即达到监督运行标准的铜管共146根，占总抽检数的45.6%；
抽检后处理情况：本次涡流检测共抽检3419根铜管，发现损伤严重、剩余壁厚均在60%以下的铜管共计1027根，占抽检的30%，会影响凝汽器的安全可靠运行，实施了堵管处理。损伤较轻、剩余壁厚在60%以上的铜管1373根，占抽检的40%，监督运行。
从以上空抽区周围铜管、空抽区周围以外铜管及综合结果三方面分析，能够准确的看出，2号机凝汽器铜管损伤达到堵管标准的铜管约30%左右，达到监督运行标准的铜管约45%左右，合格铜管仅占25%左右。由此可见，之前简单的处理方法以维持机组运行已经不能完全解决凝汽器日益严重的泄露问题，因此，利用大修之机对凝汽器铜管进行彻底处理势在必行。
目前，国内凝汽器冷却管采用的管材主要有黄铜、白铜、钛合金和不锈钢等。钛合金作为冷却管的新型工程材料，对各种水质都具有极强的耐蚀性。作为最耐腐蚀的结构金属，其密度小、强度高，并且在沸水环境的研究中，钛的腐蚀阻力显著地高于铜镍合金。在其他材料不能耐受侵蚀的情况下，钛可以说是最佳选择。由于钛管价格昂贵及安装费高，西方国家和我国都只限于滨海电站和核电站中应用，连接造成的电偶腐蚀和管内结垢仍有待解决，这些都限制了它的全面推广。根据我厂循环水真实的情况和多方调查论证最终决定使用不锈钢管替换黄铜管。因为不锈钢管的机械性能和化学性能优于铜管，主要体现在：
1、（1）耐水侧冲击性能： 循环水由水室进入管端的水速度变化较大，可以从1.5m/s～2.7m/s，在管端水和气泡很快混合成剧烈的扰动，产生强烈的湍流现象。而在管端入口的150mm范围内，产生涡流，在这段距离内，含颗粒水和气泡混合物对铜管内表面的冲刷，会产生脱锌呈“马蹄”型腐蚀，硫化物的冲击也会引起类似现象，很快会将管端部分损坏。而不锈钢管的耐冲刷性就十分好，不会产生类似现象。
（2）耐氨腐蚀：铜管对空气冷却区的氨腐蚀较为敏感，这也是造成空冷区容易泄漏的根本原因；而不锈钢管对氨不敏感。
（3）振动和结垢：汽轮机末叶排出的高速蒸汽和水滴是产生凝汽器管子振动的根本原因，由于不锈钢管的刚度大于铜管，而不锈钢光管由于挤压波螺后其强度又大于光管，因此其相对抗振性优于铜管；而不锈钢管光洁的内外表面是防止结垢的最有效手段。
铜管的导热率是不锈钢管的8～9倍，若不锈钢光管与铜管比较，铜管的传热性能无疑是优于不锈钢管，但不锈钢光管于铜管比较又如何呢？我们大家都知道，凝汽器传热包括以下互相串联的换热方式：蒸汽侧的凝结换热、管壁的热传导、水侧的对流换热。
在蒸汽侧的凝结换热，以膜状凝结为主，由于换热管被一层液膜覆盖，蒸汽凝结放热出的潜热必须穿过液膜才能传到冷却壁面上，因此其膜状凝结的同时存在少量的珠状凝结，珠状凝结的水滴破坏液膜后使得换热性能得以提高，其凝结换热系数为铜管的1.25～1.35倍。
管壁的热传导过程，由于铜管壁厚为1mm，而不锈钢光管壁厚为0.7mm，铜管的导热系数为不锈钢光管的3～4倍。
根据以上分析，不锈钢光管的总体传热系数应不差于铜管，如铜管再加上必须镀膜造成的热阻，不锈钢管内由于光洁度高经常使用不易结垢等因素，不锈钢光管在实际使用中的换热性能应优于铜管。
在2012年9月，我厂利用2号机大修期间，对凝汽器进行了彻底的换管处理，冷却管全部更换为TP316L的冷却管，使用先进的管束布置方案，更换复合管板和中间支撑板及其附件，重新设计调整隔板间距及增加隔板数量，形成性能更好的新凝汽器，经过数月紧张施工和试运行，和一段时间的监测，通过对凝结水往年数据和换管后数据的对比，发现各指标无明显变化，由此可见，不锈钢管在600MW机组中的应用前景还是很广阔的。
更换后的凝汽器运行稳定，大幅度的提升机组的安全运行水平，同时整体改造也降低运行维护成本，循环水加药量减少，每台机组每年可节约费用30余万元。以上说明，在大型机组以后需要对凝汽器进行大量换管或技术改造时，不锈钢管是优先选择之一。
