电站间冷管束腐蚀原因及改进措施

冯晓明

（哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150078）

2016年初，国内某电厂间冷塔空冷器在稳定运行一个月后发生了泄露问题，经停车检查后发现，在铝管束入口端空气侧有铝管在根部发生破损，进而出现冷却水泄露的状况，将管束入口端管箱拆下，可以发现有铝管的顶部同样发生了破损状况，如图1所示。通过对铝管破损状况进行观察和分析，可以推断铝管破损状况的出现可能是因为铝管内部出现腐蚀现象。

1 管束材质及材料成分

管束采用铝材料制备，规格为1050，Φ25 mm×1 mm，且该管子借助无铬氧化工艺处理，使其耐腐蚀性显著增强。依照《变形铝及铝合金化学成分》对该管子进行了成分分析，具体见表1，结果显示铝管能够达到标准要求。

表1 铝管化学成分分析结果（mass%）

2 冷却水检测分析

在铝管束出现泄露问题后，循环水的pH测定结果显示，1#机组循环水的pH为8.44、电导率为14.0 μs/cm；2#机组循环水的pH值为8.24、电导率为33.6 μs/cm。

图1 管束水侧铝管端部破损照片

此外，机组投运后对其进行现场检测发现，管箱内部残留部分药皮、沙粒等杂质，甚至在管板处也会留存其他物质。从加工制造角度出发，铝管束经过无铬氧化、循环冲洗，管内部应该不会残留杂质。则推断处药皮、沙粒等应该是在焊接环节中产生，在循环冲洗环节易被带入管束内部。

3 铝管腐蚀产物成分分析

通过观察铝管腐蚀泄露部位，铝管内表面容易出现腐蚀产物，黄色、粗糙、表面无规则性，且存在沟槽、坑洼的现象，产物覆盖不均，表面呈坑洼蜂窝状，符合冲刷腐蚀表面形貌特点。

在腐蚀产物表面进行多位置取点分析，图2是产物红外光谱分析结果，结合峰值、峰面积大小可以看出，腐蚀产物中主要含有Si、Mg物质。其中Si可能是沙粒中的二氧化硅引发，沙粒大量冲刷管壁，容易在管内部形成致密膜。此外，Ca物质是由管内部大量水垢导致的。

4 铝管腐蚀原因分析

结合上述SEM扫描电镜图、光谱分析图等可以看出，管束主要是冲刷腐蚀作用较强，也可将其定义为磨损腐蚀，是金属材质、外界流体之间对流运动等引发的材料破坏，是两种介质长期相互作用的最终结果。冲刷腐蚀影响要素包括：介质流速、固含量两部分。固体物质冲击金属表面，破坏氧化膜，容易造成电化学腐蚀作用。

结合该文现场运行案例进行分析可以看出，冷却水的影响作用最为突出，内部沙粒含量高、水流速大等均增加了冲刷腐蚀的负面影响，导致铝管表面的氧化膜被损害，金属管子金属暴露后和水介质相互作用，构成了“原电池”，电偶腐蚀是阳极、金属端是阴极，同时冷却水未经除氧处理，内部腐蚀产物结垢后易产生氧浓差电池，腐蚀速度增加。

结合冷却水处理报告相关数据分析可看出，冷却水电导率为33.6 μs/cm，该数值大小是水中离子浓度的表现，电导率高、离子浓度大。业内学者指出：铝合金腐蚀电流会随电导率的增加而增大，且电导率处于高数值阶段中，腐蚀电流增速更快。从SEM电镜照片、能谱分析中也可看出Mg、Ca等物质的存在，上述物质以离子的形式存，进一步增加了腐蚀速度。

图2 腐蚀产物表面能谱分析

5 改进措施

5.1 冷却水处理

冷却水一般是弱碱性物质，pH值为8.5左右，铝材料在弱碱性环境下具有较高的腐蚀速率，为此必须加强冷却水pH值的妥善处理，降低铝管腐蚀效应。

当下铝管换热器材料的冷却水多为地下水、自来水等，均未经过净化除氧等前期处理，水质条件不足引发换热器的运行周期会受到差别化影响，从pH值、电极电位出发对铝管腐蚀进行处理。实际厂区运作中，冷却水必须加强前期处理，加强其定期检测、pH值等方面的控制，一般pH值需要控制在6.7～7.5，电导率不得高于2 μs/cm，加强地下水中腐蚀性过强物质的有效控制，如氟、砷、硫等。

5.2 对现场操作进行优化

在实际的操作过程中，机组停机后需要进行重新启动，在对空冷器进行充水时，需要严格控制好冷却水的流量和压力，尽量减少压力的大幅波动，并缩减冷却水的流速，不能极速加压或者提高流速。除此之外，如果不能保证用水水质达标，可以在重点部位采取有针对性的措施加以改进，比如在入口端铝管处设置保护套，这样可以有效地减少冷却水的冲刷和腐蚀。