【正文】 候條件差別很大，關(guān)于主要江河，湖泊，海區(qū)的水文，水質(zhì)條件，尚缺乏完整，齊全的資料。一般冷卻水中，[H+] 和[OH]的值都很小，但不同條件下變化范圍較大。（3）冷卻水的污染由于近代工業(yè)化發(fā)展的結(jié)果，許多天然水（自然水）受到不同程度的污染，其中有些污染物質(zhì)對(duì)冷卻管和管板有頗大的腐蝕作用，因此冷卻水的污染程度是評(píng)價(jià)冷卻水水質(zhì)的重要指標(biāo)，也是冷卻管和管板選材的一種依據(jù)。在分析研究冷卻管和管板耐腐蝕性能時(shí)，簡(jiǎn)稱含砂量。這種雜質(zhì)在水中是不穩(wěn)定的，很容易除去。一般認(rèn)為，短期較高的溶解固形物或氯化物含量，一年中連續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過兩個(gè)月。日本則僅僅把冷卻水區(qū)分為淡水和海水，而沒有明確規(guī)定各自的溶解固形物或氯化物的含量范圍。水中各種鹽類對(duì)材料的耐腐蝕性能的影響各不相同，其中氯化物影響較大，含量變化范圍也很大。電站用水的水質(zhì)指標(biāo)有20多種。還必須指出，在正確選定冷卻管材料品種牌號(hào)規(guī)格后，制定管材合理的技術(shù)條件，嚴(yán)格的檢驗(yàn)規(guī)程，科學(xué)的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，也是非常重要的，廣義地說這些也都屬于冷卻管選材的范圍。在給定的冷卻水水質(zhì)條件下，具有適度優(yōu)良的耐腐蝕性能，是冷卻管選材追求的主要目標(biāo)。正確選用冷卻管和管板的材料，合理選擇冷卻管與管板的密封連接形式，是保證凝汽器水密性的最重要的前提，最根本的措施，因而是凝汽器設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 冷卻管腐蝕與選材[3]冷卻管是凝汽器最重要的零件，重量上它約占整個(gè)凝汽器的八分之一到四分之一，造價(jià)約占四分之一到二分之一。有些舊式中，小型凝汽器，其中全部蒸汽都流經(jīng)管束凝結(jié)成水，然后流向凝汽器底部，凝結(jié)水沒有得到加熱作用，過冷度較大，稱之為非回?zé)崾侥?。因此，凝汽器的設(shè)計(jì)制造可參照換熱器和壓力容器的參考資料以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。另一方面，也不能把凝汽器真空度的建立與維持看成僅僅是抽氣器的事，因?yàn)榇_定抽氣器工作效果的重要條件之一就是從凝汽器抽出來的汽氣混合物的參數(shù)，而這些參數(shù)主要取決于凝汽器本身的工作狀況。既然凝汽器要在真空條件下工作，所以必須利用抽氣器在凝汽器開始工作時(shí)將其殼側(cè)空氣抽出以建立真空，并且將凝汽器工作過程中從真空系統(tǒng)不嚴(yán)密處漏入的空氣以及夾帶在汽輪機(jī)排汽中的空氣不斷地抽出，以維持真空。凝汽設(shè)備包括凝汽器，冷卻水泵，凝結(jié)水泵及抽氣器，其中凝汽器是最主要的組成部分。1）查閱相關(guān)的資料，了解課題的背景、意義、目的等，了解下國內(nèi)外相關(guān)的情況。在發(fā)達(dá)國家，水體污染情況出現(xiàn)較早，上世紀(jì)60年代以后不銹鋼管和銅管一樣得到廣泛應(yīng)用。使用鈦管的凝汽器基本無腐蝕問題，但其他原因引起的泄漏情況并不少見，較常見的是由含砂海水沖刷引起的管端磨損泄漏。我國臺(tái)灣高雄的大林電廠冷卻水為污染海水，1985年開始使用美國普利茅斯公司（Plymouth Tube Co.）生產(chǎn)的超級(jí)鐵素體不銹鋼管海優(yōu)（SeaCure），至今運(yùn)行情況很好。不銹鋼管耐污染水質(zhì)腐蝕，延長(zhǎng)了使用壽命，是解決銅合金管不耐污染水質(zhì)腐蝕的一種有效手段。不銹鋼管由于耐腐蝕、內(nèi)壁光滑，所以使用壽命大大提高，一般壽命在30年以上。從運(yùn)行安全性看，據(jù)統(tǒng)計(jì)，600MW以上機(jī)組，%。凝結(jié)水則通過凝結(jié)水泵經(jīng)給水加熱器、給水泵等輸送進(jìn)鍋爐，從而保證整個(gè)熱力循環(huán)的連續(xù)進(jìn)行。我國煤炭資源總量為5．6萬億噸，其中已探明儲(chǔ)量為1萬億噸，占世界總儲(chǔ)量的11%，（%，天然氣占 %）。供貨態(tài)的304不銹鋼電極在50天中仍然保持鈍態(tài)，與海優(yōu)的電位相差不大，電偶電流幾乎為零，未發(fā)生明顯電偶腐蝕。將海優(yōu)制成條狀和管狀電極，304不銹鋼制成條狀電極，除鋸口打磨光滑外，其余表面維持原狀。304不銹鋼和海優(yōu)的面積比分別為2：2和2：80cm2，放入營口電廠實(shí)際生產(chǎn)用海水中，用ZF3恒電位儀測(cè)定這2對(duì)電極不同時(shí)間的電偶腐蝕電流和偶接混合電位。打磨態(tài)的304不銹鋼電極，與海優(yōu)的電位相差較大，有明顯電偶腐蝕電流，且鈍化層無法再次生成，因此，海優(yōu)與304管板易發(fā)生電偶腐蝕。建國以來，煤炭在全國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)中的比例長(zhǎng)期占70%以上，因此火力發(fā)電是我國的發(fā)電主體。為防止凝結(jié)水中含氧量增加而引起管道腐蝕，現(xiàn)代大容量汽輪機(jī)的凝汽器內(nèi)還設(shè)有真空除氧器。如果將凝汽器微小泄漏造成水汽品質(zhì)惡化，汽輪機(jī)鍋爐結(jié)垢腐蝕，甚至爆管等事故也計(jì)算在內(nèi)，這個(gè)比例就更大了。就凝汽器的工作條件而言，不銹鋼管作冷卻管材的顯著特點(diǎn)是抗汽側(cè)帶水滴汽流的沖擊侵蝕、抗冷卻水中硫化氫的腐蝕，因此早在40年代美國就在凝汽器管冷卻管選材中采用不銹鋼管，隨后在法國、德國等西歐國家的凝汽器中也應(yīng)用不銹鋼管。在舊機(jī)組換管時(shí)，有電廠的管板是普通不銹鋼304或316L，而異種金屬材料在海水中有可能發(fā)生電偶腐蝕。2006年11月，遼寧某電廠一個(gè)很小的輔凝汽器管使用了超級(jí)奧氏體不銹鋼，管板為普通不銹鋼，使用時(shí)間不長(zhǎng)，就發(fā)生了較嚴(yán)重的電偶腐蝕。其他的失效泄漏形式有汽側(cè)沖蝕，振動(dòng)，及因?yàn)閺?qiáng)度，剛度不足引起的機(jī)械損壞。在我國，不銹鋼管最早只是用在凝汽器的迎流區(qū)和空抽區(qū)，因這些地方易發(fā)生沖蝕和氨蝕。2）設(shè)計(jì)試驗(yàn)，并且盡量還原電廠實(shí)際生產(chǎn)狀況，記錄數(shù)據(jù)。經(jīng)由冷卻水泵抽來的具有一定壓力的冷卻水，流過凝汽器的冷卻水管（以下簡(jiǎn)稱冷卻管），把蒸汽凝結(jié)成水時(shí)放出的熱量帶走，而凝結(jié)水從凝汽器底部通過凝結(jié)水泵抽出，送往鍋爐或蒸汽發(fā)生器繼續(xù)使用。根據(jù)汽輪機(jī)工作原理，凝汽器的真空度對(duì)汽輪機(jī)裝置的效率，功率有重大影響?？傊?，凝汽設(shè)備各組成部分的工作特性和工作效果是相互影響，相互制約的。 凝汽器分類 [3]就蒸汽動(dòng)力裝置的廣泛意義而言，作為凝結(jié)蒸汽，回收凝結(jié)水，建立與維持一定真空度的凝汽器，可按其配置對(duì)象分為蒸汽機(jī)凝汽器和汽輪機(jī)凝汽器，主凝汽器（配置于主機(jī)）和輔凝汽器（配置于輔機(jī)），固定式（電站）凝汽器和運(yùn)輸式（船舶，機(jī)車）凝汽器；按點(diǎn)找汽輪機(jī)功率大小的概念，可相應(yīng)地分為大型，中型，小型凝汽器；按蒸汽凝結(jié)的方式，可分為混合式凝汽器和表面式凝汽器。若有部分蒸汽不流經(jīng)管束而直接流向凝汽器熱井去加熱凝結(jié)水，減小乃至消除凝結(jié)水過冷度，則稱之為回?zé)崾侥鳌Ｄ髟O(shè)計(jì)運(yùn)行中的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于冷卻管。冷卻管選材的中心問題是管材的耐腐蝕性能。必須指出，對(duì)于冷卻管，并不是選用越抗蝕，越昂貴的越好。 冷卻水水質(zhì)和流速[3]冷卻水的來源各不相同，有江河水，湖水，地下水，海水或是江河水與海水的混合水。根據(jù)水中各種雜質(zhì)成分對(duì)冷卻管和管板耐腐蝕性能的影響，分別介紹四種水質(zhì)指標(biāo)作為冷卻管選材的主要依據(jù)，同時(shí)簡(jiǎn)要說明冷卻水流速對(duì)選材的影響。因此，除了以水中溶解固形物含量外，有時(shí)還以水中氯化物（主要指氯化鈉）或氯離子（亦稱氯根）含量作為選材的依據(jù)。必須指出，冷卻水中無論是溶解固形物還是氯化物的含量，在一年四季中是變化的。表21 冷卻水的分類（中國）名稱溶解固形物，mg/L統(tǒng)稱淡水500淡水微咸水500～2000淡咸水2000～5000咸水苦咸水5000～8000咸海水8000～16500海水海洋海水16500～35000表22冷卻水的分類（美國）名稱溶解固形物，mg/L氯化物，mg/L淡水1000無咸水100005000海水4000020000（2）懸浮物及含砂量按照電廠用水水質(zhì)指標(biāo)的定義，水中漢語一切物質(zhì)的總數(shù)成為全固定物，或稱為雜質(zhì)，它基本上由不可溶解的固形物和溶解固形物組成。水的渾濁現(xiàn)象，基本上是由懸浮物所造成的。對(duì)于懸浮物及含砂量，雖然各國水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中尚無明確的限制概念，在冷卻管選材中也還沒有確切的要求，但是近代凝汽器運(yùn)行實(shí)踐表明，冷卻水中的懸浮物及含砂量確實(shí)是冷卻管腐蝕破壞的重要因素，應(yīng)作為冷卻管選材的重要依據(jù)。表23示出目前國內(nèi)外通行的判斷冷卻水潔凈還是污染的界限。PH值的含義是水中[H+]的負(fù)對(duì)數(shù)。在這種情況下，通行的做法是，在新建電站的可行性論證和評(píng)估文件中，應(yīng)提供該電站冷卻水源的詳細(xì)的水質(zhì)資料，作為冷卻管選材的基本依據(jù)。必須指出，該流速的高低也是決定冷卻管材耐腐蝕性能的重要因素。因此，冷卻水的合理流速要通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的綜合論證予以確定。腐蝕是技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域的一種專門科學(xué)。（2）化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是靠氧化劑分子直接與金屬原子碰撞而進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并形成腐蝕產(chǎn)物的過程，例如Zn+1/2O2→ZnO。如果把鋅極與銅極看作是接觸電解質(zhì)溶液的兩個(gè)結(jié)構(gòu)零件，則由于化學(xué)能不斷轉(zhuǎn)換成電能，相當(dāng)于鋅極這零件遭到腐蝕破壞，因此從腐蝕角度而言，這種原電池稱之為腐蝕原電池，其中鋅極為陽極，銅極為陰極。處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平衡電極電位稱為標(biāo)準(zhǔn)電極電位。陰極和陽極能明顯地用肉眼加以區(qū)別的稱為腐蝕宏電池，它又可分兩種：電偶電池不同金屬浸于不同的電解質(zhì)溶液內(nèi)，或不同金屬在同一電解質(zhì)溶液中相接觸而形成的腐蝕電池；濃差電池一種金屬和電解質(zhì)溶液接觸，但不同部位所接觸的電解質(zhì)的濃度、溫度或流動(dòng)速度不同，造成金屬不同部位的電位不等而形成的腐蝕電池。但是，腐蝕是否發(fā)生，發(fā)生后腐蝕速度如何，還要看電化學(xué)腐蝕過程中各個(gè)環(huán)節(jié)受阻的程度，其中極化現(xiàn)象與腐蝕速度的關(guān)系最為密切。極化現(xiàn)象可以減小腐蝕電流，減緩腐蝕速度，是有利的。氫去極化是H+離子與電子結(jié)合析出氫氣，稱為放氫反應(yīng)或析氫反應(yīng)。不同金屬本身具有不同的鈍化趨勢(shì)。從運(yùn)行安全性看，據(jù)統(tǒng)計(jì)，600MW以上機(jī)組，%。從經(jīng)濟(jì)性看，某電廠600MW機(jī)組凝汽器銅管（主冷區(qū)HSn701，空冷區(qū)B30）重約425t，價(jià)值約1800萬元。有人建議，根據(jù)冷卻水水質(zhì)按表25選擇冷卻管材并給出安全，經(jīng)濟(jì)的冷卻水流速范圍。相比之下，“SD11684”給出的選材技術(shù)規(guī)定便較為完整，準(zhǔn)確。當(dāng)采用硫酸亞鐵處理時(shí)，H68A和HSn701A管材的懸浮物允許含量可提高到500～1000mg/L。（4）關(guān)于鈦管鈦管對(duì)氯化物，硫化物和氨具有較好的耐蝕性，耐沖擊腐蝕性能也較強(qiáng)，可在受污染的海水，懸浮物含量高的水中及在較高流速下使用。雙相不銹鋼如2205雖然使用不多，但其強(qiáng)度高，耐蝕性也較好，可用于汽側(cè)沖擊嚴(yán)重的區(qū)域。導(dǎo)熱系數(shù)比銅合金低得多，與鈦管差不多。在淡水中，與不銹鋼管連接的碳鋼管板的電偶腐蝕問題并不突出。沉積物下腐蝕是銅合金管最常見的腐蝕形態(tài)之一，普通不銹鋼在淡水中很耐蝕，但也不能忽視沉積物下腐蝕。也有1臺(tái)凝汽器，CL濃度不高，但由于運(yùn)行中短時(shí)過熱，然后長(zhǎng)期停用，殘留水蒸發(fā)濃縮，加之其他原因，304不銹鋼管發(fā)生了點(diǎn)蝕。海優(yōu)不銹鋼鐵素體組織結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高/延性佳且加工硬化率低等特性。采用美國化工制造材料技術(shù)研究所（the Materials Technology Institute of the Chemical Process Industries Procedures）的方法，評(píng)估在不同程度強(qiáng)酸中的耐蝕性。經(jīng)快速對(duì)比實(shí)驗(yàn)和縫蝕測(cè)試，海優(yōu)遠(yuǎn)比一般的奧氏體不銹鋼TP304和TP316更佳。海優(yōu)不銹鋼在海水中的電位較高，使它非常穩(wěn)定，或處于陰極狀態(tài)。若用陰極保護(hù)法，以防止氫的產(chǎn)生而導(dǎo)致氫脆。因耐蝕鈍化膜特別薄使其熱傳效率高。所謂電偶序是指金屬在特定介質(zhì)中的電極電位的次序，可見它與前述金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位不同。小陰極大陽極時(shí)，陽極腐蝕速度不大。 金屬腐蝕與防護(hù)的重要性[5][6]金屬腐蝕問題遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，它給人們帶來的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。因此腐蝕損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述各項(xiàng)損失的總和。腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失可分為直接損失和間接損失。而電廠凝汽器的管和管板發(fā)生腐蝕，將導(dǎo)致凝汽器不能使用，電廠也不得不停止運(yùn)作，由此帶來的一系列后果是無法估計(jì)的。又如1985年8月12日，日本的一架波音747客機(jī)由于應(yīng)力腐蝕破裂而墜毀，一次死亡500余人。這比寶山鋼廠一期工程的年產(chǎn)鋼量還要多75%。因此，金屬的腐蝕與防護(hù)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展有極為重要的意義。許多金屬在水溶液、酸或堿等介質(zhì)中較易被腐蝕。例如，把鐵片置于發(fā)煙硝酸中就是這種情況。簡(jiǎn)而言之，鈍態(tài)是金屬表面產(chǎn)生了鈍化膜所致。這正是陽極保護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)。 金屬鈍化理論[7]迄今為止還沒有一個(gè)很完整的理論能夠說明所有的金屬鈍化現(xiàn)象。這層保護(hù)膜呈獨(dú)立相存在，是金屬和溶液介質(zhì)之間相互作用的產(chǎn)物，通常是氧和金屬的化合物。試驗(yàn)證明，在大多數(shù)鈍化的金屬表面上有氧化膜存在。如果氧化劑的濃度較大，達(dá)到和超過某一極限，則在膜上產(chǎn)生的孔數(shù)不多，孔的尺寸也不大。這種吸附層只有單分子厚度，它可以是原子氧或分子氧，也可以是OH或O2。氧吸附在活動(dòng)中心，使鐵原子的自由鍵飽和，這樣就降低了它的活性。 吸附成相膜理論這是將吸附理論和成相膜理論結(jié)合在一起的一個(gè)符合理論。在許多情況下，也會(huì)形成某些化合物的單分子或多分子的完整吸附層，多半是氧的化學(xué)吸附層。阻擋層進(jìn)一步增厚時(shí)，它的連續(xù)性將會(huì)受到破壞。鋁陽極氧化時(shí)形成的膜，厚度可達(dá)100～200um。 犧牲陽極法陰極保護(hù)簡(jiǎn)介選擇一種其電極電位比被保護(hù)金屬（結(jié)構(gòu)物）更負(fù)的活潑金屬（合金），把它與共同置于電解質(zhì)環(huán)境中的被保護(hù)金屬從外部實(shí)現(xiàn)連接，這種負(fù)電位的活潑金屬（合金）在所構(gòu)成的電化學(xué)電池中為陽極而優(yōu)先腐蝕溶解（故被稱為犧牲陽極），釋放出的電子（即負(fù)電流）使被保護(hù)金屬陰極極化到所需電位范圍，從而抑阻腐蝕實(shí)現(xiàn)保護(hù)，這就是犧牲陽極法陰極保護(hù)技術(shù)。外加電流法陰極保護(hù)技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是：（1）與犧牲演技系統(tǒng)不同，外加電流法陰極保護(hù)系統(tǒng)可以施加很大的槽壓（輸出功率大），從而可進(jìn)行遠(yuǎn)距離陽極配置，由此可在被保護(hù)體上實(shí)現(xiàn)更大范圍的保護(hù)電流供給；（2）輔助陽極的有效保護(hù)半徑大，可顯著增大保護(hù)范圍；（3）由于槽壓大，可使外加電流法陰極保護(hù)應(yīng)用在各種環(huán)境介質(zhì)中，包括在高電阻率環(huán)境介質(zhì)中的成功應(yīng)用（如淡水、混凝土環(huán)境）；（4）輸出電流和電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)；（5）這種保護(hù)裝置的負(fù)移壽命長(zhǎng)；（6）這種陰極保護(hù)方法用于大型工程時(shí)的成本很低。在這一電偶電池中，原先自腐蝕電位相對(duì)較正（較貴）的金屬將成為電偶電池的陰極，而原先自腐蝕電位相對(duì)較負(fù)（活潑）的金屬將成為電偶電池的陽極。電偶電池中的陰極金屬由于與自腐蝕電位更負(fù)的陽極金屬在電解質(zhì)中偶接而使其自身腐蝕速率顯著降低甚至完全抑阻的現(xiàn)象，就是所謂的陰極保護(hù)。將各種金屬的一系列標(biāo)準(zhǔn)平衡點(diǎn)擊電位按大小次序排列成表，這就是標(biāo)準(zhǔn)電極電位表，也稱為標(biāo)準(zhǔn)電化序，或電動(dòng)