伊敏電廠現役#1、#2機組均為兩臺俄供K-500-240-4型汽輪機組，分別于98年11月和99年9月投入運行。#2機組經運行10個月后#8高壓加熱器盤香管就發生爆管漏泄，隨后#6、#7、#8高加相繼多次爆管漏泄。通過對泄漏的盤香管檢查和分析，認為泄漏的主要原因是流動加速腐蝕（FAC）。通過研究與論證，從局部更換材料和采用給水加氧處理兩方面著手，成功地抑制了FAC。
關鍵詞：高加　流動加速腐蝕　全揮發處理　加氧處理
      1　高加結構特點
      伊敏電廠高加為立式焊接結構，由俄羅斯紅色鍋爐廠制造，#6、#7、#8高加的型號分別為пв1800-37-2.0、пв1800-37-4.5、пв1800-37-6.5，其技術特性見下表：

      加熱器基本部件由殼體和管系統組成，殼體法蘭采用帽式螺栓和全通螺母。管材和殼體均為普通碳鋼。這種盤香管式加熱器在國內非常少見。
      2　高加漏泄的經濟損失與原因分析
      如果高加因漏泄退出運行，機組的發電能力和效率都將降低。夏季將降低出力約50MW，冬季約30MW。按照實際每日的發電情況計算，機組每天帶額定負荷為5~7小時，影響發電量夏季為250~350MW，冬季為150~210MW。另外，機組每退出一臺高加運行每度電將多燃煤0.5g，按400MW負荷計算，每一次漏泄需3天處理時間計算，將多燃標準煤14.4噸。因此，除了少發電外，經濟損失也較大。
      #2機組在投產10個月后，高壓加熱器換熱盤管的進水口附近就發生了嚴重的腐蝕減薄泄漏，致使高壓加熱器不能正常投用，從而影響了機組的熱效率及出力。高加的腐蝕泄漏問題，一直是我廠的老大難問題。
      為此我廠在機組停運時對高加進行了全面的檢查，以便找出漏泄原因。檢查發現高加發生泄漏的部位集中在凝結水冷卻區14排和蒸汽凝結區下部36排盤香管接供水聯箱的部位見圖1左側，并且通過對#2機組三臺高加盤香管全面測厚檢查以及割管檢查，發現此區域的彎管從聯箱焊口到其后約150mm的長度內均存在腐蝕減薄，管壁內側有腐蝕麻坑，見圖1右側。

圖1 高加損壞的部位和內表面狀態
      根據現場實際運行參數，給水流量在1000t/H～1500t/H之間，每臺高加盤香管為684盤，盤香管規格為ф32×5mm，管內額定流速為1.069m/s
根據Re=Vd/ν=1.069×0.022/（1×10-6）=2.4×104＞20000判斷，盤香管內流動狀態為紊流狀態。在盤香管的彎頭處，水流動條件非常惡化。由于水處于還原狀態下，鐵表面形成的四氧化三鐵氧化膜的附著力差，在水流的沖擊下會撕裂、溶解使之鐵的表面不再具有保護性，即發生流動加速腐蝕（FAC）。
      3　擬定抑制FAC的措施
為有效抑制流動加速腐蝕，可以采取兩個措施，一是材料本身能形成良好的保護膜，二是環境促使材料形成良好的保護膜。為了確保機組的安全運行，經技術論證，決定同時采取以下兩個措施，即：
（1）對于#2機組已檢查出的減薄盤香管進行更換，盤香管與聯箱連接部分更換為合金鋼管來提高耐流動加速腐蝕性能。
（2）伊敏發電廠與國電熱工研究院合作于2003年10月對#2機組進行給水加氧處理試驗。目的是使鋼鐵表面形成耐流動加速腐蝕的α-Fe2O3氧化膜。
      4　給水加氧處理
      4.1　原理
目前公認發生FAC與水的處理方式關系較大。在還原性全揮發處理的條件下，鋼鐵的表面所形成的雙層Fe3O4氧化膜，即由致密的內伸Fe3O4層和多孔、疏松的Fe3O4外延層構成。當局部水流動條件惡化時，由于疏松的Fe3O4外延層不耐水流的沖擊，水作為氧化劑其氧化能力又非常弱，沒有能量使Fe2+氧化為Fe3+并隨后轉化為具有保護作用的α-Fe2O3氧化膜覆蓋層，Fe3O4氧化膜處于活性狀態。這時給水系統的局部會發生流動加速腐蝕。
在氧化性工況下，由于不斷地向金屬表面供氧，水的氧化還原電位升高，氧化能力增強。由圖2可知，氧化還原電位可提高0.3V以上。這樣通過內層Fe3O4微孔擴散遷移出來的Fe2+將在孔內或在氧化膜表層被就地氧化，生成Fe2O3并沉積在Fe3O4層的微孔或顆粒的空隙中，封閉了Fe3O4膜的孔口，其結果是在碳鋼表面生成了致密穩定的雙層保護膜，從而，大大降低了鐵的腐蝕溶出。

圖2   加氧處理對鋼鐵表面膜形態的影響

z.2　給水加氧處理的要求
      采用給水加氧處理，對機組的材質和水質有一定的要求。根據調查，伊敏發電廠#2機組的軸封加熱器為表面式加熱器，換熱管為碳鋼管；#1、#2低壓加熱器為混合式加熱器，＃3、#4低壓加熱器管為不銹鋼管；#6、#7、#8高壓加熱器管為碳鋼管。凝結水采用100%精處理，其出水的氫電導率均小于0.10μS/cm，爐前給水氫電導率小于0.15μS/cm。
綜上所述，機組材質和給水水質等方面均符合DL/T805.1-2002《火電廠汽水化學導則 第1部分：直流鍋爐給水加氧處理》的要求，所以可以將給水處理方式由原設計的全揮發處理（AVT）改為加氧處理（OT）。
      4.3　加氧試驗準備工作
      4.3.1　給水停止加聯氨
#2機組給水按AVT運行方式正常運行時，首先于2003年3月18日停止加聯氨，給水的pH值控制在9.0～9.3。
      4.3.2　加氧設備的設計與安裝
      加氧系統設計成兩點加氧，其中一點為三級泵入口母管（壓力約為0.1MPa）；另一點為除氧器出口下降管（壓力約為0.8 MPa）。通過調節加氧控制柜上的流量計來調整加氧量，并且在面板上同步顯示凝結水和給水的氫電導率。當給水的氫電導率大于0.15μS/cm 且凝結水的氫電導率大于0.30μS/cm時，加氧系統將自動關閉，停止加氧。運轉員確認給水的氫電導率小于0.15μS/cm時，按復位按紐，加氧系統重新開始加氧。
      氧氣系統安裝完畢后，首先用四氯化碳清洗加氧控制系統的油漬，然后用氮氣進行吹掃。氮氣吹掃完畢后進行耐壓和嚴密性試驗，加氧母管耐壓試驗壓力為12MPa，減壓閥后管道和控制柜耐壓試驗壓力均為1.2MPa。耐壓試驗結束后進行加氧系統安全門的整定（整定壓力為1.25MPa），安全門整定后進行嚴密性試驗。
      4.3.3　對有關化學在線儀表進行校驗
     為了確保水汽品質，在進行給水加氧處理前，對水汽系統的主要在線儀表進行了校驗，以保證測量結果準確，并確保水汽系統在線儀表能連續投入運行。
      4.3.4　測試儀表校驗和測試方法的確定
      使用OX-11型便攜溶解氧測量儀測定各水汽取樣點的溶解氧并與在線溶解氧表相比較，使用DDB-303A型便攜電導率測量儀測定各水汽取樣點的直接電導率或氫電導率并與在線電導率表相比較。采用鄰菲羅啉法（GB/T14427）測定水汽系統中的鐵，采用鋅試劑法（GB/T14418）測定銅，所用光學儀器為721分光光度計；采用DIONEX-500型離子色譜儀測定水樣中陰離子Cl-、SO42-、PO43-和有機酸HCOO-、H3CCOO-等。
      4.3.5　精處理設備出水水質控制
      為了保證給水加氧處理的水質，要求精處理出口水的氫電導率最好小于0.10μS/cm，給水氫電導率小于0.15μS/cm，這樣凝結水必須進行全流量精處理，并且要求精處理混床再生時陰、陽樹脂能較徹底地分離，運行時嚴格控制精處理除鹽裝置的出水氫電導率小于0.10μS/cm。
      4.4　試驗步驟及結果
      4.4.1　#2機組給水加氨時水汽品質查定結果
      2003年10月19日至22日，#2機組給水只采用加氨處理，不加聯氨和氧，凝結水全部經過精處理，進行水汽品質全面查定試驗，確定了#2機組的水汽品質及其變化規律。
試驗結果表明，#2機組給水在只采用加氨處理的方式下，溶解氧含量基本保持在7.0μg/L左右，給水的含鐵量平均為5.22μg/L。水汽系統含銅量約為1.0~1.5μg/L，屬正常水平。
      4.4.2　#2機組給水加氧轉化處理及氧平衡試驗結果
      2003年10月22日9:30開始向除氧器下水管加氧，保持加氧點的初始加入氧濃度為100μg/L～200μg/L。11月6日10:20開始向三級凝結水泵入口加氧，整個水汽系統的鈍化轉換過程共計用時約31天。溶解氧平衡后，調整加氧量，維持除氧器入口溶解氧30～50μg/L，爐前給水溶解氧30～70μg/L。
      4.4.3　pH調整試驗及結果
      機組加氧試驗期間，給水的pH維持在9.0～9.3。整個水汽系統氧平衡后給水的pH維持在8.5～9.0。這樣不但減少了加氨量，延長了前置陽床的運行周期，水汽系統的鐵、銅含量也降到較低水平。
      4.4.4　水汽系統陰離子查定試驗及結果
      給水實施加氧處理后，對#2機組各水樣中的陰離子進行了查定，采用DIONEX-500型離子色譜儀進行測定，氯離子、硫酸根離子均降到極低水平，見表1。

表1：#2機組給水實施加氧處理期間陰離子測定結果      單位：

      4.5  #2機組加氧處理效果評價
      給水由AVT改為OT后，高加盤香管內表面形成均勻、致密的氧化膜，而原來采用的AVT時，內表面有密密麻麻的腐蝕坑點（見圖3），給水采用OT后，爐前給水平均含鐵量從5.22μg/L降低到1.52μg/L，含銅量沒有增加。由于采用OT后水汽系統氨含量降低，凝結水中的含銅量有一定程度的降低。

AVT時高加盤香管內表面狀態         　　 OT時高加盤香管內表面狀態
圖3 AVT和OT時高加盤香管內表面狀態比較

      爐前給水含鐵量的大幅度降低，說明#2機組高壓加熱器系統的流動加速腐蝕（FAC）得到了明顯的抑制，進入鍋爐的腐蝕產物也隨之大幅度降低，這將大大降低鍋爐省煤器和水冷壁腐蝕產物的沉積量，從而延長鍋爐的化學清洗周期。
      5　結論
（1）實施給水加氧處理后，＃2機組水汽系統中的含鐵量明顯降低，爐前給水平均含鐵量從5.22μg/L降低至1.52μg/L，高壓給水系統存在的FAC被抑制，避免了高壓加熱器在運行中發生滲漏，保證了機組安全經濟運行。
（2）采用給水加氧處理后，給水pH控制在8.5～9.0，大大降低了氨的加入量，使得凝結水精處理前置陽床的運行周期大大延長，也進一步延長了混床的運行周期，減少了精處理再生酸堿用量，減少再生廢液排放量，有利于環保。