闫一博 何海鹰 王成

【摘  要】本文主要通过分析小汽轮機叶片腐蚀原因，提出相应的适当措施可避免或减轻腐蚀，从而防止小汽轮机发生叶片断裂等严重事故。

【关键词】汽动给水泵;汽轮机;叶片;腐蚀;原因

0电厂汽轮机服役状况

热力发电力汽动给水泵汽轮机（以下简称小机）的汽源主要为抽汽，易出现过热度低的现象形成湿蒸汽，同时小机与主机（与发电机配套的汽轮机）相比转速更高（小机最高转速达5200r/min，主机一般为3000r/min），容易引起小机叶片腐蚀甚至发生叶片断裂等事故，给电厂的安全运行带来严重威胁。

某厂2号机组为600MW汽轮发电机组，锅炉为HG-2008/17.4-YM5型，最大连续蒸发量2008t/h，额定蒸发量1757t/h，给水温度280.3℃。汽轮机型号TC4F-40，为一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、双背压冲动凝汽式。该机组在最近一次大修时，对小机进行了揭缸检查，在对小机叶片逐级检查后发现，其第4级至第12级均存在不同程度的腐蚀。

1小机叶片的材质及制造工艺

为适应汽轮机采用不同参数的蒸汽、高转速运行的情况，转子采用高强度合金钢为材料的整锻转子，其直径小，为无中心孔的实心转子。正常运行的转速范围较宽，所以转子上的动叶片全部采用不调频叶片，选用具有较高的热强性、良好的减振性和抗腐蚀性的马氏体型耐热不锈钢制造，第1至第9级为直叶片，末两级为扭叶片。叶根采用外包双菌型叶根，在叶片的顶端装有围带，围带和叶片分组铆接在一起。

2小机叶片腐蚀状态和腐蚀产物分析

2.1小机叶片腐蚀状态

对小机叶片腐蚀情况的检查结果见表1。

2.2小机叶片腐蚀产物成分分析

由该厂2号机组小机第8级叶片腐蚀产物的X射线荧光测试分析相关结果可知：小机第8级叶片腐蚀产物主要成分是铁的氧化物及叶片本体的其余金属元素，还有少量硅、磷和钠，氯含量占0.17%。从腐蚀产物成分来看，水汽中氯离子对小机叶片产生了一定的腐蚀。

3小机叶片腐蚀特定服役环境分析

根据叶片外观检查、腐蚀产物分析、运行工况等因素综合分析，小机相比较主机而言更易发生腐蚀，主要表现在：

1）小机在启动冲车时和正常运行工况与大机存在差别，一般小机启动时均为冷态，冲车时蒸汽瞬间接触温度较低的叶片可使其形成湿蒸汽，小机在冲车及运行时蒸汽参数在后几级蒸汽过热度降低，发生蒸汽带水尤其在末级已经是饱和蒸汽，在此状态下易发生腐蚀。

2）在北方冬季供暖季节辅助蒸汽用汽量大且机组负荷低时，辅助蒸汽时蒸汽参数也会降低，此时利用辅助蒸汽冲车时小机后几级叶片发生腐蚀相对更严重。

3）炉内水工况对蒸汽的影响：该型锅炉由于汽包分离器数量少，分离效果差，蒸汽携带盐量大，机组在大修揭缸时都发现汽轮机积盐严重。因此改变炉内处理方式，停止加磷酸三钠，仅在给水中加入氨水，1年后在炉水中加氢氧化钠，在此工况下大机积盐情况减轻，但不论是全挥发处理还是氢氧化钠处理，蒸汽更容易携带氯离子，在防腐蚀方面均不如低磷酸盐处理也是引起小机腐蚀的主要原因。

4）在小机停运期间，由于真空破坏，空气中的氧和二氧化碳进入，加之小机外在潮湿的气氛中，点腐蚀会加剧。

4小机叶片腐蚀类型和机理分析

4.1低温氧腐蚀及原因分析

小机叶片在发生酸性腐蚀后露出银灰色钢铁基体，发生氧腐蚀呈砖红色，低温溶解氧腐蚀是1种电化学腐蚀，铁和氧形成2个电极，组成腐蚀原电池。在腐蚀电池中铁的电极电位总是比氧的电极电位低，所以铁是电池的阳极，遭到腐蚀。其反应如下：Fe→Fe2++2e;氧为阴极，发生还原反应：O2+2H2O+4e→4OH-。

钢铁发生氧腐蚀时，常在其表面形成许多直径为1～30mm不等的小型鼓包，鼓包表层颜色由黄褐色到Fe2O3砖红色不等，次层是Fe3O4黑色粉末状腐蚀坑。

4.2酸腐蚀及原因分析

蒸汽在小机的做功过程中还经历相变过程，在小机后几级有一部分凝结成水滴，在最初凝结成的水滴中，往往含盐量很高，具有较强的腐蚀性。

由于蒸汽中的各种盐类和无机酸等的汽、水分配系数都非常低，通常都在10-4数量级以下，也就是说，这些盐类和无机酸更倾向于溶解于液相中。所以，小机的初凝水不再是一般意义的凝结纯净水而是盐水，这样初凝水中浓缩的盐类和酸性物质如果没有被碱性物质中和，则初凝水会呈酸性，甚至成为较高浓度的酸液，只有在初凝水被带到温度更低的区域才被稀释。

在低温时，二氧化碳的分配系数远大于氨的，因此当水中同时有二氧化碳和氨时，在热力系统汽、水发生相变的部位的水和汽中，二氧化碳与氨含量的比值也会改变。因此，在小机尾部的湿蒸汽区域，氨大部分存在于气相中，二氧化碳大部分存在于液相中，即使给水中加入的氨量是足够的，初凝水中的氨量却明显不足。实际上，小机初凝水的pH值可能降到中性或酸性，并含有Cl-、 、 、 、CH3COO-、CuO和O2等，可发生各种类型的腐蚀，但主要是酸腐蚀。

酸性腐蚀主要以盐酸腐蚀为代表。Cl-进入水汽循环系统主要有2个途径：一是Cl-是一价阴离子，最容易穿过凝结水精处理进入水汽循环系统;二是凝汽器泄漏，无论向锅炉里漏入何种氯化物（CaCl2、MgCl2、NH4Cl），在初凝水中都表现为HCl。有机酸一般不会使小机发生酸性腐蚀。腐蚀部位主要发生在小机后几级的动、静叶片、隔板以及排汽室缸壁等部位。受腐蚀部件的保护膜被全面或局部破坏，金属晶粒裸露，表现为银灰色，类似酸洗后的表面。如果这些部位已经有垢附着，则会使垢呈酸性。在小机停运后由于有空气进入，这些垢类大都吸潮性很强，通常会在小机停运后仍然发生酸性腐蚀，并使金属表面的颜色由银灰色变为铁锈红色。

4.3点腐蚀及原因分析

初凝区最容易发生点腐蚀。点腐蚀可以发生在小机的运行过程中，也可发生在停运过程中。初凝水中的盐类，特别是含Cl-和 的盐是产生点腐蚀的腐蚀介质。在汽轮机的运行过程中由于负荷的变化，初凝水区域会发生变化，部分初凝水可能被蒸干，形成含盐量很高的盐水。如果该区域有黏附性的垢附着，点腐蚀就会加剧。在停运期间，由于真空破坏，导致空气中的氧和二氧化碳进入汽轮机，在潮湿的气氛中，点腐蚀就会加剧。

4.4叶片的水滴磨蚀及原因分析

由于无机酸、无机酸盐的汽、水分配系数非常小，非常倾向于进入初凝水中，所以在蒸汽从汽轮机排出前，蒸汽中的这些杂质几乎完全富集到湿分中。而氨的汽水分配系数较大，几乎全留在蒸汽中。甲酸、乙酸虽然不象无机酸那样汽、水分配系数非常小，但也小于1，溶入湿分中的量也要比留在蒸汽中的量多，这样湿分中有较高的杂质浓度和较低的pH值。由于蒸汽流过汽轮机时流速较高，含有盐分、低pH值的水滴流过小机就会对末级叶片产生严重的冲击、磨损腐蚀。

参考文献：

[1]包兴贵.300MW汽轮机汽动给水泵机械密封损坏原因及处理[J].科技尚品，2017（6）：111-111.

[2]佚名.汽动给水泵汽轮机突发振动故障原因及处理[J].安徽电力，2018，35（4）：27-30.

（作者单位：华润电力（盘锦）有限公司）