The condenser is important auxiliary equipment in the thermal generator set. The condenser is generally composed of neck, casing, water chamber, tube bundle, tube plate, support rod, steam baffle, air cooling area, hot well and other parts, which is the key equipment to determine and affect the load and thermal efficiency of a steam turbine. The heat exchange tube, as the main heat transfer component of the condenser, is the key component of the condenser. With the increase of suspended solids, chloride ions and sulfur ions in the cooling circulating water, there is a higher requirement for a condenser cooling pipe.

Condenser heat exchanger pipe should have excellent heat transfer performance, good corrosion resistance, erosion resistance and wear resistance, but also should have good strength and stiffness, as well as economic and good processing performance. The materials of condenser heat exchange pipe are mainly copper alloy pipe, Austenitic stainless steel pipe, Ferrite stainless steel pipe, Duplex stainless steel pipe, titanium and titanium alloy pipe. The copper alloy pipe mainly includes military brass pipe (C26800), tin-brass pipe, aluminum-brass pipe, nickel-copper pipe, etc. Stainless steel grades mainly include Austenitic stainless steel tube TP304, TP316L, TP317L and Ferrite stainless steel grades TP439, TP439L, and duplex stainless steel tube 2205, 2507, titanium and titanium alloy tube mainly includes GR1, GR2, GR5, etc..

Different materials of the heat exchange pipe because of its own characteristics and cost factors, its application scope and working conditions are not the same. The corrosion in the Condenser is always an important problem in boiler accidents in power plants. The condensers of power plants in offshore areas generally use Cu-Zn tubes and Cu-Ni alloy tubes. The corrosion resistance of the latter is better than that of the former, because the thermodynamic stability of Ni is close to that of Cu, and the nanoscale compact and stable surface film will be generated on the surface in water or air. Therefore, the Cu-Ni tube in high saltwater (or seawater) and dilute acid, alkali medium is not easy to corrosion. But once there is an attachment on the surface of the copper tube, pitting will occur. Pitting corrosion is autocatalytic and latent, which will bring great damage. The condenser tube blockage and leakage frequently occur in the offshore area due to seawater backfilling, corrosion, dirt and other reasons. Yongxiang operates the generator set. Why is the brass condenser tube so easy to corrode? It depends on the type of corrosion. The corrosion of copper alloy condenser tube is affected by many factors, and the corrosion types are various, mainly including the following items:

선택적 부식

콘덴서 구리 튜브는 대부분 구리 아연 합금으로 구성되어 있기 때문에 아연 전위가 구리보다 낮기 때문에 아연은 부식 배터리의 양극이되기 쉬우므로 아연이 선택적으로 용해되어 구리 튜브를 부식시킵니다. 이론과 실습은 구리 튜브의 부식 과정이 구리 튜브 표면의 보호 필름의 성능과 밀접한 관련이 있음을 보여줍니다. 초기 고밀도 보호막이 형성되지 않으면 구리 튜브의 부식이 발생할 가능성이 더 높습니다. 콘덴서 구리 튜브에 FeSO4의 초기 코팅 처리가 없으면 국부적 인 탈진 부식으로 이어지기 쉽습니다.

전기 커플 부식

Coupling corrosion may occur when two different metal materials come into direct contact in a corrosive medium. In the condenser, the copper alloy condenser tube material is different from the carbon steel tube sheet material in the cooling water potential, there is the possibility of galvanic corrosion between them. The potential of the condenser copper tube is higher than that of the tube plate, which will accelerate the corrosion of the tube plate. But because the thickness of the carbon steel tube plate is larger, generally 25~40mm, the galvanic corrosion won’t affect the safe use in clean freshwater, but in the environment with a high salt concentration of water galvanic corrosion is more likely to occur.

피트 부식

이 부식은 구리 튜브 보호막 파열의 표면에서 발생하기 쉽습니다. 냉각수에는 Cu+에 의해 생성된 Cl과 Cu 산화가 포함되어 불안정한 CuCl을 생성하고, 안정한 Cu2O로 가수분해되어 용액을 국부 산성화 열 장비 부식으로 만들 수 있기 때문입니다. 콘덴서 구리 튜브를 일정에 따라 청소하지 않으면 고르지 않은 표면 침전물이 부식을 촉진하고 결국 점상 부식 천공으로 이어집니다. 빈번한 시작-정지에서 응축기 구리 파이프의 작동에서 부하 변화가 더 크고, 고속 터빈 배기 증기의 영향, 교대 응력에 의한 구리 튜브의 역할, 황동 표면 막 파열, 국부 부식 생성, 부식 구덩이 형성, 재료 피로 한계 감소, 부식시 응력 집중으로 인해 구덩이 바닥이 균열하기 쉽고, 물에서 NH3, O2 및 CO2의 침식 하에서 균열이 점차 확장됩니다.

Erosion corrosion

This type of corrosion can occur on both the waterside and the steam side, mainly in the waterside. Suspended solids, sand and other solid granular hard objects in circulating cooling water impact and friction on the copper tube at the inlet end of the condenser. After a long time of operation, the inner wall of the front section of the copper tube at the inlet end is rough. Although there is no obvious corrosion pit, the surface is rough, the brass matrix is exposed and the copper tube wall becomes thin. The anodic process of erosion and corrosion can be said to be the dissolution of copper, and the cathodic process is the reduction of O2. The high flow rate will hinder the formation of stable protective film, is also the cause of erosion-corrosion, the general flow rate is not more than 2m/s.

NH3 부식

과잉 NH3는 증기와 함께 콘덴서로 유입되어 콘덴서에 국부적으로 농축됩니다. 이때 O2가 동시에 존재하면 이 영역의 구리 튜브 증기 측에서 NH3 침식이 발생합니다. 그 특징은 튜브 벽이 균일하게 얇아지는 것이며, 물의 암모니아 함량이 300mg/L에 도달하면 NH3 침식이 발생하기 쉽습니다. 배플 구멍의 응축수가 너무 차갑고 용존 암모니아 농도가 증가하여 구리 튜브의 환형 스트립 암모니아 침식을 유발할 수 있습니다.

응력 부식 균열

When the condenser copper tube is not installed properly, vibration and alternating stress will occur in the operation of the copper tube surface to destroy the protective film and corrosion, finally, produce transverse crack to break the copper tube. This is mainly due to the relative displacement of grains inside the copper tube under the action of alternating stress, and the formation of anodic dissolution in the corrosive medium, mostly occurring in the middle of the copper tube.

미생물 부식

Microorganisms can change the medium environment in local areas of the condenser wall and cause local corrosion. The electrochemical corrosion process of metal in cooling water is promoted by the biological activity of microorganisms, which generally occurs on the carbon steel tube plate at the inlet side of the condenser. Cooling water often contains bacteria that thrive on Fe2+ and O2, called iron bacteria, which form brown slime. The anoxic conditions at the bottom of the slime provided a suitable environment for the survival of anaerobic sulfate-reducing bacteria. The combined action of iron bacteria and sulfate-reducing bacteria promotes metal corrosion. Operating temperature on the high side, the corrosion scale inhibitor and water quality and operating temperature are not appropriate, inadequate dosage or concentration fluctuations in the scale, will cause the condenser tube wall local Cl – easy through scale layer, caused the corrosion of the metal matrix, and the corrosion of metal ion hydrolysis, leading to higher medium H + concentration of algae and microbial activities also cause increased acidity of medium, The passivation film on the metal surface is destroyed and the metal matrix is further corroded.

가성 취화라고도 하는 가성 균열은 인장 응력과 부식성 매체의 결합 작용으로 인해 알칼리성 용액에서 금속이 균열되는 것으로, SCC의 한 유형입니다. 압력 보일러의 원인 균열은 주로 증기가 반복적으로 증발 및 응축되거나 가성 소다와 접촉하는 부품에서 발생하며 탄소강, 저 합금강, 페라이트 강 및 오스테 나이트 계 스테인리스 강 장비가 될 수 있습니다. 보일러 시스템에서 균열 폭발 사고가 자주 발생하며, 염소-알칼리 화학 공장, 제지 공장 및 원자력 산업의 전해 알루미늄 기업의 오토클랩, 폐열 회수 시스템 및 Al2O3 증발기에서도 Na+ 농도로 인한 균열 폭발 사고가 발생할 수 있습니다.

수산화나트륨 농도가 5% 이상인 경우 탄소강 및 저 합금강 증기 파이프 라인은 부식성 균열이 발생할 가능성이 거의 없으며 알칼리 응력 부식은 일반적으로 50 ~ 80 ℃ 이상, 특히 고온 영역의 비등점 근처, 알칼리 농도 40% ~ 50%에서 발생합니다. 이론에 따르면, 국소 NaOH의 질량 분율이 10%보다 크면 금속의 보호 산화막이 용해되고 매트릭스 금속이 알칼리와 더 반응하여 느슨하고 다공성 자기 부식성 산화물을 형성하고 수용액은 알칼리성입니다. 보일러 또는 열교환 기의 물에 10 ~ 20mg-L-1 NaOH가 포함되어있는 한 국부적으로 반복되는 증발은 침전물 아래 또는 틈새에 알칼리 농도를 유발하여 국부적 인 알칼리 부식을 유발할 수 있습니다.

부식성 균열의 민감도에 영향을 미치는 요인

부식성 균열은 용접 조인트 부품과 같이 잔류 응력이 높은 알칼리 함유 액체의 농축 부분에서 발생하기 쉬우며, 이러한 유형의 SCC는 일반적으로 입계가 발생하고 균열이 산화물로 채워집니다.

탄소강의 알칼리성 부서지기 쉬운 균열 증기 파이프 라인 산화물과 함께 미세한 입계 균열로 나타납니다. 알칼리의 취성을 결정하는 주요 요인에는 알칼리 농도, 금속 온도, 인장 응력 등 몇 가지가 있습니다. 실험에 따르면 일부 가성 균열은 며칠 내에 발생하지만 대부분은 1년 이상 노출되었을 때 발생합니다. 알칼리 농도와 온도를 높이면 균열 속도를 개선할 수 있습니다.

중간 

가성 균열은 농축 잿물에서 고온에서 발생하는 부식을 말합니다. 가성소다의 질량 비율이 5%보다 낮으면 가성 균열이 발생하지 않습니다. 이 농축 잿물은 작업 매체가 될 수도 있고 작업 중에 모일 수도 있습니다. 가성 소다의 농도가 높을수록 가성 균열의 감도가 커지며, 이는 알칼리 농도와 관련이있을뿐만 아니라 용액의 온도에 따라 달라집니다.

온도

저탄소 증기 배관용 강재의 균열 파괴 시간은 응력이 감소함에 따라 증가합니다. 잔류 소성 변형이 가장 큰 열 영향 영역의 금속, 즉 용접 공정에서 500~850℃로 가열된 금속이 가장 큰 SCC 경향을 보이는 것으로 나타났습니다. 알칼리 설비의 유지보수에서는 용접 잔류 응력과 미세 구조 응력이 가장 큰 알칼리 용액에서 용접 시 재결정 영역보다 약간 낮은 550℃ 이상의 온도에서 가열된 금속이 가장 큰 균열 경향을 보이는 것으로 나타났습니다.

금속 요소

저탄소강의 가성 균열 및 질산염 취성은 입자를 따라 파쇄되기 때문에 이러한 취성의 민감도는 입자 경계에서 C, N 및 기타 원소가 분리되어 발생한다는 이론이 있습니다. 저탄소 증기 파이프 라인 강재의 부식성 균열을 일으키는 화학 원소는 다음과 같습니다:

입자 경계에서 C와 N이 분리되면 가성 균열 감도가 증가합니다;

미량 원소의 영향은 입자 경계에서 S, P, As 및 기타 불순물의 분리로 인해 알칼리 취성 감도를 증가시킵니다. 그러나 소량의 La, Al, Ti 및 V는 입자 경계에서 유해한 불순물의 분리를 줄여 알칼리 취성 감도를 감소시키기 때문일 수 있습니다.

입자 크기가 커질수록 부식성 균열이 증가합니다;

열처리. 구상화 후 강철의 부식성 균열 민감도는 정규화 상태보다 크며, 이는 탄화물의 구상화 과정에서 입자 경계 분리가 증가하기 때문일 수 있습니다.

잠재력 

끓는 35%~40% NaOH 용액에서 저탄소 증기 배관강의 가성 균열 민감 전위는 -1150~800mV(SCE)이며, 끓는점(120℃)에서 가성 균열 전위는 -700mV(SCE) 범위에서 발생합니다. 임계 전위에서는 시료의 단면 수축이 크게 감소합니다. X-선 구조 분석 결과 시료 표면에 Fe3O4 보호막이 형성되어 있음을 알 수 있습니다.

API 5A J55 은 일반적으로 사용되는 케이싱 소재입니다. 튜브 본체는 커플링에 나사산으로 연결되며 나사산 연결의 강도를 강화하기 위해 용접해야 합니다. 열악한 작업 환경에서는 파이프 본체와 용접 품질에 높은 품질이 요구됩니다. 당사는 탄소 당량 계산을 통해 용접성을 분석합니다. J55 케이싱의 화학 성분은 다음 표에 나와 있습니다:

CE＝C＋Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

CE＝0.69＞0.4

탄소 당량이 0.4를 초과하면 재료의 용접성이 떨어지고, 높은 예열 온도와 엄격한 공정이 필요하며, 자격을 갖춘 용접 품질을 얻으려면 엄격한 공정이 필요합니다. 0.34%~0.39%의 탄소 함량은 과냉각 오스테나이트의 전이 곡선이 오른쪽으로 이동하고 과냉각 오스테나이트의 안정성이 증가합니다. Cr, Mn, Ni, Cu와 같은 합금 원소를 첨가하면 과냉각 오스테나이트의 전이 곡선이 오른쪽으로 이동하고 안정성과 MS점(M마르텐사이트 형성의 시작점)이 향상됩니다. 이러한 모든 효과는 J55의 담금질 경향을 증가시키고 용접 중에 균열이 발생하기 쉽습니다.

차가운 균열 경향 J55 케이스 는 주로 담금질 취성 균열이 크기 때문입니다. 용접 열 영향 영역의 최고 경도 값이 높고 강도가 높기 때문에 급속 냉각으로 마르텐사이트를 형성하기 쉽습니다. 냉각 속도를 줄이려면 용접 조인트의 냉각 시간을 800°C에서 500°C로 연장하고 용접 금속의 미세 구조를 개선하고 열 영향 영역의 최대 경도를 줄이려면 용접 전 예열 및 용접 후 템퍼링이 필요합니다. J55 케이싱은 강한 카바이드를 포함하지 않고 열전도율이 낮아 낮은 융합 유텍을 생성하기 어렵기 때문에 고온 균열 경향이 적습니다. J55의 인장 강도는 517MPa 이상이고 항복 강도는 379-522MPa입니다. 우리는 비슷한 강도를 가진 용접 와이어 ER55-G를 사용해야 합니다. 용접 와이어는 높은 용접 니켈 함량, 강한 냉간 균열 저항성 및 증착 금속의 우수한 종합적인 기계적 특성을 가지고 있습니다. 우리 엔지니어들은 다음 두 가지 계획을 세웁니다:

용접 방법 1: 80%Ar+20%CO2 가스 용접. 직경 3.2mm의 ER55-G 용접 와이어. 용접 매개 변수 : 전류 250 ~ 320A, 전압 26 ~ 30V; 용접 속도 35 ~ 50cm / 분; 예열 온도는 100 ℃이고 층간 온도는 예열 온도보다 낮지 않지만 예열 온도 30 ℃보다 높을 수 없습니다. 용접 후 처리 : 열처리없이 공기 냉각.

용접 방법 2: 방법 1과 동일한 용접 재료 및 용접 매개 변수, 용접 후 열처리만 변경: 템퍼링 처리, 온도 600±20℃, 유지 시간 4시간, 가열 속도 50℃/h, 냉각 속도 50℃/h.

두 가지 용접 테스트의 결과는 다음과 같습니다:

첫 번째 계획의 인장 시험은 적격입니다. 열 영향 구역에 있는 세 샘플의 충격 값은 26,47,23으로 불합격입니다. 네 개의 측면 굽힘 샘플에는 각각 3.75mm, 4mm, 1.38mm 및 0.89mm의 균열이 있었으며 이는 부적합했습니다. 이 테스트는 이 용접 방식이 합리적이지 않다는 것을 보여줍니다.

두 번째 방식은 인장 시험에 의해 자격이 부여됩니다. 열 영향 영역에있는 세 샘플의 충격 값은 51,40,40이며 자격이 부여됩니다. 네 개의 측면 굽힘 샘플은 모두 손상되지 않고 자격이 있습니다. 실험은이 용접 방식이 합리적임을 증명합니다. 용접 후 열처리는 용접 미세 구조와 특성을 향상시킬 수 있으며, 이는 J55 케이싱 용접의 기술적 요구 사항을 충족하는 용접 조인트를 얻기위한 중요한 요소 중 하나입니다.