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:

Selectieve corrosie

Omdat de condensor koperen buis is meestal samengesteld uit koper zink legering, zink potentieel lager is dan koper, zodat zink gemakkelijk de anode van corroderende batterij, zodat zink selectief opgelost om de koperen buis corroderen. Uit de theorie en praktijk blijkt dat het corrosieproces van koperen buis nauw samenhangt met de prestaties van de beschermende film op het oppervlak van koperen buis. Als de initiële dichte beschermende film niet wordt gevormd, is de kans op corrosie van koperen buis groter. Als er geen initiële coatingbehandeling van FeSO4 op de koperen condensorbuis plaatsvindt, kan dit ook gemakkelijk leiden tot lokale ontzinkingscorrosie.

Corrosie van het elektrokoppel

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.

Putcorrosie

Deze corrosie kan optreden op het oppervlak van de koperen buis beschermende film scheuren. Omdat het koelwater Cl en Cu oxidatie gegenereerd door Cu + onstabiele CuCl genereren, kan worden gehydrolyseerd in stabiele Cu2O, en maak de oplossing lokale verzuring thermische apparatuur corrosie. Als de koperen condensorbuis niet volgens schema wordt gereinigd, bevordert de ongelijkmatige afzetting van het oppervlak corrosie en leidt uiteindelijk tot perforatie door corrosie. In de werking van de condensor koperen buis in frequente start-stop, load change groter is, de impact van de high-speed turbine uitlaatgassen stoom, de rol van de koperen buis door wisselende stress, gemakkelijk om de messing oppervlak membraanbreuk, produceren lokale corrosie, putvorming, verminderen materiaal vermoeidheid limiet, en omdat de spanningsconcentratie op de corrosie, pitting bodem is gemakkelijk te kraken, Onder de erosie van NH3, O2 en CO2 in water, wordt de breuk geleidelijk uitgebreid.

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 corrosie

Overtollig NH3 komt de condensor binnen met stoom en concentreert zich lokaal in de condensor. Als er tegelijkertijd O2 aanwezig is, zal NH3-erosie optreden aan de stoomzijde van de koperen buis in dit gebied. Kenmerkend is het gelijkmatig dunner worden van de buiswand en NH3-erosie treedt gemakkelijk op wanneer het ammoniakgehalte in het water 300mg/L bereikt. Het condensaat bij het baffle-gat is te koud en de opgeloste ammoniakconcentratie is verhoogd, wat ook ammoniakerosie in de koperen buis veroorzaakt.

Spanningscorrosie

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.

Microbiële corrosie

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.

Het bijtende Barsten, dat ook als bijtende verbrossing wordt bekend, is het metalen barsten in alkalische oplossingen toe te schrijven aan de gecombineerde actie van trekspanning en corrosieve media, is een type van SCC. De oorzaak het barsten van drukboiler komt hoofdzakelijk in de delen voor waar de stoom herhaaldelijk wordt verdampt en gecondenseerd of in contact met bijtende soda, die koolstofstaal, laag legeringsstaal, ferrietstaal en austenitisch roestvrij staalmateriaal kan zijn. Oorzaak kraken explosie ongevallen komen vaak voor in ketels systeem, ook veroorzaakt door Na + concentratie kan ook optreden in autoclaps, restwarmte terugwinning systemen en Al2O3 verdampers van elektrolytisch aluminium ondernemingen in chloor-alkali chemische fabrieken, papierfabrieken en kernenergie-industrie.

Wanneer de natriumhydroxideconcentratie hoger is dan 5%, zullen koolstofstalen en laaggelegeerde stalen stoompijpleidingen waarschijnlijk bijtende scheuren vertonen, treedt alkalispanningscorrosie over het algemeen op bij meer dan 50~80℃, vooral in de buurt van het kookpunt van het gebied met hoge temperaturen, alkaliconcentratie van 40% ~ 50%. Volgens de theorie, wanneer de massafractie van lokale NaOH groter is dan 10%, zal de beschermende oxidelaag van het metaal worden opgelost, en het matrixmetaal zal verder reageren met de alkali om losse en poreuze magnetische corrosieve oxiden te vormen, en de waterige oplossing is alkalisch. Zolang er 10~20mg-L-1 NaOH in het water van de boiler of warmtewisselaar zit, kan lokale herhaalde verdamping leiden tot de concentratie van alkali onder het sediment of in de spleten, waardoor lokale alkalicorrosie ontstaat.

De factoren die de gevoeligheid van caustisch kraken beïnvloeden

Bijtende scheurvorming treedt gemakkelijk op in de geconcentreerde delen van alkali-houdende vloeistof met hoge restspanning, zoals lasnaaddelen, dit type SCC ontwikkelt zich meestal interkristallijn en de breuken zijn gevuld met oxiden.

De alkalibrosse scheuren in het koolstofstaal stoomleiding verschijnen als fijne interkristallijne scheurtjes met oxiden. Er zijn verschillende hoofdfactoren die de brosheid van alkali bepalen: alkaliconcentratie, metaaltemperatuur en trekspanning. Experimenten tonen aan dat sommige bijtende scheuren binnen een paar dagen ontstaan, terwijl de meeste ontstaan bij blootstelling aan meer dan 1 jaar. Het verhogen van de alkaliconcentratie en de temperatuur kan de scheurvorming verbeteren.

Medium 

Bijtende barstvorming is de corrosie die optreedt bij hoge temperaturen in geconcentreerde loog. Als de massafractie van NaOH lager is dan 5%, zal er geen bijtend kraken optreden. Deze geconcentreerde loog kan het werkmedium zijn of kan tijdens het proces worden verzameld. Hoe hoger de concentratie van natronloog, hoe groter de gevoeligheid van bijtende kraken, die niet alleen gerelateerd is aan de concentratie van de alkali, maar ook afhangt van de temperatuur van de oplossing.

De temperatuur

De scheurbreuktijd van staal voor stoomleidingen met een laag koolstofgehalte neemt toe met de afname van de spanning. Het blijkt dat het metaal in de warmte-beïnvloede zone met de grootste restplastische vervorming, dat wil zeggen het metaal dat tijdens het lasproces tot 500~850℃ wordt verhit, de grootste neiging tot SCC heeft. Bij het onderhoud van alkali-installaties bleek dat de metalen die tijdens het lassen bij temperaturen boven 550℃ en iets lager dan de herkristallisatiezone werden verhit, de grootste scheurneiging in alkalische oplossing hadden, waarbij de lasrestspanning en microstructuurspanning het grootst zijn.

Metalen elementen

Omdat het bijtende kraken en de nitraatbroosheid van koolstofstaal met een laag koolstofgehalte langs de korrel wordt gebroken, is de theorie dat de gevoeligheid van deze broosheid wordt veroorzaakt door de segregatie van C, N en andere elementen op de korrelgrens. De chemische elementen die het caustisch kraken van staal voor stoompijpleidingen met laag koolstofgehalte veroorzaken, zijn de volgende:

C- en N-segregatie bij korrelgrenzen verhoogt de gevoeligheid voor caustisch barsten;

Het effect van sporenelementen door de segregatie van S, P, As en andere onzuiverheden bij korrelgrenzen verhoogt de gevoeligheid voor alkalibrosheid. Een kleine hoeveelheid La, Al, Ti en V kan echter te wijten zijn aan het verminderen van de segregatie van schadelijke onzuiverheden in de korrelgrens waardoor de gevoeligheid voor alkalibrosheid afneemt.

Het bijtende kraken neemt toe naarmate de korrelgrootte toeneemt;

Warmtebehandeling. De gevoeligheid voor caustische scheurvorming van het staal na het sferoïderen is groter dan die van de genormaliseerde toestand, wat te wijten kan zijn aan de toename van de korrelgrenssegregatie tijdens het sferoïderen van de carbiden.

Potentieel 

De gevoelige potentiaal van bijtende kraken van lage koolstof stoom pijpleiding staal in kokende 35% ~ 40% NaOH oplossing is -1150 ~ 800mV (SCE), en de potentiaal van bijtende kraken optreedt in het bereik van -700mV (SCE) bij het kookpunt (120 ℃). Bij de kritische potentiaal neemt de sectiekrimp van het monster sterk af. De röntgenstructuuranalyse laat zien dat de Fe3O4 beschermende film wordt gevormd op het oppervlak van het monster.

API 5A J55 is een veelgebruikt materiaal voor verbuizing. Het buislichaam heeft schroefdraad op de koppeling en moet worden gelast om de sterkte van de schroefdraadverbinding te versterken. Een ruwe werkomgeving vereist een hoge kwaliteit voor het buislichaam en de laskwaliteit. We analyseren de lasbaarheid door het koolstofequivalent te berekenen. De chemische samenstelling van J55-buis is weergegeven in de volgende tabel:

CE＝C＋Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

CE＝0,69＞0,4

De lasbaarheid van het materiaal is slecht wanneer het koolstofequivalent hoger is dan 0,4. Een hoge voorverwarmingstemperatuur en een streng proces zijn nodig om een goede laskwaliteit te verkrijgen. Bij een koolstofgehalte van 0,34%~0,39% verschuift de overgangskromme van onderkoeld Austeniet naar rechts en neemt de stabiliteit van onderkoeld Austeniet toe. De toevoeging van legeringselementen, zoals Cr, Mn, Ni en Cu, doet de overgangscurve van onderkoeld Aausteniet naar rechts verschuiven en verbetert de stabiliteit en het MS-punt (het beginpunt van de vorming van Mmartensiet). Al deze effecten verhogen de dovende neiging van J55, en het is gemakkelijk om te scheuren tijdens het lassen.

De neiging tot koud barsten van J55 behuizing is voornamelijk te wijten aan de grote afschrikbrosheid scheur. De hoogste hardheidswaarde van de gelaste warmte beïnvloede zone is hoog en de snelle afkoeling is gemakkelijk martensiet te vormen vanwege de hoge sterkte. Om de koelsnelheid te verlagen, de koeltijd van de lasverbinding te verlengen van 800 ℃ tot 500℃, de microstructuur van het lasmetaal te verbeteren en de maximale hardheid van de warmte-beïnvloede zone te verlagen, is voorverwarmen vóór het lassen en temperen na het lassen nodig. J55 omhulsel heeft een kleine neiging tot warmscheuren omdat het geen sterk carbide bevat en een laag warmtegeleidingsvermogen heeft, wat moeilijk is om lage fusie eutectiek te genereren. De treksterkte van J55 is groter dan of gelijk aan 517 MPa en de vloeigrens is 379-522MPa. We moeten lasdraad ER55-G gebruiken die een vergelijkbare sterkte heeft. De lasdraad heeft een hoog gehalte aan lasnikkel, een sterke weerstand tegen koudscheuren en uitstekende uitgebreide mechanische eigenschappen van het neergeslagen metaal. Onze ingenieurs maken de volgende twee plannen:

Lasmethode 1: 80%Ar+20%CO2 gaslassen. ER55-G lasdraad met een diameter van 3,2 mm. Lasparameters: stroom 250~320A, spanning 26 ~30V; Lassnelheid 35~50cm/min; De voorverwarmingstemperatuur is 100℃, en de temperatuur tussen de lagen is niet lager dan de voorverwarmingstemperatuur, maar het is niet toegestaan om hoger te zijn dan de voorverwarmingstemperatuur van 30℃. Behandeling na het lassen: luchtkoeling zonder warmtebehandeling.

Lasmethode 2: Dezelfde lassenmaterialen en lassenparameters als methode één, slechts de verandering van post-lassen thermische behandeling: aanmakende behandeling, temperatuur 600±20℃, die tijd voor 4h houden; Het verwarmen tarief 50℃/h, het koelen tarief 50℃/h.

De resultaten van de twee lastesten zijn als volgt:

De trekproef van het eerste schema is gekwalificeerd. De kerfslagwaarden van de drie proefstukken in de warmte-beïnvloede zone zijn 26,47,23, wat niet gekwalificeerd is. De vier laterale buigmonsters hadden scheuren van respectievelijk 3,75 mm, 4 mm, 1,38 mm en 0,89 mm, die niet gekwalificeerd waren. De test toont aan dat dit lasschema niet redelijk is.

Het tweede schema is gekwalificeerd door middel van trekproeven; de inslagwaarden van de drie monsters in de warmte-beïnvloede zone zijn 51,40,40, die gekwalificeerd zijn. Alle vier zijbuigingsmonsters zijn intact en gekwalificeerd; Het experiment bewijst dat dit lasschema redelijk is. Warmtebehandeling na het lassen kan de lasmicrostructuur en -eigenschappen verbeteren, wat een van de belangrijke factoren is voor het verkrijgen van lasverbindingen die voldoen aan de technische eisen van J55-behuizingslassen.