简介概要

不同服役条件下冷凝器白铜管的腐蚀特性

来源期刊:中国有色金属学报2005年第11期

论文作者:邓楚平 黄伯云 李卫 潘志勇 李宏英

文章页码:1692 - 1698

关键词:白铜合金; 冷凝管; 组织; 腐蚀特性

Key words:white copper alloy; condenser tube; structure; corrosion characteristic

摘    要:采用拉伸力学性能测试、 扫描金相-微区成分分析和X射线衍射物相分析对冷凝器BFe-30-1白铜管服役前后和不同服役条件下管内壁的腐蚀特性进行了观察和分析。 结果表明: 白铜管服役前的组织性能符合国家标准GB/T 8890—1998的要求; 新管镀膜后使用1.5 a的白铜管内壁出现相对较厚的不均匀疏松沉积层, 去除沉积层后, 白铜管内壁未见明显腐蚀现象; 运行0.5 a后镀膜再使用2 a的白铜管内壁也未见沉积物层, 但可观察到明显的点蚀坑和少量鼓包状腐蚀产物, 说明白铜管镀膜后再使用比使用一段时间后再镀膜的耐腐蚀性能要好; 由于点蚀坑内腐蚀产物中发现了含量较高的CuS和CuCl, 说明循环冷却水中硫元素和氯元素参与了腐蚀过程。

Abstract: The corrosion characteristics of the wall of BFe-30-1 condenser tubes made of white copper under different working conditions were studied by using tensile test, metallography-energy spectrum and XRD analysis techniques. The results show the new white copper tubes accord with national standard GB/T8890—1998. It can be found comparatively thick asymmetry loosen deposition on new plated tubes after one and a half year's using, and there is little evident corrosion under the deposition layer. The white tubes which are plated after half a year's use show evident pitting corrosion hole and a little vesicle-shaped corrosion products. It shows that the corrosion performance of plating before use are better than using before plating. CuS and CuCl which are found in the pitting corrosion holes show that sulfur and chlorine elements participate in the corrosion process.



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不同服役条件下冷凝器白铜管的腐蚀特性

邓楚平1, 2, 黄伯云1, 李 卫2, 潘志勇2, 李宏英2

(1. 中南大学 粉末冶金研究院, 长沙 410083;

2. 长沙铜铝材有限公司 研发中心, 长沙 410001)

摘 要: 采用拉伸力学性能测试、 扫描金相-微区成分分析和X射线衍射物相分析对冷凝器BFe-30-1白铜管服役前后和不同服役条件下管内壁的腐蚀特性进行了观察和分析。 结果表明: 白铜管服役前的组织性能符合国家标准GB/T 8890—1998的要求; 新管镀膜后使用1.5a的白铜管内壁出现相对较厚的不均匀疏松沉积层, 去除沉积层后, 白铜管内壁未见明显腐蚀现象; 运行0.5a后镀膜再使用2a的白铜管内壁也未见沉积物层, 但可观察到明显的点蚀坑和少量鼓包状腐蚀产物, 说明白铜管镀膜后再使用比使用一段时间后再镀膜的耐腐蚀性能要好; 由于点蚀坑内腐蚀产物中发现了含量较高的CuS和CuCl, 说明循环冷却水中硫元素和氯元素参与了腐蚀过程。

关键词: 白铜合金; 冷凝管; 组织; 腐蚀特性 中图分类号: TG146.15

文献标识码: A

Corrosion characteristics of white copper condenser tubes under different serving conditions

DENG Chu-pin1, 2, HUANG Bai-yun1, LI Wei2, PAN Zhi-yong2, LI Hong-yin2

(1. Institute of Powder Metallurgy, Central South University,Changsha 410083, China;

2. State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Changsha Copper and Aluminum Co. Ltd.,Changsha 410001, China)

Abstract: The corrosion characteristics of the wall of BFe-30-1 condenser tubes made of white copper under different working conditions were studied by using tensile test, metallography-energy spectrum and XRD analysis techniques. The results show the new white copper tubes accord with national standard GB/T8890—1998. It can be found comparatively thick asymmetry loosen deposition on new plated tubes after one and a half years using, and there is little evident corrosion under the deposition layer. The white tubes which are plated after half a years use show evident pitting corrosion hole and a little vesicle-shaped corrosion products. It shows that the corrosion performance of plating before use are better than using before plating. CuS and CuCl which are found in the pitting corrosion holes show that sulfur and chlorine elements participate in the corrosion process.

Key words: white copper alloy; condenser tube; structure; corrosion characteristic

   冷凝器铜管是大型火力发电厂发电机组的重要构件, 铜管腐蚀泄漏是影响发电机组稳定运行的一大祸害, 它不仅造成换管损失和停机损失, 而且换管过程会进一步污染水质, 加速余下的冷凝器铜管的进一步腐蚀。 统计数字表明, 国外大型锅炉的腐蚀损坏事故中, 大约有30%是由于冷凝器的腐蚀失效引起的, 在国内, 这个比例更高一些[1-4]。 白铜冷凝管使役过程中容易发生点腐蚀, 但迄今为止, 关于点腐蚀产生的原因仍然不十分清楚, 这是因为除冷凝器铜管材质外, 循环冷却水水质、 杀菌处理、 阻垢处理、 循环水流速、 镀膜和清洗情况以及凝汽器的停用等, 都将影响到冷凝器铜管的腐蚀[5-10]。 长铜公司生产的白铜冷凝管在西北某电厂使用过程中也发生了腐蚀, 用户现场检测结果表明, 使役条件不同, 腐蚀的程度也不同。 因此, 本文作者从用户现场取回尚未安装使用的和已经安装但经受不同使役条件的白铜冷凝管, 采用成分分析、 拉伸力学性能实验、 金相分析、 X射线衍射物相分析对铜管的力学性能和显微组织及其变化进行研究, 旨在探讨腐蚀产生的原因和提出防止腐蚀失效的有效途径。

1 实验

白铜冷凝管的合金牌号为BFe-30-1, 其主要成分为Cu-30Ni-1Fe, 管材规格为d25mm×1mm和d28mm×1mm。 白铜冷凝管安装后, 用户采用了不同的镀膜工艺, 其中有新管镀膜后使用1.5a和运行0.5a后再镀膜并使用2a的两种情况, 镀膜采用的是硫酸亚铁溶液。 用户发现运行0.5a后镀膜并使用2a的白铜冷凝管有比较严重的点腐蚀现象。

采用光谱定量分析对合金成分进行了分析。 管材力学性能样品尺寸及加工按国标进行, 标距长50mm, 在CSS-2200材料试验机上进行拉伸力学性能测试, 拉伸速度为2mm/min。 金相样品磨面取自管材横截面, 研磨抛光后用亚硫酸铁溶液侵蚀, 然后在带能谱的Sirion200场发射扫描电镜上对管材横向截面形貌、 成分的均匀性以及管材内表面的腐蚀产物特性进行了观察和分析, 用D/max-2500/PC X射线衍射仪分析了管材内表面的腐蚀产物的物相组成。

2 实验结果

2.1 服役前白铜管的组织和性能

1) 服役前白铜管的成分和性能

相同批次生产但尚未安装使用的白铜管的化学成分和拉伸力学性能分别列于表1和表2中, 可以看出其成分和性能符合国标GB/T 8890—1998的要求。

2) 服役前新白铜管横断面的显微组织和铜管内表面的宏观形貌

服役前新白铜管横断面的显微组织和铜管内表面的宏观形貌如图1所示。 由图1可知, 白铜管服

表1   白铜管的化学成分比较

Table 1   Comparison of chemical composition of studied white copper alloys and standard ones (mass fraction, %)

表2  白铜管的拉伸力学性能

Table 2   Tensile properties of white copper tube sample

役前横断面的显微组织分外侧、 中间和内侧3个区域, 横断面上内外侧均有一层细的等轴晶, 这是铜管拉拔过程中局部变形之后再结晶形成的; 中间为近似等轴的晶粒组织, 能谱成分线分析表明断面上成分均匀。 白铜管使役前内表面宏观上较为光滑, 微观上可以见到拉拔过程中游动芯头留下的痕迹。

2.2 不同使役条件下白铜管内表面的宏观形貌

新管镀膜后使用1.5a和运行0.5a后镀膜并使用2a的白铜管内表面的宏观形貌如图2所示。

由图2可见, 新管镀膜后使用1.5a的铜管内壁出现相对较厚的不均匀疏松沉积层, 去除沉积层后, 铜管内壁未见有明显腐蚀现象; 但是, 运行0.5a后再镀膜并使用2a的铜管内壁未见沉积物层, 但可见有明显点蚀坑和少量鼓包状腐蚀产物。

2.3 服役不同年限后白铜管内表面的腐蚀特征

2.3.1 新管镀膜后使用1.5a的白铜管内表面的腐蚀特征

新管镀膜后使用1.5a的白铜管内壁沉积物和去除沉积物后的形貌如图3所示。 结果表明, 内壁出现一层薄的不连续沉积物, 去除沉积物后, 未见明显的腐蚀。 去除沉积物后的X射线衍射分析表明, 除Cu-Ni基体外, 腐蚀产物主要是氧化亚铜(图4)。

图1   白铜管使用前横断面的显微组织和铜管内表面的宏观形貌

Fig.1   Microstructures of cross section and macro morphologies of inner-surface of tube before using

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