张玉福湖南省电力试验研究所,湖南长沙410007成膜胺防腐方法使用时应注意的些问,就如何正确使用这防腐方法提出建议。
火力发电厂热力设备的停备用防腐是日常工作之。随着电力工业发展,发电机组运行小时数下降,停备用时间增长,热力设备停备用腐蚀问更加突出。热力设备停备用腐蚀方面会引起机组重新启动时,水汽质量下降,水冲洗时间增加,排水量增大,延误机组并网时间,降低负荷增长速度;另方面,水汽质量变差会导致锅炉水冷壁结垢加剧,引起垢下腐蚀或爆管事故发生。因此,热力设备停备用期间的防腐工作尤其重要。目前使用的热力设备停备用方法有许多,如烘干法充氮法气相缓蚀剂法氨联氨法热风千燥法及成膜胺法等。这些方法只要工艺条件满足,防腐效果较好。成膜胺是目前国内正开发的防腐方法,它是俄罗斯莫斯科动力学院于1987年研究成功的,首先在寿尔达利斯克区域电站机组上使用,后相继在南斯拉夫德国等国和俄罗斯许多电站机组上使用。我国于90年代初开始使用该技术,从使用结果看,既有成功的经验,又有失败的教训。在此,根据国内外的使用情况和我们的试验结果,对成膜胺防腐技术进行评述。
用于热力设备停备用防腐的成膜胺种类主要有是有机羧酸和聚胺的反应产物,如酰胺等;是通式为CnH2n+1CONH2的高分子烷基伯酰胺与通式为012,+2,高分子醇的混合物武中n值介于13至21之间,如十烷醇和硬脂酸酰胺的混合物,是具有,12,侧链的咪挫啉和具有相同侧链的掺陡的混合物;是含1222个碳原子的长链烷烃胺类化合物,通式为,2,+32.在这4类物质中,十烧胺是使用最多的成膜胺。
1.1十烷胺的物理性质十烷胺是白色蜡状或颗粒状物质,其分子式1的恩氏粘度为1.08.1.20工业品中通常含有仲胺和叔胺,即2十烷胺37,和3十烷胺,37及残留的原料氢化脂或脂肪酸等。十烷胺是种有机高分子烃类化合物,端基为氏,属于阳离子面活性剂。它不溶于水,在75弋的水中呈悬浊液,但可溶于乙醇等有机溶剂。
1.2成膜胺的毒性试验结果据文献报导,十烷胺是无毒的。应指出凡与成膜胺接触时,工作人员应禁止饮用酒精饮料,因为酒精是成膜胺的溶剂。
值得注意的是国内目前使用的成膜胺般都不是纯的十烷胺,而是以十烷胺为主要成份的混合物或十烷胺的衍生物。它们的毒性与十烷胺不相同,不能引用十烷胺的毒性试验数据作为这类产品的毒性试验结果,必须对每种产品分别做毒性试验。
1.3成膜胺的热分解十烷胺的分解温度说法不,有的报导为450,有的报导为530弋以上,还有的报导4501开始裂解,500时绝大部分已裂解。分解产物主要是低沸点的化合物和324等气体。在压力15.23温度343条件下,十烷胺分解产物中,不凝气体总量不到十烷胺总量的生成胺的总量约相当于有40十烷胺发生了热分解。
目前,国内使用的成膜胺产品的品种较多,虽然其主要成份都是十烷胺,但其它成份差别较大,这必然会使产品的分解温度和分解产物有差异。温度超过80,保,赡ぐ坊岱⑸,霭狈从Γ,从刹,纷,变成仲胺或叔胺,放出氏这析氨反应随着温度的升高而加快。
1.4十烷胺的观分配系数试验发现十烷胺在汽液相的分布规律与氨非常相似。在压力为2.9肘,1时,十烷胺的现分配系数随,值增加而显著增大,这主要是由于值增加,十烷胺的解离平衡朝形成分子的方面移动,而分子状态易转移到蒸气中。有资料介绍,在9.815.2肘,压力的对应饱和温度下,十烷胺的成膜胺是含氮原子的有机长链化合物,面活性很高,与金属面接触时,它的极性基因以化学吸附方式吸附在活性的金属面上,氮原子的弧对电子与铁原子的空1轨道结合形成共价键,它的非极性基因则以物理吸附方式吸附在金属面上。可成膜胺对金属既有阳极缓蚀作用,又有阴极缓蚀作用,具体是何种缓蚀机理起主导作用,取决于众多因素,其中温度至关重要。般情况下,高温时阳极缓蚀作用为主,低温时阴极缓蚀作用为主。
成膜胺的缓蚀效果与烃链长度有直接关系,烃链长度介于。,2之间的化合物有最佳的缓蚀效果。此外,温度缓蚀剂质量浓度加药工艺不同成膜胺产品等许多因素对成膜胺防腐方法的使用效果有较大影响。
2.1高压釜中的静态成膜试验结果将20号钢5入入299和3托35汽包钢放入盛有磷酸根为2.0,5.0,1值为910介质10150再分别调整不同的试验压力和温度150370弋,恒温恒压61后,取出试片观察其面状况,用0.5硫酸铜做点滴试验,同时测量介质中铁离子质量浓度和金属腐蚀速度等。试验发现1试片面般为浅褐色褐色或黑褐,部分试片为兰色,并随试验温度升高,试片面膜的颜色加深。此外,面水滴呈球状;2在相同浓度条件下,有膜试片的硫酸铜点滴试验结果显随着试验温度升高,试液从兰色变成红色的时间延长,即膜的耐蚀性能增加;3在温度相同的条件下,随着十烷胺质量浓度增加,成膜试片的耐蚀性,强;4温度较低时200丈,汽相试片的耐蚀性比液相差;反之,温度较高时250丈,汽相试片的耐蚀性比液相好⑶绝大多数成膜试片比原试片有少许失重0.00208介质铁离子质量浓度2043邮几,说明腐蚀速度较低。
2.2成膜胺膜的耐蚀特征十烷胺分子烃链尺寸为26人,即在金属面形成单分子吸附层厚应为26人左右,双分子应为52入。左右,以此类推。大量试验结果明不论是在低温如100丈低质量浓度,还是低温高质量浓度;不论在高温,250低质量浓度,还是高温质量浓度;不论是在液相,还是在汽相,所形成的成膜胺膜厚均在24,1之间,且远远大于成膜胺吸附层厚度。有人用又,3法分析膜面成份,碳元素占绝大多数,还存在着少量铁氮氧氢等元素,用RA法分析得知,膜面有CH3CH2,0,12,等基因。还有人从面分析结果中推论成膜胺在金属面形成的是多层面膜。面膜的耐蚀性并不取决于膜的厚度。有时,相同膜厚的金属面具有不同的耐蚀性能,如高温形成的膜比低温的要耐蚀;有时,膜厚反而耐蚀性能差,如高温条件下,液相形成的膜比汽相的要厚,但前者比后者耐蚀性能要差。扫描电镜分析发现=膜的耐蚀性取决于膜晶格结构大小致密程度和排列情况等。膜的晶格细小排列整齐均匀致密,则耐蚀性能较强;膜的晶格粗大,排列杂乱,则耐蚀性能差。
2.3现场使用效果山西某电厂采用成膜胺处理后,汽轮机隔板和叶片给水泵等处形成了良好的保护膜。贵州某电厂热力设备停备用实施成膜胺处理后,省煤器水冷壁管内面呈黑褐色,过热器再热器内面呈褐灰色,面均具有疏水性,水滴呈水球状,停机514后这些部位未发现镑蚀现象;汽轮机高压叶片和中压叶片分别呈褐灰色和青兰色,这与未添加成膜胺处理的叶片呈铁锈色具有明显差异。该机组重新启动时,凝结水和给水铁铜质量浓度大幅度降低,水汽质量达到合格所需的时间比过去有明显缩短。江西某电厂热力系统实施成膜胺停炉保护后,汽包汽轮机低压叶片除氧器水箱等处都形成了兰色保护膜,机组重新启动水汽质量达到合格所需时间仅为原来的23左右。湖南某电厂热力系统采用成膜胺处理后,除氧器水箱汽包水冷壁过热器汽轮机等部位均形成了保护膜,颜色为兰灰黑灰兰色等,1.
虽然火电厂热力设备使用成膜胺防腐技术取得了些良好效果,也积累了些有益经验,但成膜胺也存在某些不足,主要现在以下几方面1有的电厂使用成膜胺后,发现汽轮机叶片有局部腐蚀现象。2有的热力设备实施成膜胺处理后,汽包水冷壁过热器再热器等部位有较严重的腐蚀和结垢现象。特别是汽包内的百叶窗明显腐蚀减薄,叶片已部分脆化,用手即可掰脱,并可捏成粉。汽包水冷壁汽轮机等部位都未发现成膜胺的膜。水冷壁再热器912坞。3有的电厂使用成膜胺处理后,效果不理想,汽包水侧和汽侧炉管结垢处,汽轮机等部位都未发现有成膜胺的膜。4添加成膜胺处理初期,水汽质量有不同程度下降,特别是炉水铜铁质量浓度有显著增加,这是由于成膜胺对垢有定清洗作用造成的,是正常现象。但如多次使用或长时间居高不下,就必须注意该种成膜胺是否有较强的腐蚀性。
5现场使用发现,有的成膜胺不但不能在金属面形成良好的保护膜,而且机组重新启动后,水汽质量没有得到明显改善,水汽质量达到合格所需时间也没有缩短。6成膜胺停炉保护方式对凝汽器凝结水系统防腐效果不佳。
3.1目前使用的大多数成膜胺产品的主要成份是十氧剂等。由于十烷胺是有机高分子化合物,不可能制备成完全纯的单的十烷胺,产品中还含有些副产品和原料,加之各种辅助添加剂随着发明者或生产厂家不同,有定差别,这样就必然使得各种成膜胺产品性能有明显差异。因此,不能用别的产品数据或资料上的试验数据说明自己生产包括毒性试验热分解试验腐蚀试验效果试验等,合格后才能试用。
3.2使用成膜胺时,必须对水汽质量进行严格监督,除常规项目检测外,还必须增加对厂61等项目的检测频率,同时,应增加对2有机酸成膜胺浓度等项目的检测,发现问及时处理。从现场使用情况看,有些成膜胺产品热分解产生甲酸乙酸及丙烯酸等有害物质,这些物质的存在对整个热力系统分解会产生更多的低分子有机酸。机组启动初期,由于热力除氧效果不佳,往往给水溶氧量较高,应引起足够重视。
3.3机组停备用采用成膜胺防腐技术时,应严格控制锅炉压力和温度,温度太高,成膜胺会发生热分解,建议使用成膜胺时过热蒸汽温度应小于450弋。
应该指出,在未获得有关可靠数据的情况下,成膜胺不宜作为机组运行期间的防腐添加剂。从目前国外成膜胺在机组运行中使用情况看,除少量核电机组使用该技术外,供热机组使用成胺运行防腐技术相对较多,这些机组运行参数较低,成膜胺不易分解或分解数量少速度低,实施效果较好,特别是对供热系统的防腐取得显著效果,生产返回水铁质量;浓度由原来的1格减少到0.051以下,其缓蚀效率高达98,此时成膜胺的最佳加入量l5mgL之间。转第80页针对市场需求的不断变化,西门子己适时推出全新的塑壳断路器系列31.模块化的设计思路将是这产品成功的关键。目前低压配电产品市场中。塑壳断路器是需求最大场期待个产品系列能满足整个配电系统复杂多变的用途。但又不希望此产品系列本身过于繁复。
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联系人孙小梅上接第30页3.4从试验结果和现场实施效果看,随着成膜胺质量浓度增加,膜的耐蚀性能增加,但方面成膜胺在温下有可能热分解产生低分子有机酸等有害物质,质量浓度越,分解量越多,危害性越大;另方面。成膜胺质量浓度过高会给水汽质量带来不良影响。因此,从保证实施效果,又不能带来不利影响2方面考虑,成膜胺添加的质量浓度应控制小于50,几。应特别注意成膜胺如果用量不足,不但不能形成致密的保护膜,金属有可能产生局部腐蚀。
3.5目前,热力设备的停备用保护方法有许多,只要条件允许,能满足实施这些方法的基本要求,正1自实施况吖,防收汐可以幻1.实1.,任佝利1保护方法不可能是万能的,都有长处和不足,应灵活掌握。如对于长期备用热力设备的保护,锅炉本体可采用13队队湿保护法,汽轮机和凝结水系统可采目热风干燥法进保护。