发电机空心铜线腐蚀与防护探讨

胡振国

【摘 要】发电机处于火力发电厂的心脏部位，发电机定冷水的好坏直接影响火力发电厂的安全生产。由于系统发生腐蚀，腐蚀产物在空心铜线内沉积发生堵塞，导致铜线的温度上升，温度过高时可能破坏绝缘继而发生严重机组停运事故。常规的铜防腐方法不能直接用于定冷水系统。本文综述了大型发电机定冷水系统的运行现状以及存在的问题，分析了定冷水系统的腐蚀特点，提出了定冷水系统腐蚀防护原理。

【关键词】发电机空心铜线 腐蚀 微碱性 控制防护

1 引言

如今随着科技的发展，大中型发电机组设备普遍采用水-氢-氢冷却方式，发电机定冷水选用除盐水或凝结水作为冷却介质，冷却水水质对保证发电机组设备经济安全运行是非常重要的。随着亚临界、超临界以及超超临界发电机组的投入运行，对发电机定冷水品质的要求越来越高。根据DL/801-2002《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》对发电机定冷水水质要求为DD（25℃）<2.0μS/cm；pH（25℃）7-9；Cu2+≤40μg/L。所以采取合理的定冷水系统运行方式，控制铜线腐蝕，改善定冷水水质，是提高发电机定冷水系统运行的安全性、经济性和可靠性的关键。

2 发电机空心铜线的腐蚀特征及危害

发电机定子空心铜线一般是用工业纯铜制造的。纯铜在不含氧的水中的腐蚀速度是很低的，仅有10-4g/（m2·h）；而当水中溶有游离的CO2，使水呈微酸性或酸性，并且有氧时，铜的腐蚀速度大大加快。腐蚀后的铜线表面露出基体铜的颜色，但无金属光泽，表面基本平整或略有些凹凸不平，管壁明显减薄，呈均匀腐蚀的形貌。在温度较低时，腐蚀产物呈绿色，主要成分是碱式碳酸铜CuCO3·Cu（OH）2，以及少量的氧化亚铜Cu2O；温度较高时，腐蚀产物为黑色，主要是氧化铜CuO以及少量的氧化亚铜和碱式碳酸铜。这可能是由于温度较高时，沉积在管壁上的碱式碳酸铜受热分解而生成氧化铜的缘故。

工业纯铜制成的发电机空心铜线在含氧的弱酸性水中腐蚀所生成的腐蚀产物，只有少量附着在腐蚀部位的管壁表面上，大部分都从管壁上脱落而进入冷却介质中，被带入空心铜线冷却介质中的腐蚀产物，在定子线圈中被发电机磁场阻挡而沉积，可能导致空心铜线逐渐被铜的氧化物堵塞或同流截面减小，引起发电机线圈温度上升，甚至破坏绝缘而发生严重的机组停运事故。因此，必须采取措施防止发电机空心铜线的腐蚀。

3 影响铜线腐蚀的因素

影响铜线在冷却水中均匀溶解腐蚀的因素主要有水的pH值和溶解氧，另外水的纯度对铜线的腐蚀也有影响。

3.1 溶解氧的含量

如图1-1所示的是在中性纯水中，溶解氧的含量对铜的腐蚀速度的影响。从下图可以看到，随着水中溶解氧的含量增大，开始时铜的腐蚀速度增大；但当腐蚀速度增大到一定程度后，如继续增加溶解氧的含量，则铜的腐蚀速度又趋于降低。然而，我们不可能期望用向水中添加氧的方法来降低铜的腐蚀速度，因为即使加的氧量很大，也不可能使腐蚀速度比无氧或低氧时更低。

3.2 水的pH值

图1-2示出了水的pH值对铜的腐蚀速度的影响。由于铜的的电极点位较高，因此在pH铜的腐蚀控制中是关键因素。将冷却水的pH值提高到中性或弱碱性范围，对降低铜的腐蚀都会有明显的效果。相反，当冷却水的pH值低于中性时，铜的腐蚀速度就急剧增加。

3.3 水的纯度

实验结果表明，在相同的pH值下，铜在DD（25℃）<1.0μS/cm的水中的溶出速率明显低于DD（25℃）介于2.5-10.0μS/cm的水中的溶出速率。另外，冷却水的硬度应控制在约等于零。

4 控制定冷水水质和防止铜线腐蚀的方法

为了控制定冷水水质和防止空心铜线腐蚀，应根据定冷水水质标准的要求和纯水中铜腐蚀的规律对定冷水水质进行适当的控制和调节。因此，应主要从电导率、pH值以及溶解氧和二氧化碳浓度这三方面采取适当措施。目前国内外在控制定冷水水质主要有H-OH型混床旁路处理法、Na型+H型双混床旁路处理法、Na型+H型单混床旁路处理法、添加缓蚀剂法、换水法和微碱处理法等。

5 结语

通过上述分析我们发现，在发电机定冷水的控制指标中，铜含量的大小是一个反应铜线腐蚀程度的指标，pH值最铜在水中腐蚀的影响很大，只要控制好定冷水的pH值，就可以有效的控制铜线的腐蚀，从而保证发电机组的安全经济运行。

参考文献：

[1]陈志和主编.电厂化学设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2006：308～313.

[2]火电厂水处理和水分析人员资格考核委员会编.电力系统水处理培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009：239～250.