溴化锂吸收式冷水机组穿管泄漏失效分析.pdf

第10期
溴化锂吸收式冷水机组穿管泄漏失效分析
郭方文,魏玉伟,冯宗建
(广西れ族白治区特种设各蛉究院,广西南了530219
摘要]对某冷水机组发生穿管泄漏事故的失效管東进行宏观和微观形貌分析,对管内氧化物进行扫描电镜一能谱分析
并对铜管化学成分、冷却水质和溴化锂溶液进行化验,结果表明失效是由于含氮、硫等元素的物质进入溴化锂水溶液,在
溶解氧的共同作用下
腐蚀,冷却水的总硬度等超标加剧了铜管的点腐蚀,最终导致管東泄漏失效。铜管腐做对比试
验也证明了结论的可靠性
关鍵词]溴化锂水溶液;换热管;点腐蚀;失效
2015年5月,某公司焦化厂新安装试运行的21现场取样及宏观分析
台型号为SXZ5-465(23/16)(32/42)H2M3蒸汽双效
根据失效工况以及现场冷水机组的损坏情
型溴化锂吸收式冷水机组发生穿管泄漏事故。本况,对失效机组内部残存液体、铜锈、换热铜管
次事故共造成该厂两台冷水机组的换热管大面积进行取样。失效铜管宏观图样如图2所示。
穿管,以致整机失效,其中一台机组的高压发生
器筒体还出现了鼓包泄漏,如图1所示
铜管规格型号为中16×0.5mm,由图2可以看
出,从件1铜管宏观形貌可见,铜管腐蚀穿孔并
扩展成大的孔洞,件2穿孔直径较小,外表面形成
瘤状”腐蚀产物
2水质化验及分析
对冷水机组蒸发一吸收筒的LiBr稀溶液和冷
剂水集液箱内的残存液体进行取样。冷剂水液体
样本分別取白两台失效机组的冷剂水集液箱,编
号为1#和2#,LiBr溶液样本取白其中一台机组的
LiBr稀溶液集液箱,编号为1#LiBr。参照有关国家
图1发生鼓包的高压发生器筒体
标准对采集水样(1#和1# Libr)进行。
对比GBT18362-2001《直燃型溴化锂吸收式冷
该机组使用LiBr做为吸收剂,水为制冷剂
(温)水机组》和GB50050-2007《工业循环冷却水
换热管東材质使用磷脱氧铜TP2。其冷水系统最处理设计规范》中给出的循环冷却水水质指标,其
高工作压力1.0MPa,冷水流量571.4mh,冷水出
口温度16℃;冷却水系统最高工作だ力1.0MPa,
结果如表1所示。冷却水pH值偏高时容易造成管
内结垢,偏低则易造成管路腐蚀,实际检测结果
冷却水流量691mh,冷却水进口温度32℃。冷
水机组的高压发生器系第1类压力容器,管程工
表明,两种水样的pH值都偏高。两种水样的总
作介质为过热水蒸气,设计压力1.0MPa,设计温
硬度指标均大于标准限定最高值,而过高的硬度
容易导致管路结垢。从水样检测结果与水质指标
度200℃:壳程工作介质为LiBr水溶液,设计的对比可知,所采集水样的电导率远大于给定的
力-0.1MPa,设计温度180℃。
最高值,这表明水样中溶解的盐类和有机物含量
检验人员通过宏观检验与堵管试验发现2台很高。当Ca2、Mg2、Fel、CI、NO3、HCOx
冷水机组的蒸发一吸收筒体内的换热管束已发生
C23、SO4、PO:等阴阳离子浓度(即盐分)
大面积穿管腐蚀。经与设备生产厂家技术人员分
析判断,2台失效机组内部结构已被破坏,无法返作者简介:郭文(1978-),,山小临沂人,化工辺程机城
修
女业毕业,硕士究生,⊥程师。在广曲壮族白治区特种设甾检验
研究院从事压力容器检验、RBI检验及失效分析等工作。
万方数据
石油和化工设备
80-□腐蚀防护
2017年第20
加到一定程度时,将造成对循环水系统设各和管路的腐蚀。
图2穿孔铜管宏观形貌(上为件1,下为件2)
表し水质检验结果与冷却水水质标准对照表
指标
冷却水水质指标「1#水样检测值
Br水样检测值
超标可能形成的危害
pH值(25℃
6.5~-8.0
11.8
9.3
电导率(25℃)(uS/cmi
21396
总硬度( macaco2/i)
290
350
浊度(NUD
0
10.8
97
C1(mg/1)
200
7600
129700
INTA()
1,0
900
1100
S4(?g/L)
0
Sio, (ng/L)
50
30.4
0.3
2.1氯离子(CI)对铜腐蚀的影啊
铜的氨腐蚀常表现为铜管外壁的均匀减薄,
检测结某中,两种水样的氯离子含量相对于有时在管壁上形成横向条状腐蚀沟,带来的后果
冷却水指标给出的最高值均偏大,尤其是1LiBr水往往是铜管穿孔、折断。水样中的溶解氧以及严
样,其氯离子含量达129700ngL,是限定最高值的重超标的铵离子含量(1#水样铵离子含量为限定
60多倍,这对设各的腐蚀将产生严重的影响
值的900倍,1LiBr水样铵离子含量为限定值的
铜与循环冷却水中的氯离子结合生成氯化亚100倍)使得设备易发生氨腐蚀。
铜,但由于氯化亚铜的稳定性很差,有水解转化成
铜管在不同浓度氨滘液中的腐蚀机理不同
氧化亚铜的倾向,并使局部酸化,其反应式如下
氨浓度较低时,铜腐蚀阳极反应为
2CUCI+H,0=Cu,0+2H+2C
Cu→Cu+2
所生成的氧化亚铜晶体支撑着腐蚀坑口上.的
腐蚀产物主要为不溶解的CuO利Cu(OH),覆
氧化亚铜膜,由于氧化亚铜具有电子导电性质
盖于试样表面并呈黑色;氨浓度高时,铜腐蚀表
这样腐蚀坑内一部分Cut由于扩散迁移到坑表面的现为活化溶解,阳反应为:
氧化亚铜膜的内表面而被氧化成Cu2,又与基体
Cu+4NH2→1Cu(NH)2+2c
铜作用被还原成Cut,从而导致腐蚀坑的产生直至
腐蚀后铜表面呈红棕色,生成的产物为可溶
穿孔。因比,在任意一点?如果氯化亚铜生成很的铜氨配位离子,而NH浓度的増加促进了该反应
决,而它的水解产物又未被迅速去除,都要发生
发生。
点蚀。在点蚀内部,铜、氯化亚铜和氧化亚铜同
时存在,其溶液的pH值为2.5~4.0,基底金属处于2.3硫酸根离子(SO2:)对铜腐蚀的影响
酸性条件下所产生的自催化作用,使铜管逐渐被
硫酸根也是一种腐蚀性离子,它能吸附在金
腐蚀穿透。
属铜的钝化膜上,把氧原子排挤掉,然后和钝化
2.2铵根离子(NH1)对铜腐蚀的影响
膜中的阳离子结合生成可浴性硫酸盐,结果在新
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