发电机铜导线受内冷水腐蚀的机理及防护.docx

发电机铜导线受内冷水腐蚀的机理及防护-1--8-发电机铜导线受内冷水腐蚀的机理及防护我国有相当数量在线运转的发电机采用直接水冷方式进行冷却有的采用单水内冷有的采用双水内冷。对于它的腐蚀性国内外都进行过大量的试验研究和现场测试工作对影响铜导线腐蚀的许多重要因素有了较深入的了解并采取过一些相应的预防措施即使如此运转中的电机铜导线的腐蚀事故仍然时有报导。本文将对铜导线腐蚀的机理和铜导线的防腐作一些探讨。1铜导线的腐蚀机理发电机铜导线的材质一般为紫铜在不加保护的情况下其腐蚀速率一般为0．002～0．05g／（m2·h）氧是主要的腐蚀剂水中二氧化碳的含量和pH值对腐蚀程度影响较大。在ρ（O2）＝0．1～2mg/Lp(CO2)=1-5mg/LpH=6.5-7.8的条件下溶解的氧与铜相互作用形成氧化膜：这些氧化铜会均匀地覆盖在铜表面上它的保护性能较差不能防止基体腐蚀过程的进一步发生。腐蚀过程当中腐蚀形成的一价铜离子被溶解氧氧化为二价铜离子在没有专门的保护措施时腐蚀强度便取决于氧的浓度和Cu2＋的含量。但是当发电机冷却系统运转时铜导线的腐蚀与氧化铜的形成过程有关氧化铜的形成速度取决于铜离子的含量、溶液的pH值和温度。要使溶液中的氧化铜沉淀必须使Cu2＋浓度高于CuO的溶解度；反之氧化物溶解。氧化铜溶解曲线如图1所示。当pH由3增加到7时铜氧化物饱和溶液浓度由1mol／L减少到10－9mol／L；pH为7～9之间时氧化铜的溶解得到缓冲；进一步提高pH会引起溶解度急剧增大结果在溶液中形成阴离子和。在实践中甚至于当Cu2＋的浓度可能最小时也大大超过CuO的溶解度即所有的实际溶液都是热不稳定的。为什么会产生这种现象呢？应该说是Cu2＋在内冷水中以胶体状态存在的缘故。实际上氧化铜的溶解度受温度的影响特别大。在pH≤7时溶解度随温度的升高而急剧下降；当pH≥9时氧化铜在水中的平衡浓度呈现出很强的相反特性——溶解度随温度的增加而增加；当7≤pH≤9时溶解度最小。2铜导线腐蚀的影响因素2．1氧水中氧饱和时氧的质量浓度为6～13mg／L；当水与空气直接接触时水中氧的质量浓度为1．4～3．2mg／L。实验证明在工作温度下饱和氧的质量浓度为0．3～2．0mg／L时腐蚀特别严重；当氧的质量浓度进一步增加到12mg／L时腐蚀情况实际上变化甚微这是因为形成了Cu2O保护膜的缘故；氧的质量浓度为0．3～10mg／L时腐蚀值改变但并不那么激烈。2．2二氧化碳二氧化碳对于冷却水系统的防腐是极为不利的。它主要有两方面的危害：其一二氧化碳溶于水后使水的pH降低氧化铜的溶解度增大；其二它可以参与化学反应使铜的氧化腐蚀产物由Cu2O转化为碱式碳酸铜2CuCO32Cu（OH）2该物质是一种脆弱的腐蚀产物在水流的冲刷下极易剥落。总之二氧化碳破坏了初始氧化层的保护作用使腐蚀继续进行下去并且其腐蚀速度随溶解在水中的二氧化碳质量浓度的增大而增大。2．3内冷水2．3．1电导率水的电导率对铜的腐蚀影响特别大一般认为内冷水的电导率维持在1～10μS／cm范围以内较好超过此值腐蚀会显著增加。当电导率不大于1μS／cm时水中的电介损失固然会减小但同时使铜的溶解度大大增加。纯水是一种很强的、能溶解很多物质的溶剂金属在水中具备一定的可溶性。与它们的化合物相比除铂、金外金属都具备比较高的自由能具备通过反应形成氧化物和其它化合物从而达到较高稳定性的趋势。即使撇开氧化的因素金属也能以离子或自由微粒的状态直接溶于水中其自由能越大在水中的可溶性也越大。水中溶解的金属会使电导率增加采用不断清除溶解金属的办法使内冷水电导率维持在较低范围以内却又会使铜的溶解速度增大。所以从腐蚀的观点看电导率过低并非好事。有资料表明当水的电导率由1μS／cm减小到0．5μS／cm时铜的腐蚀增加了1．8倍；当电导率减小到0．2μS／cm时其腐蚀增加了35倍。如图2所示。水中存在溶解气体、金属和盐类氧化物以及其它有机物这些众多的杂质使水具备导电性也对铜产生了腐蚀性作用这就直接反映出了电导率越高腐蚀性越强的关系。但是在一定范围以内电导率的升高引起腐蚀加快的速度不及电导率太低引起腐蚀加快的速度。2．3．2温度一般地说温度升高腐蚀速度也会增加。对于密闭式隔离系统的发电机温度升高氧化作用加快固体在水中的溶解加快导致腐蚀加快。对于敞开系统的发电机一方面温度升高产生上述现象使腐蚀加快；另一方面温度升高会使水中气体溶解度降低减缓腐蚀。在敞开系统的发电机中温度由30℃升到60℃时腐蚀渐渐加大；温度继续上升腐蚀渐渐减小形成一种所谓的"中间大两头小"状态。2．3．3流速冷却水的流动产生两方面的影响：a）水的流速越高机械磨损越大。资料表明：当电解铜空心线内冷却水的流速为0．2m／s时月