发电机铜导线腐蚀因素分析及应用

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1、发电机铜导线腐蚀因素分析及应用摘要：发电机铜线棒腐蚀主要是电化学腐蚀。溶解氧、二氧化碳、pH值、温度等是铜腐蚀的重要影响因素。铜的腐蚀速度随着溶解氧含量的增加先变大再减小，当溶解氧含量为300μg/L时，铜的腐蚀速度最大；二氧化碳不仅降低了pH加速了铜的腐蚀，同时使电导增加加速腐蚀，也破坏了绝缘的气氛；pH对铜腐蚀影响与溶解氧相反，先减小再增大，在pH=7～9时铜最稳定。1绪论发电机的定子和转子在运行过程中会产生大量的热量，由此导致发生发电机烧毁等重大事故，损失极大，因此必须用冷却介质不断把热量带走，尽可能

2、的降低发电机关键部位的温度，类似事故才可能避免，发电机内冷水处理由此应运而生。发电机内冷水是大型发电机组的重要运行冷却介质之一，为了保证发电机安全经济运行，内冷水应满足以下要求：有较低的电导率，防止发电机线圈的短路；对发电机的空心铜导线和内冷水系统应无侵蚀性；不允许发电机冷却水中的杂质，在空心导线内结垢，以免降低冷却效果和堵塞铜线棒等。国标DL/T801—2002《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》中详细地规定了水质标准。表1国标DL/T801—2002pH值(25℃)电导率(25℃)μS／cm硬度μmo

3、l／L含铜量μg／L溶氨量μg／L溶氧量μg／L7.0～9.0≤2.0＜2.0≤40＜300≤30全密闭式内冷却水系统2铜导线的腐蚀机理紫铜在纯水介质中几乎不发生腐蚀，而在含有氧化剂的条件下腐蚀明显加快。水内冷发电机的纯铜空芯导线中，使用的冷却介质虽然是除盐水或凝结水，但由于系统不严密，所以冷却水中除含有大量溶解氧外，还含有氯离子、铜离子和碳酸等物质，使腐蚀机理变得复杂起来。一般认为铜在纯水中的腐蚀主要发生以下的反应：阳极：Cu+H2O→Cu2O+2H++2e阴极：O2+2H2O+4e→4OH-铜基体表面最

4、初形成的Cu2O氧化层部分被氧化成CuO，氧化层主要由Cu2O和CuO组成。在某些条件下还有少量的氧化膜的水解产物Cu(OH)2以及由于二氧化碳作用形成的CuCO3。另外当内冷水中氯离子较多时，膜氧化物晶格中的O2-可能被Cl-取代，从而改变了表面膜的性质。形成的保护膜均匀、致密并且具有很好的保护性，反之就会加快铜的腐蚀溶解。3纯水中铜腐蚀及其影响因素与大气直接接触或密封不严的纯水中含有大量溶解氧、游离二氧化碳，因而造成铜材的腐蚀及腐蚀产物在设备中的沉积。影响铜在纯水中均匀腐蚀的因素主要有水的溶解氧、pH值

5、、水温、电导率以及二氧化碳等。3.1溶解氧水中溶解氧饱和时可达6—13mg/L，而水一般与空气接触时，水中溶解氧含量为1.4—3.2mg/L。水中溶解氧具有双重性质在一定条件下起腐蚀作用；但溶解氧含量过高或过低对腐蚀又都有延缓作用。溶解氧在铜的腐蚀中充当阴极去极化剂，用通氮除氧的方法在除盐水中进行了氧的质量浓度实验。图1中性盐水中铜腐蚀速度与氧含量关系曲线结果表明当溶解氧的含量很低时(<0·01mg/L)，溶液中铜离子含量很小，只有20μg/L；随着氧的质量浓度的增大，溶认中铜离子的含量逐渐增大，当增大到0

6、.06mg/L时溶液中铜离子含量达最大值(300μg/L左右)，随后铜离子含量开始随氧浓度的增大而下降；当氧的质量浓度进一步增加到12mg/L时，铜的腐蚀也比较小，但还是高于低氧时的铜离子含量。这是因为形成了牢固致密的CuO2保护膜，阻止阴极反应的进行。3.2pH值从电位—pH值平衡图分析，25℃时铜稳定的pH值区间在7~10之间，这一区间内铜表面生成致密完整的保护膜，阻止了铜基体的进一步腐蚀。对于内冷水系统pH值按GB/T2145-1999标准一般控制在大于6.8即可。铜的电极电位高，pH值在铜的腐蚀中起

7、重要的作用。图2pH与铜腐蚀速度关系曲线由图可知，当pH值低于6.8时，水质呈弱酸性，水中的氢离子与铜的氧化膜反应。此时，铜处于腐蚀区，表面很难形成稳定的表面膜，铜的腐蚀急剧增加。当然对于某些特殊设备pH值也不能过高，pH值越高相应的电导率也越大，电导率过大会带来一些不良影响。纯水中用氢氧化钠调节pH值的实验结果表明：pH值在6.2~9.0之间时，随着pH值的增大，铜离子含量降低。pH值达到9时，溶液中的含铜量仅为18μg/L。从表面状况看来主要的氧化产物是Cu2O,有时会出现少量的CuO。3.3水温温度上

8、升会使铜发生氧化反应的速度加快，这样就会加快铜的腐蚀速度。但另一方面，温度升高将使水中气体(如氧和二氧化碳)的溶解度降低，对铜的缓蚀将产生有利影响。目前对于温度的影响规律的结论尚未统一，有待于进一步研究。有的实验结果表明在30~80℃的温度范围内铜离子含量随温度的升高而降低，有的则认为随着温度的升高铜离子含量出现先下降后升高的趋势，在60℃附近时铜离子含量出现一个极小值。3.4电导率水中导电离子含量越多，溶液体系