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1 前言
汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)的主要作用是對(duì)汽輪機(jī)－發(fā)電機(jī)組所有軸承和軸封提供連續(xù)不斷的油流，也為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)提供控制汽門的動(dòng)力。由于各種原因，潤(rùn)滑油系統(tǒng)避免不了水份的存在，如果油中水份大于0.1%就會(huì)使運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組產(chǎn)生銹蝕，同時(shí)加速油的氧化變質(zhì)，產(chǎn)生水溶性酸性物質(zhì)，進(jìn)一步加速銹蝕和油品劣化，油品劣化后還可能產(chǎn)生各種樹脂和油泥，在高溫下油泥可形成碳樣沉積。腐蝕產(chǎn)物，油泥，碳可引起轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重磨損，甚至改變大軸中心線和軸承的穩(wěn)定性，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全［1］。因此對(duì)汽輪機(jī)油系統(tǒng)進(jìn)行清洗和防腐蝕是一項(xiàng)很重要的工作。
采取清洗和防腐蝕措施后，不能含有任何機(jī)械雜志，并且油系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中安全可靠，不能有任何引起油質(zhì)劣化的物質(zhì)，否則，帶來(lái)的后果是十分嚴(yán)重的。因此，對(duì)汽輪機(jī)油系統(tǒng)的清洗和防腐蝕是一項(xiàng)技術(shù)性要求很高的工作。
為了尋找適合于上述條件的磷化液和磷化工藝，我系動(dòng)力化學(xué)研究小組對(duì)20多種磷化液進(jìn)行了篩選，最后選定了HH951特種磷化液，并作了汽輪發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑油箱及管導(dǎo)氣管室溫磷化工藝研究與應(yīng)用的有關(guān)研究。本文報(bào)道HH951特種磷化液在200MW機(jī)組上的應(yīng)用情況和用電化學(xué)方法、CuSO4溶液點(diǎn)滴法、NaCl溶液浸漬法和室內(nèi)掛片法對(duì)磷化膜膜質(zhì)的評(píng)價(jià)，以及用液相銹蝕試驗(yàn)和對(duì)比浸泡法研究系統(tǒng)磷化后對(duì)油品的影響。
2 材料與方法
2-1 材料
試片：20A鋼，加工成50×25×2.5(mm)。
試棒：20A鋼，加工成Φ15×30(mm)。
電極：20A鋼，工作面積為1cm2，以聚四氟乙烯套管和環(huán)氧樹脂鑲嵌。
藥品：①L－TSA汽輪機(jī)油，符合GB11120-89標(biāo)準(zhǔn)，由株洲電廠提供。②HH951特種磷化液，屬于改進(jìn)型鋅猛系列，淡綠色透明液體，不燃不爆，無(wú)揮發(fā)，無(wú)氣味，PH值約1.5，比重1.15。由長(zhǎng)沙軍工轉(zhuǎn)民用研究所提供。③其余藥品都為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?/SPAN>
2-2 成膜試驗(yàn)
將試片和試棒依次用1-6＃金相砂紙逐級(jí)打磨至光亮，用乙醇和丙酮依次清洗，接著用蒸餾水清洗后，在5%鹽酸溶液中酸洗20min，再用蒸餾水清洗，進(jìn)行磷化。試片磷化時(shí)，選用了不同磷化劑的濃度及不同溫度。
2-3 膜質(zhì)評(píng)價(jià)
(1) 硫酸銅點(diǎn)滴法：按照GB6807-86進(jìn)行，取5點(diǎn)的平均值。
(2) NaCl溶液浸漬法：按GB6807-86進(jìn)行。
(3) 掛片試驗(yàn)：磷化后，樣品置于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)懸掛，記錄出現(xiàn)銹蝕的時(shí)間。
(4) 電化學(xué)測(cè)試：用EG&G,M283恒電位儀測(cè)量極化曲線。將電極按2-2成膜試驗(yàn)方法成膜后備用。測(cè)量池為ASTM推薦使用的標(biāo)準(zhǔn)電解池，測(cè)量采用三電極體系，飽和甘汞電極為參比電極，用兩根碳棒做輔助電極，成膜后的碳鋼做工作電極置于長(zhǎng)頸燒瓶中，裝上1000ml除鹽水，整個(gè)實(shí)驗(yàn)是在除鹽水體系中進(jìn)行的。測(cè)量采用動(dòng)電位掃描法，掃描范圍為-0.25V-1.8V（相對(duì)于甘汞電極），掃描速度為1mv/s，測(cè)試結(jié)果用PARCALC程序記錄分析。
2-4 系統(tǒng)磷化后對(duì)油質(zhì)的影響
（1）液相銹蝕試驗(yàn)：液相銹蝕試驗(yàn)按照GB11143-89進(jìn)行，試驗(yàn)儀器為XYD-0232型液相腐蝕儀，由上海昌吉地儀器有限公司生產(chǎn)，將300ml試樣和30ml蒸餾水混合，將已磷化圓柱型試棒和未磷化的試棒分別分別浸泡在其中，在60℃下進(jìn)行攪拌，試驗(yàn)時(shí)間為24h。
（2）對(duì)比浸泡試驗(yàn)：取2個(gè)300ml的油樣，一個(gè)浸入2塊經(jīng)磷化后的試片，另一個(gè)為空白試驗(yàn)，在50℃經(jīng)72h連續(xù)攪拌后停止試驗(yàn)驗(yàn)，對(duì)二個(gè)油樣進(jìn)行運(yùn)動(dòng)粘度，閃點(diǎn)（開(kāi)口），中和值，機(jī)械雜質(zhì)含量等指標(biāo)分析。
3 結(jié)果與討論
3-1 溫度的影響
取磷化液濃渡為100%，鈍化時(shí)間為200min，鈍化方式為浸泡式，改變溫度，所得結(jié)果如表1所示：
表1：溫度對(duì)鈍化膜的影響
結(jié)果表明：（1）隨溫度升高，鈍化膜顏色逐步加深，耐蝕效果也升高，但到55℃后反而降低。我們認(rèn)為：溫度升高，鈍化反應(yīng)速度加快，一方面使膜的厚度增加，耐蝕性增加，另一方面、反應(yīng)速度加快，可使晶核變大，可能使膜的致密性變差，耐蝕性降低，二者的影響使耐蝕性在55℃附近出現(xiàn)極值。（2）在35℃-45℃成膜試片，室內(nèi)掛片400天無(wú)腐蝕，說(shuō)明磷化液耐腐蝕性很好。（3）在5℃成膜也有較好的防腐蝕效果，這一點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工有極大好處，另外，我們?cè)?jīng)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，已有過(guò)4℃成膜的成功經(jīng)歷［2］。
3-2 濃度的影響
(1)CuSO4點(diǎn)滴試驗(yàn)與室內(nèi)掛片試驗(yàn)：取溫度為
表2：濃度對(duì)磷化膜的影響
因?yàn)榱谆翰荒芊磸?fù)使用，一個(gè)系統(tǒng)處理過(guò)后就要處理排放。節(jié)省藥品，降低成本，是一個(gè)問(wèn)題。表2數(shù)據(jù)表明，在濃度為25%，磷化膜仍就有較好耐蝕效果，能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要。
(2)極化曲線法：改變磷化液濃度測(cè)得成膜后電極的陽(yáng)極極化曲線，從極化曲線上得出各電極對(duì)應(yīng)的電化學(xué)參數(shù)如表3所示：
表3 不同濃度下成膜的電極的電化學(xué)參數(shù)
金屬進(jìn)入穩(wěn)定鈍態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)一個(gè)很小的電流密度，稱為維鈍電流密度。金屬以這個(gè)速度溶解，不再服從金屬腐蝕動(dòng)力學(xué)方程式。維鈍電流密度是維持穩(wěn)定鈍態(tài)所必需的電流密度。電流密度越小，則表示鈍化膜的膜質(zhì)越好［3］。由表3中數(shù)據(jù)可知：空白試驗(yàn)與磷化后的維鈍電流密度相差很大，亦即磷化后的維鈍電流密度很小，說(shuō)明磷化膜的質(zhì)量?jī)?yōu)良。另外隨著濃度的降低，維鈍電流密度略有升高，說(shuō)明磷化膜的耐腐蝕性能略有降低，在濃度為25%時(shí)，維鈍電流密度仍然較小，有較好的耐蝕性能，這與硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)和室內(nèi)掛片試驗(yàn)的結(jié)果是一致的。
3-3 系統(tǒng)磷化后對(duì)油質(zhì)的影響
為了探討系統(tǒng)磷化后，會(huì)不會(huì)帶來(lái)引起油質(zhì)變化的因素，我們做了液相銹蝕試驗(yàn)，結(jié)果經(jīng)24h無(wú)銹蝕。同時(shí)在50℃連續(xù)攪拌下72小時(shí)后進(jìn)行油質(zhì)分析表明，有浸有磷化膜試片的油樣與空白樣的運(yùn)動(dòng)粘度，中和值、閃點(diǎn)、機(jī)械雜質(zhì)都無(wú)差別。上述試驗(yàn)表明，系統(tǒng)磷化后對(duì)油質(zhì)沒(méi)有不良影響。
4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
經(jīng)實(shí)驗(yàn)室研究后，于2002年8月在江西九江電廠200MW機(jī)上進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)情況如下：
4-1 工藝方案
1、排空油系統(tǒng)內(nèi)的全部潤(rùn)滑油。
2、現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)子吊出后，加裝短接臨時(shí)設(shè)施：（據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察）
A 短接1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#進(jìn)回油管道。
B 短接主、副勵(lì)磁機(jī)的四組進(jìn)回油管。
C 短接空側(cè)進(jìn)油管與氫側(cè)油箱進(jìn)油管、氫側(cè)進(jìn)油管與7#回油管道
3、油箱外裝泵，其進(jìn)口連接油箱出口及其出口連接主冷油器進(jìn)口。
4、往油箱進(jìn)水到4/5處，啟動(dòng)臨時(shí)泵循環(huán)，并檢查各臨時(shí)連接處有無(wú)泄漏，半小時(shí)后排放。
5、油箱內(nèi)進(jìn)水至4/5處，開(kāi)機(jī)循環(huán)2h左右。
6、依次對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行堿洗、酸洗、水清洗。
7、排放上述污水，向油系統(tǒng)內(nèi)泵入25%磷化液，循環(huán)30min后排放。
8、檢查油系統(tǒng)，檢查位置為為各臨時(shí)短接處油管內(nèi)表面,主油箱,冷油器芯。
9、用清水沖洗整個(gè)油系統(tǒng)。
10、余水排盡后，迅速進(jìn)油，并循環(huán)4小時(shí)左右。
11、對(duì)油質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析，即將油箱進(jìn)油前的油質(zhì)數(shù)據(jù)與油箱清洗磷化后的油質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，應(yīng)無(wú)明顯差別為系統(tǒng)清洗磷化合格。
12、對(duì)主油箱內(nèi)的油進(jìn)行過(guò)濾，使油質(zhì)最終達(dá)到外觀檢查及顆粒度檢查合格。
4-2 系統(tǒng)連接方式
主油箱——清洗泵——冷油器——進(jìn)油母管——各軸承座進(jìn)油管——軸承進(jìn)回油管——回油管
4-3 應(yīng)用效果
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，由廠方和監(jiān)理部門組織檢查驗(yàn)收，結(jié)論為油箱及管道系統(tǒng)都生成了一層灰黑色的完整的致密的磷化膜，運(yùn)行48h、72h、96h油質(zhì)無(wú)變化。至今該油系統(tǒng)已運(yùn)行2年多，一直運(yùn)行狀態(tài)良好。
5 結(jié)論
HH951特種磷化液和所用室溫磷化工藝用于汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油油箱和管導(dǎo)系統(tǒng)的磷化，對(duì)運(yùn)行油質(zhì)無(wú)不良影響，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)使用，已取得很好的效果，具有推廣價(jià)值。該工藝的特點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單，操作方便，適于電廠現(xiàn)場(chǎng)施工條件，磷化膜致密均勻，耐蝕性能優(yōu)良，完全能滿足大型電廠汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油油箱和管道系統(tǒng)的清洗磷化的需要。
