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武漢大學葉春松團隊在化工頂級期刊IECR上發表最新研究成果

來源：武漢大學動力與機械學院      2023-09-15
導讀：近日，武漢大學動力與機械學院葉春松教授團隊在化工領域國際公認三大頂級期刊之一《Industrial & Engineering Chemistry Research》上發表了題為 “Corrosion and Plugging of the Hollow Copper Conductor Caused by CO2 Inleakage: Thermodynamic Analysis and Field Evidence” 的學術論文。武漢大學動力與機械學院2023屆博士生王天平為論文第一作者，王天平博士和葉春松教授為通訊作者。據悉，這是發電機內冷水科學技術研究領域在化工頂級期刊上發表的首篇學術論文，標志著武漢大學動力與機械學院在這一優勢研究領域取得新突破。論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.iecr.3c01946。
發電機是電廠的“心臟”，發電機定子銅導線則是“心血管”。一旦“心血管”過熱或堵塞，必將引起重大事故。為了避免發電機定子銅導線過熱，通常是以低電導率高純水高速流過狹窄流通截面的空芯銅導線進行冷卻。在這個非常特殊的水冷系統中，空芯銅導線可能會發生腐蝕-沉積-堵塞，引起發電機定子線棒過熱，嚴重時會導致發電機跳機、燒毀等事故。此前，銅導線腐蝕產物沉積-堵塞的機理一直不明晰。

該文基于Cu-O2-CO2-H2O多元體系的化學熱力學分析，建立了內冷水氧還原電位、不同溫度條件下銅腐蝕產物溶解度與CO2滲入量的定量關系，提出了CO2滲入引發“銅腐蝕速率加快-銅氧化層失效脫落-脫落氧化物高溫區選擇性沉積”等連串反應的作用機理（圖1），并通過對某核電站進口發電機因腐蝕堵塞報廢機組空芯銅導線的全面檢測得到了證實。為此，通過理論與實踐相結合，首次揭示了CO2滲入導致銅導線腐蝕-堵塞的機理。
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圖1 CO2滲入引起發電機定子空芯銅導線腐蝕-堵塞的示意圖
葉春松教授團隊在發電機內冷水領域潛心鉆研了20多年，致力于“把論文寫在祖國的大地上”，取得了“國際領先”科技成果、省部級科技獎勵、電力行業標準、學術論文、發明專利技術等系列科研成果（圖2）。在科學原理上，闡明了發電機銅導線腐蝕-堵塞機理、提出了內冷水離子交換微堿化理論。在工業技術上，為抑制空芯銅導線腐蝕、預防腐蝕產物沉積、實時清除微量沉積防止堵塞，提出了系列發明專利技術。目前，部分技術發明已經轉化為行業標準，在電力行業得到了普及應用，保障了發電機水冷系統安全經濟運行，產生了廣泛的經濟效益、社會效益和環保效益。新的技術發明，將會繼續為保障大型發電機的高效安全經濟運用提供技術支撐。
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圖2 葉春松教授團隊在發電機內冷水科學技術研究領域取得的系列成果


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