淺談海水循環(huán)水系統材料選用及防腐設計

2014年7月.建材與裝飾規劃與設計淺談海水循環(huán)水系統材料選用及防腐設計林國敦(福建永福工程顧問(wèn)有限公司)摘要:火電廠(chǎng) 采用海水直流循環(huán),對于循環(huán)水系統材料的選用、防腐及防污工藝的處理對確保電廠(chǎng)安全運行、延長(cháng)使用壽命和降低工程造價(jià)有著(zhù)至關(guān)重要的作用,本文針對該循環(huán)水系統各部分的特點(diǎn)進(jìn)行不同的材料選用、防腐和防污工.藝處理。關(guān)鍵詞:海水循環(huán)水系統;金屬腐蝕;電化學(xué)腐蝕;陰極保護;陽(yáng)極保護中圖分類(lèi)號:TG174文獻標識碼:B文章編號:1673-0038( 2014 )30-0001-021引言電位差，形成無(wú)數個(gè)微小陽(yáng)極和微小陰極組織的微電池,腐蝕電以海水作為凝汽器等輔機冷卻水源的電廠(chǎng),鹽霧腐蝕、海水池的存在促使金屬不斷受到腐蝕。設計中,可以根據上述幾種腐腐蝕、土壤腐蝕等對電廠(chǎng)的海水循環(huán)水系統的設備、管道造成不蝕機理 .分析設備工作的環(huán)境因素，設計不同的防護措施，或者利影響,嚴重的會(huì )危及到電廠(chǎng)的運行安全和使用壽命。海邊電廠(chǎng)綜合運用各種防腐措施。廠(chǎng)區地下水水位高，含鹽量高,對混凝士有中等結晶分解復合類(lèi)|3海水循環(huán)系統的防腐方法腐蝕，對鋼材也會(huì )有不同程度的腐蝕。為節省投資、占地少和美3.1 陰極保護原理觀(guān)，電廠(chǎng)供水系統大部分管道和溝道都敷設在地下，以往的埋地取水頭部進(jìn)水格柵、循環(huán)水泵泵殼及本體大部分、攔污柵、旋管道管材大多為普通碳鋼。由于海水或鹽堿地的腐蝕，埋地焊接|轉 濾網(wǎng)、系統內的閥門(mén)和管道均長(cháng)期在海水中工作，而海水含鹽管道往往在短時(shí)間的幾年內就會(huì )腐蝕穿孔。海水循環(huán)水泵房?jì)攘?是形成腐蝕性的天然電解質(zhì)溶液。因此,應合理的選用耐海水循環(huán)水泵攔污柵、旋轉濾網(wǎng)設備，至主廠(chǎng)房的循環(huán)水管及主廠(chǎng)|腐蝕材質(zhì)和陰極保護聯(lián)合防腐措施。房的循環(huán)水管道等接觸海水的鋼結構,在海水的作用下,會(huì )產(chǎn)生陰極保護就是對被保護的金屬材質(zhì)施加一-定的陰極電流,使嚴重的腐蝕，同時(shí)高速流動(dòng)的海水中所攜帶的泥沙等固體顆粒|被保護金屬的電極電位負于某一電位值，使其上的陽(yáng)極反應電物，又會(huì )加速腐蝕。流得到抑制。陰極保護使防止金屬材料在海水、淡水、土壤等自2金屬在海水中的腐蝕機理然環(huán)境中發(fā)生腐蝕最方便、最有效的方法之一。 根據電流供給源金屬受到周?chē)橘|(zhì)的化學(xué)作用、電化學(xué)作用物理融解而產(chǎn)|的 不同,陰極保護分為外加電流保護措施和犧牲陽(yáng)極保護措施。生破壞，稱(chēng)為金屬腐蝕。按機理可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和外加電流保護措施:利用直流電源,通過(guò)輔助陰極被保護的物理腐蝕。電化學(xué)腐蝕是造成各種金屬結構物腐蝕的主要原因，金 屬以恒定電流，使之陰極化，以減輕和防止腐蝕。其腐蝕造成的破壞要遠比化學(xué)、物理腐蝕強烈的多。土壤及水中犧牲陽(yáng)極保護措施:在被保護的金屬上連接- -種電位更 負的的有關(guān)金屬結構物的腐蝕主要是由于電化學(xué)腐蝕造成的，即腐金屬或合金作為陽(yáng)極,把選擇的金屬或合金做成一-定形狀，連接蝕電池工作的結果。腐蝕電池包括互相接觸的三個(gè)部分:電極電在 被保護金屬上，由于兩者之間有一定的電位差，電位較負的金位較負的陽(yáng)極(發(fā)生金屬氧化反應)、電極電位較正的陰極(在陰屬不斷失去電子，產(chǎn)生電流流入被保護體，使被保護金屬變成陰極_上進(jìn)行著(zhù)溶液中某種物質(zhì)的還原反應)和電介質(zhì)溶液組成。極而極化,從而得到保護。電位較負的金屬產(chǎn)生的電流稱(chēng)為保護金屬腐蝕反應機理如下:電流,由于電位較負的金屬不斷產(chǎn)生電流而融解,并逐漸的消耗陽(yáng)極過(guò)程:金屬融解為金屬離子并失去電子,正離子進(jìn)入溶掉， 被稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極。液。反應式為:(Me)--Men++ne,此時(shí)若不發(fā)生其他電極過(guò)程,陽(yáng)無(wú)論是由于外部電源引入的保護電流還是由電流內部產(chǎn)生極過(guò)程會(huì )很快停止。的電流，都必須大到足夠克服和抵消離開(kāi)金屬陽(yáng)極區的腐蝕電陰極過(guò)程:在電解質(zhì)中能吸收電子的氧化物質(zhì)，即反應式中流, 即能把腐蝕電流抵消等于零，金屬腐蝕就停止了。的(D),接受陽(yáng)極釋放出的電子,反應式為:D+ne-→De]。 在陰極| 3.2 陰極保護和涂層聯(lián)合應用區能和陽(yáng)極區釋放出的電子結合的物質(zhì)是(D)是很多的，大多數防腐涂料的主要作用是防止化學(xué)介質(zhì)和水分子等介質(zhì)接觸情況是水溶液中的H離子和O,分子。設備、管道外壁而與之發(fā)生化學(xué)反應或電化學(xué)反應，起到阻止腐電流的流動(dòng):在金屬中靠電子從陽(yáng)極流向陰極,在溶液中靠離蝕的發(fā)生。 涂層在涂覆過(guò)程中不可避免地存在著(zhù)毛細孔或裸處，子的遷移，即陽(yáng)離子從陽(yáng)極區移向陰極區和陰離子從陰極區移向而 且在安裝和使用過(guò)程中也會(huì )破損，腐蝕易集中發(fā)生在這些部陽(yáng)極區，這樣就使整個(gè)系統中的電路構成回路,腐蝕就發(fā)生了。位，采用陰極保護，彌補了涂料的不足,陰極保護和涂層聯(lián)合保金屬電化學(xué)腐蝕的機理可歸納為腐蝕電池作用，用肉眼看不護是最經(jīng)濟,同時(shí)也是保護效果最好的方法。見(jiàn)電極構成的腐蝕原電池稱(chēng)為微電池。在腐蝕電池中,絕大多數4海水循環(huán)水系統設備、管道的選材及防腐設計的金屬腐蝕屬于腐蝕微電池作用，構成微電池的原因主要是整每個(gè)火電廠(chǎng)中國煤化工文氣象條件的不同個(gè)金屬表面的物理和化學(xué)性質(zhì)不均勻，使金屬表面建立起電極而不同,并有其|YHCN MH位、海水鹽度等資規劃與設計建材⑤裝飾2014年7月料，是該系統選材及防腐設計的前提條件。座完成后，對焊接破壞的涂層進(jìn)行修補。海水循環(huán)水系統包括取水頭部、重力式自流引水暗溝、循環(huán)4.5 其它設備、管道的材料選用和防腐水泵房、循環(huán)水壓力管道.凝汽器、虹吸井、排水溝道和排水口建水泵出口鋼管和液控蝶閥:管道采用噴砂除銹和厚漿型環(huán)氧(構)物及設施等。煤瀝青漆涂料三道+鋁犧牲陽(yáng)極的保護方法,犧牲陽(yáng)極直接焊接海水循環(huán)水系統基本流程為:取水頭部- ,重力式自流引水暗|在鋼管內壁 上:閥門(mén)采用耐海水材質(zhì)。溝→泵房前池一鋼閘門(mén)→欄污柵及清污機→側面進(jìn)水旋轉濾海邊電廠(chǎng)埋地管道的防腐采用陰極保護(在鋼管內壁上焊接網(wǎng)一,循環(huán)水泵出口液控蝶閥-→循環(huán)水壓力進(jìn)水管-→凝汽器及|犧牲陽(yáng)極塊) 及涂層保護外，管道選材上采用耐海水腐蝕的材質(zhì)閉式循環(huán)冷卻:器- -循環(huán)水壓力回水管- >排水井- +虹吸井- >循環(huán)或在設計上采取- -定 的方法，減少管道與土壤的接觸。對于工業(yè)水排水溝- >海水脫硫曝氣池-◆循環(huán)水排水溝- -排水口-一大海。水-水熱交換器的海水冷卻管材可選用塑料管、孔網(wǎng)鋼塑管或玻4.1取水頭部、鋼閘門(mén)、攔污柵及移動(dòng)式清污機、旋轉|璃鋼管等耐腐蝕的管材?？拙W(wǎng)鋼塑管是以氬弧對接焊成型的多濾網(wǎng)孔薄壁鋼管為增強體，外層和內層雙面復合熱塑性塑料的一種取水頭部進(jìn)水口格柵采用FcuZn37Sn耐蝕防污銅合金攔污|新型復合管道。 由于多孔增強體完全包覆在塑料之中,這種復合柵，在海水中的使用壽命大于50年。管克服了鋼管和塑料管各自的缺點(diǎn)，又保持了鋼管和塑料管各每臺水泵流道入口設有鋼閘板門(mén),供檢修欄污柵、旋轉濾網(wǎng)|自的優(yōu)點(diǎn)。 孔網(wǎng)鋼塑管道系統采用電熱熔管件連接，利用塑料熱和循環(huán)水泵時(shí)使用。鋼閘門(mén)平時(shí)在陸地，使用較少,閥門(mén)本體材|加工原理 ,通過(guò)管件內部發(fā)熱體將管件與管材熔融，把管道或管質(zhì)為Q235,只采用涂料防腐即可，導槽材質(zhì)為HT200Ni2Cr。道與配件可靠地連接在- -起， -次完成永不滲漏?？拙W(wǎng)鋼塑管采每臺水泵流道設1個(gè)欄污柵，浸泡在海水中和干濕交界中的用法蘭連接方式與鋼管連接,連接件的材料采用316L,以防鹽堿欄污柵采用犧牲陽(yáng)極塊和涂料聯(lián)合保護防腐，主要材料選用|地的侵蝕。1Cr18Ni9Ti, 整套設備防腐涂料采用H54-S4漆膜。4.6循環(huán)水系統防污措施每套欄污柵后設1臺旋轉濾網(wǎng)。采用全框架結構，主要部件防污措施設計原則:攔擋截留,加次氯酸鈉殺滅,抑制生長(cháng)，材質(zhì): 1Cr18Ni9Ti,并涂刷防腐漆。及時(shí)清除。4.2循環(huán)水泵(1)在循環(huán)水流道.上設置攔污柵、旋轉濾網(wǎng)層層攔截,避免海循環(huán)水泵采用單基礎轉子可抽式、立軸導葉式斜流泵,泵下|生物 和污物進(jìn)入流道和設備。出水結構。(2)在柵、網(wǎng)上分別設有清污機和水沖洗裝置,將攔截下的海主要部件材質(zhì): .生物和污物及時(shí)清除。外接管、導葉體和吸入喇叭口: HT200Ni2Cr(3) 在取水口加次氯酸鈉,并隨水進(jìn)入流道和設備,抑制海生葉輪: ZGOCr18Ni12Mo2Ti物的生長(cháng)繁殖。主軸: 0Cr17Ni12Mo25結論軸套及與海水接觸的堅固件: 1Cr18Ni9Ti火電廠(chǎng)采用海水直流循環(huán)，對于循環(huán)水系統材料的選用、防對循環(huán)水泵外殼防腐采用涂層和鋁犧牲陽(yáng)極的陰極保護方|腐及防污工藝的處理對確保電廠(chǎng)安全運行、延長(cháng)使用壽命和降法，將犧牲陽(yáng)極塊用安裝螺栓均勻固定在泵殼上;泵殼內壁，葉|低工程造價(jià)有著(zhù)至關(guān)重要的作用。輪及軸保護管采用涂層和外加電流陰極保護。外加電流陰極保護系統由輔助陽(yáng)極，參比電極,恒電位儀及相應的電纜組成。參考文獻輔助陽(yáng)極:在外加電流保護系統中與直流電源正極連接的外| 1)西北電力設計院 電力工程水務(wù)設計手冊北京:中國建筑工業(yè)出版社，設電極,其作用是使電流從電極經(jīng)介質(zhì)到被保護體表面。199 3參比電極:在外加電流保護系統中,用于測量被保護體的電|12)華東建筑設計研究院有限公司主編.給水排水設計手冊(第二版)第4位，并向控制系統傳遞信號,以便調節保護電流的大小，使結構|冊.工業(yè)給 水處理北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.的電位處于給定范圍。恒電位儀:在外加電流保護系統中提供電源。收稿日期:2014-7-124.3廠(chǎng)外循環(huán)水管道作者簡(jiǎn)介:林國敦(1980-),男,給排水工程師，大學(xué)本科,主要從目前海濱新建電廠(chǎng)如采用鋼管已大多采用普通焊接鋼管,以事火力發(fā)電廠(chǎng)內給排水工程的設計工作。降低I程造價(jià),但必須做好陰極保護和涂料聯(lián)合保護措施。鋼管內外壁均考慮采用犧牲陽(yáng)極塊和涂料聯(lián)合保護防腐。4.4主廠(chǎng)房?jì)仍O備、管道循環(huán)水采用海水,凝汽器冷卻水管材質(zhì)選用鈦管。對廠(chǎng)房?jì)鹊哪鬟M(jìn)水出口循環(huán)水管道和凝汽器至排水井的循環(huán)水管道及設備的防腐采用涂層(內壁:噴砂除銹+厚漿型環(huán)氧煤瀝青漆涂料三道)和外加電流陰極保護方法。根據設計計中國煤化工算在管道指定位置開(kāi)孔，將電極基座焊接安裝到開(kāi)孔位置上,基MHCNMH G.2.