1Cr18Ni9Ti海水循環(huán)水泵陰極保護參數

第25卷第11期腐蝕與防護Vol.25 No. 112004年11 月CORROSION & PROTECTIONNovember 20048應用技術(shù)1Cr18Ni9Ti海水循環(huán)水泵陰極保護參數孟超，曲政,龐其偉(鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所,青島266071)摘要:介紹了適合在海水中應用的不銹鋼鋼種,重點(diǎn)分析了1Cr18Ni9Ti鋼在海水中的腐蝕特點(diǎn)和耐腐蝕性能，探討了對1Cr18Ni9Ti 循環(huán)水泵進(jìn)行陰極保護的保護參數及具體技術(shù)措施。關(guān)鍵詞:不銹鋼; 1Cr18Ni9Ti; 陰極保護中圖分類(lèi)號: TG174. 4文獻標識碼: B文章編號: 1005-748X(2004)11-0473-02PARAMETERS FOR CATHODIC PROTECTION OF 1Cr18Ni9TiCYCLING PUMP IN POWER PLANTMENG CHAO, QU ZHENG, PANG Qi-wei(Central lron & Steel Research Institute Qingdao Research Institute for Marine Corrosion, Qingdao 266071, China)Abstract: The corrosion resistance of stainless steels in seawater are introduced. Especially the corrosion resistanceand corrosion features of 1Cr18NI9Ti stainless steel are analyzed. The parameters and construction technology ofcathodic protection for 1Crl8Ni9Ti cycling pumps are discussed.Key words: Stainless steel; 1Cr18Ni9Ti; Cathodic protection本工作的研究對象是四臺大型立式斜流泵,材隙腐蝕較為嚴重。海生物的附著(zhù)能引起局部腐蝕，質(zhì)為1Crl8Ni9Ti,此設備的工作介質(zhì)為天然海水，這種腐蝕多發(fā)生在死亡的海生物(如牡蠣、藤壺)下地處廣東深圳地區,年平均氣溫較高,年平均鹽度約或發(fā)生在與設備表面縫隙處的海生物下。在海水中23%o,海洋生物(主要有藤壺、牡蠣等)生長(cháng)也很1Cr18Ni9Ti 不是理想的不銹鋼鋼種,因為該鋼耐點(diǎn)茂盛。蝕和縫隙腐蝕性能較弱。大量實(shí)驗證明,提高不銹鋼耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能最有效的元素是鉻、鉬和11Cr18Ni9Ti 的耐腐蝕性能及分析氮,其次是鎳、錳、銅、錸、硅及礬。隨著(zhù)海洋工程開(kāi)1Cr18Ni9Ti屬于奧氏體不銹鋼，是較常用的一發(fā) 、海水利用及石油化工的發(fā)展需要,目前國內外已種,它的化學(xué)成分(%)為C≤0.12、Mn≤2.00、Sis <研制出一 批較為成熟的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的奧氏體1. 0、P≤O.035、S≤0.030、Ni8~11、Cr17~19，不銹鋼 如Cr-Ni-Mo型鋼、C-Ni-Mo-N及Cr-Mm在海水環(huán)境中的腐蝕數據凹見(jiàn)表1。Ni-Mo-N型鋼以及性能更優(yōu)良的雙相不銹鋼[2}。表11Crl8Ni9Ti 海水腐蝕數據2保護方案設計時(shí)間,年平均腐蝕速度最大點(diǎn)蝕深度 最大縫隙腐蝕um/amm深度,mm2.1保護方案B.01.45鑒于1Cr18Ni9Ti鋼的腐蝕特點(diǎn),我們對循環(huán)13穿孔孔水泵內、外壁均采用涂層與陰極保護的聯(lián)合保護。7. 5乳外壁采用涂層+鐵陽(yáng)極,內壁采用涂層+外加電流4.1陰極保護從表1看,1Cr18Ni9Ti在海水環(huán)境中全面腐蝕中國煤化工是-種經(jīng)濟可行的速度很低,具有較好的耐全面腐蝕性能,但點(diǎn)蝕和縫腐蝕MYHCNMHG金屬表面,單用陰極保護可以起到保護作用,但因耗電巨大而不經(jīng)濟,收稿日期:2004-03-29;修訂日期:2004-04-16甚至不可行,而單用涂層不用陰極保護也是不可行孟超等:1Cr18Ni9Ti海水循環(huán)水泵陰極保護參數的,一是涂層的壽命較短,二是理想狀態(tài)的涂層難以(2)涂層施工:選用環(huán)氧類(lèi)不銹鋼專(zhuān)用涂料,按實(shí)現,一旦涂層有針孔或破損,就會(huì )形成大陰極(涂照涂層施工標準及涂料說(shuō)明書(shū)涂刷兩道(一底層覆蓋部分)小陽(yáng)極(針孔或破損部分)的腐蝕電池，- -面)。使腐蝕集中在針孔或破損的局部，這-作用的結果(3)鐵陽(yáng)極安裝:采用螺栓固定,螺栓是在水泵比不用涂層更為嚴重,會(huì )加速設備的點(diǎn)蝕,造成設備生產(chǎn)時(shí)預留的。因局部破壞而報廢。涂層與陰極保護的聯(lián)合保護，(4)外加電流陰保系統安裝:將輔助陽(yáng)極、參比大大減少了金屬裸露的面積,使得陰極保護的電流電極用螺栓固定在預留孔上,將電纜從保護套管中密度大幅降低,極大地擴大了保護范圍,使陰極保護引至地面,連接到恒電位儀各相應接線(xiàn)柱。變得經(jīng)濟和可行。4保護參數2.2鐵陽(yáng)極選 用碳鋼在海水中,鐵陽(yáng)極有較負的腐蝕電位,初始電位(1)極化曲線(xiàn)測量:為了更接近現場(chǎng)的實(shí)際情在-0.68~-0.72V(SCE),穩定電位在-0.64 ~況,將1Cr18Ni9Ti試樣經(jīng)打磨處理后放置在空氣-0. 71V(SCE),并且在海水中的腐蝕電位穩定,波中暴露一段時(shí)間,測其在海水中的極化曲線(xiàn)(見(jiàn)圖動(dòng)較小，比銅及銅合金、不銹鋼的腐蝕電位負1),從極化曲線(xiàn)看自腐蝕電位為-320mV,當掃描450mV以上,對不銹鋼有較高的驅動(dòng)電位，接近或電位達到- 600mV時(shí)極化曲線(xiàn)開(kāi)始變得比較緩和。大于鋁陽(yáng)極對碳鋼的驅動(dòng)電位。目前國內對鐵基犧200-100-牲陽(yáng)極的利用較少,但也有一些實(shí)際應用證明，鐵陽(yáng)極保護能有效防止不銹鋼的腐蝕。用碳鋼做陽(yáng)極在ε -100- 200海水中保護不銹鋼可達8年以上,并且鐵陽(yáng)極除具當-300:備犧牲陽(yáng)極應必備的條件外,還具有成本低、材料來(lái)400-- 500-源廣等優(yōu)點(diǎn),在保護電位較正的材料時(shí)值得采- 600-用53.4。10n 100nμ一 10μ 100u2.3外加電流陰極保護系統的組成電流/A結合循環(huán)水泵的結構特點(diǎn)及我所多年來(lái)在水泵圖11Cr18Ni9Ti 下在海水中的極化曲線(xiàn)陰極保護方面的經(jīng)驗,輔助陽(yáng)極選用具有體積小、排(2)現場(chǎng)實(shí)測自腐蝕電位:現場(chǎng)將四臺循環(huán)水流量大、擊穿電位高、使用壽命長(cháng)、工作穩定可靠等泵在靜態(tài)和運行兩種狀態(tài)下的自腐蝕電位進(jìn)行測優(yōu)點(diǎn)的鉑鈮陽(yáng)極,性能如下:工作電流密度范圍:500量,測量數據見(jiàn)表2。~ 1000A/m2 ,最大可到3000A/m2 ;消耗率:0.01g/A. a(工作電流密度1000A/m2 );臨界擊穿電位(海表2實(shí)測自 腐蝕電位(mV ,Ag/AgCl/海水)水):40~60V1[5]。參比電極在海水中常用的有銀/項目5A5B循泵編號6.B鹵化銀及鋅參比電極,這些參比電極各有優(yōu)缺點(diǎn),為了提高外加電流系統監控的可靠性,避免過(guò)保護,我靜態(tài)-449;-428 -453;-430 -324;-305 -347;-383動(dòng)態(tài)-236;-217 - -262;-206二105;-100 -118;-187所研制了復合參比電極,這種復合參比電極同時(shí)具有銀/鹵化銀和高純鋅兩種參比電極的優(yōu)點(diǎn),還可進(jìn)(3)不銹鋼種類(lèi)繁多,耐腐蝕性能差別很大,在行自身校準。海水中的自然腐蝕電位差別也很大,大約都在2.4軸接地裝置-0.45~ +0.50V(相對于A(yíng)g/AgCl/海水)之間,腐由于軸套對泵軸的屏蔽效應,采用軸接地裝置蝕電位較負的如2Cr13,為-0.44V,而一些雙相不使泵軸與泵殼實(shí)現電連接,確保陰極保護對泵軸的銹鋼HRS-2、HRS-3都在+0.40V以上[6]。雖然電保護作用?；瘜W(xué)保護可以防I不銹鋼的局部腐蝕,但目前為止中國煤化工兗報道很少,對于不銹3防護工藝(1)表面清理:除去循環(huán)水泵內、外壁的泥砂,HCNMHG明確的統一準則，國外一些國家的標準也不盡相同,英國、前蘇聯(lián)的標準用清洗劑進(jìn)行擦洗以除掉表面油污等污物。(下轉第488頁(yè))●474●孫偉等:哈薩克斯坦原油儲罐的腐蝕與防護16.2年,大于15年;⑦犧牲陽(yáng)極塊均勻分布于罐底表3現場(chǎng)掛片結果和其上50cm范圍內罐壁。項目空白片保護片.油中涂片氣中涂片(2)對整個(gè)罐內壁采用涂料防護,涂刷SY01邊角被試片完涂層完環(huán)氧改性涂料底漆兩道，面漆三道，干膜厚度大于表面狀態(tài)腐蝕掉整發(fā)黑整光潔如整、發(fā)烏新120mm。(3)施工工藝:內部清理(清除雜物)→噴砂除腐蝕速率0.640. 083mm/a銹(Sa2.5級)- +陽(yáng)極塊焊接(手工電弧焊)→導電性檢查(用萬(wàn)用表測接觸電阻≤0. 005Q)- +焊口清理5結果與討論(至表面平整光潔)→刷底漆→涂層檢驗(表觀(guān)和厚(1)對哈油儲罐內壁采用涂層與犧牲陽(yáng)極聯(lián)合度)→刷面漆-工程終檢+養護>交付使用。保護效果良好。4.2實(shí)施效果(2)在30C左右范圍運行的哈油儲罐應使用鋁為了監測防腐蝕方案的實(shí)施效果,在原油罐中合金陽(yáng)極作為犧牲陽(yáng)極材料。做了一個(gè)現場(chǎng)掛片試驗,試驗樣品為:標準碳鋼試片(3)聯(lián)合保護的涂層材料應選擇耐酸性水氣效和涂有SY01的試片。把一組空白試樣置于罐底污果較好的導靜電涂料。水中、一組試樣與罐底連接使其處于陰極保護狀態(tài)下,一組涂料試片置于油相中、一組置于頂部呼吸參考文獻:閥,運行18個(gè)月后,取出觀(guān)察、稱(chēng)重，結果證明保護[1]王春生,等.管道內壁陰極保護技術(shù)的研究[J].腐蝕效果良好，見(jiàn)表3。與防護,2003,24(8) :345.兩年后進(jìn)人罐內觀(guān)察,內部涂層完好,表面光.[2]魏寶明主編.金屬腐蝕理論及應用[M](第一版).北潔,犧牲陽(yáng)極塊表面發(fā)黑,出現腐蝕麻點(diǎn)。.京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995.149.(上接第474頁(yè))-320mV左右,在海水中利用不是理想的不銹鋼中,不銹鋼和普通碳鋼的保護電位一致,德國標準鋼種。DIN30676中不銹鋼的保護電位為負于一0.30V。(2)對于1Cr18Ni9Ti材質(zhì)的設備,采用陰極保另外一比較經(jīng)濟的保護準則,適用于各種金屬,就是護可有效地防止點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕,保護電位控制在- 100~ - 200mV的極化電位差。在這次循環(huán)水泵比自腐蝕電位負移200mV,即-500~-600mV陰極保護上我們根據這一準則確定保護電位:比自之間。腐蝕電位負移200mV,即- -600mV 左右。(3)循環(huán)水泵自2002年8月運行以來(lái),到2004保護系統采用恒電位控制,每臺循環(huán)水泵安裝年1月檢修時(shí)涂層完好,未發(fā)現腐蝕痕跡。兩支參比電極,其中參比1向儀器提供控制信號?？刂茀狄?jiàn)表3(電位相對于A(yíng)g/ AgCl/海水)。[1] 朱相榮,等.金屬材料的海洋腐蝕與防護[M]. 北京:表3陰極保護控制參數國防工業(yè)出版社,199.循泵編號[2]徐增華. 金屬耐蝕材料[J].腐蝕與防護,2001 ,22(6):6AB5A5B277.控制電位，- - 5505一550-62[3]羅兆紅,王海江,龍 萍,等.鐵基材料的犧牲陽(yáng)極性能nV[J].腐蝕與防護1999,20(1):23.輸出電壓/ 2. 6/6.43. 8/5. 84. 0/5.24. 6/6.5電流,V/A[4]鄧永生. 鐵陽(yáng)極在海水介質(zhì)中的性能及研究[A].第保護電位，-550;-620 -550;-660 -553;-616 - 627;-510四屆全國腐蝕大會(huì )論文集[C],2003._mV中國煤化工[M].北京:化學(xué)工業(yè)出CNMHG5結論[6]H員在價(jià).亞偶仕得小十的閥蝕電位研究[J].腐蝕與防護,2000,21(1):10.(1) 1Cr18Ni9Ti 鋼在海水中的自腐蝕電位在●488.