濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統中的電偶腐蝕與防護

第27卷第4期腐蝕與防護Vol 27 No. 42006 年4月CORROSION & PROTECTIONApril 2006濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統中的電偶腐蝕與防護孟超，曲政(鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所，青島266071)摘要: 電偶腐蝕是濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統中-種重要的腐蝕形式,結合深圳某濱海電廠(chǎng)5#機組海水循環(huán)水系統中發(fā)生的腐蝕情況,具體分析了腐蝕原因、影響因素及采取的保護措施和保護效果。關(guān)鍵詞:濱海電廠(chǎng);循環(huán)水;電偶腐蝕中圖分類(lèi)號: TG174. 41文獻標識碼: B文章編號: 1005-748X(2006)04-0187-04GALVANIC CORROSION AND ITS PROTECTION OF THE RECYCLING WATER .SYSTEM IN A SEASHORE POWER PLANTMENG Chao, QU Zheng(Central Iron & Steel Research Institute Qingdao Research Institute for Marine Corrosion, Qingdao 266071, China)Abstract: Galvanic corrosion is an important corrosion mode. The corrosion causes and influencing factors of therecycling water system of Unit 5 in a seawater power plant in Shenzhen were analyzed. Impressed current cathodicprotection method was adopted and the protection effect was analyzed.Key words: Seashore power plant; Recycling water; Galvanic corrosion隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展對電力的需求增加，自80年代以補償器 4個(gè),主要材質(zhì)為不銹鋼;凝汽器水室襯膠，來(lái),在我國東部沿海地區新建了許多電廠(chǎng)。為了節冷凝管為鈦管,管板為鈦鋼復合板。另外二次濾網(wǎng)約淡水資源,濱海電廠(chǎng)均采用海水作為循環(huán)冷卻水，排污管道為2條426X 11(mm)鋼管。由于海水腐蝕性較強,而循環(huán)水系統是由多種材料、開(kāi)式水部分包括$820X7(mm)鋼管66m,材質(zhì)多種規格的管道及設備組成的復雜系統，由于不同為Q235A;電動(dòng)濾水器2臺,整體材質(zhì)為316L不銹材料間腐蝕電位的差異、材料的極化行為差異以及鋼;p630X 7(mm)鋼管7m,材質(zhì)為Q235A;$529X7海水流動(dòng)等因素的影響,使電偶腐蝕成為循環(huán)水系(mm)鋼管 6m,材質(zhì)為10CrMoAl;閉式循環(huán)熱交換統中一種重要的腐蝕形式,造成材料、設備的腐蝕破器2個(gè),材質(zhì)為鈦。4377X6(mm) 鋼管75m,材質(zhì)壞和失效。為10CrMoAl;電動(dòng)蝶閥9個(gè);90° DN800熱壓彎頭本文結合深圳某濱海電廠(chǎng)5# 機組海水循環(huán)水6個(gè),DN600熱壓彎頭4個(gè),DN500熱壓彎頭2個(gè);系統中發(fā)生的腐蝕情況,具體分析了腐蝕原因、影響DN800X 500(mm)大小頭2個(gè), DN600 X 500(mm)因素及采取的保護措施。大小頭8個(gè)，DN500X 350(mm)大小頭4個(gè);p325X6(mm)鋼管45m;$219X6(mm)鋼管48m。各種閥1循環(huán)水 系統的組成以門(mén)8個(gè);電動(dòng)濾水器1臺;冷油器2臺;另有彎頭、大該電廠(chǎng)發(fā)電機組為300MW,循環(huán)水為天然海小頭等。水,主廠(chǎng)房?jì)妊h(huán)水系統包括$1820X 16(mm)鋼管2陰極保護情況32m,材質(zhì)為Q235A;4 個(gè)90° 1820mm彎頭;DN1800蝶閥及伸縮器4個(gè);DN1800二次濾網(wǎng)2中國煤化工冰管道及設備全個(gè),材質(zhì)為316L;DN1800收球網(wǎng)2個(gè)，殼體為碳鋼部采用MHcNMHG統選用鉑鈮和混襯膠,其它材質(zhì)主要是317LN不銹鋼;DN1800波紋合金屬氧化物(MMO)兩類(lèi)輔助陽(yáng)極,設計時(shí)考慮到系統的復雜性,在腐蝕嚴重部分輔助陽(yáng)極安裝密收稿日期:2005 06-28;修訂日期:2005-08-28度較大,并在12處有代表性的地方安裝了Ag/孟超等:濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統中的電偶腐蝕與防護AgCl/海水參比電極來(lái)監控系統控制及提供一些數濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統中常發(fā)生電偶腐蝕的據。陰極保護系統分為3個(gè)子系統,由3臺恒電位區域有:循環(huán)水進(jìn)、出水管道與凝氣器的連接處;二儀(24V/40A)分別控制,運行4周極化穩定后控制次濾網(wǎng)、收球網(wǎng)與管道的連接處;蝶閥、電動(dòng)濾水器參數見(jiàn)表1。從表中的數據可以明顯看出:在這樣及冷油器與管道的連接處,連接法蘭、金屬波紋補償的系統中只采用單純的外加電流陰極保護,存在均器(伸縮節)也常會(huì )發(fā)生電偶腐蝕。電偶腐蝕中陽(yáng)極衡性問(wèn)題,很難取得- -致的保護效果,往往在異種金金屬的腐蝕電流分布是不均勻的，在連接處由電偶屬連接處存在欠保護現象。效應所引起的加速腐蝕較大,距離結合部位越遠,腐蝕也越小,并且介質(zhì)的電導率也會(huì )影響電偶腐蝕率，表1陰極保護 系統控制參數系統電極參比輸出電導性較高的海水,會(huì )使活潑金屬的受侵蝕面相對編號電位,一-mV電壓,V電流,A擴大,電流的有效距離可達幾十厘米。通常在上述702區域發(fā)生電偶腐蝕時(shí)都是大陰極小陽(yáng)極,這是最危2408險的,短時(shí)間內會(huì )造成設備的腐蝕穿孔。該電廠(chǎng)5#A4.719. 6機組自2002年9月運行(陰極保護系統同時(shí)運行),926運行半年時(shí)間上述區域多次出現腐蝕穿孔現象，5065682004年1月利用檢修時(shí)間取得了一些現場(chǎng)資料，圖B15. 26891~4是幾處比較有代表性的腐蝕情況。112597624電偶腐蝕的影響因素168C4.532.4.1金屬材 料的起始電位差1170966兩金屬在海水中的電位差是電偶腐蝕的必要條參比電極安裝位置說(shuō)明:‘1'位于41820出水管與凝氣器連接處;*2'位于凝氣器與二次濾網(wǎng)之間的短直管上;‘3'位于中1820進(jìn)水管與二次濾網(wǎng)連接處;'5'、‘6'分別位于閉式循環(huán)熱交換器的進(jìn)、出水管道上;'7'位于電動(dòng)濾水器進(jìn)水管上;‘10’、11'分別位于冷油器進(jìn)、出水管道上;其余參比電極均在直管道上。3系統中電偶腐蝕的狀況20011電偶腐蝕，又稱(chēng)為雙金屬腐蝕或接觸腐蝕(]。濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統的管道及設備有以下圖1冷凝器與出水管道連接法蘭特點(diǎn):材質(zhì)多樣化、結構復雜化、管徑不均- -及連接點(diǎn)多,這樣的系統組成是電偶腐蝕的多發(fā)之地。從螺栓腐蝕沒(méi)了陰極保護(表1)的數據中可以看出:直管段或者單純管道部分的外加電流保護相對容易,要達到規范標準中一0.8~-1.0V(相對于A(yíng)g/ AgCl/海水參比電極)的保護電位,實(shí)際所需的電流與理論計算的差不多,但當管道與其它設備相連且設備材質(zhì)與管道不同時(shí),保護效果很不理想，參比電位會(huì )比較正,甚中國煤化工連接至會(huì )比碳鋼在海水中的自腐蝕電位還正,這是因為CNMHG2004- 22當碳鋼與不銹鋼、鈦材或其它電位較正的金屬相連時(shí),實(shí)際上所測得的電位是兩種金屬偶接后,體系總的混合電位,即電偶電位。圖2冷凝器中部的連接螺栓'方數據孟超等:濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統中的電偶腐蝕與防護Mg .常用作銹牲陽(yáng)極材料AI-'8Q235 ■10CrMoAl■1Cr18Ni9Ti■銅T2白銅BI06B三次濾網(wǎng)伸縮白銅B30TA5rC4316L圖3二次濾網(wǎng)處伸縮節317LN鈦TA2HRS-3雙相不銹鋼HRS-25 -15-10-08-06-04-02 δ 020.4電位/V(Vs.Ag/AgCI)圖5金屬材料在海水 中的腐蝕電偶序表2在不同流速海水中電偶對的電偶電流值(μA/cm2 )5電偶對海水流速,m/s(10C ,24h)(面積比1:1) 0 2.1 2.5 5.4 6.3 8.8 10.4 10.5 11.1鋼/黃銅28.7 一315.8 一284.3 一381.4- 389.3圖4與二次濾網(wǎng)連接的管道鋼/1Cr18N9 27.8141.5 - 132.9 - 178.5 - 255.8 -件和推動(dòng)力，一-般在工程設計中,異種金屬接觸電位鋼/TC425.3113.5 - 136.9 - 194.9 - 256.2 -差大于0.25V就不宜匹配使用,但這并不是絕對的,也有低電位差(45~60mV)的異金屬發(fā)生電偶腐蝕速率之間并沒(méi)有簡(jiǎn)單的線(xiàn)形關(guān)系(問(wèn)1。腐蝕現象的實(shí)例，如海水中艦船鋼(902鋼、921鋼)此外,極化作用、電偶對所處的介質(zhì)條件對電偶發(fā)生的電位電偶腐蝕。圖5列出了濱海電廠(chǎng)海水循腐蝕均有一定的影響。環(huán)水系統中常用材料的電偶序[2~41。5防止電偶 腐蝕的措施4.2海水流速對 電偶腐蝕的影響通常,海水流速增加,金屬材料的腐蝕電位向正要有效地防止電偶腐蝕的發(fā)生，首先要明確產(chǎn)方向移動(dòng)，而在電偶腐蝕情況下,海水流速增加,會(huì )生電偶腐蝕的必要因素:即發(fā)生電偶腐蝕必須存在使偶對中陽(yáng)極材料的腐蝕加劇,從靜止海水增加到腐蝕電解質(zhì),必須與電位較高的金屬或非金屬間有流速2m/s左右,電偶電流值會(huì )有數量級的增大,而電接觸。因此,只要設法使其中-一個(gè)條件不存在,就濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水的流速-般都在2~4m/s之不會(huì )發(fā)生電偶腐蝕。 根據以上原則防止措施如間,因此海水的流速會(huì )急劇增加循環(huán)水系統中存在下2:電偶腐蝕區域的腐蝕速度。表2為低合金鋼與幾種(1)設計方面應注意的問(wèn)題。由不同金屬組成金屬材料在不同流速海水中電偶對的電偶電流值。構件時(shí)應盡可能選用電位相當的金屬，應避免選用4.3其它方 面的影響大陰中國煤化主明，大陽(yáng)極小陰極陰陽(yáng)極面積比的影響:面積比增大可加快陽(yáng)極時(shí)，電TYHCN M H用極大陰極時(shí)電腐蝕的速率，而減緩陰極腐蝕的速率。當陰陽(yáng)極面位差應x麗任10mv以下且越小越好。陽(yáng)極部件積比由1: 1增大到1 :5時(shí)腐蝕速率會(huì )明顯增大，要設計成易更換、易維修的結構和價(jià)廉的材料?？梢?jiàn)面積效應對電偶腐蝕的影響很大,但面積比與(2)組裝構件安裝方面。焊接時(shí)焊接材料的電.孟超等:濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統中的電偶腐蝕與防護位要比基體金屬的電位高,-般為+5mV 以上。極的聯(lián)合保護,具體工藝如下:(3)阻止兩種金屬的電連接,在相互接觸的金(1)表面處理人工打磨表面的尖銳突起部.屬間用電絕緣材料使之隔離。位,噴砂除銹達到Sa2. 5級;(4)采用電化學(xué)保護,即用外加電流陰極保護(2)表面修補樹(shù)脂 與填料混合均勻,用刮涂法使兩種金屬都變?yōu)殛帢O,或安裝電極電位比兩種方式對表面凹陷處進(jìn)行填補;金屬更低的犧牲陽(yáng)極進(jìn)行保護。(3)內襯施工表面涂 刷樹(shù)脂,鋪放-層450g/m2的無(wú)堿玻璃纖維氈,再涂刷樹(shù)脂,用輥子趕走氣6保護方案討論泡并使其浸潤。待固化干燥4~6h后,同樣方法再從該電廠(chǎng)海水循環(huán)水系統運行半年的腐蝕情況施工-層纖維氈。待固化干燥4~6h后,同樣方法來(lái)看,局部地方的腐蝕非常嚴重，甚至有多處穿孔，.施工一層玻璃纖維表面氈。分析認為都是由于電偶腐蝕引起的，鑒于這種情況，(4)表面著(zhù)色用樹(shù)脂填加- -定量的環(huán)氧云鐵我們重新研究制定了以下兩種保護方案。漆(或鐵紅粉)攪和均勻涂刷表面,使表面呈鐵紅色。6.1電偶腐 蝕區域陰極保護(5)陽(yáng)極安裝根據設計壽 命等參數設計犧牲電偶腐蝕速度與電偶電流成正比，而電偶電流陽(yáng)極的用量及型號。采用焊接方式安裝到設計位與偶合金屬的電位差、極化率、歐姆電阻及陰陽(yáng)極面置,并對焊接處進(jìn)行內襯修補。積比有關(guān)，影響因素多且復雜導致很難取得電偶電8結束語(yǔ)流的確定值,因此陰極保護設計中的保護電流也無(wú)法確定,若電偶腐蝕區域與其它管道設備用同一陰(1)濱海電廠(chǎng)海水循環(huán)水及開(kāi)式冷卻水系統極保護系統進(jìn)行控制,兩部分存在均衡性問(wèn)題,不能中,由于管道及設備材質(zhì)的多樣性,有多處存在電偶取得- -致的保護效果。從表1的數據中也可以看腐蝕,嚴重區域4個(gè)月內可造成管道穿孔。出,要使電偶腐蝕區域達到保護,其它管道設備就可(2)電偶腐蝕區域與其它管道設備用同一陰極能過(guò)保護,反之,其它管道設備達到保護,電偶腐蝕保護系統進(jìn)行控制,兩部分存在均衡性問(wèn)題,不能取區域就會(huì )欠保護。得一致的保護效果,往往電偶腐蝕區域得不到有效電偶腐蝕區域必須采取獨立的陰極保護系統,的保護。用恒電位方式進(jìn)行控制,使保護電位達到理想值。(3)采用內襯與犧牲陽(yáng)極的聯(lián)合保護,可取得6.2內襯 與犧牲陽(yáng)極聯(lián)合保護良好的保護效果。對該電廠(chǎng)循環(huán)水及開(kāi)式冷卻水系采用玻璃鋼手糊工藝在電偶腐蝕區域的管道及統中發(fā)生電偶腐蝕的區域采用此保護方案后,18個(gè)設備內襯玻璃鋼(厚度約2~4mm) ,通過(guò)玻璃鋼來(lái)月來(lái)效果很好。阻止海水到達管道或設備表面,從根本上解決電偶參考文獻:腐蝕問(wèn)題，并安裝鋁犧牲陽(yáng)極,這種內襯與犧牲陽(yáng)極[1] 曲政,龐其偉,孟超,等.鋼質(zhì)海水管道系統外加電流的聯(lián)合保護,可取得較好的保護效果。陰極保護的應用與探討[J].腐蝕與防護, 2004,(4):6.3兩方案比較159.電偶腐蝕區域陰極保護需要獨立的控制儀器，[2]朱相榮,等.金屬材料的海洋腐蝕與防護[M].北京:造價(jià)較高并且施工難度大,運行維護也較困難;內襯國防工業(yè)出版社,1999.與犧牲陽(yáng)極聯(lián)合保護相對造價(jià)低,施工也較容易,設[3]朱相榮,黃桂橋.金屬材料在海水中的接觸腐蝕研究計周期內免維護,并可取得良好的保護效果,最終決[J].海洋科學(xué),1994,(6)55~59.定采用該保護方案。[4]鄧舜揚. 海洋防污與防腐蝕[M].北京:海洋出版社，7防護工藝[5]黃桂橋， 郁春娟,李蘭生.海水中鋼的電偶腐蝕研究對于電偶腐蝕嚴重的區域,采用內襯與犧牲陽(yáng)中國煤化工1,(2);46~52.MYHCNMHGxem歡迎來(lái)稿歡迎訂閱歡迎刊登廣告"翔方數據